均匀量化与A律PCM非均匀量化实验

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1、均匀量化与A律PCM非均匀量化实验一、实验目的1、掌握均匀量化与非均匀量化的特点及其优缺点；2、掌握均匀量化中的量化间隔、量化误差、量化倍噪比等概念;2、掌握A律PCM非均匀量化、A律13折线压扩特性等概念。二、实验预习要求1、复习《数字通信原理》第二章2.2节——均匀量化与PCM非均匀量化;2、学习MATLAB软件的使用；3、认真阅读本实验内容，熟悉实验步骤。三.实验原理量化是将时域离散幅度连续的脉冲幅度调制信号（PAM）进行变换为幅度离散取值信号的过程。利用预先规定的有限个电平來农示模拟信号

2、抽样值的过程称为量化。量化过程是一个近似表示的过程，无限个数值的模拟信号用冇限个数值的离散信号近似表示，将产生量化误差（量化前后信号Z差），通常用量化噪声功率进行表示。量化过程如图1」所示。样值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图1-1量化过程示意图量化器Q输出L个量化值儿伙=1,2,…,厶。儿称为重建电平或量化电平。当输入量化器的模拟信号抽样值兀位于区间［和和］时，量化器输出电平为几,

3、即yk=Q{

4、O均匀量化输出打输入关系为均匀阶梯关系。在非过载区内,量化值随信号变化，且在过载区内，量化值不随信号变化，保持在最人量化值，且量化误差包含非过载量化噪声与过载量化噪声。设过载量化电平U,在非过载区［-〃©］,量化电平数(量化级数)N,且N个量化电平可以用n位二进制码纟R进行编码N=yo则均匀量化的量化间隔为2UA,

5、=A=—,£=1,2,…，N(1-2)N量化误差(量化噪声)：q=x-Q(x)f量化噪声-•般用均匀误差进行度量。设输入倍号无的概率密度为Px(x),则量化噪声为(1-3)或=E[(兀一<2(x))2]=[[x-e(x)]2px(x)dx在均匀量化的量化间隔内，每个量化间隔内的量化电平均取值在各区间的中点，在量化范围内，其最大量化误差血今，在过载区内量化误差当信号不过载时，量化噪声]NA2NA2112(1-4)a2=n^tP^=n^{Pk=n=W因此，均匀量化器在非过载区内的量化噪声功率与信号统

6、讣特性无关，只与量化间隔有关,当过载电平U—定时，仅与量化电平数N有关。非均匀量化：采用非均匀量化改善小信号的量化信噪比。非均匀量化特点：量化间隔织非固定值，对于小信号，量化间隔变小，则量化噪声功率下降，量化信噪比提高；对于大信号，虽化间隔增人，则量化噪声功率提高，但信号功率比较人，故量化信噪比可以保持恒定。非均匀量化在不增大量化电平数N的条件下，使信号在较宽的动态范围内使量化信噪比达到指标，采用对数压扩进行实现。A律对数压缩特性：Ax1+InAI+InAx()

7、际标准屮取A=87.6o对数压缩特性曲线如图1・2所示。在小信号段，A律对数非均匀最化信噪比优于均匀量化信噪比约24dBo对数压缩特性的折线近似如图1-3所示，具体如表1-1所示。图1-3A律对数压缩特性的13折线近似表A律13折线压缩特性段落12345678虽化间隔（A）11248163264起始电平（A）01632641282565121024斜率1616S421121/4Q(dB)2424181260-6-12PCM编码采丿IJ折叠二进制码（FBC）。8位PCM编码规则：J/o"ilGM3

8、/4Vs3/6J/7极性码段落码段内码量化等级：256,最小量化间隔：△,最大量化间隔：64Ao其中△,每段非均匀分2048割数16。电平量化值及对应的PCM编码码字如表1-2所示。表1-2电平量化值及对应的PCM编码码字靴段序号(4)血⑷偽电平苣化礪A)设内,码对应权值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、实验仪器WindowsNT/2000/XP/Windows7/VISTA；MATLABV6.0以上。五、实验内容1、利用MATLAB软件，给出均匀量化器输入输出关系图，并改变输入信号与均匀量化器的输入值范围，重新进行仿真。均匀量化器输入输出关系图实例如图1-1所示。均匀量化器输入输出关系图01输入值232O赳田强晔芒唱K轻图M均匀量化器输入输出关系图实例2、利用MATL