




已阅读5页,还剩4页未读, 继续免费阅读
版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
备课笔记-易志强第六章 自适应差分脉码调制要求掌握:差分脉冲编码调制原理和方框图,差值信号、预测信号、重建信号的含义,差分脉冲编码调制的预测增益;自适应预测和自适应量化的基本概念和物理意义;ADPCM的原理和特点。64kb/s(8kHz的抽样频率,8比特的PCM编码)的A律或者律的PCM编码获得广泛的应用,但PCM信号占用频带要比模拟通信系统中一个标准话路带宽(3.1KHz : 3003400)宽很多倍,传送64kb/s的数字信号的最小频带理论值为32kHz(奈奎斯特第一准则)。语音编码的目的在于:以较低的码率获得高质量编码。通常吧话路速率低于64kb/s的语音编码方法称为语音压缩编码技术。自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)是语音压缩中复杂度较低的一种编码,可实现在32kb/s的码速率上达到64kb/s的PCM数字电话语音质量。ADPCM的基础为DPCM。6.1DPCM(差分PCM)PCM对每个样值波形都独立编码,需要较多位数来表示,因此比特率高。DPCM利用抽样信号在相邻抽样间表现出很强的相关性,存在很大冗余度的特性,对相邻样值的差值而非样值本身进行编码,用较少的比特数表示差值,反映样值的变化。若量化间隔不变(即量化噪声不变),则信号传输带宽将被压缩;若仍然用原来的比特数对差值进行编码,则将提高量化信噪比。实现差分编码的方法之一:根据前面k个样值预测当前时刻样值,也称预测编码技术。那么编码信号变为当前样值与预测值之间的差值,仅对差值进行量化编码并传输,在接收端再用接收的预测误差来修正当前的预测值。DPCM系统原理框图:表示当前的信源样值;:预测器的输出;:预测器输入,同时也是重建语音信号(针对接收端);:预测误差,量化器的输入;:量化器输出,量化后的预测误差;:量化后的预测误差被编码成二进制序列。在接收端装有与发送端相同的预测器,它的输出与相加产生。信号既是所要求的预测器的激励信号,也是所要求的解码器输出的重建信号。在无传输误码的条件下,解码器输出的重建信号与编码器中的相同。DPCM系统的总量化误差定义: 为输入信号样值与解码器输出样值之差:可见,DPCM总量化误差仅与差值信号的量化误差有关。因此DPCM系统总的量化信噪比可表示为:式中,是把差值序列作为信号时量化器的量化信噪比,与PCM系统考虑量化误差时所得信噪比相当。:为DPCM系统相对于PCM系统而言的信噪比增益,称为预测增益。如果能够选择合理的预测规律,差值功率就能远小于信号功率,就会大于1,该系统就能获得增益。对DPCM系统的研究就是围绕着如何使和这两个参数取最大值而逐步完善起来的。通常约为611dB。从另外一方面看,DPCM系统总的量化信噪比远大于量化器的信噪比。因此, 要求DPCM系统达到与PCM系统相同的信噪比,则可降低对量化器信噪比的要求,即可减小量化级数,从而减少码位数,降低比特率。6.2ADPCMDPCM系统性能改善取决于最佳预测和最佳量化。但对于语音信号,其动态范围变化较大,为了在一个相当宽的变化范围内获得最佳的性能,因此在DPCM的基础上引入自适应系统,即为自适应差分脉冲编码调制ADPCM。ADPCM特点:(1) 自适应量化取代固定量化,量化间隔随信号的变化而变化,使量化误差减小;针对(2) 自适应预测取代固定预测,指预测器系数可以随信号的统计特性而自适应调制,从而提高预测信号的精度。针对。DPCM的预测值为611dB,自适应预测改善信噪比4dB,自适应量化改善47dB,则ADPCM能改善1621dB,相当于编码位数可减少34比特。因此允许用32kb/s编码。第七章增量调制(M)要求掌握:简单增量调制原理,本地译码信号,重建信号,量化噪声,斜率过载;简单增量调制量化信噪比与抽样频率和输入信号频率的关系;简单增量调制和脉冲编码调制的比较;简单增量调制的优缺点。增量调制简称M或DM,可看成DPCM的特例。在M中,只用1位编码表示相邻样值的相对大小,从而反映抽样时刻波形变化趋势,与样值本身大小无关。M的优点:1. 在比特率较低时,增量调制的量化信噪比高于PCM;2. 增量调制的抗误码性能好,能工作于误比特率为10-210-3的信道,而PCM要求误比特率为10-410-6;3. 增量调制的编译码器比PCM简单。7.1简单增量调制7.1.1编译码的基本思想若抽样速率很高,抽样间隔很小,那么相邻样值点之间的幅度变化较小,用相邻样值的相对大小(增量,可正可负)同样能反映信号的变化规律,将增量编码传输的方式称为M。基本思想:用一个阶梯波去逼近一个模拟信号。只要抽样间隔足够小,即抽样频率足够高,而量化间隔(量化台阶)足够小,则阶梯波可以近似代替。阶梯波的两个特点:(1) 在每个抽样间隔内,幅值不变;(2) 相邻间隔幅值差为(上升或下降一个量化台阶)。因此若用“1”表示上升,“0”表示下降,则就被一个二进制序列表征了,也相当于信号被二进制序列表征了,实现了模数转换。另外一种形式逼近斜变波,根据斜率()的变化,用“1”码表示正斜率,用“0”码表示负斜率,可得到相同的二进制序列。由于斜变波更容易实现,因此实际应用通常采用斜变波来近似。译码过程:(1) 收到“1”,上升一个量化台阶;收到“0”,下降一个量化台阶,恢复为阶梯波;(2) 收到“1”,产生正斜率电压,在时间内上升一个量化台阶;收到“0”,产生负斜率电压,在时间内下降一个量化台阶,恢复为斜变波;通常用简单的RC积分电路,即可把一个二进制序列变为这样的斜变波形。7.1.2简单M系统方框图简单M系统框图之一发送端编码器:相减器、判决器、(本地译码器)积分器及脉冲发生器(极性变换电路组成),一个闭环反馈电路。 相减器:取出差值; 判决器:又称比较器或数码形成器,用于对差值的极性进行识别和判决,以便在抽样时刻输出数码(增量码),即如果在给定抽样时刻上,有,则判决器输出“1”,如果,则判决器输出“0”。 本地译码器:由积分器和脉冲产生器组成,作用是根据,形成预测信号斜变波,并反馈到相减器进行幅度比较获得差值。注意:若用阶梯波作为预测信号,则抽样时刻应改为,表示时刻的前一瞬间,即相当于阶梯波形跃变点的前一瞬间。在时刻,斜变波形与阶梯波形有完全相同的值。接收端译码电路由译码器和低通滤波器组成。 译码器和发送端本地译码器相同,用恢复出; 低通滤波器:滤除中的高次谐波,使输出波形平滑,更加逼近原来的模拟信号。由于M前后两个样值的差值的量化编码, 所以M实际上是最简单的一种DPCM方案,预测值仅用前一个样值来代替, 即当DPCM系统的预测器是一个延迟单元。量化电平取为2时,该DPCM系统就是一个简单M系统,如下图所示:7.2增量调制得过载特性与动态编码范围增量调制在模拟信号的数字化过程中也会引入误差而形成量化噪声,分为两种:(1) 一般量化误差(2) 过载量化误差当信号频率过高时(变化斜率大),本地译码信号会出现跟不上信号变化的现象,称为“过载”现象,产生的失真称为过载失真,或过载噪声。类似于通信电路中包络检波出现的惰性失真。定量分析:设抽样间隔,即抽样频率,则一个量化台阶上的最大斜率为称为译码器临界过载情况下的最大跟踪斜率。不发生过载现象的条件为,这时虽然与之间仍然存在误差,但局限在内,所以这种误差称为一般量化误差。为了预防过载,应增大和。但增加,一般量化误差也增加。因此提高,对于减少一般量化误差和过载噪声都有利。所以,M系统抽样速率高于PCM系统,典型值抽样频率16kHz或32kHz,码率16kb/s或32kb/s。举例说明,假设输入模拟信号,因此可求得其斜率,为保证不发生过载,要求因此输入信号临界过载振幅结论1:当信号斜率一定时,允许的信号其幅度随信号频率增加而减小。缺点:导致语音信号高频段的量化信噪比下降,无法实际应用。结论2:想要正常编码,信号幅度受限,称为最大允许电平。同样对于正常开始编码的最小信号振幅也有要求,最小编码电平编码动态范围定义:,为编码器能正常工作的输入信号幅度范围。换个表达形式:通常采用为测试标准,教材表6-9给出了不同抽样频率下的动态范围,可见抽样频率越高,编码的动态范围越大。但简单增量调制动态范围仍然较小,在低传输码率时,不符合语音信号要求(4050dB)。产生一些改进型:增量总和调制、数字压扩自适应增量调制。(课本第7章)7.3增量调制系统的抗噪声性能增量调制系统中存在两类噪声:量化噪声和信道加性噪声,本章只讨论量化噪声。量化噪声中也只讨论分析一般量化噪声。不过载情况:误差,范围局限在内,假定误差均匀分布,则M系统的量化噪声平均功率为从图6-32(a)看到,的最小周期大致是抽样频率的倒数,而且大于的任意周期都可能出现。因此从频谱角度看,的频谱将从很低频开始一直延伸到频率,甚至更高。为便于分析,近似认为的功率谱密度,即的平均功率被认为均匀地分布在频带内。接收端经低通滤波器(截止频率),输出的量化噪声功率为结论:在不过载情况下,M系统输出的量化噪声功率与量化台阶以及比值有关,与信号幅度无关。信号越大,信噪比越大,仍然拿频率为的正弦信号为例,临界过载振幅信号功率最大值此时系统最大量化信噪比为化成dB表示(最重要)
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 淮安市中储粮2025秋招战略研究博士岗高频笔试题库含答案
- 太原市中储粮2025秋招质检化验岗高频笔试题库含答案
- 中国联通河池市2025秋招笔试行测题库及答案计算机类
- 阿克苏市中石化2025秋招笔试模拟题含答案数智化与信息工程岗
- 海南地区中储粮2025秋招机电维修岗高频笔试题库含答案
- 兰州市中石油2025秋招笔试综合知识专练题库及答案
- 中国移动云浮市2025秋招综合管理类专业追问清单及参考回答
- 朔州市中石化2025秋招笔试模拟题含答案油品分析质检岗
- 包头市中石油2025秋招笔试模拟题含答案炼油设备技术岗
- 红河自治州中石化2025秋招笔试模拟题含答案行测综合英语
- 七年级上册地理人教版知识清单
- HDPE塑钢缠绕排水管施工方案
- 医疗器械经营质量管理制度和工作程序目录
- 基于知识图谱的应急事件解析与研判
- 化学与垃圾分类
- 车床上下料方案一对二
- 公墓建设申请审批表
- 2025年高考语文一轮复习策略讲座
- 初级邮政投递员职业技能鉴定考试题及答案
- 农业综合行政执法大比武试题库(试题及答案)
- 临建标准化(2023版)
评论
0/150
提交评论