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1、第5章 模拟信号的波形编码,2018年2月17日,2,语音信号的编码 语音编码图象信号的编码 图象编码语音编码技术,波形编码参量编码,模 数,2018年2月17日,3,语音编码技术,波形编码： 直接把语音信号的时域波形变换为数字代码 序列特点： 数码率通常在16kbit/s64kbit/s范围内接收 端重建信号的质量好。参量编码： 利用信号处理技术，提取语音信号的特征参 量（基于人类语音的发声机理找出的），再 变换成数字代码特点： 数码率在16kbit/s以下，最低可到1kbit/s的 数量级，但接收端的重建信号的质量不够好。,5.1脉冲编码调制（PCM）,2018年2月17日,5,5.1.1
2、脉冲编码调制的基本原理,PCM包括：抽样、量化、编码三个过程抽样：时间离散化量化：幅度离散化编码：转换为二进制码,2018年2月17日,6,5.1.2.1低通抽样定理,信号：最高频率f H ，限带(0，f H)无失真恢复条件： 满足Nyquist抽样定理抽样脉冲信号：时域抽样信号,2018年2月17日,7,低通抽样定理,2018年2月17日,8,低通抽样定理,频谱分析,2018年2月17日,9,低通抽样的恢复,低通滤波器的传递函数滤波器的输出滤波器的时域输出（时域重建信号）,2018年2月17日,10,2带通抽样定理,最高频率f H，最低频率f L ，限带(f L ， f H)，带宽为B抽样频
3、率0 M 1，f s：在2B 4B之间变化,2018年2月17日,11,带通抽样定理,2018年2月17日,12,2带通抽样定理,设fH是带宽B的整数倍，即fH=NB。若fs=2B，N3,频谱无重叠，此时可以无失真的恢复原始信号，但抽样频率远低于低通抽样定理规定的抽样频率,2018年2月17日,13,2带通抽样定理,若N3，fH=NB+MB，0M1， 时，若概率密度均匀分布，最佳量化电平：,2018年2月17日,19,量化误差,2018年2月17日,20,过载量化误差,过载噪声功率若 对称分布总的量化噪声功率,2018年2月17日,21,5.1.2均匀量化和线性PCM编码,均匀量化 量化电平（
4、V，V），量化间隔数L量化间隔：不过载的量化噪声功率,2018年2月17日,22,2018年2月17日,23,量化信噪比-正弦信号,量化信号量化信噪比n为参变量，曲线之间的距离为6dB每增加一位编码，SNRdB提高6dB20lgD取-3dB时，对应于信号的过载点,2018年2月17日,24,量化信噪比-语音信号,语音信号分布：总量化噪声的平均功率,2018年2月17日,25,量化信噪比-语音信号,语音信号的平均功率量化器的信噪比当DIw时，出“1”码，反之出“0”码。由于在13折线法中用7 位二进制代码来代表段落和段内码，所以对一个输入信号样值需要 进行7次比较。每次所需的标准电流Iw均由本地
5、译码电路提供 本地译码电路包括：记忆电路、7/11变换电路和恒流源记忆电路：用来寄存二进制代码，除第一次比较外，其余各次比较都要依据 前几次比较的结果来确定标准电流值，因此，7位码组中的前6位 状态均应由记忆电路寄存下来7/11变换电路：把7位非线性码变换成11位线性码（11个基本权值） 定段落码D2D3D4 定段内码D5D6D7D8 比较3次7种电平值 比较4次4种比较电平 8k 4k 2k k恒流源：产生各种标准电流值保持电路：保持输入信号的样值在整个比较过程中具有一定的幅度,2018年2月17日,43,信道误码对信噪比的影响,A律PCM编码信号的每一个码组代表一个量化值，在传输过程中，信
6、号随传输距离的增加会衰减，同时信号会受到干扰(信道噪声总是存在的)；当噪声过大会引起收端解码器错误识别(判决)；产生误码使解码后的样值产生误差，恢复的语音信号就出现了失真(误码噪声)；,2018年2月17日,44,2018年2月17日,45,分析：,信道噪声是高斯噪声随机噪声 高斯噪声具有3个重要性质： 广义平稳与狭义平稳是等价的；互不相 关与相互独立是等价的；通过线性系统后仍然是高斯噪声。 在高斯噪声的信道中，码字出现误码是 随机的，彼此独立的。 统计独立事件：联合事件(A，B)发生的 概率等于事件A和事件B的概率乘积。 P(A，B) = P(A)P(B),2018年2月17日,46,信道误
7、码对信噪比的影响,当 n位码中有i位差错的概率自然二进制码，错误一个码元的均方误差平均误码噪声功率,2018年2月17日,47,信道误码噪声对信噪比的影响,接收端总的噪声功率输入信号均匀分布，满载时输入信号功率总的信噪比,2018年2月17日,48,分析：,L=256，n=8，pe3.8x10-6 pe10-6较大，误码噪声起主要作用折叠码，非均匀量化以及非均匀分布的 情况下，信噪比小于上式图： 实际话音信号，pe =10-5条件下 小信号时，折叠码的信噪比高于自然码,2018年2月17日,49,518 PCM信号的码元速率和带宽,n = log2 L = 8 L= 256 抽样间隔：Tc = 1 / fs 二进制码元宽度：Ts = Tc / n PCM码元速率：Rs = 1 / Ts = n / Tc = n fs = fs log2 L PCM采用矩形脉冲传输，脉冲宽度 占空比：D = / Ts 谱零点带宽：B = 1 / ,
