第三章信源编码
第三章 信源编码
本章内容 冬抽样和量化(Sampling and Quantizing) 冬脉冲编码调制(PCM) 增量调制（么M) ·差分脉冲编码调制DPCM/ADPCM① 数字数据的信源编码 书中第2章（格式化和基带调制）和第13章（信源编码） 的内容
本章内容 抽样和量化(Sampling and Quantizing) 脉冲编码调制(PCM) 增量调制(ΔM) 差分脉冲编码调制(DPCM/ADPCM) 数字数据的信源编码 书中第2章（格式化和基带调制）和第13章（信源编码） 的内容 2
格式化的目的是将源信息进行适当变换，以便进行后端的数 字处理，可以认为是信源编码的前端处理或预处理过程。 基带信号处理 信源编码 PCM波形 格式化 预测编码 不归零NRZ) 字符编码 分组编码 归零(RZ 采样 变长编码 相位编码 量化 合成/分解编码 多电平二进制 M进制脉冲调制 脉冲编码调制PCM) 无损压缩 有损压缩 PAM,PPM,PDM 数字信息 信源 文本信息 脉冲 模拟信息 采样 量化 编码 调制 传输 格式化 信道 数字信息 低通滤波器 译码 解调/ 信宿 文本信息 检测 接收 数字信息
格式化的目的是将源信息进行适当变换，以便进行后端的数 字处理，可以认为是信源编码的前端处理或预处理过程。 3 字符编码 采样 量化 脉冲编码调制(PCM) 预测编码 分组编码 变长编码 合成/分解编码 无损压缩 有损压缩 PCM波形 不归零(NRZ) 归零(RZ) 相位编码 多电平二进制 M进制脉冲调制 PAM,PPM,PDM 格式化 信源编码 基带信号处理 数字信息 文本信息 模拟信息 采样 量化 编码 脉冲 调制 传输 信道 接收 解调/ 检测 低通滤波器 译码 数字信息 文本信息 数字信息 信 源 信 宿 格式化
模拟信号x(0一数字信号g(,即模数转换(AD) 信源编码：A/D+Data Compression ▣ 信源编码分类： 全频带编码(PCM、ADPCM) 波形编码 子带编码(SB-ADPCM) 矢量量化(VQ) 参数编码 线性预测编码(LPC) 多脉冲激励线性预测编码(MP一LPC) 混合编码 低延迟码本激励线性预测编码(LD一CELP) 共轭结构代数码本激励线性预测编码(CS一ACELP)
4 模拟信号x(t) 数字信号g(t)，即模数转换(A/D) 信源编码： A/D + Data Compression 全频带编码（PCM、ADPCM） 波形编码 子带编码（SB-ADPCM） 矢量量化（VQ） 参数编码 线性预测编码（LPC） 多脉冲激励线性预测编码（MP－LPC） 混合编码 低延迟码本激励线性预测编码（LD－CELP） 共轭结构代数码本激励线性预测编码（CS－ACELP） … … 信源编码分类：
§3.1采样和量化 采样定理 (1)低通信号抽样：对模拟低通信号x(),0~fm,则 抽样频率f=1/T、应满足：∫≥2fm x()频谱为： x())X(o), 回≤2m 理想抽样（冲激脉冲抽样）信号及其频谱： x,()=x()δ，()=x()∑δ(t-nT,) δ(o)= 2元 T ∑δ(0-no,)》 n=-00 x(t) →x,(t) X,(o)=元∑X(o-m,) T,≤1/2fm为抽样间隔 6()=∑6(t-nT,) 1=-00 注意：抽样速率与码元速率不是一回事，因为一个抽样值在编码时可能编好几位码
5 §3.1 采样和量化 采样定理 (1) 低通信号抽样：对模拟低通信号 x(t)，0 ～fm ，则 抽样频率 fs =1/Ts 应满足： x(t) 频谱为： 理想抽样(冲激脉冲抽样)信号及其频谱： Ts ≤ 1/2fm 为抽样间隔 2 s m f f , 2 m x t X f 1 s s s n X X n T ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) s T s n x t x t t x t t nT x(t) n T nTs (t) (t ) x (t) s ( ) 2 ( ) n s s T n T 注意：抽样速率与码元速率不是一回事，因为一个抽样值在编码时可能编好几位码
值得注意的 是X,(o)=∑Xo-n@,） +2芝w-) n=-0 n≠0 有用信号 无用信号 ◆X(o) 假设X(o)为： H 冬则抽样后的频谱为： 4X,(0) example
6 值得注意的是 假设 为： 则抽样后的频谱为： example 0 ( ) 1 ( ) 1 ( ) 1 ( ) n n s s s n s s s X n T X T X n T X 无用信号 X() X () H () Xs H
> 自然抽样（曲顶脉冲抽样）信号频谱： 个x(t) x,(0=x()p,(0=x()∑p(t-nT,) n=-o0 on-27teen P(o)= 2πto +00 δ(o-n0,) 1n=-0 2 Tolzo 22 X(@)=2元[Y-Pol ↑x,()
7 自然抽样(曲顶脉冲抽样)信号频谱： 0 0 2 s s s s n n X Sa X n T ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) s T s n x t x t p t x t p t nT x(t) x (t) s t t t 0 0 2 0 2 0 1 P (t) T 0 0 2 ( ) ( ) 2 s a s s n n P S n T 1 ( ) ( ) ( ) 2 X X P s
瞬时抽样（平顶脉冲抽样）信号频谱： x,(t)=[x(t)δ(t】]*p()=∑x(nT,)p(t-nT,) 1=-00 xo)5(受2xo-a p(t) x(t) 脉冲形 x,(t) 成电路 δ(t)=∑6t-nT,) n=-00 注意：由于平顶抽样的每一项频谱都受P(W)的加权，所以解调时 需要在低通滤波器之前加一个P(W)的修正网络，这样经过滤波 器后就可无失真的恢复出X(wW)。 8
8 瞬时抽样(平顶脉冲抽样)信号频谱： n s s s Sa X n T A X 2 0 0 ( ) [ ( ) ( )] ( ) ( ) ( ) s T s s n x t x t t p t x nT p t nT x(t) n T nTs (t) (t ) x (t) s p(t) 脉冲形 成电路 0 A t 注意：由于平顶抽样的每一项频谱都受P(w)的加权，所以解调时 需要在低通滤波器之前加一个1/P(w)的修正网络，这样经过滤波 器后就可无失真的恢复出X(w)
(2)带通信号抽样：对于模拟带通信号x(①)，f~∫H, 则抽样频率应满足： i=2U-+9-21+0） 其巾r方为信号的带宽，N-合M=合水 由此可知，0≤M<1 在f=NB的情况下，以f=2B 的抽样速率对信号进行 抽样，抽样后信号各段频谱之间不会发生混叠，而不 必象低通信号那样需要f2f的抽样速率。 如果fNB+MB,这时抽样速率要满足前面的式子才 能使得抽样后信号的各段频谱不会发生混叠
9 (2) 带通信号抽样：对于模拟带通信号 x(t)， ， 则抽样频率 fs应满足： 其中B=fH - fL 为信号的带宽， , 由此可知， 在 fH=NB 的情况下，以 fs =2B 的抽样速率对信号进行 抽样，抽样后信号各段频谱之间不会发生混叠，而不 必象低通信号那样需要 fs =2fH 的抽样速率。 如果 fH=NB+MB，这时抽样速率要满足前面的式子才 能使得抽样后信号的各段频谱不会发生混叠。 f f L H ~ N M B N M f f f s 2( H L ) 1 2 1 B f N H N B f M H 0 1 M
X(@) f6=2B -7B-6B-5B-4B -3B -2B +B 0 B 2B 3B 4B 5B 6B 7B 0/(2π) 7B-6B-5B-4B-3B-2BB 3 0 B 2B 3B 4B 5B 6B 7B o(2) x(@+@ 7B-B-B-4B-B2BB0BB3B4B邪6B7B01(2π) X(o-2o) 把B-邪4BB2BB0g2B邓4电$6邱7B02π) 人X(o+2 0.） -7B-6B-5B-4B -3B -2B B 0 B 2B 3B 4B 5B 6B 7B o1(2π) 10
10 X () /(2 ) -7B -6B -5B-4B -3B -2B -B 0 B 2B 3B 4B 5B 6B 7B ( ) X s /(2 ) -7B -6B -5B-4B -3B -2B -B 0 B 2B 3B 4B 5B 6B 7B ( ) X s /(2 ) -7B -6B -5B-4B -3B -2B -B 0 B 2B 3B 4B 5B 6B 7B ( 2 ) X s /(2 ) -7B -6B-5B -4B -3B -2B -B 0 B 2B 3B 4B 5B 6B 7B ( 2 ) X s /(2 ) -7B -6B -5B-4B -3B -2B -B 0 B 2B 3B 4B 5B 6B 7B fs=2B