06DPCM

推断它以后的数值，具体到信号的采样过 程，就是通过前几次的样值来预测后一次 的样值。
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假如有一个信号s(t)，用速率1/Ts进行采样，那 么在时刻t=nTs，我们可以掌握此前N个样值序列：
s ( n ) ， s ( n T T ) ， T s ( n s s 2 T s ) ， T s ( n s s N T ) T
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发送端：
差值信号d(k)=s(k)-se(k)，量化后得到 的dq(k)，一方面送入编码器，另一方面送入 本地解码器产生斜变信号se(k) 。
接收端：
先经过PCM 解码恢复dq(k)，在经过积分 器和LPF即恢复出模拟信号sr(k)。
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现代通信原理
第六章 自适应差分脉冲编码
单元概述
❖ 差分脉冲编码调制是用二进制码组对信号的差 值进行幅度量化和编码。这里所谓“差分”又 称“差值”，即信号的当前抽样值与预测值之 差。
❖ ADPCM之所以能用较小的码组编码，而获得 接近PCM的量化信噪比，其关键在于“预测”。 “预测”得越准确，“差值”就会越小，就可 以用较少的位数量化而具有较小的量化噪声。
i 1
dq(z)
+
Sr (z)
dq(z)
+
Se(z)
Sr (z)
N
aiZ i
i 1
发送端
接收端
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设发送系统预测量化器传递函数为D(Z)
N
d q ( z ) s r ( z ) a i z i s r ( z ) i 1
N
d q ( z ) s r ( z )( 1 a i z i ) i 1
❖ 任何信号，不论语音或图像，采用直接采样量化-编码的方式进行编码，都会发现码组之 间具有很强的相关性。
❖ 由于相关性的存在，传输数据中存在大量不需
要传输的信息，称为冗余.
❖ DPCM就是通过预测和差分编码方式来减少冗
余，实现数据压缩的目的。
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什么是预测？ 知道某时刻以前信号的表现，就可以
数字信道
Se (k) 预测器
DPCM解码器
DPCM系统原理框图
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差分脉码调制：
对信号采样值和预测值的差值进行量化 编码并传输.
接收端将接收到的差值和恢复的预测值 相加得到此次采样值.
由于只传输动态范围较小的差值,所以编 码的码组不需太长,在DPCM中,一般采用4位.
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s[n-N+1]
s[n-N]
Z-1
a1
a2
aN-1
aN
Σ
Σ
预测 Σ
sˆ[ n ]
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§6．2 DPCM的基本原理
S(k)
d(k)
d q (k )
+ 量化器
编码
Se (k )
+
I(k)
I(k)
d q (k )
解码
+
DPCM码流
Sr (k)
预测器 Sr (k)
DPCM编码器
G p SNR q
系统总的量化信噪比等于预测增益与差值 量化信噪比的乘积
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预测增益： E [ S 2 ( k )] E [ d 2 ( k )]
差值信号量化信噪比：
E [ d 2 ( k )] E [ e 2 ( k )]
要使信号总信噪比大，就要使预测增益大，
也就是增加预测的准确性，同时还要求降低量化 噪声。
DPCM就是研究如何使这两个参数最大，提 出了ADPCM(自适应差分量化编码)的思想。
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线性预测网络可分为极点预测器和零点预测器两种
1. 极点预测器
D(z)
H(z)
S(z) + d (z) 量化器
Se(z)
N
aiZ i
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DPCM的系统总量化误差：
e(k) s(k)sr (k) [se(k)d(k)][se(k)dq(k)] d(k)dq(k)
总量化误差只和差值信号的量化误差有关.
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SNR
E [ S 2 ( k )] E [e 2 ( k )]
E [ S 2 ( k )] E [ d 2 ( k )] E [ d 2 ( k )] E [e 2 ( k )]
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2.零点预测器
D(z)
S(z) + d (z) 量化器
Se(z)
根据前N个样值对s(nTs)进行预测，定义为:
N
sˆ(nT)s ais(nTsiTs) i1
sˆ(nTs) ------ s(nTs)的预测值。
ai
------ 加权常数
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预测过程可以用以下抽头延时滤波器实现
输入
s[n]
Z-1 s[n-1] Z-1 s[n-2]
❖ 这就提出了压缩的问题
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语音压缩编码技术：
❖ 低于64kb/s数码率的语音编码技术 ❖ 方法：
差分脉码调制(DPCM) 自适应差分脉码调制(ADPCM) 子带编码(SBC) 矢量量化编码(VQ) ……
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§6．2 DPCM的基本原理
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§6.1 概述
❖ 8位PCM编码，对于语音传输，其速率为64K， 需要32K的带宽，多用于有线传输。
❖ 在无线通信，特别是移动通信中，带宽资源是非 常宝贵，一般要求信号具有更低的速率以减小传 输带宽。
❖ 数字化图像一般有96M的速率，占用48M的带宽， 就更需要重新设计信源编码形式，以降低速率或 数据量，便于传输和存储.
D ( z )
dq(z) sr (z)
(1
N
aizi )
i 1
式中ai是一组预测系数。
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接收系统重建滤波器传递函数H(Z)
1
1
H(z)
D(z)
(1
N
aizi)
i1
由于重建滤波器传递函数只有极点没有零 点，故称为全极点预测器.
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单元学习提纲
1. 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 冲编码调制的编码增益；
2. 线性预测原理，极点预测和零点预测的基 本概念和物理意义；
3. 自适应预测和自适应量化的基本概念和物 理意义。
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