第二篇信源编码.ppt

第二章 信源编码 2.1 DMS编码 2.2 模拟信号数字化的方法 2.3 脉冲编码调制PCM 2.4 自适应差分PCM编码（ADPCM) 2.5 增量调制（DM、△M） 2.6 多路复用 图2.2 – 1 模拟信号的数字传输原理图 2.2.1 抽样 2.2.1 抽样 2.2.1 抽样 2.2.1 抽样 2.2.1 抽样 2.2.1 抽样 2.2.1 抽样 2.2.1 抽样 2.2.1 抽样 2.2.1 抽样 3、 脉冲振幅调制PAM:Pulse Amplitude Modulation 2.2.1 抽样 2.4 自适应差分脉冲编码调制(ADPCM) 2.4 自适应差分脉冲编码调制(ADPCM) 2.4 自适应差分脉冲编码调制(ADPCM) 2.5 增 量 调 制（DM、ΔM） 2.5 增 量 调 制（DM、ΔM） （2）DPCM量化误差 若传输无误码，则： 2.4.1DPCM （3）DPCM信号量化噪声功率比 2.4.1DPCM 4、实际应用 实际中的一个简单做法是用一个样值代替预测值实现差分编码。 2.4.1DPCM 图2.4-4 DPCM系统最简单的编码原理框图 语音信号 抽样 sn-1 － sn dn 量化 编码 cn + 延迟T sn:当前抽样值 sn-1:用来代替预测值的一个样值 dn:预测值与当前样值的误差信号 图2.4-5 DPCM系统译码原理框图 解码 sn-1 + cn 低通 延迟T DPCM系统性能的改善是以最佳的预测和量化为前提的。但对语音信号进行预测和量化是复杂的技术问题，这是因为语音信号在较大的动态范围内变化。 为了能在相当宽的变化范围内获得最佳的性能，只有在DPCM基础上引入自适应系统。有自适应系统的DPCM称为自适应差分脉冲编码调制，简称ADPCM。 2.4.2 ADPCM ADPCM的主要特点是用自适应量化取代固定量化，用自适应预测取代固定预测。 2.4.2 ADPCM 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； 自适应预测指预测器系数｛ai｝可以随信号的统计特性而自适应调整，提高了预测信号的精度，从而得到高预测增益。 通过这两点改进，可大大提高输出信噪比和编码动态范围。 2.4.2 ADPCM 增量调制简称ΔM或DM (Delta Modulation)，它可以看成是PCM的一个重要特例。其目的在于简化语音编码方法。（不再用一组包含L个二进制码元的代码来表示抽样值，而用一个二进制码来传输抽样点的信息）  ΔM与PCM都是用二进制代码去表示模拟信号的编码方式。 区别： 在PCM中，代码表示样值本身的大小，所需码位数较多，从而导致编译码设备复杂； 在ΔM中，它只用一位编码表示相邻样值的相对大小，从而反映出抽样时刻波形的变化趋势，与样值本身的大小无关。 1、编码的基本思想 2.5.1 简单增量调制 一个语音信号，如果抽样速率很高（远大于奈奎斯特速率），抽样间隔很小，那么相邻样点之间的幅度变化不会很大，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。若将这些差值编码传输，同样可传输模拟信号所含的信息。此差值又称“增量”，其值可正可负。这种用差值编码进行通信的方式，就称为“增量调制” ，缩写为DM或ΔM。 图 2.5-1 增量编码波形示意图 m(t):输入的基带信号（如语音信号） m’(t):阶梯波 m1(t):斜变波 m ( t ) 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 t 9 t t t t t 3 t t 12 t 11 t 10 t 8 7 6 5 4 t 2 t 1 ( m t ) m ( t ) ′ m 1 ( t ) D t T σ 3σ 5σ 7σ 将t分为许多相等的时间段△t； 将代表m(t)幅度的纵轴分为许多相等的小区间σ； 模拟信号m(t)可以用阶梯波m’(t)来逼近。 （1）用阶梯波来逼近曲线 2.5.1 简单增量调制 在T0时刻，抽样信号m(T0)经过量化成为量化信号 m’(T0) 若抽样信号m(T0)=量化信号 m’(T0-T) 则 m’(T0) =m’(T0-T)+σ 输出“1” 若抽样信号m(T0)量化信号 m’(T0-T) 则 m’(T0) =m’(T0-T)-σ 输出“0” 2.5.1 简单增量调制 动画演示 阶梯波m’(t)有两个特点： 在每个Δt (T) 间隔内， m’(t)的幅值不变; 相邻间隔的幅值差不是+σ（上升一个量化阶），就是-σ（下降一个量化阶）。 利用这两个特点， 用“1”码和“