通信原理課件第六章

1、1第第 6 章章自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制2 內(nèi)內(nèi) 容容 6.16.1 6.2 6.2 6.3 6.3 6.46.4 3 6.1 概述概述PCM的缺點(diǎn)的缺點(diǎn) 雖然PCM編碼已得到了廣泛應(yīng)用，但PCM信號占用頻帶要比模擬通信系統(tǒng)中的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)話路帶寬（3.1kHz）寬的多，這樣對于大容量的長途傳輸系統(tǒng)，尤其是衛(wèi)星通信，采用PCM的經(jīng)濟(jì)性很難與模擬通信相比。 語音壓縮編碼技術(shù)語音壓縮編碼技術(shù) 以較低的速率獲得高質(zhì)量編碼，一直是語音編碼追求的目標(biāo)。通常，人們把話路速率低于64kb/s的語音編碼方法，稱為語音壓縮編碼技術(shù)。 自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制ADPCM是語音壓縮中復(fù)雜度較低的一種編碼方法，

2、可在32kb/s的速率上達(dá)到64kb/s的PCM數(shù)字電話質(zhì)量，已成為長途傳輸中一種新型的國際通用的語音編碼方法。4 對相鄰樣值的差值而不是樣值本身進(jìn)行編碼?？梢栽诹炕_階不變的情況下（即量化噪聲不變），編碼位數(shù)顯著減少，信號帶寬大大壓縮。這種利用差值的PCM編碼稱為差分差分PCMPCM（DPCMDPCM）。 基本思想基本思想 利用相鄰抽樣值之間的相關(guān)性。具體的方法是用前面若干時(shí)刻傳輸?shù)某闃又祦眍A(yù)測當(dāng)前要傳輸?shù)臉又?，然后對預(yù)測的誤差而不是樣值本身進(jìn)行編碼、傳輸。在接收端再用接收的預(yù)測誤差來修正當(dāng)前的預(yù)測值。 6.2 DPCM的基本原理的基本原理 5量化器編碼預(yù)測器解碼預(yù)測器xneneqncnxn

3、xncneqnxnxn編碼器解碼器圖 DPCM系統(tǒng)原理框圖 系統(tǒng)的框圖系統(tǒng)的框圖DPCM編碼編碼FLASH演示演示67 在接收端裝有與發(fā)送端相同的預(yù)測器，它的輸出在接收端裝有與發(fā)送端相同的預(yù)測器，它的輸出 與與e eqnqn相加相加產(chǎn)生。信號既是所要求的預(yù)測器的產(chǎn)生。信號既是所要求的預(yù)測器的激勵(lì)信號激勵(lì)信號，也是所要求的解碼，也是所要求的解碼器輸出的器輸出的重建信號重建信號。在無傳輸誤碼的條件下，解碼器輸出的重建。在無傳輸誤碼的條件下，解碼器輸出的重建信號信號 與編碼器中的與編碼器中的x xn n相同。相同。 DPCMDPCM系統(tǒng)的總量化誤差系統(tǒng)的總量化誤差定義定義: :為輸入信號樣值為輸入信

4、號樣值x xn n與解碼器輸出樣值與解碼器輸出樣值 之差之差: : 總量化誤差總量化誤差n nq q僅與差值信號僅與差值信號e en n的量化誤差有關(guān)。的量化誤差有關(guān)。 ()()qnnqnnxeennnxxxnx nxnxnqnee=-說明說明8總的量化信噪比總的量化信噪比 (S/N)q：把差值序列作為信號時(shí)量化器的量化信噪比，與PCM系統(tǒng)考慮量化誤差時(shí)所得信噪比相當(dāng)。Gp：為DPCM系統(tǒng)相對于PCM系統(tǒng)而言的信噪比增益，稱為預(yù)測增益。如果能夠選擇合理的預(yù)測規(guī)律，差值功率Ee2n就能遠(yuǎn)小于信號功率Ex2n，Gp就會(huì)大于1，該系統(tǒng)就能獲得增益。對DPCM系統(tǒng)的研究就是圍繞著如何使Gp和(S/N)

5、q 這兩個(gè)參數(shù)取最大值而逐步完善起來的。通常Gp約為6-11 dB。 qPDPCMNSGkeEkdEkdEkSEkeEkSENS)()()()()()(2222229Note：DPCM系統(tǒng)總的量化信噪比系統(tǒng)總的量化信噪比遠(yuǎn)大遠(yuǎn)大于于量化器的信噪比。因此量化器的信噪比。因此, 要求要求DPCM系統(tǒng)系統(tǒng)達(dá)到與達(dá)到與PCM系統(tǒng)相同的信噪比，則可降低系統(tǒng)相同的信噪比，則可降低對量化器信噪比的要求，即可減小量化級數(shù)，對量化器信噪比的要求，即可減小量化級數(shù)，從而減少碼位數(shù)，降低比特率。從而減少碼位數(shù)，降低比特率。 10定義：定義：預(yù)測器系數(shù)隨信號的統(tǒng)計(jì)特性而自適應(yīng)調(diào)整，預(yù)測器系數(shù)隨信號的統(tǒng)計(jì)特性而自適應(yīng)調(diào)

6、整，提高了預(yù)測信號的精度，提高了預(yù)測信號的精度， 從而得到高預(yù)測增益。預(yù)從而得到高預(yù)測增益。預(yù)測的基本的方法是線性預(yù)測，即測的基本的方法是線性預(yù)測，即piikikmam1 如果能夠選擇合理的預(yù)測規(guī)律，就能獲得增益。如果能夠選擇合理的預(yù)測規(guī)律，就能獲得增益。對對DPCMDPCM系統(tǒng)的研究就是圍繞著如何使系統(tǒng)的研究就是圍繞著如何使G Gp p和和(S/N)q(S/N)q 這兩這兩個(gè)參數(shù)取最大值而逐步完善起來的。個(gè)參數(shù)取最大值而逐步完善起來的。 自適應(yīng)預(yù)測的常見方法有：自適應(yīng)預(yù)測的常見方法有：前向自適應(yīng)預(yù)測、前向自適應(yīng)預(yù)測、后向序貫自適應(yīng)預(yù)測、梯度符號算法后向序貫自適應(yīng)預(yù)測、梯度符號算法等。等。 6.3 自適應(yīng)預(yù)測自適應(yīng)預(yù)測11定義：定義：方法：方法：ADPCMADPCM 在在DPCMDPCM基礎(chǔ)上，用基礎(chǔ)上，用自適應(yīng)量化自適應(yīng)量化取代取代固固定量化定量化，用，用自適應(yīng)預(yù)測自適應(yīng)預(yù)測取代取代固定預(yù)測固定預(yù)測發(fā)展了發(fā)展了ADPCMADPCM。在維持相同的話音質(zhì)量下，。在維持相同的話音質(zhì)量下，ADPCMADPCM允允許用許用32kb/s32kb/s比特率編碼，是標(biāo)準(zhǔn)比特率編碼，是標(biāo)準(zhǔn)64kb/s64kb/s的的PCMPCM的的一半一半，在長途傳輸系統(tǒng)中，有遠(yuǎn)大的，在長途傳輸系統(tǒng)中，