通信系统仿真(第六次课).ppt

模拟信号的数字传输 讲授人 肖湘Email xiaoxiang1806 内容 1 编码 2 3 量化 标量量化 4 3量化 量化后的抽样值取值称为量化值 量化电平 量化值的个数称为量化级 相邻两个量化值之差称为量化间隔 量化过程中丢失的信息是不可能在恢复的 量化误差 e m mq相同的量化误差对不同大小信号的影响是不同的 因此衡量系统性能时应看噪声与信号的相对大小 也就是相对量化误差与信号之比 称为相对量化误差 4 3量化 标量量化 矢量量化 量化 均匀量化 非均匀量化 4 3量化 格式一 index quantiz sig partition partition 3 4 5 6 7 8 9 index quantiz 2 9 8 partition index quantiz 2 10 8 partition 4 3 1标量量化 格式二 index quants quantiz sig partition codebook partition 0 1 3 codebook 1 0 5 2 3 sig 2 4 1 2 0 2 1 1 2 1 9 2 2 9 3 3 5 5 index quants quantiz sig partition codebook Indexquants 4 3 1标量量化 均匀量化 量化间隔相等的量化 在均匀量化中 每个量化区间的量化值均取值在各区间的中点 量化间隔取决于样值取值的变化范围和量化级 4 3 2均匀量化 设输入信号的最小值和最大值分别为a和b表示 量化电平数 量化级 为M 则均匀量化时的量化间隔为 在一定的取值范围内 均匀量化的量化误差只与量化间隔有关 4 3 2均匀量化 例 对一个正弦信号进行均匀量化 量化间隔为0 2 在图上同时显示出原始信号和量化后信号 分别用 x 符号表示 t 0 1 2 pi sig sin t partition 1 2 1 codebook 1 0 9 7 5 3 1 1 3 5 7 9 1 index quants distor1 quantiz sig partition codebook plot t sig x t quants axis 27 1 21 2 distor1 4 3 2均匀量化 思考 如何增大量化级 图形和量化误差的变化 t 0 1 2 pi sig sin t partition 1 1 1 codebook 1 0 95 85 75 65 55 45 35 25 15 05 05 15 25 35 45 55 65 75 85 0 95 1 index quants distor1 quantiz sig partition codebook plot t sig x t quants axis 27 1 21 2 distor1 4 3 2均匀量化 均匀量化的主要缺点 无论抽样值大小如何 量化噪声的均方根值都固定不变 因此 当信号m t 较小时 则信号量化噪声功率比也就很小 对于弱信号时的量化信噪比就难以达到给定的要求 通常 把满足信噪比要求的输入信号取值范围定义为动态范围 可见 均匀量化时的信号动态范围将受到较大的限制 为了克服这个缺点 实际中往往采用非均匀量化 4 3 2均匀量化 非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的 对于信号取值小的区间 其量化间隔也小 反之 量化间隔就大 因此 量化噪声对大 小信号的影响大致相同 即改善了小信号时的量化信噪比 而且不需要过多增加量化级 4 3 3非均匀量化 非均匀量化的实现方法通常是将抽样值通过压缩再进行均匀量化 压缩 是用一个非线性变换电路将输入变量x变换成另一个变量y 接收端用一个扩张器来恢复x 4 3 3非均匀量化 通常使用的压缩器中 大多数采用对数压缩 即y lnx 广泛采用的两种对数压缩律是 压缩律 美国 255 A压缩律 我国和欧洲 87 56 4 3 3非均匀量化 内容 1 编码 2 3 量化 标量量化 编码 把量化后的信号转换成代码的过程 其反过程称为译码 编码的原理 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 目前国际上多采用8位编码的PCM系统 输入的信号经过抽样 量化后 每个抽样值编码成8个比特的二进制码组 4 4PCM编码 A律13折线编码规则中 普遍采用8位二进制码 对应有M 256个量化级 即正负输入范围内各有128个量化级 每根折线为一个区间 正负各8个区间 每个区间有均匀量化成16个量化电平 13折线编码码位的安排按照极性码 段落码 段内码的顺序 4 4PCM编码 在PCM编码中 每个抽样值都进行独立编码 造成编码需要较多的位数 然后相邻抽样值间有一定的相关性 利用其相关性对相邻样值的差值进行编码就是查分PCM DPCM DPCM的原理 只将前1个抽样值当作预测值 再取当前抽样值和预测值之差进行编码并传输 4 5DPCM编码 在PCM编码中 每个抽样值都进行独立编码 造成编码需要较多的位数 然后相邻抽样值间有一定的相关性 利用其相关性对相邻样值的差值进行编码就是查分PCM DPCM DPCM的原理 只将前1个抽样值当作预测值 再取当前抽样值和预测值之差进行编码并传输 利用减少冗余度的方法来降低编码比特率 4 5DPCM编码 作业 计算下列程序结果partition 0 2 4 codebook 1 1 3 5 sig 1 2 3 5 index quants quan