通信系统建模与仿真（基于MWORKS） 课件 第3章 通信系统的信源编码.pptx

第3章通信系统的信源编码课程代码：XXXXXXXX主讲人：李伟

信源编译码01目录CONTENTS02模拟信号的采样03采样信号的量化04脉冲编码调制05差分脉冲编码调制06数字压缩编码07图像压缩编码

通信系统的信源编码本章讨论通信系统的信源编码。信源编码有两个基本功能，即信源压缩编码和数字化。信源压缩编码是针对数字信号进行的，如果输入信号是模拟信号，则需要先将模拟信号进行数字化处理，再进行压缩编码。将模拟信号数字化之后，模拟信号会变成二进制的码元，用二进制码元表示模拟信号的过程也是一种编码过程。模拟信号的数字化过程包括三个步骤：采样、量化和编码。模拟信号首先被采样，成为采样信号，它在时间上是离散的，但它的取值仍然是连续的，所以称为离散模拟信号。然后对该离散模拟信号进行量化，使采样信号变成量化信号，它的取值是离散的，所以量化信号已经是数字信号了，可以将其看成多进制的数字脉冲信号。最后对其进行编码，最基本和常用的编码方法是脉冲编码调制（PulseCodeModulation，PCM）。

通信系统的信源编码通过本章的学习，读者可以了解（或掌握）：模拟信号数字化的采样过程模拟信号数字化的量化过程模拟信号数字化的编码过程信源压缩编码图像压缩数字压缩

信源编译码01

信源编译码在通信系统中，信源编码是指对输入的源数据进行编码，以便在传输过程中有效地表示和传输信息。信源编码有两个基本功能：一是提高信息传输的有效性，即通过某种压缩编码技术设法减少码元数目以降低码元传输速率；二是完成模/数（A/D）转换，即当信息源给出的是模拟信号时，信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟信号的数字传输。信源译码是信源编码的逆过程。信源压缩编码通常分为两种主要类型：无损压缩和有损压缩。无损压缩旨在通过消除冗余和重复信息来减小源数据的大小，同时保证压缩后的数据能够完全恢复为原始数据。有损压缩在压缩数据时会有一定的信息损失，但可以显著减小数据的大小。有损压缩通常应用于对数据进行近似表示或去除人类感知不敏感的细节的场景。对于模/数（A/D）转换，通常，模拟信号数字化的过程包括三个步骤：采样、量化和编码，具体过程在本章的后续内容中进行介绍。MWORKS提供了许多与通信系统的信源编译码有关的函数和模块，下面对这些函数和模块进行介绍。

信源编译码1.相关函数1）arithenco函数arithenco函数通过算术编码来生成二进制代码，它的调用格式如下：code=arithenco(seq,counts)arithenco函数生成对应于seq中指定的符号序列的二进制算术代码。输入计数通过列出源字母表的每个符号在测试数据集中出现的次数来指定源的统计信息。3.1.1信源编码

信源编译码【例3-1】使用arithenco函数实现算术二进制编码。counts=[991]len=1000Random.seed!(1234)seq=randsrc(1,len,[12;.99.01])#生成随机序列code=arithenco(seq,counts)s,=size(code)#编码随机序列并显示编码长度运行程序，输出为：83

信源编译码2）dpcmenco函数dpcmenco函数使用差分脉冲编码调制（DifferentialPulsecodemodulation，DPCM）进行编码，它的调用格式如下:(indx,quants)=dpcmenco(sig,codebook,partition,predictor)dpcmenco函数实现对向量sig进行编码，codebook为预测误差量化码本，partition为量化阈值，predictor为预测期的预测传输函数系数向量。返回参数quants为量化的预测误差，index为量化序号。

信源编译码【例3-2】使用差分脉冲编码调制进行编码。predictor=[0,1]partition=collect(-1:0.1:0.9)codebook=collect(-1:0.1:1)t=(0:pi/50:2*pi)’x=sawtooth(3*t);encodedx,quants1=dpcmenco(x[:],codebook,partition,predictor)运行程序，输出如下：([0.0,11.0,11.0,10.0,11.0,11.0,10.0,