信源编码与数据压缩.ppt

北邮信息理论
与技术教研中
3
第四章
信源编码与数据压缩
a
9∞卫
主讲人:牛凯
·本章讨论在物理层决定有效性的最主要因素
引信源编码和数据压缩技术
信源编码是主要利用信源的统计特性,解除信
源相关性,去掉信源冗余信息,从而达到压缩
信源输出的信息率,提高系统有效性的目的
·第二代移动通信主要是语音业务,所以信源编
码主要指语音压缩编码。第三代移动通信中的
信源编码将不仅包含语音压缩编码,还包含各
类图像压缩编码和多媒体数据压缩等方面内容。
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§
在本节中,我们将讨论语音压缩编码的
基本原理与方法,以及在移动通信中的
语音编码
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411引言
语音压缩编码大致可以分为以下三类
波形编码
参量编码
混和编码
以上三类编码,波形编码质量最高,其质量
几乎与压缩处理之前相同,可以适用于公用骨干
§(固定)通信网。参量编码质量最差,不能用于骨
s干通信网,而仅适合于特殊通信系统,比如军事
与保密通信系统。混和编码质量介于两者之间,
目前主要用于移动通信网
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利用信息论中连续(模拟)有记忆信源的信息率失真R(D)
函数理论可以分析波形编码的性能
信息率失真R(D)为:
D)2
R(
1,(1-p
上式的计算结果如下表所示:
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信噪比(dB)|3532|28252320|17
R(Dbi样点)

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·由上述分析结果可以得到如下结论:当语音质
量达到进入公网要求标准时,即≈26B,其K≈
倍,若进一步考虑实际语音分布与主观因素的
影响(因为正态分布R(D)其压缩倍数可以进一步
增大,取K=4(保守值这时语音速率可以从未
压缩的PCM64Kbps降至14速率的16KbpS。目
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前已实用化的DPCM为32KbpS
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语音可以采用各种不同形式的参量来表达。为了分
析方便,采用最基本的参量“音素”。以英语音素为例进
行分析。英语中共有音素-128~23=256。按照通常讲话
速率,每秒大约平均发送10个音素。由信息量计算公式
对于等概率事件有log2N,N为总组合数,则
1(上限)=log2N=1og2(256)0=80bs
l2(下限)=log2N=log2(128)0=70bs
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最后可计算出压缩比K为
K= 64Kbps
70~80≈914~800倍
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显然混合编码的理论压缩比是介于上述两类
编码之间,且与语音质量需求有关。若要求混
编码偏重于个性特征,则其压缩比靠近波形编码
的压缩比值,若要求混和编码偏重于共性,则其
压缩比靠近于参量编码。
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高质量的混合编码是移动通信中的优选方案,
在低数据比特率、高压缩比的混合编码中,数
据数据比特率、语音质量、算法复杂度与处理
时延是四个主要参量。
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数据比特率(bps)
·数据比特率越低压缩倍数就越大,可通信的话路数
也就越多,移动通信系统也就越有效
数据比特率降低,语音质量也随之相应降低,为了
补偿质量的下降,可采用提高设备硬件复杂度和算法
软件复杂度的办法。
·降低比特速率另一种有效方法是采用可变速率的自
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适应传输,它可以大大降低语音的平均传送率
还可以进一步采用语音激活技术,充分利用至少3/8
的有效空隙,可获得大致约267dB的有效增益。
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