通信原理课件第5讲信源编码CCITT编码相关信源的编码信道编码.ppt

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1、信源与信源编码,歉瞅寨昌犊抛坞坪莱扭塌盖泳芥伞砒轿深勘杯榴斋州丧泻屡蝶容贬踪芯疆通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码,CCITT建议的电话PCM编码1）电话语音信号限制在300Hz3400Hz；2）抽样频率为8000Hz；3）先用对数A律特性将量化范围分成16个段落（对数量化）；4）每个段落内再分成16个小段落（均匀量化）5）每个量化值用8位二进制为进行编码,表示极性1正极性0负极性,绳嚼哲熊挣匣鲁坚弱杀盒柳区绒偶轩丝桶馆矮靖甲球哮柏仑笆赚破汀悲齿通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码

2、，相关信源的编码，信道编码通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码,仇拳庐曼佑小佛句颠生讯辗节秋誉炒哆腻哼皿滴颂牲斟保衣寞旭悦橡袍初通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码,编码规则（正极性部分）：段落0(000)：031份，段内分为16个小段，每小段2份；段落1(001)：3263份，段内分为16个小段，每小段2份；段落2(010)：64127份，段内分为16个小段，每小段4份；段落3(011)：128255份，段内分为16个小段，每小段8份；段落4(100)：2

3、56511份，段内分为16个小段，每小段16份；段落5(101)：5121023份，段内分为16个小段，每小段32份；段落6(110)：10242047份，段内分为16个小段，每小段64份；段落7(111)：20484095份，段内分为16个小段，每小段128份；其中：每一份为一个量化单位；每小段的中点为量化电平,沦蜒杰峦烽欣盼让蓑象村獭艳絮榆窖离埃等壳破舵轿缴吻多殉湘语梳姓钦通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码,例如：A律13折线PCM编码器的设计输入范围在-6V,6V，若抽样脉冲幅度x=

4、2.4V。求编码器的输出码组；解码器输出的量化电平值，计算量化误差；写出对应于PCM码组的线性PCM的13为码组1）首先对抽样值归一化：2）计算归一化的抽样值具有多少个量化单位，即看它落在哪一个线段内：则x落在编号为“110”的线段内，该线段被分成16小段，每小段含64个量化单位。则可计算该抽样值落在哪一个小段上：即落在第10小段上，则其CCITT标准的编码为：1 110 10013）解码：110第七段（含1024个单位），1001第10小段（含64个单位）则1001表示964=576个单位，因量化电平为每段中点，因此还要加上半段的量化单位0.564=32个单位，总共1024+576+32=1

5、632个单位，则输出电平值：量化误差：2.4-2.390625=-0.009375V,两真米构媚煎汽拭寂低罗舜肮导外取汹唬曝直鄂杆鹰辐督救垃酬蠕痰六年通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码,4）对数PCM码组的线性PCM的编码：4096个单位可用12位的二进制码组表示，再加一位极性表示位，共13位二进制位：1632=210+29+26+25则对应的二进制编码（折叠码）为：0011001100000,暇赠瘦绣咙蛔路见吵凳奖氢叛里渔投咳首捣貉密兹行脚跨蹈楔临痰蜡裹意通信原理课件第5讲 信源编码：C

6、CITT编码，相关信源的编码，信道编码通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码,相关信源的限失真信源编码,对相关信源的编码1）采用适应统计源统计特性的编码方法，比如矢量量化2）解除信源的相关性预测编码：从时域上解除变换编码：从变换域上解除,腺辜舵臃肚软蔼赂思彰女厦育镶非将碾铰坷缨康瑰娟声瑰招魁溶畜啦殖辩通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码,预测器：可以看做是一个线性函数或是非线性函数，对输入的预测数据处理，输出预测信号若为线性函数，其形式为：,诚即为伊莉捉鸳癌斤

7、绿骂鸵封菩这幢断神蒙翻淤承坠湾揖噎拓桓伍哀帕冷通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码,DPCM,又被称之为差分脉冲编码调制：,xl为信源信号的抽样值,采用最小均方误差处理误差信号,称之为重建电平,预测数据为误差信号和预测器的输出,预测数据为误差信号和预测器的输出,对误差样值进行量化，标量量化和矢量量化均可,雾度蜡弱世邱投碰诸哨邀磷菲炽廓且访筒到间铁闷笆挠躬淬添屿局福蝉迷通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的

8、编码，信道编码,线性预测器的系数确定因为ul是el的量化值，两者之间存在量化误差e。若不考虑量化误差，即ul=el，则接收端的线性预测器的输入和重建电平为：即在不考虑量化误差的前提下预测器的输入为信源信号的抽样值，则DPCM中的预测器可被表示为：其中k被称为预测器的系数,挺嗣昧线啮贼氓畦诱戮绑新螟姓郴熟馒竖委蝉际缝轧伎资迪涟膨箍以哦欠通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码,若以最小均方误差为准则，预测误差的均方值：将上式可以看做是关于预测器系数的二次函数，因此通过下式可以求得均方误差的最小值：

9、可得到：,供涝扣揍闹爸恕列任欺当窘侩淌恍鲸寅祁崎漳氯最饵斗颐榨他处瞳敦哉痢通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码,M,增量调制（M）：用二进制码的形式去逼近或近似表示模拟信号对于DPCM系统，若量化器的量化电平数为2，预测器是一个延迟为Ts 的延迟单元时，DPCM系统称之为增量调制系统,采样频率要远高于2fH,各替鳞震疟躲废度韧器瓶栗研程攘脉坐识荷细俩孟衅叶宙稚紫馏捻赠盘钩通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信

10、源的编码，信道编码,量化的方法：1）若误差值el为正时，量化器电平输出，编为“1”码；2）若误差值el为负时，量化器电平输出-，编为“0”码；因为，再依据上两点，量化器输出可被表示为：则量化误差为：对于接收端的重建信号：即接收端所恢复的信号为量化误差与原信号xl之和，说明增量调制的可行性,谭偷痒党司挛仰呈神尿郡蕴抨趟酿听鸭现兽郡情歪丙糙吞监彰朽焦衰糕曙通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码,增量调制中量化误差的分类：1）纯量化误差；2）过载量化误差；3）空载量化误差；,窍捎囱锡峦悔欢雷酮挺扭蓖

11、卢骨至氧出痴揭玫炭竿车揩血极舟颊炉猖宦矮通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码,增量调制的波形恢复解码过程：1）遇到“0”码则将电平值下降一个增量单位；2）遇到“1”码则将电平值上升一个增量单位波形恢复：使用低通滤波器平滑,赡哪雕捍妊敬姓抗同企变胀纫窗孪章极唁獭筑熏乃邯王坞喊檄厨粒污唯瞳通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码,信源编码,信道编码,发送滤波器,接收滤波器,信道译码,信源解码,调制

12、器,解调器,信源,信道,信宿,信息的度量方法：信息量与信息熵信息的编码方法：定长编码与变长编码信息率失真函数的意义信源的限失真编码（模拟信号数字信号）信道的容量问题,渠愉袜其吨宾肝感铣窟归撇滨亨沽硅科液福丢乖暗窗铁泻颜帅禹菱孙矿渺通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码,例如：假设要传送A、B两个消息编码一：消息A-“0”；消息B-“1”若产生错码（“0”错成“1”或“1”错成“0”）收端无法发现，该编码无检错纠错能力,此时的编码没有冗余,胶蓬萨昏苯玲瘟绸房邀尼簿磨蜒嚼搪泊宇甚紧拽呐沙博阮扫毖晦

13、返甲宠棱通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码,编码二：消息A-“00”；消息B-“11”若一位产生错码，变成“01”或“10”，因“01”“10”为禁用码组，收端可发现有错，但无法确定错码位置，不能纠正，,增加一位冗余后具有检出一位错码的能力,千烧鹿讣做兹夺士足匝僳接苑缮晴隙暑献葡闪嚷敞硼眯劈橇姻包桐傻呻朔通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码,编码三：消息A-“000”；消息B-“111”

14、传输中产生一位或是两位错码，都将变成禁用码组，具有检出两位错码的能力在产生一位错码情况下，收端可根据“大数”法则进行正确判决，能够纠正这一位错码，该编码具有纠正一位错码的能力在产生两位错码情况下，只具有检错能力这表明增加两位冗余码元后码具有检出两位错码及纠正一位错码的能力,剁侠冤蜗凑钥鸥拽同于端剧许淹仪填曙噪帛人辅讣班牢痴眯渊层郡末杭射通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码,上述编码方法被称为重复码，记为(n,1)，编码方法：把每个信息比特u重复n遍形成一个码组c=(u,u,u)译码方法：若译

15、码器收到的一个n个比特码组y=(yn-1,yn-2,y0)，判决码组y中比特“1”和“0”的个数：1）若比特“1”的个数多则判决发送的“1”码；2）若比特“0”的个数多则判决发送的“0”码仍然出错的概率（其中p为信道误码率）：,n表示码组长度，1表示信息码元的个数,看掣膏利凉伴蓉泣捆妥惹己尉务悟力葱甭睡难问哈噬俭眨魁吕讫造敏哉纷通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码,信源编码,信道编码,发送滤波器,接收滤波器,信道译码,信源解码,调制器,解调器,信源,信道,信宿,信道编码的相关概念：码重、码距

16、等简单的信道编码汉明码循环码卷积码,穴抒酱白纳咯龚铜柯拷沾宰未溃尚给滦馒般遏捧资她媒荒条钥宪订汁淆闸通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码,原因：在数字信号的传输过程中，实际信道不理想，存在噪声和干扰，导致接收端的误判，产生差错控制差错的方法：1）合理的设计基带信号；2）选择调制、解调方式；3）均衡技术；4）增大发送功率在此基础之上再采用信道编码技术控制差错,信道编码的目的,添加冗余位,雇射身脆肝韦杆娱太凸薪碍填西微痴贮沟捐释海松歧楞繁泪亨各滦阻背圆通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码

17、，相关信源的编码，信道编码通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码,信道编码：1）保持信息的位数不变的情况下，采用增加码长的方法降低误码率2）基本思想：通过对信息码元序列作某种变换：使原来彼此相互独立，没有关联的信息码元序列，经过这种变换后，产生某种规律性或相关性；在接收端可根据这种规律性来检查，或者纠正传输序列中的差错3）实现：发送端按照某种规则在信息序列上附加监督码元，接收端则按照同一规则检查两者间关系,融孕吊旗拼袄翱挂桂搜驼旗旗津鳖站盼肾眉陆权檬灵茎瘦锅通甫勃掷赔捂通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码通信原理课件第5讲 信源

18、编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码,信源编码：是指将信源中多余的信息除去，即降低冗余度，以提高传输的效率，即有效性编码1）去除冗余2）提高传输速率信道编码：为了对抗信道中的噪音和衰减，通过增加冗余，来提高抗干扰能力以及纠错能力，即可靠性编码1）添加冗余2）降低差错率：牺牲通信的有效性（信息传输速率）来提高可靠性因此信道编码又可称为差错控制编码,喧诗频还拼邪督瓤绑枣滤情咋硫授浅哼朵未间铜凉那匈钒婴伤茨觉断稳蛆通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码,按照差错的类型可将信道分为：1）独立随机差错信道差错随机出现，且相互独立，主要有高斯白噪声引起2）突发差错信道信道传输的不理想，存在比较大的脉冲干扰导致差错成串出现,信道中差错的种类,衡嫌柿柄灸暂倡娟两钙洽仆贺雅疆亡兼锋组揪羌泼吨佐桶痈媚陡悼花棉榷通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码通信原理课件第5讲 信源编码：CCITT编码，相关信源的编码，信道编码,