通信原理(樊昌信)第10章-信源编码课件.ppt

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1、信源编码第10章本章内容:第10章信源编码抽样—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）压缩编码—语音、图像和数字数据引言§10.1引言为什么要数字化？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：“抽样、量化和编码”波形编码的三个步骤：PCM、DPCM、∆M波形编码的常用方法：6、7、8章①②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§10

2、.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)内插公式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：n=1n=2n=3n=4n=5n=6fs与fL关系例3-1对频率范围为30~300Hz的模拟信号进行线性PCM编码。（1）求最低抽样频率；（2）若量化电平数M=64，求PCM信号的信息

3、速率。解:（1）由模拟信号的频率范围可知，该信号应作为低通信号处理。故最低抽样频率为：（2）由量化电平数L可求出其编码位数n，即：说明每次抽样的值将被编成6位二进制数码，故该PCM信号的信息速率Rb为：N=log2M=log264=6模拟脉冲调制§10.3PAM、PDM、PPM对比：---理想抽样---自然抽样m(t)实际抽样——自然抽样的PAM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。特点：每个样值脉冲的顶部是平坦的。m(t)产生：抽样保持实际抽样?——平顶抽样的PAMn=0恢复：

4、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

5、率与量化噪声功率之比：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……压缩特性图有无压扩的比较曲线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y112.A律13折线对称输入13折线压缩特性A律和律不易用电子线路

6、准确实现，实用中分别采用13折线和15折线。=0时无压缩效果非均匀量化3.压缩律及其15折线15折线K1=32大信号的量化性能比A律稍差。小信号的量噪比是A律的2倍。脉冲编码调制§10.5西安电子科技大学通信工程学院PulseCodeModulation,PCM——模拟信号数字化方式之一§10.5.1PCM的基本原理PCM系统原理框图模拟信号数字化过程---“抽样、量化和编码”具有镜像特性特点：①简化编码过程优点：②误码对小电压的影响小表10│4自然二进码和折叠二进码§10.5.2常用二进制码——编码考虑的问题之一码型选择极性码：表示样值的极性。正编“1”，负编“0”段落码：

7、表示样值的幅度所处的段落段内码：16种可能状态对应代表各段内的16个量化级在A律13折线PCM编码中，共计：——需将每个样值脉冲（Is）编成8位二进制码：——之二，关乎通信质量和设备复杂度码位的选择与安排表10-5段落码表10-6段内码段落序号段落码M2M3M4量化级段内码M5M6M7M88765432111111010110001101000100015141312111098765432101111111011011100101110101001100001110110010