信源編碼第10章信源編碼第10章

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第10章信源編碼

抽樣—低通信號和帶通信號量化—標(biāo)量（均勻/非均勻）和矢量脈沖編碼調(diào)制—PCM、DPCM、ADPCM增量調(diào)制—?M時分復(fù)用

—TDM、準(zhǔn)同步數(shù)字體系（PDH）壓縮編碼—語音、圖像和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)本章內(nèi)容:第10章信源編碼抽樣—低通信

差分脈沖編碼調(diào)制§10.6DifferentialPCM,

DPCM

——

PCM的改進型，是一種預(yù)測編碼方法差分脈沖編碼調(diào)制§10.6DifferentialP

預(yù)測編碼簡介

問題引出PCM需用64kb/s

的比特率傳輸1路數(shù)字電話信號，這意味，其占用頻帶比

1路模擬標(biāo)準(zhǔn)話路帶寬(4kHz)要寬很多倍。

解決思路究其根源：PCM是對每個樣值獨立地編碼，與其他樣值無關(guān)?！虼耍档途幋a信號的比特率、壓縮信號的傳輸頻帶是語音編碼技術(shù)追求的目標(biāo)。

——∵信號抽樣值的取值范圍較大——

從而導(dǎo)致數(shù)字化信號的比特率高，占用帶寬大。∴

需要較多的編碼位數(shù)預(yù)測編碼簡介問題引出PCM需用64kb/s的比特

方法之一——預(yù)測編碼

線性預(yù)測——利用前面幾個抽樣值的線性組合來預(yù)測當(dāng)前時刻的樣值。——若僅用前面

一個抽樣值預(yù)測當(dāng)前的樣值，即為DPCM。

對相鄰樣值的差值進行編碼方法之一——預(yù)測編碼線性預(yù)測——利用前面幾個抽樣值的

線性預(yù)測編碼/譯碼原理框圖表明：預(yù)測值mk

是前面p個帶有量化誤差的抽樣信號值的加權(quán)和。p-

預(yù)測階數(shù)

ai-

預(yù)測系數(shù)當(dāng)

時

?

DPCM

p

=1a1=1線性預(yù)測編碼/譯碼原理框圖表明：預(yù)測值mk是前面p個帶§10.6.1差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM)原理與性能當(dāng)

p

=1，a1=1，則有mk

=mk-1*，表示只將前一個抽樣值——DPCM：對相鄰樣值的差值進行編碼。當(dāng)做預(yù)測值。預(yù)測器預(yù)測器

DPCM原理§10.6.1差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM)原理與性能當(dāng)p

DPCM性能DPCM系統(tǒng)的量化誤差（量化噪聲）為：

DPCM系統(tǒng)的信號量噪比：為信號平均功率；為預(yù)測誤差（量化器輸入）的平均功率；是把預(yù)測誤差作為輸入信號時量化器的信號量噪比；差分處理增益

約為6~11dB

DPCM性能DPCM系統(tǒng)的量化誤差（量化噪聲）為：DPC

ADPCM是為了改善

DPCM的性能，而將自適應(yīng)技術(shù)引入到量化和預(yù)測過程。其主要特點：①用自適應(yīng)量化取代固定量化。自適應(yīng)量化指量化臺階隨信號的變化而變化

，使量化誤差減小。

②用自適應(yīng)預(yù)測取代固定預(yù)測。自適應(yīng)預(yù)測指預(yù)測系數(shù)可隨信號的統(tǒng)計特性而自適應(yīng)調(diào)整

，提高預(yù)測信號的精度。通過這二點改進，可大大提高輸出信噪比和編碼動態(tài)范圍。自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制（ADPCM，Adaptive

DPCM)

ADPCM

能以32kb/s的比特率達到64kb/s的PCM

數(shù)字電話質(zhì)量。極大地節(jié)省了傳輸帶寬，使經(jīng)濟性和有效性顯著提高。ADPCM是為了改善DPCM的性能，而將自適應(yīng)技術(shù)引入通信技術(shù)-104-差分脈沖編碼調(diào)制、增量調(diào)制課件增量調(diào)制(ΔM&DM)§10.7——一種最簡單的DPCM增量調(diào)制(ΔM&DM)§10.7§10.7.1增量調(diào)制(ΔM)

原理引言即對預(yù)測誤差進行1位編碼量化電平數(shù)取2

§10.7.1增量調(diào)制(ΔM)原理引言即對預(yù)測誤差進行

增量調(diào)制原理框圖增量調(diào)制原理框圖

增量調(diào)制波形圖增量調(diào)制波形圖

如何選擇

和fs

（2）過載量化噪聲（1）一般量化噪聲§10.7.2增量調(diào)制系統(tǒng)中的量化噪聲很大≤譯碼器的最大跟蹤斜率：不過載條件：如何選擇和fs（2）過載量化噪聲（1）一般fs

選大：對減小過載噪聲和一般量化噪聲都有利。因此，對于語音信號而言，

ΔM的抽樣頻率在幾十千赫~百余千赫。選大：

有利于減小過載噪聲

，但一般量化噪聲增大?！颍汉唵桅的量化臺階是固定的，難以使兩者都不超過要求?！鉀Q：采用自適應(yīng)ΔM，使量化臺階隨信號的變化而變化。為了避免過載和增大編碼范圍，應(yīng)合理選擇和fs

！fs選大：對減小過載噪聲和一般量化噪聲都有利。因此，對于語時，編碼1010101010?時，編碼1010101010?=

/2起始編碼電平Amin編碼范圍：時，編碼1010101010?時，編碼1010101010?最大編碼電平（臨界過載振幅）為：其斜率若不過載，應(yīng)要求：可見，當(dāng)跟蹤斜率一定時，允許的信號幅度隨信號頻率??k的增加而減小，這將導(dǎo)致語音高頻段的信號量噪比下降。即設(shè)最大編碼電平Amax最大編碼電平（臨界過載振幅）為：其斜率若不過載，應(yīng)要求：可見信號最大功率：由Amax可得信號量噪比假定不過載，基本量化噪聲為：量化噪聲功率：

e(t)=m(t)-m(t)e(t)e(t)是低通濾波前的量化噪聲，

m(t)是譯碼積分器輸出波形；變化區(qū)間為(-,+)。信號最大功率：由Amax可得信號量噪比假定不過載，基本量化通信技術(shù)-104-差分脈沖編碼調(diào)制、增量調(diào)制課件則基本量化噪聲通過截止頻率為fm的低通濾波器后，其功率為：可見，此量化噪聲功率Nq只與量化臺階及

fm

/fs

有關(guān)，而與輸入信號大小