通信原理課件第六章

1、1第第 6 章章自適應差分脈碼調制自適應差分脈碼調制2 內內 容容 6.16.1 6.2 6.2 6.3 6.3 6.46.4 3 6.1 概述概述PCM的缺點的缺點 雖然PCM編碼已得到了廣泛應用，但PCM信號占用頻帶要比模擬通信系統(tǒng)中的一個標準話路帶寬（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的經濟性很難與模擬通信相比。 語音壓縮編碼技術語音壓縮編碼技術 以較低的速率獲得高質量編碼，一直是語音編碼追求的目標。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。 自適應差分脈沖編碼調制ADPCM是語音壓縮中復雜度較低的一種編碼方法，

2、可在32kb/s的速率上達到64kb/s的PCM數(shù)字電話質量，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性。具體的方法是用前面若干時刻傳輸?shù)某闃又祦眍A測當前要傳輸?shù)臉又?，然后對預測的誤差而不是樣值本身進行編碼、傳輸。在接收端再用接收的預測誤差來修正當前的預測值。 6.2 DPCM的基本原理的基本原理 5量化器編碼預測器解碼預測器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)送端相同的預測器，它的輸出在接收端裝有與發(fā)送端相同的預測器，它的輸出 與與e eqnqn相加相加產生。信號既是所要求的預測器的產生。信號既是所要求的預測器的激勵信號激勵信號，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。的量化誤差有關。 ()()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量化器的量化信噪比，與PCM系統(tǒng)考慮量化誤差時所得信噪比相當。Gp：為DPCM系統(tǒng)相對于PCM系統(tǒng)而言的信噪比增益，稱為預測增益。如果能夠選擇合理的預測規(guī)律，差值功率Ee2n就能遠小于信號功率Ex2n，Gp就會大于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)總的量化信噪比遠大遠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)達到與達到與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：預測器系數(shù)隨信號的統(tǒng)計特性而自適應調整，預測器系數(shù)隨信號的統(tǒng)計特性而自適應調

6、整，提高了預測信號的精度，提高了預測信號的精度， 從而得到高預測增益。預從而得到高預測增益。預測的基本的方法是線性預測，即測的基本的方法是線性預測，即piikikmam1 如果能夠選擇合理的預測規(guī)律，就能獲得增益。如果能夠選擇合理的預測規(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 這兩這兩個參數(shù)取最大值而逐步完善起來的。個參數(shù)取最大值而逐步完善起來的。 自適應預測的常見方法有：自適應預測的常見方法有：前向自適應預測、前向自適應預測、后向序貫自適應預測、梯度符號算法后向序貫自適應預測、梯度符號算法等。等。 6.3 自適應預測自適應預測11定義：定義：方法：方法：ADPCMADPCM 在在DPCMDPCM基礎上，用基礎上，用自適應量化自適應量化取代取代固固定量化定量化，用，用自適應預測自適應預測取代取代固定預測固定預測發(fā)展了發(fā)展了ADPCMADPCM。在維持相同的話音質量下，。在維持相同的話音質量下，ADPCMADPCM允允許用許用32kb/s32kb/s比特率編碼，是標準比特率編碼，是標準64kb/s64kb/s的的PCMPCM的的一半一半，在長途傳輸系統(tǒng)中，有遠大的，在長途傳輸系統(tǒng)中，