《均匀量化与A律PCM非均匀量化实验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《均匀量化与A律PCM非均匀量化实验（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验一均匀量化与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、量化信噪比等概念;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节一一均匀量化与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来表示模拟信号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有限个数值的离散信号
2、近似表示，将产生量 化误差（量化前后信号之差），通常用量化噪声功率进行表示。量化过程如图1-1所示。过载区非过载区 （重化区）3.5A 3.5A 2.5A 0.5A图1-1量化过程示意图量化器Q输出L个量化值七,k = 1,2, ,L。七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x位于区间气,xk+1时，量化器输出电平为yk ,即y = Qx x x k = 1,2, , L x为分层电平或判决阈值。(1-1)k均匀量化：量化间隔-广x气，若-广-，即量化间隔相等，则为均匀量化，对于非过载情况，其量化误差|q 2。均匀量化输出与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
3、，且|q| -。当信号不过载时，量化噪声 21 V , - 2 y- 2 U 2C 2 = 一 J p 2 = J p =12 k k 12 k k 123N2(1-4)因此，均匀量化器在非过载区内的量化口噪声功率与信号统计特性无关，只与量化间隔有关， 当过载电平U一定时，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-k 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，量化间隔增大，则量化噪声功率提高，但信号功率比较大，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
4、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 + ln A1 + ln Ax、1 + ln A0 x A1, x 1 A(1-5)国际标准中取A=87.6。对数压缩特性曲线如图1-2所示。在小信号段，A律对数非均匀量 化信噪比优于均匀量化信噪比约24dB。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1-2 A律对数压缩特性图1-3 A律对数压缩特性的13折线近似Md If 1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：64A。其中=2048，每段非均匀分割数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
5、平量化值及对应的PCM编码码字电门责化阿隔4=（?白）段内周就成权值8）一厂；而二商T11.曲一一51225612864512-M4110512_32_2E612864326256-512101跖6逐3215123-2561oc_128864320,8,6Z第A1164432 116$4332F10.32.一 215841w16-32；D0i16_1 _8 142110国00_ . _0_ _ _1二匚匚421 1四、实验仪器Windows NT/2000/XP/Windows 7/VISTAMATLAB V6.0 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
6、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。图1-1均匀量化器输入输出关系图实例2、利用MATLAB软件，给出均匀量化器输出信号量化均方误差与离散时间的关系图，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。均匀量化器输出信号量化均方误差与离散时间的关系图实例如图1-2所示。均匀量化器输出信号量化均方误差图1-2均匀量化器输出信号量化均方误差与离散时间的关系图实例3、利用MATLAB软件，给出A律PCM非均匀量化器输入输出关系图，并改变输入信 号、非均匀量化器的输入值范围、PCM编码位数等参数，重新进行仿真。A律PCM非均匀量化器输入输
7、出关系图实例如图1-3所示。输入值图1-3 A律PCM非均匀量化器输入输出关系图实例4、利用MATLAB软件，给出A律PCM非均匀量化器输出信号量化均方误差与离散时 间的关系图，并改变输入信号、非均匀量化器的输入值范围、PCM编码位数等参数，重新 进行仿真。A律PCM非均匀量化器输出信号量化均方误差与离散时间的关系图实例如图1-4 所示。图1-4 A律PCM非均匀量化器输出信号量化均方误差与离散时间的关系图实例六、参考程序代码1、均匀量化：clc;clear all;a=randn(1,500);%产生均值为0,方差为1的高斯分布随机值信号(1行500列)n=8;%PCM编码位数N=2An;b
8、=-3:0.01:3; %量化器输入值范围sqnr,a_quan,code=u_pcm(a,N);sqnr,a_quan1,code1=u_pcm(b,N);sqnr%信号的量化信噪比(dB)a(1:5)%输入值a_quan(1:5) % 量化值code(1:5,:)% 码字q=a-a_quan;MSE=10*log10(abs(q(:).A2);% 均方量化误差(dB)figure(1);plot(b,a_quan1); %量化器输入输出波形图xlabel(输入值)；ylabel (均匀量化器输出值)；hold on;grid on;title (均匀量化器输入输出关系图)；figure(2
9、);i=1:500;plot(i,MSE);%量化误差波形图xlabel(离散时间)；ylabel(量化均方误差(dB);hold on;grid on;title(均匀量化器输出信号量化均方误差)；2、A律PCM非均匀量化：clc;clear all;a=randn(1,500); %产生均值为0,方差为1的高斯分布随机值信号(1行500列)b=-3:0.01:3%量化器输入值范围n=8;%PCM编码位数N=2An;A=87.6;sqnr,a_quan,code=Alaw_pcm(a,N,A);sqnr,a_quan1,code1=Alaw_pcm(b,N,A);sqnr%信号的量化信噪比(
10、dB)a(1:5)%输入值a_quan(1:5) %量化值code(1:5,:) %PCM 编码码字q=a-a_quan;MSE=10*log10(abs(q(:).A2);% 均方量化误差(dB)figure(1);plot(b,a_quan1); %量化器输入输出波形图xlabel(输入值)；ylabel (非均匀量化器输出值)；hold on;grid on;title(A律PCM非均匀量化器输入输出关系图)；figure(2);i=1:500;plot(i,MSE); %量化误差波形图xlabel(离散时间)；ylabel(量化均方误差(dB);hold on;grid on;title（A律PCM非均匀量化器输出信号量化均方误差）；七、实验报告要求1、叙述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、量化信噪比等概念；3、分析均匀量化、A律PCM非均匀量化的输入输出关系，均匀量化、A律PCM非均匀量 化输出信号量化均方误差与离散时间的关系；4、对改进实验内容有什么建议？
