数字通信原理(4).ppt

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1、数字通信原理（4）2001Copyright1SCUTDT&PLabs第六章自适应编码调制2001Copyright2SCUTDT&PLabs6.1概述1.(自适应)差分编码调制：一种信源压缩编码方式；2.语音信号压缩编码的作用：降低传输速率，提高效率；3.差分编码调制的基本原理：利用语音信号时间上的相关性，除去信号中的冗余量。2001Copyright3SCUTDT&PLabs6.1概述主要的语音压缩编码方式1.差分编码(DPCM);2.子带编码(SCB)；3.变换域编码(ATC);4.多脉冲激励线性预测编码(MPLPC);5.参数或波形矢量编码(VQ)

2、;6.码激励预测编码(CELP)。2001Copyright4SCUTDT&PLabs6.2差分编码(DPCM)的基本原理1.编码器与解码器定义：S(k):抽样信号；Se(k):预测信号；Sr(k):重建信号；d(k)=S(k)-Se(k):差分信号；dq(k):差分信号量化值；I(k):dq(k)的编码值。编码器－＋量化器预测器编码S(k)Se(k)d(k)dq(k)Sr(k)I(k)2001Copyright5SCUTDT&PLabs6.2差分编码(DPCM)的基本原理解码器DPCM系统的误差e(k)e(k)=S(k)-Sr(k)=[Se(k)+d(k

3、)]-[Se(k)+dq(k)]=d(k)-dq(k)e(k)只与量化过程有关，也称e(k)为量化误差。解码预测器＋I(k)dq(k)Se(k)Sr(k)2001Copyright6SCUTDT&PLabs6.2差分编码(DPCM)的基本原理2.DPCM系统的优点当抽样后的时间序列S(k)具有较强的相关性时，一般有

4、d(k)

5、=

6、S(k)-Se(k)

7、<

8、S(k)

9、若保持量化误差功率(量化间距)不变，编码输出所需的位数n可减少，传输信号所需的速率降低；若保持原来的编码位数，量化间距可取较小值使量化误差减少。2001Copyright7SCUTDT&PLab

10、s6.2差分编码(DPCM)的基本原理3.DPCM系统的信噪比SNR=E[S2(k)]/E[e2(k)]={E[S2(k)]E[d2(k)]/E[d2(k)]E[e2(k)]}={E[S2(k)]/E[d2(k)]}{E[d2(k)]/E[e2(k)]}=GpSNRq式中：Gp={E[S2(k)]/E[d2(k)]}－－－预测增益SNRq={E[d2(k)]/E[e2(k)]}－－量化信噪比通常Gp>＝1,若SNRq不变，总的SNR将增加。2001Copyright8SCUTDT&PLabs6.3信号预测1.极点预测器－＋量化器预测器编码S(k)Se(k)

11、d(k)dq(k)Sr(k)I(k)解码预测器＋I(k)dq(k)Se(k)Sr(k)2001Copyright9SCUTDT&PLabs6.3信号预测2.极点预测器（续前）Se(k)=i=1NaiSr(k-i),{ai}为预测系数；预测：利用过去值来估计（当前）未来值。dq(k)d(k)=S(k)-Se(k)=S(k)-i=1NaiSr(k-i)Sr(k)-i=1NaiSr(k-i)等式两边取Z变换：dq(Z)＝（1-i=1NaiZ－i）Sr(Z)若定义：H(Z)=Sr(Z)/dq(Z)H(Z)=1/（1-i=1NaiZ－i）H(Z)只有

12、极点－－－“极点预测器”（＃）。2001Copyright10SCUTDT&PLabs6.3信号预测2.零点预测器若取：Se(k)=i=1Nbidq(k-i),{bi}为预测系数；Sr(k)=dq(k)＋Se(k)=dq(k)＋i=1Nbidq(k-i)等式两边取Z变换：Sr(Z)＝（1+i=1NbiZ－i）dq(Z)若定义：H(Z)=Sr(Z)/dq(Z)H(Z)=（1+i=1NbiZ－i）H(Z)只有零点－－－“零点预测器”。2001Copyright11SCUTDT&PLabs－量化器（1+i=1NbiZ－i）编码器S(k)Se(k)d(

13、k)dq(k)I(k)解码＋I(k)dq(k)Se(k)Sr(k)（1+i=1NbiZ－i）预测器6.3信号预测2.零点预测器（续前）基于零点预测器的DPCM编码解码系统2001Copyright12SCUTDT&PLabs6.3信号预测3.零极点预测器若取：Se(k)=i=1NaiSr(k-i)＋i=1Nbidq(k-i),{ai,bj}为预测系数；由：Sr(k)=Se(k)+dq(k)->Se(k)=Sr(k)-dq(k)即：Sr(k)-dq(k)＝Se(k)＝i=1NaiSr(k-i)＋j=1Mbidq(k-i)又由：H(Z)=Sr(Z)/

14、dq(Z)=[1+i=1MbiZ-i]/[1-j=1NaiZ-