现的像素的值，进行预测估计，得到个预测值估计值，将实际值与预测值求差，对这个差值信号进行编码传送，这种编码方法称为预测编码方法。预测编码方法分线性预测和非线性预测编码方法。线性预测编码方法，也称差值脉冲编码调制法，简称。预测编码方法在图像数据压缩和语音信号的数据压缩中都得到广泛的应用和研究。二〇年五月二日星期就是所谓的脉冲编码调制，就是将模拟信号抽样量化，然后将已量化值变换成代码。下面将用个系统的原理框图图简要介绍。图原理方框图在编码器中由冲激脉冲对模拟信号抽样，得到在抽样时刻上的信号抽样值。这个抽样值仍是模拟量。在它量化之前，通常由保持电路将其作短暂保存，以便电路有时间对其量化。在实际电路中，常把抽样和保持电路作在起，称为抽样保持电路。图中的量化器把模拟抽样信号变成离散的数字量，然后在编码器中进行二进制编码。这样，每个二进制码组就代表个量化后的信号抽样值。图中的译码器的原理和编码过程相反。其中，量化与编码的组合称为模数变换器变换器译码与低通滤波的组合称为数模变换器变换器。抽样是对模拟信号进行周期性的扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。我们要求经过抽样的信号应包含原信号的所有信息，即能无失真地恢复出原模拟信号，抽样速率的下限由抽样定理确定。和的基本原理的编码和解码过程基本原理抽样保持量化器编码器信道译码器低通滤波器模拟信号输入信号输出干扰信号输入模拟信号输出冲激脉冲量化是把经抽样得到的瞬时值进行幅度离散，即指定规定的电平，把抽样值用最接近的电平表示。编码是用二进制码组表示有固定电平的量化值。实际上量化是在编码过程中同时完成的。图是单路抽样量化编码波形图。律与律压缩特性律美日律我国欧洲式中，为归化输入，为归化输出，为压缩系数。图单路抽样量化编码波形图二〇年五月二日星期数字压扩技术种通过大量的数字电路形成若干段折线，并用这些折线来近似律或律压扩特性，从而达到压扩目的方法。即对数压扩特性的折线近似法。折线压扩特性既不同于均匀量化的直线，又不同于对数压扩特性的光滑曲线。总的来说用折线作压扩特性是非均匀量化的，但它既有非均匀量化不同折线有不同斜率，又有均匀量化在同折线的小范围内。两种常用数字压扩技术律折线压扩折线近似逼近的律压扩特性律折线压扩折线近似逼近的律压扩特性。采用折线压扩的特点基本上保持了连续压扩特性曲线的优点，又便于数字电路的实现实际中律常采用折线近似图律折线其具体分法如下先将轴的区间，分为二，其中点为,取区间,作为第八段区间,再分为二，其中点为,取区间,作为第七段区间,再分为二，其中点为,取区间,作为第六段区间,分为二，中点为,取区间,作为第五段区间,分为二，中点为,取区间,作为第四段区间,分为二，中点为,取区间,作为第三段区间,分为二，中点为,区间,作为第二段区间,作为第段。然后将轴的,区间均匀地分成八段，从第段到第八段分别为,。分别与轴对应。编码的码字和码型二进制码可以经受较高的噪声电平的干扰，并易于再生，因此中般采用二进制码。对于个量化电平，可以用位二进制码来表示，称其中每种组合为个码字。在点对点之间通信或短距离通信中，采用位码已基本能满足质量要求。而对于干线远程的全网通信，般要经过多次转接，要有较高的质量要求，目前国际上多采用位编码设备。码型指的是把量化后的所有量化级，按其量化电平的大小次序排列起来，并列出各对应的码字，这种对应关系的整体就称为码型。在中常用的码型有自然二进制码折叠二进制码和反射二进制码又称格雷码。码位的安排二〇年五月二日星期目前国际上普遍采用位非线性编码。例如路终端机中最大输入信号幅度对应个量化单位最小的量化间隔称为个量化单位，在单位的输入幅度范围内，被分成个量化级，因此须用位码表示每个量化级。用于折线律特性的位非线性编码的码组结构如下极性码段落码段内码其中，第位码的数值或分别代表信号的正负极性，称为极性码。从折叠二进制码的规律可知，对于两个极性不同，但绝对值相同的样值脉冲，用折叠码表示时，除极性码不同外，其余几位码是完全样的。因此在编码过程中，只要将样值脉冲的极性判出后，编码器便是以样值脉冲的绝对值进行量化和输出码组的。这样只要考虑折线中对应于正输入信号的段折线就行了。这段折线共包含个量化级，正好用剩下的位码就能表示出来。编码,简称差值编码，是对模拟信号幅度抽样的差值进行量化编码的调制方式抽样差值的含义请参见增量调制。这种方式是用已经过去的抽样值来预测当前的抽样值，对它们的差值进行编码。差值编码可以提高编码频率，这种。实验表明，经过调制后的信号，其传输的比特率要比的低，相应要求的系统传输带宽也大大地减小了。此外，在相同比特速率条件下，比信噪比也有很大的改善。与相比，由于它增多了量化级，因此，在改善量化噪声方面优于系统。的缺点是易受到传输线路上噪声的干扰，在抑制信道噪声方面不如。量化器预测器预测器编码器解码器,输入输出信道传输图编解码原理图系统包括，发送接收和信道传输三个部分。发送端由编码器量化器预测器和加减法器组成接收端包括解码器和预测器等信道传送以虚线表示。由图可见系统具有结构简单，容易用硬件实现接收端的预测器和发送端的预测器完全相同的优点。图中输入信号,是坐标为,像素点的实际灰度值，,是由已出现先前相邻像素点的灰度值对该像素点的预测灰度值。,是预测误差。假如发送端不带量化器，直接对预测误差,进行编码传送，接收端可以无误差地恢复,。这是可逆的无失真的编码，是信息保持编码但是，如果包含量化器，这时编码器对,编码，量化器导致了不可逆的信息损失，这时接收端，经解码恢复出的灰度信号，不是真正的以,表示这时的输出。可见引入量化器会引起定程度的信息损失，使图像质量受损。但是，为了压缩比特数，利用人眼的视觉特性，对图像信息二〇年五月二日星期丢失不易觉察的特点，带有量化器有失真的编码系统还是普遍被采用。本章详细的介绍了与的基本原理，了解的与的编码和解码的具体方法，为在环境下去分析和实现与提供了理论依据和具体方法。建立个很小的系统，用示波器观察正弦信号的平方的波形，如图所示系统中所需的模块正弦波模块，示波器模块。图正弦仿真电路图正弦波参数设置如图所示本章小结模块设计与仿真图形设计的工作环境熟悉图正弦参数设置系统内的示波器显示的波形如图所示图单正弦波与平方波的对比二〇年五月二日星期结论两正弦波叠加之后的周期是原周期的,频度是原频度的倍。编码器的电路设计图折线近似的编码器测试模型和仿真结果测试模型和仿真结果如图所示。其中以作为限幅器，将输入信号幅度值限制在编码的定义范围内，以作压缩器，模块的门限值设置为，其输出即可作为编码输出的最高位极性码。样值取值绝对值后，用增益模块将样值放大到，然后用间隔为的进行四舍五入取整，最后将整数编码为位二进制序列，作为编码的低位。可以将上图中和不含之间的模块封装个编码子系统备用。具体的参数设置如下编码器与解码器的电路设计图图图二〇年五月二日星期图图图图图二〇年五月二日星期封装后的编码子系统如图图封装后的编码子系统图标为解码器的设计封装后的解码器如图图图标为图编码器和解码器无噪声测试模型和仿真结果测试模型和仿真结果如图所示，其中编码与解码子系统已经封装好了。经过编码与解码之后，然后通过低通滤波器，最后在示波器上得出输出波形，示波器上还显示了原信号，以便与输出信号进行比较。在编码器之后通过和显示出数字信号，注意在通过示波器前需经过和，其中是用来形成帧信号，是缓冲器。仿真环境参数设置和样。编码与解码的仿真电路图如图所示此系统所用的仿真电路模块有正弦波模块增益模块编码模块解码模块数制转换模块模块示波器模块。正弦信号用于输入信号，示波器用于观察波形。的编码器与解码器设计二〇年五月二日星期图编码与解码的电路图系统所用模块的参数设置调制信号模块的参数设置正弦波幅度设计为，频率设置为。图调制信号的参数设置的参数设置如下图所示图的参数设置的参数设置如图所示图的参数设置数制转换模块参数设置如图和所示二〇年五月二日星期图数制转换模块参数设置图数制转换模块参数设置示波器的参数设置示波器有个接口，时间范围设置为，如图所示图数制转换模块参数设置用示波器观察正弦信号的波形，进行编码后的波形，进行解码后的波形，如图所示图用示波器观察正弦信号的波形不加任何干涉信号的原正弦信号的图形与进行和编码和解码后的图形是致的。这证明在集成环境下我们完全能够实现和。能够排除干扰信号的干扰作用，小结二〇年五月二日星期准确快速的编码信号以及以较小误差的准确率解码信号，实现信息的传输。的实现图与的实现图图在此次课程设计过程中遇到了不少问题，主要有以下几点在刚开始课程设计之初，我对和编码与解码原理几乎无所知，经过查阅资料，询问老师和同学，我逐步加强了对此原理的认识。在熟悉软件的过程中，我原来的中缺少编码与解码模块和，后来经过研究解决了这个问题，这也让我对环境有了更好的了解，于是我就顺利的将接下来的工作进行了下去。在参数的设置过程中,开始用默认参数,但是调试过程中波形有问题,在查阅相关资料之后才根据实际要求设置了合理的参数。的实现问题分析二〇年五月二日星期首先要老师的谆谆教导，于他们身上我学到了很多宝贵的知识和经验，他们的思想与学习风格深深地感染了我，在与他们交谈的过程中总能让我受益匪浅。最后我还要深深的感谢我的父母和家人，正是他们的理解和支持才使我顺利的渡过了人生中的段美好时光。在论文即将完成之际，我的心情久久无法平静，从开始进入课题到课题的顺利完成，有多少可敬的师长同学朋友给了我无言的帮助，我无法在这里列举他们的名字，请接受我诚挚的谢意张德丰等编著通信工程仿真机械工业出版社出版苏金明阮沈勇编著实用教程电子工业出版社董霖编著使用详解科学出版社王宏编著及其在信号处理中的应用清华大学出版社周开利,邓春晖编著基础及其应用教程北京大学出版社刘洪才编著数字传输技术中国广播电视出版社王钦生,毛京丽,朱彤编著数字通信原理北京邮电大学出版社黄小虎,柳春锋编著现代通信原理北京理工大学出版社蒋青,于秀兰编著通信原理学习指导人民邮电出版社李世银,宋金玲编著