通信系统仿真第六次课.ppt

模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输Email: 1内容内容1编码编码23量化（标量量化）量化（标量量化）24.3 量化量化•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3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 量化量化4标量量化矢量量化量化均匀量化非均匀量化4.3 量化量化5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 标量量化量量化6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);Indexquants4.3.1标量量化量量化7Ø均匀量化：    量化间隔相等的量化。

Ø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Ø量化间隔取决于样值取值的变化范围和量化级4.3.2 均匀量化均匀量化8Ø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:Ø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 均匀量化均匀量化9    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([-.2 7 -1.2 1.2]) [distor1]4.3.2 均匀量化均匀量化10    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([-.2 7 -1.2 1.2]) [distor1];4.3.2 均匀量化均匀量化11Ø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Ø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Ø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 均匀量化均匀量化12Ø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13v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.v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yv接收端用一个扩张器来恢复x4.3.3 非均匀量化非均匀量化14            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 非均匀量化非均匀量化15内容内容1编码编码23量化（标量量化）量化（标量量化）16Ø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Ø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Ø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. 4 PCM编码17ØA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Ø13折线编码码位的安排按照极性码、段落码、段内码的顺序4. 4 PCM编码18Ø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)ØDPCM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. 5 DPCM编码19Ø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)ØDPCM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。

Ø利用减少冗余度的方法来降低利用减少冗余度的方法来降低编码比特率4. 5 DPCM编码20作业1.计算下列程序结果partition=[0,2,4]; codebook=[-1,1,3,5]; sig=[-1,2,3,5][index,quants]=quantiz(sig,partition,codebook)21作业2.对一个余弦信号进行均匀量化      要求：时间间隔为0.2，量化间隔为0.1；                用红色*表示原始信号，用蓝色钻石符号表示量化后信号；3.写出PCM编码原理和DPCM编码原理4.写出A律PCM编码规则。