1. Trang chủ
  2. » Công Nghệ Thông Tin

Bài giảng xử lý số tín hiệu chương 2 lượng tử hóa

32 528 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 32
Dung lượng 0,96 MB

Nội dung

10/1/2012 XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU Chương 2: Lượng tử ho| 2.1 QUÁ TRÌNH LƯỢNG TỬ HOÁ TÍN HIỆU Lượng tử l{ qu| trình rời rạc ho| tín hiệu mặt biên độ  chuỗi c|c mẫu tín hiệu biểu diễn số bit hữu hạn Bộ chuyển đổi tương tự / số x(t) Tín hiệu tương tự  10/1/2012  x(nT) T Lấy mẫu Tín hiệu lấy mẫu xQ(nT) Lượng tử B bits/mẫu Tín hiệu lượng tử Bộ lượng tử đặc trưng thông số:   Tầm to{n thang R (V) Số bit biểu diễn B (bit)  2B gi| trị mức lượng tử 2.1 QUÁ TRÌNH LƯỢNG TỬ HOÁ TÍN HIỆU (TT) 10/1/2012  Độ rộng lượng tử (độ ph}n giải lượng tử): khoảng c|ch mức lượng tử liên tiếp R Q B 2.1 QUÁ TRÌNH LƯỢNG TỬ HOÁ TÍN HIỆU (TT) 10/1/2012 Ph}n loại:  Theo tầm to{n thang: Bộ lượng tử đơn cực: 0≤xQ(nT) b = [1101] 10/1/2012  26 BỘ CHUYỂN ĐỔI A/D Ví dụ: Lượng tử hóa x = 3.5 theo biểu diễn nhị ph}n thông thường, pp rút ngắn, B = bit R = 10V Test b1b2b3b4 xQ C = u(x – xQ) b1 1000 0100 0110 0101 0101 5,000 2,500 3,750 3,125 3,125 1 b2 b3 b4 => b = [0101] 10/1/2012  27 BỘ CHUYỂN ĐỔI A/D Ví dụ: Lượng tử hóa x = 3.5 theo biểu diễn nhị ph}n thông thường, pp làm tròn, B = bit R = 10V y = x + Q/2 = 3.5 + 0.3125 = 3.8125 Test b1b2b3b4 xQ C = u(x – xQ) b1 1000 0100 0110 0111 0110 5,000 2,500 3,750 4,375 3,750 1 b2 b3 b4 => b = [0110] 10/1/2012  28 BÀI TẬP Bài 2.1 2.8, 2.13 10/1/2012  29 BÀI TẬP LỚN Ho{n th{nh tất c|c yêu cầu đề ra: tối đa +2/người  S|ng tạo: tối đa +1/người  Điểm trừ: gian lận, copy: -3/người 10/1/2012 Nhóm tối đa 2-3 người, nhóm/lớp  C|c nhóm phải đăng ký trước với GV đứng lớp để thực b{i tập lớn  Thời gian trình b{y: tuần trước thi HK Việc chọn nhóm trình b{y GV định  Nhóm thực phải nộp b|o c|o +file chương trình + file trình b{y để GV đ|nh gi|  Đ|nh gi|: sinh viên phải thể khả tìm tòi, ph}n tích, đ|nh gi| l{ lấy hình từ Matlab   30 BÀI TẬP LỚN: 10/1/2012 Viết chương trình Matlab (có giao diện GUI) lấy mẫu, lượng tử, file }m wav đầu v{o với tốc độ lấy mẫu v{ số bit lượng tử người dùng chọn Xuất, nghe file kết  Dựa v{o lý thuyết tính: Độ rộng lượng tử, công suất nhiểu lượng tử, tỉ số SNR, mật độ công suất phổ nhiễu lượng tử cho trường hợp, cho kết lên giao diện  So s|nh chất lượng c|c tín hiệu kết Theo c|c anh (chị) mức SNR n{o l{ chấp nhận cho }m nhạc/thoại? (thử với file }m nhạc v{ file thoại)  31 BÀI TẬP LỚN: Dựa v{o tín hiệu }m trước v{ sau số ho|: Vẽ v{ ph}n tích miền thời gian đoạn tín hiệu trước v{ sau lượng tử v{ nhiễu lượng tử tương ứng  Kiểm tra điều kiện nhiễu lượng tử:  10/1/2012  e(nT) không tương quan với x(nT)  e(nT) l{ nhiễu trắng  Ph}n bố e(nT) l{ ph}n bố tầm e(nT) (vẽ hisotgram e(nT) khoảng [-Q/2,Q/2])  32 [...]... m≠n 11 2. 2 SAI SỐ LƯỢNG TỬ (TT) Gi| trị trung bình: (pp l{m tròn) 1 Q2 e   Q ede 0 Q 2 10/1 /20 12  Gi| trị trung bình bình phương (phương sai, công suất trung bình của nhiễu lượng tử) Q 2 2 B 2 1 Q 2 R 2 2 2 2 e   e   Q e de    Q 2 12 12  Sai số nhiễu lượng tử hiệu dụng:  erms Q  e  12 2 12 2 .2 SAI SỐ LƯỢNG TỬ (TT) Ảnh hưởng của nhiễu lượng tử lên chất lượng tín hiệu – tỉ số tín hiệu. . .2. 2 SAI SỐ LƯỢNG TỬ (TT) Tín hiệu phải đủ phức tạp để đi qua đều đặn giữa c|c mức lượng tử Ngo{i ra, bộ lượng tử phải có số bit đủ lớn để khoảng c|ch giữa 2 mức lượng tử l{ tương đối nhỏ 10/1 /20 12 Giả định cho nhiễu lượng tử: 1 Sai số lượng tử e có ph}n bố đều trong khoảng của sai số lượng tử 2 Sai số lượng tử e(nT) không tương quan với tín hiệu x(nT) 3 C|c chuỗi sai số lượng tử e(nT) không... 2 trường hợp, tầm to{n thang của 2 bộ lượng tử l{ giống nhau Q2 R  Trường hợp 1: 2 e  ; Q  B  R .2 B 2 2 Q ' R  'e2  ; Q'  B '  R .2 B ' 12 2 17 2. 3 LẤY MẪU DƯ VÀ ĐỊNH DẠNG NHIỄU (TT) Giả sử cả 2 trường hợp cùng cho cùng chất lượng ngõ ra: mật độ công suất nhiễu bằng nhau:  e2 fs   'e2 f 's 10/1 /20 12  f 's  'e2   2 L fs  e Q '2  'e2 12  L  2  2  2 2( B  B ')  2 2 B Q e 12. .. LSB R (Reference) 21 2. 4 BỘ CHUYỂN ĐỔI A/D, D/A VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN TÍN HIỆU LƯỢNG TỬ 10/1 /20 12  Biểu diễn nhị ph}n của mẫu lượng tử:  Nhị ph}n đơn cực thông thường xQ  R(b1 2 1  b2 2 2   bB 2 B )  Qm  Nhị ph}n offset 2 cực: xQ  R(b1 2 1  b2 2 2   bB 2 B )   Nhị ph}n lưỡng cực lấy bù 2: xQ  R(b1 2 1  b2 2 2   bB 2 B )  R  Q(m  2 B 1 )  Qm' 2 R 2 Ví dụ: Bộ ADC 4 bit... f -f’s /2 -fs /2 fs /2 ∆B=(p+0.5)log2L f’s /2 x(nT) + xQ(nT) Bộ định dạng nhiễu 19 1-Oct- 12 2.3 LẤY MẪU DƯ VÀ ĐỊNH DẠNG NHIỄU (TT) 2p  ) Lấy mẫu dư: B  ( p  0.5) log 2 L  0.5log 2 ( 2 p 1 p: bậc của bộ định dạng nhiễu, L: tỉ lệ lấy mẫu dư p L 0 ΔB=0.5log2L 1 2 3 4 5 ΔB=1.5log2L-0.86 ΔB =2. 5log2L -2. 14 ΔB=3.5log2L-3.55 ΔB=4.5log2L-5. 02 ΔB=5.5log2L-6.53 4 1.0 8 1.5 16 2. 0 32 2.5 64 128 3.0 3.5 2. 1 3.6... hiệu trên nhiễu: 10/1 /20 12  R SNR  20 log10    20 log10 (2 B )  6 B (dB) Q Quy luật 6dB/bit B=16 bit B=8 bit B=4 bit SNR=96dB SNR=48dB SNR =24 dB 13 2. 2 SAI SỐ LƯỢNG TỬ (TT) 10/1 /20 12 Ví dụ: Tín hiệu được lấy mẫu với tốc độ 44kHz v{ mẫu được lượng tử hóa bằng bộ chuyển đổi A/D tầm to{n thang 10V X|c định số bit B để sai số lượng tử hiệu dụng phải nhỏ hơn 50 μV Tính sai số hiệu dụng thực sự &... R=10V Cho b1=[1010], b2=[1101] X|c định xQ trong 3 trường hợp m~ ho| trên 22 2. 4 BỘ CHUYỂN ĐỔI A/D, D/A VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN TÍN HIỆU LƯỢNG TỬ 10/1 /20 12 B = 4 bits R = 10 volts 23 2. 4 BỘ CHUYỂN ĐỔI A/D, D/A VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN TÍN HIỆU LƯỢNG TỬ Bộ chuyển đổi A/D: nhận tín hiệu tương tự ở đầu v{o v{ chuyển th{nh tín hiệu số ở đầu ra MSB 10/1 /20 12  b1 b2 xQ(t) Tín hiệu tương tự B bits... 8.1 2. 9 5.4 7.9 10.4 12. 9 3.5 7.0 10.5 14.0 17.5 4.0 8.5 13.0 17.5 22 .0 4.5 10.0 15.5 21 .0 26 .5 9.6 15.4 21 .0 26 .5 32. 0 20 2. 4 BỘ CHUYỂN ĐỔI A/D, D/A VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN TÍN HIỆU LƯỢNG TỬ Bộ chuyển đổi D/A: Cứ mỗi B bit ở ngõ v{o, bộ chuyển đổi cho ngõ ra có gi| trị l{ một trong 2B mức lượng tử trong tầm R b1 10/1 /20 12  MSB b2 B bits đầu vào DAC bB xQ(t) Tín hiệu tương tự LSB R (Reference) 21 ... trong khi phổ của tín hiệu lấy mẫu l{ không đổi cải thiện chất lượng fs /2 16 C}u hỏi: Khi tăng tốc độ lấy mẫu thì số bit biểu diễn thay đổi như thế n{o? 2. 3 LẤY MẪU DƯ VÀ ĐỊNH DẠNG NHIỄU (TT) 12  Trường hợp 2: 10/1 /20 12 Ta xét 2 trường hợp: 1 Lấy mẫu với tần số fs, sau khi lấy mẫu, tín hiệu được lượng tử ho| bằng B bit 2 Lấy mẫu với tần số f’s=L.fs, sau khi lấy mẫu, tín hiệu được lượng tử ho| bằng B’... bit và R = 10V y = x + Q /2 = 3.5 + 0.3 125 = 3.8 125 Test b1b2b3b4 xQ C = u(x – xQ) b1 1000 0100 0110 0111 0110 5,000 2, 500 3,750 4,375 3,750 0 1 1 0 b2 b3 b4 => b = [0110] 10/1 /20 12  28 BÀI TẬP Bài 2. 1 2. 8, 2. 13 10/1 /20 12  29 BÀI TẬP LỚN Ho{n th{nh tất cả c|c yêu cầu đề ra: tối đa +2/ người  S|ng tạo: tối đa +1/người  Điểm trừ: gian lận, copy: -3/người 10/1 /20 12 Nhóm tối đa 2- 3 người, 3 nhóm/lớp 

Ngày đăng: 14/06/2016, 23:59

TỪ KHÓA LIÊN QUAN