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

32 527 0
Bài giảng xử lý số tín hiệu   chương 2  lượng tử hóa

Đang tải... (xem toàn văn)

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

Thông tin tài liệu

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

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan