数字通信原理信源编码优秀课件
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现代通信系统课件：信源数字编码技术
信源数字编码技术
• 图2. 11(a）给出了DM的构成原理框图，它主要由减法电路、判 决、码形成和本地解 码电路组成。
信源数字编码技术
与PCM相比，DM在语音质量、频率响应、抗干扰性能等方面有其自身的特点。 (1）当码率低于40 kb/s时，DM的信噪比高于PCM；当码率高于40 kb/s时， PCM 的信噪比高于DM。 (2) DM编码动态范围随码位增加的速率比PCM慢，PCM每增加一位码，动态 范围 扩大6 dB，而DM当码速率增加一倍时，动态范围才扩大6 dB。 (3) DM系统频带与输入信号电平有关，电平升高，通带变窄，而PCM系统频 带较为 平坦。 (4) DM的抗信道误码性能好于PCM。 (5) DM设备简单,容易实现；PCM设备比较复杂。
信源数字编码技术
常用的差值脉冲编码主要有增量调制（Delta Modulation, DM）、 差值脉冲编码 调制（Differential Pulse Code Modulation, DPCM） 和自适应差值脉冲编码调制（Adaptive Differential Pulse Code Modulation, ADPCM）等，下面分别介绍它们的原理。
512 256 128 64
段落长度/Δ
16 16 32 64 128 256 512 1024
信源数字编码技术
• 编码方法。常用的非线性PCM编码方法有两种。一种称做代码变 换法，它先进行 12位线性编码，然后再利用数字逻辑电路或只读 存储器按折线的规律实现数字压扩，将12 位线性代码变换成8位 非线性代码，其编码步骤为： ①将样值编成12位线性代码； ②将11位线性幅度码按照线性与非线性代码转换关系转换成7位
段落码
A2 A3 A4 000
通信原理——信源编码的技术95页PPT
功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you
第5章-信源编码PPT课件
近于最佳编码。
.
14
5.1.2 香农编码－举例P166习题5.1
例：设信源共7个符号消息，其概率和累加概率如下表所示。
信源消 息符号ai
a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7
符号概 率p(ai)
0.20 0.19 0.18 0.17 0.15 0.10 0.01
累加概 率Pi
0 0.2 0.39 0.57 0.74 0.89 0.99
第５章 信源编码
.
1
信源编码
如果信源输出符号序列长度L=1，信源符 号集A(a1，a2，…，an)，信源概率空间为
P Xp(aa11)
a2 an p(a2) p(an)
若将信源X通过二元信道传输，就必须把信源符 号ai变换成由0，1符号组成的码符号序列，这个 过程就是信源编码 。
.
2
第５章 信源编码
.
16
5.1.2 香农编码－举例（续）
7
平均码长：K p( ai )Ki 3.14码元/符号 i 1
7
信源熵：H( X ) - p(ai )log p(ai ) 2.61比特/符号 i 1
由于信源符号之间存在分布不均匀和相关 性，使得信源存在冗余度，信源编码的主 要任务就是减少冗余，提高编码效率。
.
3
第５章 信源编码
信源编码的基本途径有两个： 使序列中的各个符号尽可能地互相独立，即解
除相关性； 使编码中各个符号出现的概率尽可能地相等，
即概率均匀化。
.
4
第５章 信源编码
信源编码的基础是信息论中的两个编码定理： 无失真编码定理 限失真编ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ定理
lo 2 p (x g i) K i 1 lo 2 p (x g i)
数字通信原理_7：信源与信源编码57页PPT
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
数字通信原理_7：信源与信源编码
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
数字通信原理_7：信源与信源编码
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
通信原理第10章课件信源编码(第7版)
量化后的信号——多电平数字信号
西安电子科技大学
通信工程学院
课件制作：曹丽娜
§10.4. 1 量化原理
—— 用 有限个 量化电平 表示 无限个 抽样值。
分层
电平
抽样值
mi
量化值
量化
电平
qi=q1~qM
vi mi - mi 1
量化
间隔
抽样值
量化信号值
§10.4. 2 均匀量化
——等间隔划分输入信号的取值域
使Iw向Is逐步逼近，从而实现对信号抽样值的非均匀量化和编码。
类似天平称物过程
若 Is＞Iw，输出“1”码
若 Is＜Iw，输出“0”码
➢ 记忆电路：寄存前面编出的码，以便确定下一次的标准电流 值 Iw。
➢ 7/11变换：将 7 位非线性码转换成 11位线性码，以便恒流源产生
所需的标准电流 Iw。
一个
PCM
码组
各部件的功能：
PAM信号
1，样值为正
0，样值为负
➢ 极性判决：确定样值信号的极性，编出极性码：C1
➢ 整流器：双单（样值 的幅度大小）。
➢ 保持电路：使每个样值的幅度在 7 次比较编码过程中保持不变。
➢ 比较器（核心）：将样值电流 Is与标准电流 Iw 进行逐次比较，
推广：
n=任意整数
2(n+k) B= nfs
f
-fH -fL
3fs
fL fH
fs 与 fL 关系
n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6
§10.3
模拟脉冲调制
PAM、 PDM、PPM
实际抽样 —— 自然抽样的PAM
西安电子科技大学
通信工程学院
课件制作：曹丽娜
§10.4. 1 量化原理
—— 用 有限个 量化电平 表示 无限个 抽样值。
分层
电平
抽样值
mi
量化值
量化
电平
qi=q1~qM
vi mi - mi 1
量化
间隔
抽样值
量化信号值
§10.4. 2 均匀量化
——等间隔划分输入信号的取值域
使Iw向Is逐步逼近，从而实现对信号抽样值的非均匀量化和编码。
类似天平称物过程
若 Is＞Iw，输出“1”码
若 Is＜Iw，输出“0”码
➢ 记忆电路：寄存前面编出的码，以便确定下一次的标准电流 值 Iw。
➢ 7/11变换：将 7 位非线性码转换成 11位线性码，以便恒流源产生
所需的标准电流 Iw。
一个
PCM
码组
各部件的功能：
PAM信号
1，样值为正
0，样值为负
➢ 极性判决：确定样值信号的极性，编出极性码：C1
➢ 整流器：双单（样值 的幅度大小）。
➢ 保持电路：使每个样值的幅度在 7 次比较编码过程中保持不变。
➢ 比较器（核心）：将样值电流 Is与标准电流 Iw 进行逐次比较，
推广：
n=任意整数
2(n+k) B= nfs
f
-fH -fL
3fs
fL fH
fs 与 fL 关系
n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6
§10.3
模拟脉冲调制
PAM、 PDM、PPM
实际抽样 —— 自然抽样的PAM
《信源编码PCM编码》课件
PCM编码的应用
PCM编码在音频信号处理中被广泛应用，如音频压缩、语音识别等。同时， 它也在视频信号处理中发挥着重要作用，如视频压缩、图像识别等。
PCM编码的优缺点
PCM编码的优点包括精度高、抗干扰能力强、编解码简单等。然而，它也存在着数据冗余大、传输带宽要求高 等缺点。
PCM与其他编码方式的对比
与Delta编码相比，PCM编码具有更好的抗干扰能力和重构信号质量。与DPCM 编码相比，PCM编码可以减少误码率和波形失真。与ADPCM编码相比，PCM 编码在对于通信系统的效率和可靠性具有重要意义。未来，随着技术的发展，PCM编码将在音频和视频领域 有更广阔的应用前景。
信源编码PCM编码
这是一个关于信源编码和PCM编码的PPT课件。了解信源编码的定义、作用， 以及PCM编码的原理、应用、优缺点和与其他编码方式的对比。
什么是信源编码？
信源编码是一种将信源产生的符号序列转换为编码符号序列的过程。它的作 用是提高通信系统的效率和可靠性。
PCM编码的原理
PCM编码是一种用于模拟信号的数字编码方法。它通过将连续时间的信号进行采样和量化，然后将量化结果用 二进制代码表示。
数字通信原理05-信源编码
2．脉冲编码调制系统仿真
图5-12 原模拟信号和恢复的信号的波形图（编码位数为2）
图5-13 原模拟信号和恢复的信号的波形图（编码位数为4）
5.2 信道编码
5.2.1 信道编码基本原理 5.2.2 奇偶校验码 5.2.3 汉明码 5.2.4 循环码 5.2.5 卷积码 5.2.6 Turbo码 5.2.7 信道编译码仿真
5.1.4 常用的信源编码
常用到的语音信源编码方法有波形编码、参 数编码和混合编码三种。 1．QCELP（Qualcomm码激励线性预测） 2．EVRC（增强型变速率编解码） 3．AMR（自适应多速率编解码）
5.1.5 PCM系统仿真
1．取样定理仿真
图5-6 取样定理仿真模型
取样定理证明过程中的频谱仿真
5.1.1 抽样
模拟信号数字化的第一步是在时间上对信号 进行离散化处理，即将时间上连续的信号处 理成时间上离散的信号，这一过程称之为抽 样。
图5-2 模拟信号抽样示意图
要从样值序列无失真地恢复原时间连续信号， 其抽样频率应选为fs≥2fm。这就是著名的奈 奎斯特抽样定理，简称抽样定理。无失真所 需 应最 的小 最抽大样抽速样率间f隔s=T2sfm称为为奈奈奎奎斯斯特特速间率隔，。对
目前，主要有两种对数形式的压缩特性：A 律和μ律，A律编码主要用于30/32路一次群 系统，μ律编码主要用于24路一次群系统。 我国和欧洲采用A律编码， 北美和日本采用 μ律编码。
图5-4 压缩扩张特性曲线
5.1.3 编码
编码，就是用一组二进制码组来表示每一个 有固定电平的量化值。在语音通信中，通常 采用8位的PCM编码就能够保证满意的通信 质量。 二进制码具有很好的抗噪声性能，并 易于再生，因此PCM中一般采用二进制码。
《信源编码》课件
（2）若抽样频率为
= 31
则有
∞
=
=−∞
∞
− = 31
=−∞
′ − 31
例题12-5
∞
= 31
′ − 31
=−∞
（3）接收网络的传输函数2()应设计为
1
2 = 1
0
此时能由()不失真地恢复 。
∞
=
=−∞
∞
− = 5
=−∞
− 5
例题12-4
其频谱图为
例题12-5
【例题12-5】已知某信号 的频谱 如题图（a）所示，将它通过传输函数为1()的滤波器（见题
图（b））后再进行理想抽样。
（1）抽样速率应为多少？
（2）若抽样速率 = 31，试画出已抽样信号()的频谱。
（3）接收网络的传输函数2()应如何设计，才能由()不失真地恢复 ？
例题12-5
解：（1） 通过1 变为 ′ ， ′ 与()相乘，所以采样的对象是 ′ 。欲求采样速率，首
先须求得 ′ 的最高频率。
可见， 通过1()后的最高频率仍为1，故抽样频率为 ≥ 21。
1
= 400时
∞
= 400
其频谱图为
=−∞
− 400
例题12-4
【例题12-4】对基带信号 = 2000 + 24000进行理想抽样，为了在接收端能不失真地从已
抽样信号()中恢复 。
（1）抽样间隔应如何பைடு நூலகம்择？
（2）若抽样间隔取为0.2，试画出已抽样信号的频谱图。
0.25
= 31
则有
∞
=
=−∞
∞
− = 31
=−∞
′ − 31
例题12-5
∞
= 31
′ − 31
=−∞
（3）接收网络的传输函数2()应设计为
1
2 = 1
0
此时能由()不失真地恢复 。
∞
=
=−∞
∞
− = 5
=−∞
− 5
例题12-4
其频谱图为
例题12-5
【例题12-5】已知某信号 的频谱 如题图（a）所示，将它通过传输函数为1()的滤波器（见题
图（b））后再进行理想抽样。
（1）抽样速率应为多少？
（2）若抽样速率 = 31，试画出已抽样信号()的频谱。
（3）接收网络的传输函数2()应如何设计，才能由()不失真地恢复 ？
例题12-5
解：（1） 通过1 变为 ′ ， ′ 与()相乘，所以采样的对象是 ′ 。欲求采样速率，首
先须求得 ′ 的最高频率。
可见， 通过1()后的最高频率仍为1，故抽样频率为 ≥ 21。
1
= 400时
∞
= 400
其频谱图为
=−∞
− 400
例题12-4
【例题12-4】对基带信号 = 2000 + 24000进行理想抽样，为了在接收端能不失真地从已
抽样信号()中恢复 。
（1）抽样间隔应如何பைடு நூலகம்择？
（2）若抽样间隔取为0.2，试画出已抽样信号的频谱图。
0.25
精品课件-数字通信原理PPT课件
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网 X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网) X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
微波中继通信的主要发展方向是数字微波,同时要不断增加 系统容量,增加容量的途径是向多电平调制技术发展。目前采用 的调制方式有16QAM和64QAM,并已出现256QAM、1024QAM 等超多电平调制的方式。采用多电平调制,在40 MHz的标准频道 间隔内,可传送1920至7680路PCM数字电话
C B
我国近几年来光纤通信已得到了快速发展,目前光缆长度累计近几 十万km。我国已不再敷设同轴电缆,新的工程将全部采用光纤通信新 技术。
1.2.3发展状况
数字通信 计算机技术 集成制造及发展 1、网络化 各类网络互换互通 2、高速化 信息处理,传输,交换,存储高速化 3、业务多元化 目前仍以语言通信为主,数据业务大大增加 4、标准化 制定国际通用标准的组织主要有
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网) X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
微波中继通信的主要发展方向是数字微波,同时要不断增加 系统容量,增加容量的途径是向多电平调制技术发展。目前采用 的调制方式有16QAM和64QAM,并已出现256QAM、1024QAM 等超多电平调制的方式。采用多电平调制,在40 MHz的标准频道 间隔内,可传送1920至7680路PCM数字电话
C B
我国近几年来光纤通信已得到了快速发展,目前光缆长度累计近几 十万km。我国已不再敷设同轴电缆,新的工程将全部采用光纤通信新 技术。
1.2.3发展状况
数字通信 计算机技术 集成制造及发展 1、网络化 各类网络互换互通 2、高速化 信息处理,传输,交换,存储高速化 3、业务多元化 目前仍以语言通信为主,数据业务大大增加 4、标准化 制定国际通用标准的组织主要有
第三章信源编码.1PPT课件
若一组码中所有码字的长度各不相同，称为变长码。 4、非奇异码：
若一组码中所有码字都不相同，称为非奇异码。
§3.2码的分类
5、奇异码： 若一组码中有相同的码字，称为奇异码。
6、唯一可译码： 若码的任意一串有限长的码B符:{号Bi 序 (W列i1W只i2.能..Wi被N )}唯一的译成
所对应的信源符号序列，则称此码为唯一可译码。
最佳码
唯一可译码的一类 其平均码长小于其他唯一可译码的平均长度
例1.唯一可译变长码与及时码
信源符号 出现概率 码1
码2
码3
码4
x1
1/2
0
0
1
1
x2
1/4
11
10
10
01
x3
1/8
00
00
100
001
x4
1/8
Hale Waihona Puke 11011000
0001
7.即时码
码1是一个奇异码，不是唯一可译码；码2也不是唯一 可译码，因为收到一串序列是，无法唯一译出对应的原符 号序列，如0100，即可译作x4x3x1,也可译作 x4x1X3,x1x2x3或x1x2x1x1；码3和码4都是唯一可译的。
所对应的码长为k1, k2 ,..., kq ，则必定满足： q r ki 1 i 1
反之，若码长满足上式，则一定存在这样的唯一可译 码。
所有的码 非奇异码 唯一可译码
即时码
§3.3定长编码定理－1-描述
定长（等长）码信源编码定理：
对离散，无记忆、平稳、遍历信源其符号序列：X =(X1,X2 …..XL)， 可用KL个符号Y=(Y1,Y2….YkL) 进行等长编码，对任意ε>0,δ>0，
若一组码中所有码字都不相同，称为非奇异码。
§3.2码的分类
5、奇异码： 若一组码中有相同的码字，称为奇异码。
6、唯一可译码： 若码的任意一串有限长的码B符:{号Bi 序 (W列i1W只i2.能..Wi被N )}唯一的译成
所对应的信源符号序列，则称此码为唯一可译码。
最佳码
唯一可译码的一类 其平均码长小于其他唯一可译码的平均长度
例1.唯一可译变长码与及时码
信源符号 出现概率 码1
码2
码3
码4
x1
1/2
0
0
1
1
x2
1/4
11
10
10
01
x3
1/8
00
00
100
001
x4
1/8
Hale Waihona Puke 11011000
0001
7.即时码
码1是一个奇异码，不是唯一可译码；码2也不是唯一 可译码，因为收到一串序列是，无法唯一译出对应的原符 号序列，如0100，即可译作x4x3x1,也可译作 x4x1X3,x1x2x3或x1x2x1x1；码3和码4都是唯一可译的。
所对应的码长为k1, k2 ,..., kq ，则必定满足： q r ki 1 i 1
反之，若码长满足上式，则一定存在这样的唯一可译 码。
所有的码 非奇异码 唯一可译码
即时码
§3.3定长编码定理－1-描述
定长（等长）码信源编码定理：
对离散，无记忆、平稳、遍历信源其符号序列：X =(X1,X2 …..XL)， 可用KL个符号Y=(Y1,Y2….YkL) 进行等长编码，对任意ε>0,δ>0，
《信源编码》PPT课件
器的存在性，它使输出符号的信息率与信源熵之比接
近于 1 ，即：
若要实现，取无限长 L 的
信源符号进行统一编码。
精选ppt
30
例： 设离散无记忆信源概率空间为
•
信源熵：
H
(
X
)
=
-
∑
i=
p
1
(
xi
)
log
p
(
xi
)
=
2.55
bit
/
符号
对信源符号采用定长二元编码, 要求编码效率η为 90 ％
若取 L ＝ 1 ，则
• 信源熵： H ( X ) = 2 . 55 bit / 符号
要求编码效率η为 90 ％ 用二进制变长编码， m ＝ 2
精选ppt
38
例： 设离散无记忆信源概率空间为
• 信源熵： H ( X ) = 1/4 log4 +3/4 log3/4 = 0. 811 bit / 信源符号
精选ppt
存在唯一可译码
20
K1 =1 , K2 =2 , K3 =3 , K4 =3 。
注意Βιβλιοθήκη Kraft 不等式只是用来说明唯一可译码是 否存在，并不能作为唯一可译码的判据。
如码字 {0，10，010，111} 虽然满足 Kraft 不等式，
但它不是唯一可译码。
精选ppt
21
5.2 无失真信源编码
在不失真或允许失真的条件下，用
尽可能少的符号传送信源信息。
精选ppt
3
• 信道编码： – 是以提高信息传输的可靠性为目的的编码。 – 通常通过增加信源的冗余度来实现。采用的 一般方法是增大码率/带宽。
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抽样保持
量化
第三章 信源编码
编码
PCM信号 输出
冲激脉冲
PCM信号 输入
解码
低通滤波
模拟信号 输出
2010 Copyright
SCUT DT&P Labs
5
3、脉冲编码调制(PCM) n 脉冲编码调制工作原理示意图
第三章 信源编码
2010 Copyright
SCUT DT&P Labs
6
4、其他脉冲调制方式
n 模拟信号 n 抽样信号 n 脉冲宽度调制(PWM) n 脉冲位置调制(PPM) n 脉冲幅度调制(PAM)
2010 Copyright
SCUT DT&P Labs
第三章 信源编码
7
5、抽样定理
第三章 信源编码
n 低通抽样定理：奈奎斯特准则－若以信号最高频率的2倍以上的 频率对信号进行抽样，从离散的抽样值可无失真地恢复原信号。
2010 Copyright NhomakorabeaSCUT DT&P Labs
8
5、抽样定理
第三章 信源编码
n 理想抽样
抽样脉冲序列 s (t) (t kTs) k
抽样信号
S()s (ks) k
X () 2 1 X () S () 2 s X () k ( k s ) T 1 sk X ( k s )
2010 Copyright
SCUT DT&P Labs
11
n 理想抽样(续)
第三章 信源编码
当fS < 2fM，抽样信号发生混叠，信号产生失真的一个示例
产生新的频谱成分(虚线)
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n 理想抽样(续)
第三章 信源编码
信号重建：抽样信号 低通滤波 原信号
（频域相乘 时域卷积）
x(t)2ffsMk x(kTs)Sa[2fM(tkTs)]
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n 自然抽样
第三章 信源编码
抽样脉冲序列： c(t) p(t nTS) n
抽样信号： xS(t)x(t)c(t)x(t) p(tnTS) n
抽样信号频谱：
应用限失真信源编码的物理基础：人的视觉、听觉的分 辨率均有极限，超过某一门限人无法分辨其差异：
图像灰度等级：8bits，语音等级：16/24bits
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2、信源的分类
第三章 信源编码
n 信源的分类
离散信源：只有有限种符号(状态)的信源：如文字、数据、 抽样量化后的样值；
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n 带通抽样定理
第三章 信源编码
设带通信号:xB(t)： 频率范围：fL -- fH，带宽：B ＝ fH－fL 若抽样频率满足：
fS
2B1
M N
其中N为小于等于fH/B的最大正整数，M = fH/B – N，则 用带通滤波器可无失真地恢复xB(t)。
利用带通抽样定理，可将fS限定在2B--4B范围内。
连续信源：取值连续或有无限多种状态的信源：未经抽样量 化（数字化）的信号，如模拟的语音、图像和视频等。
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3、脉冲编码调制(PCM)
第三章 信源编码
n 脉冲编码调制的基本概念 将模拟信号转变为某种二进制脉冲信号的过程；
PCM主要包括抽样、量化和编码三个过程；
要无失真地恢复xB(t)，要求各 XBfnSf 成分在频
谱上无混叠。
一般地，有fH ＝NB＋MB，其中N为整数，0 ≤ M < 1。
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n 理想抽样(续)
第三章 信源编码
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n 理想抽样(续)
第三章 信源编码
抽样信号到原信号恢复过程
当fS 2fM，无混叠现象，信号可无失真恢复
当fS < 2fM，抽样信号发生混叠，信号产生失真
（显然，利用低通抽样定理也可恢复带通信号，此时要求： fS ≥ 2fH）
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n 带通抽样定理（续）
第三章 信源编码
带通抽样定理的证明 带通信号经抽样后:
x S t x B tx t x B t n t nS T
抽样信号频谱：
X SfX B fX f T 1 S n X Bf nSf
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n 平顶抽样
第三章 信源编码
抽样信号： xsf
(t)xs(t)h(t)
xs()h(t )d
x(nTS)h(tnTS) n
A, | t |
h(t) 0, 其他
抽样信号频谱：频谱的结构收到某个函数加权改变 孔径失真
X sf()X ()H ()T 1 sn X ( n s)H ()
H()A sin(/2) /2
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n 平顶抽样(续) 抽样信号过程示意图
第三章 信源编码
平顶抽样信号的校正
MH(w)
1/H(w)
MS(w)
低通滤波器
M(w)
/2 sin ( / 2)
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X s(f) 2 1 [X () C () ] A T n s in c (n 2 fs)X (f n fs )
Xs() CnX(ns) n
式中Cn是常数。
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n 自然抽样(续) 同样通过低通滤波器可恢复出原信号
第三章 信源编码
抽样：把连续时间模拟信号转换成离散时间连续幅度的抽样 信号
量化： 把离散时间连续幅度的抽样信号转换成离散时间离散 幅度的数字信号
编码：编码是将量化后的信号映射成一个特定的二进制码组
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3、脉冲编码调制(PCM) n 脉冲编码调制与解调的实现
模拟信号 输入
数字通信原理信源编码
1、信源编码的基本概念
第三章 信源编码
n 信源编码的主要目的：提高传输效率；
n 信源编码的基本思想：根据信源的统计特性，去除消息中 的冗余成分；
n 信源编码的主要类别：
(1)无失真的信源编码：编码和译码是可逆的，译码后可 无失真地恢复原来的信息；
(2)限失真的信源编码：研究如何在满足失真不大于某一 值的条件下，任何获得最有效的传输效率；