差分脉冲编码调制

差分脉冲编码调制 1．预测编码简介 （1）预测编码的定义 预测编码是根据前几个抽样值计算出一个预测值，再取当前抽样值和预测值之差，并将此差值编码并传输的一种方法。 （2）预测编码的误差 预测误差是指抽样值与预测值之差。 （3）预测编码的优点 可利用减小冗余度的方法，降低编码比特率。 （4）预测编码的方法 ①线性预测概念 线性预测是指利用前面的几个抽样值的线性组合来预测当前的抽样值的预测方法。 ②线性预测编码原理 图10-11 线性预测编码原理框图 预测器的输出和输入关系由下列线性方程式决定： 式中，p为预测阶数；ai为预测系数，均为常数；为原预测值；，可以看作带有量化误差的抽样信号。 ③线性预测译码原理  图10-12 线性预测译码原理框图 2．差分脉冲编码调制原理及性能 （1）DPCM的定义 差分脉冲编码调制（DPCM）是只将前一个抽样值当作预测值，再取当前抽样值和预测值之差进行编码并传输的一种预测编码方法。 （2）DPCM的系统原理 ①DPCM系统的编码原理 图10-13 DPCM系统编码原理框图 ②DPCM系统的译码原理 图10-14 DPCM系统译码原理框图 （3）DPCM的量化误差 式中，ek为预测误差。 （4）DPCM的预测误差功率 式中，So为信号平均功率；Se为预测误差平均功率；是差分处理增益，表示经过差分编码后，预测误差功率的动态范围缩小的“倍数”。 七、增量调制（DM） 1．增量调制原理 （1）增量调制 ①增量调制的定义 增量调制是一种量化电平数为2的DPCM。 ②增量调制的原理 a．增量调制的编码原理 图10-15 增量调制的编码原理框图 b．增量调制的译码原理 图10-16 增量调制的译码原理框图 （2）增量调制编码的过程 ①输入模拟信号为m(t)，它与预测信号m"(t)值相减，得到预测误差e(t)。 ②预测误差e(t)被周期为Ts的抽样冲激序列δT(t)抽样。 ③若抽样值为正值，则判决输出电压＋σ（用“1”代表）；若抽样值为负值，则判决输出电压－σ（用“0”代表）。因积分器含抽样保持电路，故m"(t)为阶梯波形，如图10-17所示。 图10-17 增量调制波形图 （3）增量调制译码过程 ①解调器中，积分器每收到一个“1”码元就使其输出升高σ，每收到一个“0”码元就使其输出降低σ，则可以恢复图10-17所示阶梯形电压。 ②阶梯电压通过低通滤波器平滑后，则得到十分接近编码器原输入的模拟信号。 2．增量调制系统中的量化噪声 （1）量化噪声的分类 ①基本量化噪声 基本量化噪声是指由于编、译码时用阶梯波形去近似表示模拟信号波形，阶梯本身的电压突跳产生的失真，又称一般量化噪声。 ②过载量化噪声 过载量化噪声是指信号上升的斜率超过阶梯波的最大可能斜率，阶梯波的上升速度赶不上信号的上升速度而引起的失真。 （2）量化噪声的计算 ①基本量化噪声功率 量化噪声通过截止频率为fm的低通滤波器之后，功率为 ②量噪比 为了不发生过载，要求信号的最大斜率不超过译码器的最大跟踪斜率，即 则不发生过载的临界振幅 不发生过载的最大信号量噪比为 （3）量化噪声的特点 ①基本量化噪声功率只和量化台阶σ与有关，和输入信号大小无关； ②最大信号量噪比和抽样频率fs的三次方成正比，而和信号频率fk的平方成反比，提高抽样频率将能显著增大信号量噪比。