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通信原理简明教程教学课件 ppt 作者邬正义第3章信源编码

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1、36604-3a,主编,第3章信源编码,3.1 信源编码的基本概念 3.2 脉冲编码调制 3.3 差分脉冲编码调制 3.4 增量调制,3.1 信源编码的基本概念,语音和图像是我们在生活中遇到的最常见的信息源。常规的通信主要就是语音通信和图像通信。语音信源的编码称为语音编码，图像信源的编码称为图像编码，两者的基本原理是一致的。,3.2 脉冲编码调制,图3-1 PCM系统的原理框图,3.2 脉冲编码调制,3.2.1 抽样与抽样定理 3.2.2 量化 3.2.3 编码与解码,3.2.1 抽样与抽样定理,1.低通抽样定理 2.带通抽样定理,1.低通抽样定理,对于频带被限制在(0，fH)内的连续模拟信号m(t)，若以Ts1/(2fH)的时间间隔对其进行等间隔(均匀)抽样，根据此得到抽样信号可以不失真地重建原信号m(t)。,1.低通抽样定理,图3-2 模拟信号的抽样过程,设一个带通模拟信号m(t)的频带宽度B=fH-fL，fH为信号最高频率，fL为信号最低频率，其频谱如图3-3所示。其最低抽样频率为fsmin 式中，B为信号带宽；n为商fH/B的整数部分，n=1，2，；k为商fH/B的小

2、数部分，0k1。,2.带通抽样定理,（3-6）,2.带通抽样定理,图3-3 带通模拟信号的频谱,2.带通抽样定理,图3-4 与的关系曲线图,3.2.2 量化,1.均匀量化 2.非均匀量化,3.2.2 量化,图3-5 量化过程,1.均匀量化,（3-8）,将抽样后信号的取值域按等间隔划分的量化称为均匀量化。,（3-9）,（3-10）,1.均匀量化,（3-12）,2.非均匀量化,(1) A压缩律及13折线法 (2) 压缩律和15折线法,2.非均匀量化,（3-13）,2.非均匀量化,图3-6 压缩特性曲线,(1) A压缩律及13折线法,(1) A压缩律及13折线法,(1) A压缩律及13折线法,图3-7 A律13折线的特性曲线,(1) A压缩律及13折线法,图3-8 A律13折线的完整特性曲线,(2) 压缩律和15折线法,（3-15）,(2) 压缩律和15折线法,图3-9 律15折线的特性曲线,(2) 压缩律和15折线法,(2) 压缩律和15折线法,表3-2 律15折线的斜率,3.2.3 编码与解码,1.码制的选择 2.编码位数的选择 3.编码/译码原理 4. PCM系统的抗噪声性能,1.码制

3、的选择,2.编码位数的选择,2.编码位数的选择,2.编码位数的选择,表3-6 段内码与抽样值的关系,3.编码/译码原理,1) 整流器：将输入的双极性信号变成单极性信号，并输出极性码c1。 2) 保持电路：在整个编码周期内保持输入信号的幅值不变。 3) 比较器：是编码器的核心。 4) 本地译码器：由记忆电路、7/11变换电路和恒流源组成，用于产生每次比较所需的各个权值电流Iw。,3.编码/译码原理,图3-11 逐次比较型编码器的原理框图,图3-12 逐次比较型译码器的原理框图,4. PCM系统的抗噪声性能,（3-17）（3-18）（3-19）,4. PCM系统的抗噪声性能,(3-20) (3-22) (3-23),3.3 差分脉冲编码调制,3.3.1 差分脉冲编码调制原理 3.3.2 差分脉冲编码调制系统的抗噪声性能,3.3.1 差分脉冲编码调制原理,前面介绍的PCM系统传输1路数字电话信号的数据速率为64kbit/s，理论上需要占用32kHz带宽，而传输1路模拟电话仅需要4kHz带宽。相比之下，传输PCM信号占用的带宽大很多。也就是说，数字通信将比模拟通信付出更多的带宽成本，这是数

4、字通信不如模拟通信的地方。但是，由于数字通信带来的好处远远超过它的缺点，因此PCM系统仍然得到了广泛的应用。当然，我们还是要想办法尽可能地降低数字电话信号的传输速率，降低信号带宽，提高频带利用率。常用的改进办法是采用预测编码。预测编码方法有多种，差分脉冲编码调制(Differential PCM，DPCM)，简称差分脉码调制，是其中广泛应用的一种基本的预测方法。,3.3.1 差分脉冲编码调制原理,图3-13 DPCM系统原理框图 a)编码器 b)译码器,3.3.2 差分脉冲编码调制系统的抗噪声性能,（3-27）（3-28）,3.3.2 差分脉冲编码调制系统的抗噪声性能,（3-30）,（3-32）（3-33）,3.3.2 差分脉冲编码调制系统的抗噪声性能,（3-34）（3-35）（3-38）,3.4 增量调制,3.4.1 增量调制原理 3.4.2 增量调制系统的抗噪声性能,3.4.1 增量调制原理,图3-14 增量调制系统的原理框图 a)编码器 b)译码器,3.4.1 增量调制原理,图3-15 增量调制系统的原理框图,3.4.1 增量调制原理,图3-16 增量调制实例,3.4.2 增量调制系统的抗噪声性能,（3-39）,3.4.2 增量调制系统的抗噪声性能,图3-17 增量调制的量化噪声 a)基本量化噪声 b)过载量化噪声,3.4.2 增量调制系统的抗噪声性能,（3-40）,（3-41）,3.4.2 增量调制系统的抗噪声性能,（3-42）,（3-43）,（3-44）,3.4.2 增量调制系统的抗噪声性能,（3-45）（3-46）（3-47）,3.4.2 增量调制系统的抗噪声性能,（3-48）,（3-49）,

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