对话通信原理——信源编码
发布日期:2022-02-19 23:50:30 浏览次数:20 分类:技术文章

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信源编码

目的:提高编码的有效性,就是使信源减少冗余,更加有效、经济地传输。
根据需要的质量标准来去除其中冗余或次要的信息。

语音编码

波形编码

编码速率高,语音质量好。如脉冲编码调制(PCM)增量调制

参量编码

低速率语音编码:话音质量只能达到中等。如线性预测编码

混合编码

编码速率低,语音质量好。如GSM PRE-LTP,CDMA的QCELP,EVRC

PCM编码

脉冲编码调制

抽样——模拟信号离散化
量化——离散信号数字化
编码——数字信号二值化

  • 抽样:不断地以固定的时间间隔采集模拟信号的瞬时值

  • 量化:无穷个可能取值变成有限个

  • 编码:变成二进制数字信号

  • 调制体现在抽样和编码中。

量化

量化误差(量化噪声) 下图量化噪声的最大值0.5

均匀量化:量化间隔都一样的量化
量化间隔变小,量化噪声变小
非均匀量化:对信号的不同部分采用不同的量化间隔,具体地说,就是对小信号部分采用较小的量化间隔,而对大信号部分采用较大的量化间隔
实现:压缩扩张

压缩可使相对误差变小,通常采用对数压缩特性。有A律(欧洲、中国)μ律(北美各国及日本)

编码

按照一定的规律或协议,用一些符号取代另一些符号的过程。
PCM:二进制码组表示量化后的十进制量化值
如何确定二进制码组的位数?

二进制位数 二进制状态
1 2
n 2 n 2^{n} 2n

码组:由多位二进制码元构成的组合叫做码组码字
A律8位二进制

采用怎样的码型?
码型:电脉冲存在的形式

抽样(采样)定理

模拟信号可以转化为数字信号的理论。

低通抽样定理

低通抽样定理是对一个带限模拟信号 f ( t ) f(t) f(t),设其频带为 ( 0 , f H ) (0,f_H) (0,fH),若其抽样频率 f s ≥ 2 f H f_s≥2f_H fs2fH(抽样间隔 T s ≤ 1 f s T_s≤\frac{1}{f_s} Tsfs1)对其进行抽样,则 f ( t ) f(t) f(t)将被其样值信号 y s ( t ) y_s(t) ys(t)完全确定,或者说,可从样值信号 y s ( t ) y_s(t) ys(t)无失真地恢复出原始信号 f ( t ) f(t) f(t)
奈奎斯特间隔= 1 2 f H \frac{1}{2f_H} 2fH1
确定信号 f ( t ) f(t) f(t)的最大抽样间隔
奈奎斯特速率= 2 f H 2f_H 2fH
确定信号 f ( t ) f(t) f(t)的最小抽样频率

例:单路话音信号带宽4kHz,对其进行PCM传输,那么最低抽样频率是多少?抽样后按8级量化,PCM系统的信息传输速率为多少?抽样后按128级量化,PCM系统的信息传输速率又为多少?

带通抽样定理

带通信号

最低无失真抽样频率
f s = 2 f H k , k = [ f H f H − f L ] ( 向 下 取 整 ) f_s=\frac{2f_H}{k},k=[\frac{f_H}{f_H-f_L}](向下取整) fs=k2fH,k=[fHfLfH]()

时分复用

为什么要时分复用?

时分复用就是对欲传输的多路信号分配以固定的传输时隙,以统一的时间间隔一次循环进行断续传输的方式或过程。

特点
各路信号在频谱上是互相重叠的,但在传输彼此独立任意时刻,信道上只有一路信号在传输。
原则

  1. 传输时间间隔必须满足抽样定理(但每一路信号传输所占用的时间没有严格限制)
  2. 收信端和发信端的转换开关必须同步

统计时分复用(STDM) 异步时分多路复用
按需分配,即只对那些需要传送信息或正在工作的终端才分配给时隙。

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