10章信源编码解读.ppt

* 第10章 信源编码 授课人：杨熙 10.1 引言 10.2 模拟信号的抽样 10.3 模拟脉冲调制 10.4 抽样信号的量化 10.5 脉冲编码调制（PCM） 10.6 差分脉冲编码调制（DPCM） 10.7 增量调制（△M） 10.8 时分复用 10.9 矢量量化（自学） 10.10 语音压缩编码（自学） 10.11 图像压缩编码（自学） 10.12 数字数据压缩编码（自学） 考核 范围 重点 * 10.1 引言 信源编码 信道编码 提高信息传输的有效性 完成模/数（A/D）转换 提高通信系统的可靠性 模拟信号数字化过程（A/D变换）包括三个步骤： 抽样、量化和编码 * 抽样： 将 取值连续 时间连续 的模拟信号 取值连续 时间离散 的抽样信号 量化： 将抽样信号（PAM） 取值离散 时间离散 的量化信号 编码： 将量化信号（多电平数字信号） 二进制数字信号 抽样信号是模拟信号还是数字信号？ * 10.2 模拟信号的抽样 问题： 1. 抽样后，抽样信号的频谱是什么样的？它与未被取样的原连续信号的频谱有什么关系？ 2. 连续信号被取样后，是否保留了原信号的所有信息？即在什么条件下，可以从抽样信号还原成原始信号？ 抽样的分类 低通抽样和带通抽样 依据信号是低通还是带通 均匀抽样和非均匀抽样 依据抽样脉冲序列是等间隔还是非等间隔 理想抽样和实际抽样 抽样脉冲序列是冲激序列还是非冲激序列 * 低通模拟信号的抽样定理 一个最高频率小于 fH 的模拟信号 m(t)，若以 fs ≥ 2fH速率对 m(t) 等间隔（抽样间隔Ts= 1/fs ≤ 1/2fH）抽样，则 m(t) 将被这些抽样值所完全确定。 欲传信号 m(t)，只需传已抽样信号 ms(t)，收端就能恢复m(t)。 条件：抽样间隔 Ts ≤ 1/2fH，或抽样速率 fs ≥ 2fH。 fs = 2fH －－奈奎斯特频率 Ts= 1/2fH－－奈奎斯特间隔 含义 * 定理的证明 抽样信号 ms(t)可表示为 理想抽样 周期为Ts的 冲激序列。 傅里叶变换 ?T(t)的频谱 可得： 信号频谱M(f)在频 率轴上平移了nfs * 抽样信号的频谱 MS(f) 是无数间隔频率为 fs 的原信 号频谱 M(f) 相叠加而成。 fs 1/T 2/T 0 -1/T -2/T ?? (f) f -fH fH 0 fs |Ms(f)| -fH fH f |M(f)| fs ? 2fH，则MS(f)中包含的每个原信号频谱M(f )之间互不重叠。 用一个截止频率为fH 的理想低通滤波器就能够从抽样信号中分离出原信号。 * 理想滤波器是不能实现的。实用滤波器的截止边缘不可能做到如此陡峭。所以，实用的抽样频率 fs 必须比 2fH 大一些。 例如，典型电话信号的最高频率限制在3400Hz，而抽样 频率采用8000 Hz。 一般， fs=（2.5~3）fH * 问题： 1. 抽样信号的频谱是什么样的？它与未被取样的连续信号的频谱有什么关系？ 2. 连续信号被取样后，是否保留了原信号的所有信息？即在什么条件下，可以从抽样信号还原成原始信号？ 答：1. 抽样信号的频谱是原模拟信号频谱以抽样频率为间隔周期地重复而得到的。 2. 当 fs ≥ 2fH，抽样频率至少是模拟信号最高频率的两倍 时，可以由抽样信号还原出原模拟信号。 * 带通模拟信号的抽样定理 带通模拟信号m(t)频谱范围限制在(fL, fH)内，带宽Ｂ=fH-fL，要求最小抽样频率为： n － 为 fH/B 的整数部分， k － 为 fH/B 的小数部分， * 讨论： 当 fH (亦即fL)为 B 的整数倍时，k=0，fs=2B; 随着n的增大，fs 趋近于2B； 实际中广泛应用的窄带（带宽为B）高频信号，其抽样频率近似为 2B－－因这时n很大，不论fH是否为 B 的整数倍，fs 也近似等于 2B； B 2B 3B 4B 3B B 2B 4B 5B 6B fL 0 fs * 10.3 模拟脉冲调制 调制：基带信号改变高频载波的某一参量。 连续波调制：此前的正弦载波信号。但正弦信号并非唯一的载波形式。 脉冲调制：在时间上离散的脉冲串同样可以作为载波，这时的调制是用基带信号去改变脉冲的某些参量而达到的。 按基带信号改变脉冲参数（幅度、宽度、出现时间位置）的不同，脉冲调制分为： ●脉冲幅度调制（PAM）； ●脉冲宽度调制