通信原理-信源編碼的技術(shù)課件

《數(shù)字通信原理》PrinciplesofDigitalCommunication中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院CentralSouthUniversityCollegeofInformationScienceandEngineering數(shù)字通倍原理2018年11月24日星期目錄第一講緒論第二講信息論基礎(chǔ)和信號(hào)分析第三講模擬調(diào)制技術(shù)第四講信源編碼技術(shù)第五講數(shù)字基帶傳輸?shù)诹v數(shù)字調(diào)制技術(shù)第七講差錯(cuò)控制編碼數(shù)字通倍原理2018年11月24日星期第四講信源編碼技術(shù)4.1概述42抽樣定理43脈沖振幅調(diào)制(PAM44模擬信號(hào)的量化45脈沖編碼調(diào)制(PCM46DPCM和DM47PcM通信系統(tǒng)及多路復(fù)用技術(shù)數(shù)字通倍原理2018年11月24日星期41概述信源編碼的主要目的將信號(hào)變換為適合于數(shù)字通信系統(tǒng)處理和傳送的數(shù)字信號(hào)形式—AD轉(zhuǎn)換2、提高通信的有效性,盡可能地減少原信息中的冗余度使單位時(shí)間或單位系統(tǒng)頻帶上所傳的信息量最大—壓縮編碼;二、編碼方式1、離散無(wú)記憶信源編碼DMS包括有Huffman編碼和等長(zhǎng)編碼2、脈沖編碼調(diào)制和增量編碼調(diào)制PCM/DM3、線性預(yù)測(cè)編碼LPC將信源等效地視為在一個(gè)適當(dāng)輸入信號(hào)激勵(lì)下的線性系統(tǒng)輸出。用線性系統(tǒng)的參數(shù)及伴隨的輸入激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行編碼數(shù)字通倍原理2018年11月24日星期、DMS編碼給每個(gè)符號(hào)賦予一定長(zhǎng)度的代碼表示設(shè):信源的輸出來(lái)自一個(gè)由有限個(gè)符號(hào)x;,i=1,2,,L組成的集合,P(x;示符號(hào)出現(xiàn)的概率,則:H(x)=-2p(x;)logp(x;)slog即:在賦予一定長(zhǎng)度的代碼時(shí),每個(gè)符號(hào)的二進(jìn)制代碼平均長(zhǎng)度最短不應(yīng)小于信源的熵。數(shù)字通倍原理2018年11月24日星期1、等長(zhǎng)編碼又稱為均勻編碼,即不管符號(hào)出現(xiàn)的概率如何,每個(gè)符號(hào)都用N位二進(jìn)制代碼表示。則碼長(zhǎng)為:N=lo%L或loL+1編碼效率為:m=H(x即:每位二進(jìn)制碼所代表的信源的信息量。數(shù)字通倍原理2018年11月24日星期特點(diǎn)當(dāng)L為2的整數(shù)次冪且等概出現(xiàn)時(shí),編碼效率為100%;當(dāng)符號(hào)等概出現(xiàn),但L不是2的整數(shù)次冪時(shí),編碼效率下降,符號(hào)平均信息量與碼長(zhǎng)N之間最多可相差1比特令L較小時(shí),編碼效率較低,因此,可以采用擴(kuò)展編碼的方法,即將連續(xù)J個(gè)符號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一編碼,則:/1o取整即N也就是說(shuō),每個(gè)符號(hào)所增加的1比特下降到1/J比特,編碼效率增加。數(shù)字通倍原理2018年11月24日星期例1:某一DMS有5種信源符號(hào),每種符號(hào)出現(xiàn)的概率為1/5,計(jì)算以下固定長(zhǎng)度編碼的有效性(效率)。(1)每個(gè)符號(hào)分別進(jìn)行等長(zhǎng)二進(jìn)制編碼;(2)每?jī)蓚€(gè)符號(hào)組合,進(jìn)行等長(zhǎng)二進(jìn)制編碼;(3)每三個(gè)符號(hào)組合,進(jìn)行等長(zhǎng)二進(jìn)制編碼;數(shù)字通倍原理2018年11月24日星期2、不等長(zhǎng)編碼即將出現(xiàn)概率較大的符號(hào)用位數(shù)較少的碼字代表,而出現(xiàn)概率較小的符號(hào)用較長(zhǎng)的碼字代表,也稱為概率匹配編碼。(1)哈夫曼編碼:單義可譯碼,平均長(zhǎng)度最短的碼種;平均碼長(zhǎng)為:H(x)sN=∑p(x)·n1≤H(x)+1i=1n2;相應(yīng)出現(xiàn)概率為p(x)的符號(hào)的編碼長(zhǎng)度。數(shù)字通倍原理2018年11月24日星期哈夫曼編碼步驟:將所有信源符號(hào)按概率分布從大到小順序排列(對(duì)概率相等的概率順序任意);將兩個(gè)概率最小的信源符號(hào)合并成一個(gè)信源符號(hào),形成新的概率集合,按前一步驟重新排列。如此重復(fù),直至剩下兩個(gè)