华中科技大学电信系《通信原理》课件-ch4.ppt

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1、第四章信源编码信源编码:研究信源产生的消息的编码，即数字化，研究压缩信源编码、信源解码在通信系统中的位置：(见图)编码4.1字符编码与码元一、字符编码了解ASCII码p.14题1.1表二、码元的概念二进制码元M=2=，有两个符号：1、0四进制码元M=4=，有四个符号，每个符号表示二位二进码11100100M进制码元M=,有M个符号，每个符号表示n位二进码元数字通信就是用M个电平，或M个频率，或M个信号相位来表示M个符号，每个符号代表n位二进码。4.2抽样定理先行课己讲述，请复习教材内容！抽样频率，

2、信号频谱中的最高频率分量。语音频谱控制在300~3400HZ，因此选=4000HZ，有：=8000HZ=1/=125微秒t0S(t)••0t•抽样定理将连续波形离散化4.3波形的量化波形量化步骤：1）抽样；2）将抽样值量化；3）将量化电平编为二进码。A/D变换器是实现波形量化的专用器件！一、量化特性图4.3.1均匀量化输入-输出分层特性曲线4.3.1均匀量化二，量化噪声量化噪声功率：量化噪声电压：量化间隔小结：（1）小，即分层电平数M多，则量化噪声功率小；当量化噪声与外来噪声大小相近时，量化不会对

3、信号质量产生影响；（2）任何仪器与测量都有一定精度，因而允许量化有误差，当M==256,n=8，即每个采样值用8bit表示M==512，n=9，即每个采样值用9bit表示M==8192，n=13，即每个采样值用13bit表示等，这时在很多情况下，量化精度己足够高了。（3）M选多少？视具体要求而定。均匀量化的缺点：均匀量化只适用于信号电平为均匀分布的情况，当信号幅度的概率密度函数为非均匀分布时，均匀量化将不适用！（如语音，小信号概率高，大信号概率小。）应采用非均匀量化:小信号分层密，大信号分层稀！4

4、.3波形的量化4.3.2非均匀量化一、非均匀量化特性图4.3.3语音非均匀量化特性图4.3.4非均丹量化波形示意4.3.2非均匀量化（PCM方案）二、最佳非均匀量化特性平均量化噪声功率最小！假设信号X(t)的概率密度函数为p(x),量化电平函数为，其平均量化噪声功率的算式是：由第i层量化电平产生的误差i=1,2,……M-1显然取决于p(x)，p(x)大，电平密，p(x)小，电平稀，语音概率密度函数特点：最早一篇关于语音概率密度函数的论文发表于1952年；语音概率密度函数类似于负指数分布，但无法用简

5、单的负指数系数表示；不同说话人，不同的语言会稍有不同，因而只能统计平均。0xp(x)语音概率密度函数近似曲线小结：1）语音的量化应小信号量化分层密，大信号稀，即非均匀量化；2）非均匀量化特性取决于选取的能否使最小。4.3.2非均匀量化（PCM方案）三、语音非均匀量化的实现(1)µ律压扩(2)A律压扩图4.3.5图4.3.6小信号扩张，大信号压缩后再均匀量化=非均匀量化！4.3.2非均匀量化（PCM方案）三、语音非均匀量化的实现(续）压扩特性的数学表达式：(1)µ律压扩(2)A律压扩=ysgnx=+

6、1,-1,符号函数四、A律、µ律的数字实现13折线实现A律；15折线实现µ律！1)图4.3.813折线A律图4.3.915折线µ律段落12345678量化间隔（Δ）11248163264起始电平（Δ）01632641282565121024斜率161684211/21/4Q/dB2424181260-6-12A律13折线特性表(Δ=1/211)四、A律、µ律的数字实现以A律为例说明5位A/D6位A/D7位A/D11位A/D图4.3.8A=87.6每区间量化16层（4bitA/D)11位A/D只量化

7、了一半（正区间），考虑负区间----12位A/D2)12bitA/D实现13折线,13bitA/D实现15折线四、A律、µ律的数字实现编码逻辑要求：12位A/D，每采样值量化为12位数码，采样频率8KHZ（数码率96Kb/s），要求数码率仍保持8位A/D时的值，即64Kb/s编码逻辑:°°°°°°°°12345678区位码：4位表示正、负16个区位各区位电平码：4位表示每区位的16个电平等效于改变12位A/D的精度：小信号区12位，大信号区6位!3)13位线性PCMA律PCMb12b11b10b9

8、b8b7b6b5b4b3b2b1b0C1C2C3C4C5C6C7C8极性码0000000WXYZ1极性码000WXYZ0000001WXYZ1001WXYZ000001WXYZ1×010WXYZ00001WXYZ1××011WXYZ0001WXYZ1×××100WXYZ001WXYZ1××××101WXYZ01WXYZ1×××××110WXYZ1WXYZ1××××××111WXYZ注：由13位线性PCM转换为A律PCM时，×由13位PCM确定。由A律PCM转换为13位线性PCM时，