自適應差值脈沖編碼調制（ADPCM）基本原理?

??????????? 目前，脈沖編碼調制（PCM）的數字通信系統已經在大容量數字微波、光纖通信系統，以及市話網局間中繼傳輸系統中獲得廣泛的應用。但是現有的PCM編碼必須采用64Kbit/s的A律或μ律對數壓擴的方法，才能符合長途電話傳輸語音的質量指標，其占用頻帶要比模擬單邊帶通信系統寬很多倍。這樣，對于費用昂貴的長途大容量傳輸，尤其是對于衛星通信系統，采用PCM數字通信方式時的經濟性很難和模擬相比擬。因此，人們一直致力于研究壓縮數字化語音占用頻帶的工作，也就是努力在相同質量指標的條件下，降低數字化語音數碼率，以提高數字通信系統的頻帶利用率。
???????? 自適應差值編碼調制（ADPCM）是在差值脈沖編碼調制（DPCM）基礎上逐步發展起來的，DPCM的工作原理參見原理教材有關章節。它在實現上采用預測技術減少量化編碼器輸入信號的多余度，將差值信號編碼以提高效率、降低編碼信號速率，這廣泛應用于語音和圖像信號數字化。CCITT近幾年確定了64Kb/s—32kb/s的變換體制，將標準的PCM碼變換為32kb/s的ADPCM碼，傳輸后再恢復為64Kb/s的PCM信號，從而使64Kb/s數字話音壓縮速率一倍，使傳輸信道的容易擴大一倍。
?????? ADPCM中的量化器與預測器均采用自適應方式，即量化器與預測器的參數能根據輸入信號的統計特性自適應于最佳參數狀態。通常，人們把低于64Kb/s數碼率的語音編碼方法稱為語音壓縮編碼技術，語音壓縮編碼方法很多，自適應差值脈沖調制（ADPCM）是語音壓縮編碼中復雜程度較低的一種方法。它能在32kbit/s數碼率上達到符合64kbit/s數碼率的語音質量要求，也就是符合長途電話的質量要求。
當以高于奈奎斯特速率對話音或視頻信號抽樣時，在前后樣值間可以看到有明顯的相關性，將這些相關樣值按通常PCM系統的方式加以編碼時會使得編碼信號含有多余信息。如在編碼前將這種多余信息去掉，則可得到效率較高的編碼信號。為此，可先利用信號X（nts）的相關性對未來樣值進行線性預測，預測器通常為抽頭延時濾波器（即FIR濾波器）如圖7－12所示。

線性預測器的預測值為：???????
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??? 其中ai為預測系數，在DPCM中為常數；在ADPCM中為自適應變量。n為預測階數?？梢愿鶕A測誤差能量最小的準則求出預測系數ai。這樣，PCM編碼器改為對差值信號e(nTs)=x(nTs)—x∧(nTs)進行量化和編碼，以達到ADPCM編碼的目的。