差分脈碼調製

差分脈衝編碼調製，簡稱差分脈碼調製，是一種對模擬信號的編碼模式，與PCM不同每個抽樣值不是獨立的編碼，而是先根據前一個抽樣值計算出一個預測值，再取當前抽樣值和預測值之差作編碼用。此差值稱為預測誤差。抽樣值和預測值非常接近(因為相關性強)，預測誤差的可能取值範圍比抽樣值變化範圍小，所以可用少幾位編碼比特來對預測誤差編碼，從而降低其比特率。這是利用減小冗餘度的辦法，降低了編碼比特率。

中文名稱	差分脈碼調製
英文名稱	differential pulsecode modulation;DPCM
定　　義	將輸入信號的抽樣值與信號的預測值相比較，再對兩者的差值進行編碼的脈碼調製。
套用學科	通信科技（一級學科），通信原理與基本技術（二級學科）

基本介紹

• 中文名：差分脈碼調製
• 外文名：Differential Pulse code modulation
• 全稱：差分脈衝編碼調製
• 縮寫：DPCM

相關概念

所謂抽樣，就是對模擬信號進行周期性掃描，把時間上連續的信號變成時間上離散的信號。

所謂量化，就是把經過抽樣得到的瞬時值將其幅度離散，即用一組規定的電平，把瞬時抽樣值用最接近的電平值來表示。

所謂編碼，就是用一組二進制碼組來表示每一個有固定電平的量化值。

基本原理

DPCM系統原理框圖如下圖所示：

圖中是編碼器輸入採樣值信號，是對重建信號的線性預測值，它是前N個樣值得線性加權組合，定義為，式中，是預測係數。當前樣值與預測值之間的誤差為

稱為差值。若略去量化誤差不計，則上圖所示DPCM系統中預測誤差濾波器的傳輸函式

重建信號為，式中H（Z）稱為重建濾波器的傳輸係數。

在上圖中，DPCM編碼器是對差值d(k)進行量化編碼。d（k）經量化後輸出，編碼器將量化後的每個預測誤差進行編碼，輸出二進制數字序列。

量化信噪比

DPCM系統的總量化誤差定義為編碼器輸入信號樣值與重建信號之差，即

由上式可見，這種DPCM系統的總量化誤差僅與差值信號d(k)的量化誤差有關係。與都是隨機量，因此DPCM系統總的量化信噪比為：

式中，是把差值序列作為信號時量化器的量化信噪比，與PCM系統考慮量化誤差時所計算的信噪比相當。可以理解為DPCM系統相對於PCM系統而言的信噪比增益，稱為預測增益。

由量化信噪比公式可以看出，DPCM系統總的量化信噪比遠大於量化器的信噪比。因此要求DPCM系統達到與PCM系統相同的信噪比，則可降低對量化器信噪比的要求，即可減少量化級數，從而減少碼位數，降低比特率，減少傳輸頻寬。