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1、教 案 紙內(nèi) 容方法與手段第 7 章 模擬信號的數(shù)字傳輸(第二講)目的要求: 1、掌握量化誤差和均勻量化信噪比的計算。 2、掌握非均勻量化的概念、實現(xiàn)方法。 3、掌握13折線A律PCM編譯碼。三、抽樣信號的量化1、量化、量化誤差的概念量化:取值連續(xù)的抽樣信號有限種取值的量化信號量化誤差e(t)=量化值g(t)-抽樣值m(t)。2、均勻量化(1)均勻量化的概念:教材P196(2)量化信噪比:設(shè)量化間隔為,它與量化級數(shù)M的關(guān)系為:=,b和a分別為量化器允許的輸入信號最大值和最小值。通常a=-b=V。最大量化誤差為/2。假定信號x是等間隔地落入各量化級(-VV等概),則信號功率為量化噪聲功率為: 故
2、量化信噪比為:或第 7-5 頁教 案 紙內(nèi) 容方法與手段【例71】設(shè)量化范圍為-VV,編碼位數(shù)為n,即,輸入信號為正弦信號,且非滿載運用(A40dB的條件下,信噪比不低于26dB,即,求得。這樣,編碼位數(shù)太多,不僅設(shè)備復(fù)雜,而且需要較大的傳輸帶寬。由此可見,均勻量化的缺點是:如要滿足動態(tài)范圍的要求,則所需的編碼位數(shù)太多;如編碼位數(shù)減少,則動態(tài)范圍受限。解決這一矛盾的辦法是,采用非均勻量化。2、非均勻量化(1)非均勻量化的概念:教材P197(2)非均勻量化的實現(xiàn):數(shù)字壓擴(kuò)技術(shù)+均勻量化針對語音信號,國際上有A律和律兩種壓縮特性,分別為 式中 A=87.6。第 7-6 頁教 案 紙內(nèi) 容方法與手段
3、 式中 =255。美國、日本等使用律壓縮特性,中國、歐洲各國等使用A律壓縮特性。A律及律壓縮特性分別用13折線和15折線來近似。 第 7-7 頁教 案 紙內(nèi) 容方法與手段非均勻量化的信噪比:表示改善量?!纠?2】分別求13折線A律壓擴(kuò)第1、8段的改善量。解:因第1、8段的斜率(即電壓放大倍數(shù))分別為16、1/4。因此:。可見,第1段的信噪比提高了24dB,第8段下降了12dB,從而使大小信號的信噪比均勻,擴(kuò)大了動態(tài)范圍。經(jīng)推算,采用n=8位編碼即可滿足要求。(3)13折線A律壓擴(kuò)各段的劃分:先分為正、負(fù)兩部分;每部分又非均勻分為8大段,每一大段均勻分為16小段。最小量階=V/128/16=V/
4、2048,與均勻量化n=11時相同。各段起止電平及段內(nèi)量階:請自行歸納。四、編碼與譯碼碼位安排:極性碼幅度碼段落碼段內(nèi)碼C1C2 C3 C4C5 C6 C7 C8C1=1,表示正,C1=0,表示負(fù);C2C3C4段落號C2C3C4段落號C2C3C4段落號C2C3C4段落號00010103100511070012011410161118C5C6C7C8:表示該段落中的第幾小段。第 7-8 頁教 案 紙內(nèi) 容方法與手段【例73】設(shè)某樣值為+843,求對應(yīng)的碼字。解:C1=1,C2C3C4=110,因,故C5C6C7C8=1010故對應(yīng)的碼字為11101010。【例73】某13折線A律PCM編碼器輸入
5、信號范圍是:-1024mV1024mV,求樣值為-34.3mV對應(yīng)的碼字。解:=1024mV/2048=0.5mV,故樣值為-68.6。C1=0,C2C3C4=011,因,故C5C6C7C8=0001故對應(yīng)的碼字為00110001?!纠?4】求例73碼字對應(yīng)的量化電平、譯碼輸出及整個數(shù)字化帶來的誤差。解:量化電平=譯碼輸出=誤差=-35-(-34.3)=-0.7mV。思考:上題中碼字對應(yīng)的可能輸入樣值電平范圍為多少?小 結(jié)一、抽樣信號的量化量化、量化誤差、量化信噪比、均勻量化、非均勻量化的概念。均勻量化時信噪比的計算。非均勻量化的優(yōu)點、實現(xiàn)方法。13折線A律壓擴(kuò)各段的起止電平及段內(nèi)量階。二、編
6、碼與譯碼碼位安排、編碼方法、譯碼電平、量化誤差的計算。習(xí) 題教材P234:思考題7-5、7-8、7-9;(不寫在作業(yè)本上)習(xí)題7-8、7-9、7-10、7-11。(寫在作業(yè)本上)第 7-9 頁教 案 紙內(nèi) 容方法與手段附:8位A律PCM與13位線性PCM的對應(yīng)關(guān)系表7-2 A律PCM與13位線性PCM關(guān)系表13位線性PCM13位線性PCMA律PCMb12b11b10b9b8b7b6b5b4b3b2b1b0C1C2C3C4C5C6C7C8極性碼0000000WXYZ1極性碼000WXYZ0000001WXYZ1001WXYZ000001WXYZ1010WXYZ00001WXYZ1011WXYZ0001WXYZ1100WXYZ001WXYZ1
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