非均匀量化-Read

03.11.20 第二章 数字通信技术-2 数字通信技术-1 主要内容 1、差错控制编码的基本思想。 2、PCM的三个基本过程。 3、抽样定理。 4、语音信号的抽样周期。 5、量化的基本思想。 6、均匀量化的弊端。 2.2.2 量化—非均匀量化 关于非均匀量化的主要内容： 1、掌握其基本思想 2、了解A律13折线量化方法，分级情况 (2)非均匀量化 基本思想：使信号辐度小时，量化间隔△u小些，信号幅度区间大时，量化间隔△u大些，以使大小信号相对量化误差(量化信噪比)趋于一致。 2.2.2 量化 实现方法： 为达到使大小信号量化信噪比趋于一致的目的，可采取一种等效途径： 首先通过人为变换，对样值进行处理χ→y， 以增大小信号样值，减小大信号的样值。 然后再对处理后的y样值区间进行均匀量化以保证量化间隔△u′一致(△u变为△u′)。 达到大小信号量化信噪比趋于一致的目的。 压缩处理后，再对y均匀量化等效于对x非均匀量化 因此，压缩器的功能，加上均匀量化的功能，等效于非均匀量化。 压缩处理+均匀量化=非均匀量化 2.2.2 量化 目前数字压扩特性国际上有两种不同的标准： A律十三折线压扩特性 13折线A律主要用于英、法、德等欧洲各国的PCM设备中，我国也采用A律13折线。 μ律十五折线压扩特性 15折线μ律主要用于美国、日本和加拿大等国的PCM设备中。 2.2.2 量化 13折线A律压扩曲线 2.2.2 量化 A律13折线的生成： 13折线A律是从非均匀量化的基点出发，设法用许多折线来逼近A律对数压扩特性的。 设在直角坐标系中，x轴和y轴分别表示输入信号和输出信号，并假定输入信号和输出信号的最大取值范围都是＋1～－1，即都是归一化的。 为达到非均匀量化的目的，A律13折线分两步生成： 第一步，把x轴的区间［－1，1］不均匀地分成16大段，正半轴8大段，负半轴8大段。 2.2.2 量化 其具体分法如下: 将区间[0，1]一分为二，其中点为1/2,取区间[1/2,1]作为第八段; 将剩下的区间[0,1/2]再一分为二，其中点为1/4,取区间[1/4,1/2]作为第七段; 将剩下的区间[0,1/4]再一分为二，其中点为1/8,取区间[1/8,1/4]作为第六段; 将剩下的区间[0,1/8]再一分为二，其中点为1/16,取区间[1/16,1/8]作为第五段; ……. 最后剩下的区间[0,1/128]作为第一段。 其中第一、第二两段长度相等，都是1／128。 2.2.2 量化 第二步，将以上8个不均匀大段的每一段，再均匀地分成16等份，每一等份代表一个量化级。 2.2.2 量化 因此，将x轴的0～1的变化域分成了16×8＝128个非均匀量化级，以使输入信号的抽样值进行非均匀量化； 另外，对-x轴也作同样的分段处理，则x轴共有256个非均匀量化级。 对于y(或-y)轴的0～1的变化域被均匀地分成8大段，每大段再均匀地分成16等份，故y轴同样也被分成128×2＝256个量化级，不过它是均匀量化级。 2.2.3编码 1、常用编码方法 常用的编译码是根据A律13折线非均匀量化间隔的划分直接对样值编码，称为非均匀编码(在编码过程中实现了非均匀量化)，接收端再进行非均匀解码，即直接非均匀编解码法。 编码由编码器完成，译码由译码器完成。 2.2.3编码 2、编码的位数和码位的安排 量化级数N＝2(正负极性)×8(段)×16(等份)＝256，所以需8位二进制码。 用1位二进制码(称为极性码)表示正负(如“1”表示正，“0”表示负)、3位二进制码(称为段落码)表示8大段落、4位二进制码(称为段内码)表示每一大段的16等份 a1， a2a3a4， a5a6a7a8 极性码 段落码 段内码 2.2.3编码 3、常用码型 指的是把模拟信号抽样值量化后的所有量化级，按其量化值的大小次序排列起来，并列出各自对应的码组，这个整体称为码型。 PCM通常采用的码型 一般二进码 循环码(格雷码) 折叠码 2.2.3编码 自然二进制码 码组中每位码都代表一定数值，叫做权值。 二进制码组和所对应的量化级之间的关系是：A＝an2n-1+an-12n-2+……+a120。 其中n表示码位，an、an-1……a1表示每位二进制码的取值是“1”还是“0”。 优点：译码器结构可以简化，每位可单独译码 缺点：编码电路复杂，正负极性码型完全不同 2.2.3编码 折叠二进制码 特点是正、负两半部分，除去最高位后，呈倒影、折叠关系，最高位上半部分为“1”,下半部分为“0”。 利用这种码编码时，对于双极性信号，可用最高位表示信号的正、负极性，叫做极性码 用其余的码表示信号的绝对值，叫做幅度码 优点：