通信原理课件第六章

1、1第第 6 章章自适应差分脉码调制自适应差分脉码调制2 内内 容容 6.16.1 6.2 6.2 6.3 6.3 6.46.4 3 6.1 概述概述PCM的缺点的缺点 虽然PCM编码已得到了广泛应用，但PCM信号占用频带要比模拟通信系统中的一个标准话路带宽（3.1kHz）宽的多，这样对于大容量的长途传输系统，尤其是卫星通信，采用PCM的经济性很难与模拟通信相比。 语音压缩编码技术语音压缩编码技术 以较低的速率获得高质量编码，一直是语音编码追求的目标。通常，人们把话路速率低于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方法，

2、可在32kb/s的速率上达到64kb/s的PCM数字电话质量，已成为长途传输中一种新型的国际通用的语音编码方法。4 对相邻样值的差值而不是样值本身进行编码。可以在量化台阶不变的情况下（即量化噪声不变），编码位数显著减少，信号带宽大大压缩。这种利用差值的PCM编码称为差分差分PCMPCM（DPCMDPCM）。 基本思想基本思想 利用相邻抽样值之间的相关性。具体的方法是用前面若干时刻传输的抽样值来预测当前要传输的样值，然后对预测的误差而不是样值本身进行编码、传输。在接收端再用接收的预测误差来修正当前的预测值。 6.2 DPCM的基本原理的基本原理 5量化器编码预测器解码预测器xneneqncnxn

3、xncneqnxnxn编码器解码器图 DPCM系统原理框图 系统的框图系统的框图DPCM编码编码FLASH演示演示67 在接收端装有与发送端相同的预测器，它的输出在接收端装有与发送端相同的预测器，它的输出 与与e eqnqn相加相加产生。信号既是所要求的预测器的产生。信号既是所要求的预测器的激励信号激励信号，也是所要求的解码，也是所要求的解码器输出的器输出的重建信号重建信号。在无传输误码的条件下，解码器输出的重建。在无传输误码的条件下，解码器输出的重建信号信号 与编码器中的与编码器中的x xn n相同。相同。 DPCMDPCM系统的总量化误差系统的总量化误差定义定义: :为输入信号样值为输入信

4、号样值x xn n与解码器输出样值与解码器输出样值 之差之差: : 总量化误差总量化误差n nq q仅与差值信号仅与差值信号e en n的量化误差有关。的量化误差有关。 ()()qnnqnnxeennnxxxnx nxnxnqnee=-说明说明8总的量化信噪比总的量化信噪比 (S/N)q：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。Gp：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Ee2n就能远小于信号功率Ex2n，Gp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Gp和(S/N)

5、q 这两个参数取最大值而逐步完善起来的。通常Gp约为6-11 dB。 qPDPCMNSGkeEkdEkdEkSEkeEkSENS)()()()()()(2222229Note：DPCM系统总的量化信噪比系统总的量化信噪比远大远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系统系统达到与达到与PCM系统相同的信噪比，则可降低系统相同的信噪比，则可降低对量化器信噪比的要求，即可减小量化级数，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。从而减少码位数，降低比特率。 10定义：定义：预测器系数随信号的统计特性而自适应调整，预测器系数随信号的统计特性而自适应调

6、整，提高了预测信号的精度，提高了预测信号的精度， 从而得到高预测增益。预从而得到高预测增益。预测的基本的方法是线性预测，即测的基本的方法是线性预测，即piikikmam1 如果能够选择合理的预测规律，就能获得增益。如果能够选择合理的预测规律，就能获得增益。对对DPCMDPCM系统的研究就是围绕着如何使系统的研究就是围绕着如何使G Gp p和和(S/N)q(S/N)q 这两这两个参数取最大值而逐步完善起来的。个参数取最大值而逐步完善起来的。 自适应预测的常见方法有：自适应预测的常见方法有：前向自适应预测、前向自适应预测、后向序贯自适应预测、梯度符号算法后向序贯自适应预测、梯度符号算法等。等。 6.3 自适应预测自适应预测11定义：定义：方法：方法：ADPCMADPCM 在在DPCMDPCM基础上，用基础上，用自适应量化自适应量化取代取代固固定量化定量化，用，用自适应预测自适应预测取代取代固定预测固定预测发展了发展了ADPCMADPCM。在维持相同的话音质量下，。在维持相同的话音质量下，ADPCMADPCM允允许用许用32kb/s32kb/s比特率编码，是标准比特率编码，是标准64kb/s64kb/s的的PCMPCM的的一半一半，在长途传输系统中，有远大的，在长途传输系统中，