模拟信号的数字传输 (2).ppt

*在PCM中，每个波形样值都独立编码，与其他样值无关，这样，样值的整个幅值编码需要较多位数，比特率较高，造成数字化的信号带宽大大增加。然而，大多数以奈奎斯特或更高速率抽样的信源信号在相邻抽样间表现出很强的相关性，有很大的冗余度(Redundancy)。9.6.1预测编码简介第95页，共159页，星期日，2025年，2月5日*利用信源的相关性，可以根据前几个抽样值计算出一个预测值，再取当前抽样值和预测值之差，对此差值（预测误差）而不是样值本身进行编码，这个过程称为预测编码。由于预测误差比样值本身小，可以用较少的比特数表示差值。这样，用差值编码可以在量化台阶不变的情况下(即量化噪声不变)，使编码位数显著减少，信号带宽大大压缩。第96页，共159页，星期日，2025年，2月5日*译码抽样器—量化编码m(t)mkek+预测器+预测器编码器解码器图9.6-1预测编码系统原理图模拟信号模拟信号的抽样值预测值抽样值和预测值的差值对差值进行量化参数rk第97页，共159页，星期日，2025年，2月5日*（1）预测器输出样值与输入样值的关系第98页，共159页，星期日，2025年，2月5日*（2）DPCM量化误差若传输无误码，则：第99页，共159页，星期日，2025年，2月5日*3、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。只用前一个抽样值做预测值，并且取当前抽样值和预测值之差进行编码并传输，就是差分脉冲编码调制DPCM。第100页，共159页，星期日，2025年，2月5日*将“语音信号抽样值与前一个抽样值的差”做量化编码。1、DPCM系统原理9.6.2DPCM原理第101页，共159页，星期日，2025年，2月5日*1、差值信号能否转换成样值信号？d0=s0d1=s1-s0d2=s2-s1d3=s3-s2d4=s4-s3.....t信号s0.....s1s2s3s4t....d1d2d3d4差值d0图9.6-2样值信号与差值信号第102页，共159页，星期日，2025年，2月5日*s0=d0s1=d1+s0=d1+d0s2=d2+s1=d2+d1+d0s3=d3+s2=d3+d2+d1+d0s4=d4+s3=d4+d3+d2+d1+d0.....sn=dn+sn-1=dn+dn-1+...+d1+d0=结论：差值可以转换为样值。第103页，共159页，星期日，2025年，2月5日*T延迟sn-1＋dn序列sn序列图9.6-3差分编码差值/样值转换示意sn-1－sndn量化+延迟Tdn=sn-sn-1sn=dn+sn-1第104页，共159页，星期日，2025年，2月5日*图9.6-4DPCM系统最简单的编码原理框图语音信号抽样sn-1－sndn量化编码cn+延迟Tsn: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第105页，共159页，星期日，2025年，2月5日*图9.6-5DPCM系统译码原理框图解码sn-1+cn低通延迟T第106页，共159页，星期日，2025年，2月5日*2、差值信号优点由于相邻样值的差值比样值本身小，可以用较少的比特数表示差值。这样，用差值编码可以在量化台阶不变的情况下(即量化噪声不变)，使编码位数显著减少，信号带宽大大压缩。第107页，共159页，星期日，2025年，2月5日*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。（AdaptiveDPCM）9.6.3ADPCM第108页，共159页，星期日，2025年，2月5日*ADPCM是在差分脉冲编码调制(DPCM)的基础上发展起来的。自适应差分脉冲编码调制是语音压缩中复杂度较低的一种编码方法，它可在32kb/s的比特率上达到64kb/s的PCM数字电话质量。近年来，ADPCM已经由ITU-T制定出建议，得到广泛应用，成为长途传输中一种新型的国际通用的语音编码方法。第109页，共