《数字通信原理》课件 项目五-揭秘编码.pptxVIP

数字通信原理

01项目1：认识通信系统02项目2：认识通信信号CONTENTS03项目3：认知数字基带传输04项目4：理解调制解调05项目5：揭秘编码06项目6：认知定时与同步07项目7：仿真数据通信系统08项目8：仿真移动通信系统09项目9：探索通信新技术

项目5揭秘编码

揭秘编码项目5项目描述数字通信系统中有两大类编码，信源编码和信道编码。信源编码的目的是为了提高系统的有效性，而信道编码的目的是为了提高系统的可靠性。本项目包括两个任务，任务一是信源编码，任务二是信道编码。项目分析本项目依据通信系统处理信号的先后顺序，先介绍了信源编码，主要以语音压缩编码中的PCM编码为例，阐述了抽样、量化及编码的相关原理，并通过Systemview仿真软件对PCM系统进行了仿真。然后介绍了信道编码的基本原理，在此基础上，详细阐述了奇偶校验码、汉明码、循环码、卷积码和Turbo码等几种典型的信道编码，并通过Systemview仿真软件对奇偶校验码和汉明码进行了仿真。

揭秘编码项目5学习目标理解信源编码和信道编码的作用；掌握PCM的抽样、量化和编码技术原理；学会几种常用的信道编译码方法，如奇偶校验码、汉明码和循环码等；了解卷积码和Turbo码。课程思政结合信源编码和信道编码的作用，理解两者的矛盾与统一，从通信系统延伸到生态系统，通过生态系统的协调平衡发展，将协调、绿色、环保等元素引入课程。

理解信源编码任务5.1任务目标理解信源编码的作用；掌握PCM的抽样、量化和编码原理；了解常用的几种信源编码；能够使用Systemview仿真软件进行PCM系统仿真。任务分析本任务从模拟信号数字化传输系统入手，首先介绍了信源编码的作用，接下来重点介绍PCM技术原理，包括抽样、量化和编码等，然后简要介绍了常用的几种信源编码，最后利用Systemview仿真软件对PCM系统进行了仿真，验证了原理的正确性。

数字通信系统中，有两类编码，信源编码和信道编码。信源编码的目的是为了提高系统的有效性，而信道编码的目的是为了提高系统的可靠性。通信中的两类编码

信源编码的作用信源编码主要是利用信源的统计特性，解决信源的相关性，去掉信源冗余信息，从而达到压缩信源输出的信息率，提高系统有效性的目的。信源编码包括语音压缩编码、各类图像压缩编码及多媒体数据压缩编码。

信源编码的作用信源编码的作用之一是设法减少码元数目和降低码元速率，即通常所说的数据压缩：作用之二是将信源的模拟信号转化成数字信号，以实现模拟信号的数字化传输。

信源编码的作用

信源编码的作用模数转换，即（A/D转换），把模拟信号转换为数字信号编码后的信号进入数字传输系统进行数字传输数模转换，即（D/A转换），把数字信号还原为模拟信号编码传输解码

信源编码的作用

信源编码的分类自然度低利用抽样定理，恢复原始信号的波形。质量好提取语音信号的特征参量，再变换成数字代码。介于波形编码和参量编码之间的一种编码。自然度好波形编码参量编码混合编码

信源编码的分类波形编码：脉冲编码调制（PCM）编码参量编码：线性预测编码（LPC）混合编码：规则脉冲激励线性预测编码（RPELPC）、码激励线性预测编码（CELP）

5.1.1抽样

5.1.1抽样

5.1.1抽样一般语音信号的频率在300－3400Hz的范围，实际中，一般取抽样频率8000Hz。

5.1.2量化1．量化及量化噪声量化：用预先规定的有限个电平来表示取样值量化电平：预先规定的电平量化台阶：相邻两个量化电平之间的间隔（1）量化将模拟信号变成数字信号。（2）量化电平与取样值之间的差称为量化误差，称为量化噪声

5.1.2量化

5.1.2量化均匀量化信噪比随信号电平的减小而下降。小功率信号的信噪比非常小，达不到要求。而且小功率信号的出现的概率大，应照顾小信号。

5.1.2量化2.非均匀量化为了提高小信号的量化信噪比，必须减小小功率信号的量化间隔。而要保证编码位数不变，又必须增大大信号的量化间隔，减小大信号的量化信噪比（但仍满足要求）。这就是非均匀量化的基本思想。非均匀量化的实现方法：（1）压缩+均匀量化（压扩特性）（2）直接进行非均匀量化（A律13折线）

μ律(北美、日本）A律（中国、欧洲）

A律13折线

输入x输出y11/82/83/84/85/86/87/81

5.1.3编码PCM编码由8位二进制编码组成，包括三部分，极性码编1位码，段落码编3位码，段内码编4位码。

5.1.3编码

5.1.3编码极性码：c1，共1bit。对于正信号，c1=1；对于负信号，c1=0。段落码：c2c3c4，共3bit，可以表示8种斜率的段落。段落码表示该样值位于8个大段的哪个大段中。如果位于第一段，段落码是000，第二段段落码是001，依次类推。段内码：每一段均匀划