PCM (pulse code modulition)

早期的通信，大部份是採用連續型類比信號來傳輸。但由於數位電腦及網路多重通訊的興盛，使得許多資訊以脈波方式來傳送較為簡單與方便。脈波調變可用來傳輸如類比語音或資料之用。其方法是以一定的速率對連續波信號作取樣，而此速率亦是其傳輸速率。在接收端，將接收到的脈波作解調以還原回原來的連續波類比信號。脈波調變一般常見的有脈波振幅調變（Pulse-amplitude modulation,PAM），脈波寬度調變（Pulse-width modulation, PWN）脈波位置調變（Pulse Position modulation,PPM）以及脈波符碼調變（Pulse code modulation, PCM）。其中前三者是屬於類比式調變，而PCM則是屬於數位式調變，將分逑於下面各節。值得注意的是PCM是真正的數位信號，故可透過電腦進行資料處理與貯存。PAM，PWM以及PPM則分別有點類似於AM，FM以及PM。

任何脈波調變在調變前皆須經過取樣信號對原始連續型信號作取樣，而取樣信號之取樣速率不可過低，否則還原後的信號會產生失真。取樣速率大小須依循取樣定理（Sampling theorem）。其定理如下：在任何脈波調變系統中，若取樣速率超過信號的最大頻率的二倍以上，則接收端重建還原的信號之失真程度會最小。例如語音信號頻率範圍為40～4K HZ間，作脈波調變之取樣信號頻率至少須8K HZ以上，取樣誤差方可降至最小。

PCM是對類比信號的振幅作取樣後，再利用類比對數位的轉換後，編碼成〝0〝與〝1〝數位信號再作傳輸。如圖所示：

其中在取樣化時間內將類比位準化為脈衝數的過程稱量子化（quantization）再加以符碼化（coding）即可完成PCM符碼脈衝輸出。事實上，量子化和符碼化的過程，都是由A/D轉換器一次完成。須注意的是3碼的PCM碼，23 =8，即其量子位階（quantizationlevels）為8階。PCM碼再增加一碼，其量子位階變成24=16，其傳真性會增加 ，但頻亦隨之增加。

總的來說，PCM的產生，須先透過取樣取得與原信號振幅成正比的脈波（此即PAM信號），再將比PAM信號量化及編碼甚至再加上控制碼即可直接透過纜線作傳輸或再經調變後由發射機發射出去。在接收端，PCM先轉成PAM信號，再解調回原始類比信號。由於PCM信號是屬於數位信號，其對雜訊的免疫力甚高且可作TDM的多重通訊，更可在一段長距離傳輸後透過重覆器（repeater）作數位信號重整，因此，目前長距離電話語音通訊大都採用PCM方式傳輸。