數字通訊 - 差分脈衝編碼調製 (DPCM)



對於高度相關的樣本,當使用PCM技術編碼時,會留下冗餘資訊。為了處理這些冗餘資訊並獲得更好的輸出,明智的做法是從其之前的輸出中假設一個預測樣本值,並將它們與量化值相加。這樣的過程稱為差分脈衝編碼調製 (DPCM)技術。

DPCM 發射機

DPCM發射機由量化器和預測器以及兩個加法器電路組成。以下是DPCM發射機的框圖。

DPCM Transmitter

各點的訊號命名如下:

  • $x(nT_{s})$ 為取樣輸入

  • $\widehat{x}(nT_{s})$ 為預測樣本

  • $e(nT_{s})$ 為取樣輸入和預測輸出的差值,通常稱為預測誤差

  • $v(nT_{s})$ 為量化輸出

  • $u(nT_{s})$ 為預測器輸入,實際上是預測器輸出和量化器輸出的和

預測器根據發射機電路之前的輸出產生假設樣本。該預測器的輸入是輸入訊號$x(nT_{s})$的量化版本。

量化器輸出表示為:

$$v(nT_{s}) = Q[e(nT_{s})]$$

$$= e(nT_{s}) + q(nT_{s})$$

其中q (nTs)為量化誤差

預測器輸入是量化器輸出和預測器輸出的和,

$$u(nT_{s}) = \widehat{x}(nT_{s}) + v(nT_{s})$$ $$u(nT_{s}) = \widehat{x}(nT_{s}) + e(nT_{s}) + q(nT_{s})$$ $$u(nT_{s}) = x(nT_{s}) + q(nT_{s})$$

解碼器中使用相同的預測器電路來重建原始輸入。

DPCM 接收機

DPCM接收機的框圖由解碼器、預測器和加法器電路組成。以下是DPCM接收機的框圖。

DPCM Receiver

訊號的表示法與之前的相同。在沒有噪聲的情況下,編碼接收機輸入將與編碼發射機輸出相同。

如前所述,預測器根據之前的輸出假設一個值。給解碼器的輸入經過處理,其輸出與預測器的輸出相加,以獲得更好的輸出。

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