數字通信之信源編碼、信道編碼、調制


信源編碼

信源編碼就是將復雜的信源信息如文字、聲音、圖像、視頻等用數字信號來表示的過程。信源編碼的作用是將模擬信號轉換成數字信號,追求的目標是經濟、有效但完整的用數字表達信源信息,不同的信息內容有不同的數字編碼算法。

波形編碼:

波形編碼就是以數字序列編碼的方式盡可能重新構建信源的波形。在時間軸上對模擬信源按一定的速率進行采樣,然后將幅度樣本分段量化,並用數字序列表示。解碼是其反過程,將收到的數字序列恢復成模擬信號。

語音的波形編碼就是在信源端以波形逼近為原則對語音信號進行采樣、量化、壓縮編碼,解碼端根據這些編碼后的數字序列恢復出語音信號的波形。

波形編碼具有語音質量好,抗干擾能力強等特點,適用於需要高質量語音的環境。但波形編碼的缺點是信息量大,要求的編碼速率高,一般在16~64kbit/s之間,在傳輸時占用較多的帶寬資源。應用:固網交換機中采用的PCM編碼方式就是波形編碼。

參數編碼:

參數編碼是分析並提取信源信息模型中必要的、關鍵的但不是全部的特征參數,將上述參數信息通過采樣、量化、編碼,然后合成發送出去;在接收端通過接收到的參數取值的編碼,還原出信源信息。

比如說移動系統中語音參數編碼就是從聽覺的角度來確定能夠重現語音的關鍵參數;在接收端利用這些特征參數信息重新合成語音。參數編碼具有壓縮比大、編碼速率低、傳輸帶寬占用少的優點,一般在2.4kbit/s以下;缺點是計算量大,語音質量差。

混合編碼:

混合編碼就是結合波形編碼和參數編碼的優點,總體上使用參數編碼的保留低帶寬需求的優點,在重要的部分信息應用波形編碼獲得較高質量的合成語音,增強了語音的自然度。語音混合編碼的編碼速率為2.4~16kbit/s。

信道編碼:

信道編碼是按發送和接收雙方都知道的規則給信息加冗余比特,使得編碼后的信息比特留前后數字序列具有相關性、規律性。這樣即使在傳送過程中丟了一部分數據,在接收端,信道解碼器利用數字序列之間的相關性、規律性就會發現存在的錯誤,然后糾正錯誤,把丟失的信息找回來。

調制

信源信息是含有直流分量和頻率較低的交流分量的基帶信號,不能在無線環境中直接傳送。調制就是把低頻信號經過處理轉變為適合於無線傳輸的射頻信號,通過改變射頻載波信號的幅度、相位或者頻率,來反映低頻信號變化的過程。解調則是其逆過程,是將有用信息從射頻信號中提取出來以便接收和處理的過程。

數字信號在無線信道上傳輸,首先必須將基帶信號變換到較高的頻帶上。高頻振盪信號的振幅、頻率和相位都可以攜帶數字信號信息。


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