第10章信源编码概述.ppt

偶帧 TS0 奇帧 TS0 PCM一次群的帧结构： 随路信令 : 每路PCM语音信号的抽样频率： 采样周期： fs = 8000 Hz --- 帧时间 一帧共含 比特 ，∴ PCM一次群的比特率： Ts = 125 ?s 比 特 率 * 。 * 注意：量化在编码过程中同时完成。也就是说，编码器本身包含了量化和编码的两个功能。 * 。 * * * 相邻抽样值的相对大小（差值）同样能反映模拟信号的变化规律（前提：抽样间隔足够小）。 * 解 例 1270 由上例可知，编码电平 ： IC=1216△ 因此，译码电平： ID = IC + ?Vi /2=1216+64/2=1248△ 编码后误差: ( Is - IC) = 54 △ 译码后误差 : | Is- ID | = 22 △ PCM 信号的比特率和带宽 传输带宽: 若采用非归零矩形脉冲传输时，谱零点带宽为 例如: 一路模拟话路带宽为 B=4 kHz 一路数字电话带宽为 问题：PCM信号占用的频带 比 标准话路带宽要 宽很多倍。 B=8000×8 = 64 kHz 如何解决？ 详见10.6节 §10.5.4 PCM系统中噪声的影响 PCM 系 统 输 出： 两种噪声： ∵产生机理不同 ∴相互独立 ∥ + + —— 信号成分( So ) —— 加性噪声( Sa ) —— 量化噪声(Sq) 性能指标： 抗量化噪声性能 抗加性噪声性能 总输出信噪比 含义：当低通信号最高频率 fH 给定时, PCM系统的输出信号量噪比随系统的带宽 B 按指数规律增长。 抗量化噪声性能 抗加性噪声性能 PCM系统最小带宽 ——带宽与信噪比互换 假设条件：自然码、均匀量化、输入信号为均匀分布。 总输出信噪比 如果 很小，量化噪声起主导作用； 如果 很大，则误码起主导作用。 差分脉冲编码调制 §10.6 Differential PCM, DPCM —— PCM的改进型，是一种预测编码方法 预测编码简介 问题引出 PCM 需用 64kb/s 的比特率传输 1 路 数字电话信号，这意味 ，其占用频带 比 1路模拟标准话路带宽(4 kHz)要 宽很多倍。 解决思路 究其根源：PCM 是对每个样值独立地编码，与其他样值无关。 —— 因此，降低 编码信号的比特率、压缩信号的传输频带是 语音编码技术追求的目标 。 ——∵信号抽样值的取值范围较大 —— 从而导致数字化信号的比特率高， 占用带宽大。 ∴ 需要较多的编码位数 方法之一 ——预测编码 线性预测 —— 利用前面几个抽样值的 线性组合 来预测当前时刻的样值。 —— 若仅用前面 一个抽样值 预测当前的样值，即为DPCM。 对相邻样值的差值进行编码 线性预测编码/译码原理框图 表明：预测值mk? 是前面p个带有量化误差的抽样信号值的加权和。 p - 预测阶数 ai - 预测系数 当 时 ? DPCM p = 1 a1 =1 §10.6.1 差分脉冲编码调制(DPCM)原理与性能 当 p = 1，a1 = 1，则有mk? = mk-1* ， 表示只将前 一个抽样值 —— DPCM：对相邻样值的差值进行编码。 当做预测值。 预测器 预测器 DPCM原理 DPCM性能 DPCM系统的量化误差（量化噪声）为： DPCM系统的信号量噪比： 为信号平均功率； 为预测误差（量化器输入）的平均功率； 是把预测误差作为输入信号时量化器的信号量噪比； 差分处理增益 约为6~11dB ADPCM是为了改善 DPCM 的性能，而将自适应技术引入到量化 和预测过程。其主要特点： ① 用自适应量化取代固定量化。自适应量化 指量化台阶随信号的变化而变化 ，使量化误差减小。 ② 用自适应预测取代固定预测。自适应预测 指预测系数可随信号的统计特性而自适应调整 ，提高预测信号的精度 。 通过这二点改进 ，可大大提高输出信噪比和 编码动态范围 。 自适应差分脉码调制（ADPCM ，Adaptive DPCM) ADPCM 能以32 kb/s的比特率达到 64 kb/s 的 PCM 数字电话质量。极大地节省了传输带宽，使经济性和有效性显著提高。 增量调制(ΔMDM) §10.7 —— 一种最简单的 DPCM §10.7.1 增量调制(ΔM) 原理 引言 即对预测误差进行1位编码 量化电平数取 2 增量调制原理框图 增量调制波形图 如何选择 ? 和 fs （2）过载量化噪声 （1）一般量化噪声