2017通信原理第10章信源编码.ppt

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1、本章内容:抽样—低通信号和带通信号量化—标量（均匀/非均匀）和矢量脉冲编码调制—PCM、DPCM、ADPCM增量调制—∆M时分复用—TDM、准同步数字体系（PDH）引言§10.1引言压缩编码；模/数转换信源编码的作用：波形编码和参量编码A/D转换（数字化编码）的技术：A/D→数字方式传输→D/A模拟信号数字化传输的三个环节：PCM、DPCM、∆M波形编码的常用方法：6、7、8章①②波形编码——根据语声信号波形的特点，将其转换为数字信号。常见的有PCM、DPCM、ADPCM、DM等。波形编码：根据语音信号波形特点，将其转换为数字信号参量编码：提取语音信号

2、的一些特征参量，对其进行编码波形编码的三个步骤：抽样、量化、编码模拟信号的数字传输抽样：将时间上连续的模拟信号变成时间上离散的抽样信号量化：把幅度上仍连续的抽样信号变成幅度离散的信号时间离散、幅度连续时间离散、幅度离散编码：用二进制码组表示量化后的样值模拟信号de抽样§10.2抽样定理---模拟信号数字化和时分多路复用的理论基础抽样:把时间上连续的模拟信号变成一系列时间上离散的抽样值的过程。抽样定理要回答：能否由此样值序列重建原信号抽样定理的分类:根据信号是低通型的还是带通型低通抽样定理和带通抽样定理；根据用来抽样脉冲序列是否等间隔的均匀抽样定理

3、和非均匀抽样定理；根据抽样的脉冲序列是否为冲击序列理想抽样定理和实际抽样定理。§10.2.1低通模拟信号的抽样定理定理：证明：设单位冲激序列：其周期T=抽样间隔Ts抽样过程可看作是m(t)与δT(t)的相乘。因此，理想抽样信号为：其频谱为：1/Tsn=0理想抽样过程的波形和频谱：因此，抽样速率必须满足：fsfH这就从频域角度证明了低通抽样定理。此时，不能无失真重建原信号。混叠失真：重建原信号：低通滤波器HL(f)无穷多个冲击响应之和构成m(t)抽样与恢复原理框图：§10.2.2带通模拟信号的抽样定理定理：ffHfL-fL-fH0BffHfL-fL-f

4、HB-2B-3B-B2B3B

5、M(f)

6、

7、Ms(f)

8、3fs2fH=6BfH=nBfH=3Bfs=2B3fsfHfL-fL-fHB-2B-3B-B2B3Bf0Bf

9、M(f)

10、2fH=2(3+k)BfHfL-fL-fHfH=nB+kBfH=3B+kB2(3+k)B=3fs推广：n=任意整数2(n+k)B=nfsfs与fL关系n=1n=2n=3n=4n=5n=6模拟脉冲调制§10.3PAM、PDM、PPM实际抽样?——自然抽样的PAM对比：---理想抽样---自然抽样m(t)自然抽样过程的波形和频谱：自然抽样与恢复原理框图：理想抽样：自然抽样：理想冲激序列

11、实际脉冲序列s(t)恢复：均可用理想低通滤波器取出原信号。实际抽样?——平顶抽样的PAM特点：每个样值脉冲的顶部是平坦的。m(t)产生：抽样保持n=0恢复：修正+低通滤波模拟信号de量化§10.4西安电子科技大学通信工程学院量化——幅度上离散化量化后的信号——多电平数字信号抽样值分层电平§10.4.1量化原理量化电平量化间隔量化值——用有限个量化电平表示无限个抽样值。qi=q1~qMmi抽样值量化信号值抽样值量化值量化噪声[a,b]设抽样信号的取值范围量化电平数M则量化间隔量化电平（中点）分层电平（端点）§10.4.2均匀量化——等间隔划分输入信号的取

12、值域的均方值---量化噪声功率为：信号量噪比S/Nq输入样值信号的概率密度——量化器的性能指标之一mk=m(kTs)mq=mq(kTs)量化噪声信号mk的平均功率：信号量噪比——信号功率与量化噪声功率之比：量化噪声功率解：平均信号量噪比含义？均匀量化的缺点应用：主要用于概率密度为均匀分布的信号，如遥测遥控信号、图像信号数字化接口中。——原因：Nq与信号样值大小无关，仅与量化间隔V有关。解决方案：非均匀量化§10.4.3非均匀量化——量化间隔不相等的量化方法压大补小y=f(x)对数特性提高小信号的量噪比-压缩输出-扩张输入在接收端，需要采用一个与压缩特

13、性相反的扩张器来恢复信号。入出压缩特性扩张特性压缩-扩张特性：均匀量化……压缩特性非均匀量化的数学分析一量化区间内压缩特性曲线可近似看作一段直线。代入上式得y在0～1间均匀划分成N个量化区间，每量化区间的间隔为了对不同的信号强度保持信号量噪比恒定，当输入电压x减小时，应使量化间隔x按比例减小，即要求xx即线性微分方程，其解为或k－比例常数。?由边界条件(x=1时，y=1)得：k+c=0即要求y＝f(x)具有如下形式：但输入x＝0时，输出y＝-。按照不同情况，还要作适当修正，使当x＝0时，y＝0为了对不同信号强度保持信号量噪比恒定，理论上要求压缩

14、特性具有对数特性。ITU的两种建议：非均匀量化x－归一化输入电压y－归一化输出电压1.A压缩律