数字通信-基础与应用(2-2).ppt

DPT Lab *xCUT DTP Labx * 数字通信－基础与应用 (2－2) 四、差分脉冲编码调制 第2章 格式化与基带调制 1.概述 (1) (自适应)差分编码调制：一种信源压缩编码方式； (2) 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。 (3) 语音信号压缩编码的作用：降低传输速率，提高 效率； 第2章 格式化与基带调制 第2章 格式化与基带调制 2.语音信号的特点 (1) 信号能量主要集中在低频范围； (2) 相邻采样值间有很强的相关性（T：采样间隔）。 3.差分编码(DPCM)的基本原理 (1) 编码器与解码器 定义：x(n):抽样信号；xe(n):预测信号；xr(n):重建信号； d(n)＝x(n)-xe(n):差分信号；dq(n):差分信号量化值； I(n): dq(n)的编码值。 编码器 － ＋ 量化器 预测器 编码 x(n) xe(n) d(n) dq(n) xr(n) I(n) 第2章 格式化与基带调制 解码器 DPCM系统的误差e(n) e(n) = x(n)-xr(n) = [xe(n)+d(n)]-[xe(n)+xq(n)] = d(n)-dq(n) e(n)只与量化过程有关，也称e(n)为量化误差。 解码 预测器 ＋ I(n) dq(n) xe(n) xr(n) 第2章 格式化与基带调制 (2) DPCM系统的优点 当抽样后的时间序列x(n)具有较强的相关性时，一般有 |d(n)|=|x(n)-xe(n)| |x(n)| 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。 第2章 格式化与基带调制 4. DPCM系统的信噪比 SNR = E[x2(n)]/E[e2(n)]={E[x2(n)]E[d2(n)]/E[d2(n)]E[e2(n)]} = {E[x2(n)]/E[d2(n)]}{E[d2(n)]/E[e2(n)]} = GpSNRq 式中： Gp = {E[x2(n)]/E[d2(n)]} －－－预测增益 SNRq = {E[d2(n)]/E[e2(n)]} －－量化信噪比 通常Gp ＝ 1,若SNRq不变，总的SNR将增加。 第2章 格式化与基带调制 5. 信号预测 (1) 极点预测器 － ＋ 量化器 预测器 编码 x(n) xe(n) d(n) dq(n) xr(n) I(n) 解码 预测器 ＋ I(n) dq(n) xe(n) xr(n) 第2章 格式化与基带调制 (1) 极点预测器（续前） xe(n) = ?i=1N aixr(n-i), {ai}为预测系数； 预测：利用过去值来估计（当前）未来值。 dq(n) ? d(n) = x(n) - xe(n) = x(n)- ?i=1N aixr(n-i) ? xr(n)- ?i=1N aixr(n-i) 等式两边取 Z 变换： dq(Z)＝ ? （1- ?i=1N aiZ－i）Xr(Z) 若定义：H(Z) = Xr(Z)/dq(Z) H(Z) = 1/（1- ?i=1N aiZ－i） H(Z)只有极点－－－“极点预测器”（＃）。 第2章 格式化与基带调制 (2) 零点预测器 若取： xe(n) = ?i=1N bidq(n-i), {bi}为预测系数； xr(n) = dq(n) ＋ xe(n) = dq(n) ＋ ?i=1N bidq(n-i) 等式两边取 Z 变换： Xr(Z)＝ ? （1+ ?i=1N biZ－i）dq(Z) 若定义：H(Z) = Xr(Z)/dq(Z) H(Z) = （1 + ?i=1N biZ－i） H(Z)只有零点－－－“零点预测器”。 第2章 格式化与基带调制 － 量化器 （1+?i=1N biZ－i） 编码器 x(n) xe(n) d(n) dq(n) I(n) 解码 ＋ I(n) dq(n) xe(n) xr(n) （1+?i=1N biZ－i） 预测器 (2) 零点预测器（续前） 基于零点预测器的DPCM编码解码系统 第2章 格式化与基带调制 (3) 零极点预测器