均勻量化與A律PCM非均勻量化實驗

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1、均勻量化與A律PCM非均勻量化實驗一、實驗?zāi)康?、掌握均勻量化與非均勻量化的特點及其優(yōu)缺點；2、掌握均勻量化中的量化間隔、量化誤差、量化倍噪比等概念;2、掌握A律PCM非均勻量化、A律13折線壓擴特性等概念。二、實驗預(yù)習要求1、復習《數(shù)字通信原理》第二章2.2節(jié)——均勻量化與PCM非均勻量化;2、學習MATLAB軟件的使用；3、認真閱讀本實驗內(nèi)容，熟悉實驗步驟。三.實驗原理量化是將時域離散幅度連續(xù)的脈沖幅度調(diào)制信號（PAM）進行變換為幅度離散取值信號的過程。利用預(yù)先規(guī)定的有限個電平來農(nóng)示模擬信號

2、抽樣值的過程稱為量化。量化過程是一個近似表示的過程，無限個數(shù)值的模擬信號用冇限個數(shù)值的離散信號近似表示，將產(chǎn)生量化誤差（量化前后信號Z差），通常用量化噪聲功率進行表示。量化過程如圖1」所示。樣值1.8A4.4A3.3A2.2A0.3A-1.8A-2.8A-23A量化值1.5A3.5A3.5A2.5A0.5A-1.5A-1.5A-2.5A圖1-1量化過程示意圖量化器Q輸出L個量化值兒伙=1,2,…,厶。兒稱為重建電平或量化電平。當輸入量化器的模擬信號抽樣值兀位于區(qū)間［和和］時，量化器輸出電平為幾,

3、即yk=Q{

4、O均勻量化輸出打輸入關(guān)系為均勻階梯關(guān)系。在非過載區(qū)內(nèi),量化值隨信號變化，且在過載區(qū)內(nèi)，量化值不隨信號變化，保持在最人量化值，且量化誤差包含非過載量化噪聲與過載量化噪聲。設(shè)過載量化電平U,在非過載區(qū)［-〃?］,量化電平數(shù)(量化級數(shù))N,且N個量化電平可以用n位二進制碼纟R進行編碼N=yo則均勻量化的量化間隔為2UA,

5、=A=—,￡=1,2,…，N(1-2)N量化誤差(量化噪聲)：q=x-Q(x)f量化噪聲-?般用均勻誤差進行度量。設(shè)輸入倍號無的概率密度為Px(x),則量化噪聲為(1-3)或=E[(兀一<2(x))2]=[[x-e(x)]2px(x)dx在均勻量化的量化間隔內(nèi)，每個量化間隔內(nèi)的量化電平均取值在各區(qū)間的中點，在量化范圍內(nèi)，其最大量化誤差血今，在過載區(qū)內(nèi)量化誤差當信號不過載時，量化噪聲]NA2NA2112(1-4)a2=n^tP^=n^{Pk=n=W因此，均勻量化器在非過載區(qū)內(nèi)的量化噪聲功率與信號統(tǒng)

6、訃特性無關(guān)，只與量化間隔有關(guān),當過載電平U—定時，僅與量化電平數(shù)N有關(guān)。非均勻量化：采用非均勻量化改善小信號的量化信噪比。非均勻量化特點：量化間隔織非固定值，對于小信號，量化間隔變小，則量化噪聲功率下降，量化信噪比提高；對于大信號，雖化間隔增人，則量化噪聲功率提高，但信號功率比較人，故量化信噪比可以保持恒定。非均勻量化在不增大量化電平數(shù)N的條件下，使信號在較寬的動態(tài)范圍內(nèi)使量化信噪比達到指標，采用對數(shù)壓擴進行實現(xiàn)。A律對數(shù)壓縮特性：Ax1+InAI+InAx()

7、際標準屮取A=87.6o對數(shù)壓縮特性曲線如圖1?2所示。在小信號段，A律對數(shù)非均勻最化信噪比優(yōu)于均勻量化信噪比約24dBo對數(shù)壓縮特性的折線近似如圖1-3所示，具體如表1-1所示。圖1-3A律對數(shù)壓縮特性的13折線近似表A律13折線壓縮特性段落12345678雖化間隔（A）11248163264起始電平（A）01632641282565121024斜率1616S421121/4Q(dB)2424181260-6-12PCM編碼采丿IJ折疊二進制碼（FBC）。8位PCM編碼規(guī)則：J/o"ilGM3

8、/4Vs3/6J/7極性碼段落碼段內(nèi)碼量化等級：256,最小量化間隔：△,最大量化間隔：64Ao其中△,每段非均勻分2048割數(shù)16。電平量化值及對應(yīng)的PCM編碼碼字如表1-2所示。表1-2電平量化值及對應(yīng)的PCM編碼碼字靴段序號(4)血⑷偽電平苣化礪A)設(shè)內(nèi),碼對應(yīng)權(quán)值⑷a$06如8102470481:1!hm61512256128

9、64751270”05123225612864326256?5121丁25515128'6432165128-256I.0

10、C1288643216S464-128

11、011644321684332?64°9..32'216842216-32001K1842110T600*0.0r)3421四、實驗儀器WindowsNT/2000/XP/Windows7/VISTA；MATLABV6.0以上。五、實驗內(nèi)容1、利用MATLAB軟件，給出均勻量化器輸入輸出關(guān)系圖，并改變輸入信號與均勻量化器的輸入值范圍，重新進行仿真。均勻量化器輸入輸出關(guān)系圖實例如圖1-1所示。均勻量化器輸入輸出關(guān)系圖01輸入值232O赳田強曄芒唱K輕圖M均勻量化器輸入輸出關(guān)系圖實例2、利用MATL