Format

Chia sẻ: Trần Huệ Mẫn | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:25

0
86
lượt xem
16
download

Format

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đểchuyển từdạng sónganalog tương thích trong hệthống sốta phải qua 2 bước sau 1. Sampling (lấy mẫu) 2. Quantizationand encoding (Lượng tửhóa vàmảhóa) 3. Basebandtransmission (truyền dẫn dải gốc)

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Format

  1. BÀI 3: Format Đặng Lê Khoa Email:danglekhoa@yahoo.com dlkhoa@fetel.hcmuns.edu.vn Facuty of Electronics & & Telecommunications, HCMUNS 1 Facuty of Electronics Telecommunications, HCMUNS
  2. Nội dung trình bày • Chuyển nguồn thông tin (âm thanh) trong hệ thống số • Cấu trúc bộ Format • Lấy mẫu • Lượng tử hóa • Luật nén A và luật nén μ Facuty of Electronics & Telecommunications, HCMUNS 2
  3. Formatting và truyền tín hiệu dải gốc Digital info. Textual Format source info. Pulse Analog Transmit Sample Quantize Encode modulate info. Pulse Bit stream waveforms Channel Format Analog info. Low-pass Decode Demodulate/ filter Receive Textual Detect sink info. Digital info. 2006-01-26 Facuty of Electronics & Lecture 2 Telecommunications, HCMUNS 3
  4. Format cho tín hiệu analog • Để chuyển từ dạng sóng analog tương thích trong hệ thống số ta phải qua 2 bước sau 1. Sampling (lấy mẫu) 2. Quantization and encoding (Lượng tử hóa và mả hóa) 3. Baseband transmission (truyền dẫn dải gốc) 2006-01-26 Facuty of Electronics & Lecture 2 Telecommunications, HCMUNS 4
  5. Sampling Time domain Frequency domain xs (t ) = xδ (t ) × x(t ) X s ( f ) = Xδ ( f ) ∗ X ( f ) x(t ) | X(f )| xδ (t ) | Xδ ( f ) | xs (t ) | Xs( f )| 2006-01-26 Facuty of Electronics & Lecture 2 Telecommunications, HCMUNS 5
  6. Chống biệt danh LP filter Nyquist rate aliasing 2006-01-26 Facuty of Electronics & Lecture 2 Telecommunications, HCMUNS 6
  7. Định lý lấy mẫu Analog Sampling Pulse amplitude signal process modulated (PAM) signal • Chu kì lấy mẫu phải thõa biểu thức: • Tốc độ lấy mẫu được gọi là tốc độ Nyquist 2006-01-26 Facuty of Electronics & Lecture 2 Telecommunications, HCMUNS 7
  8. Lượng tử hóa • Lượng tử hóa biên độ: Chuyển dạng sóng liên tục thành một một tập hữu hạn các biên độ Out Công suất nhiễu lượng tử trung bình In Công suất đỉnh tín hiệu Quantized values Công suất tín hiệu trên nhiễu lượng tử trung bình 2006-01-26 Facuty of Electronics & Lecture 2 Telecommunications, HCMUNS 8
  9. Encoding (PCM) • Lượng tử hóa đều được gọi là Pulse Code Modulation (PCM). • Pulse code modulation (PCM): Mả hóa một tín hiệu lượng tử đến một chuỗi số (PCM word or codeword). • Mỗi mẫu lượng tử được số hóa thành từ mã l bits codeword với L số mức lượng tử và 2006-01-26 Facuty of Electronics & Lecture 2 Telecommunications, HCMUNS 9
  10. amplitude x(t) Ví dụ về lượng tử hóa 111 3.1867 110 2.2762 Quant. levels 101 1.3657 100 0.4552 011 -0.4552 boundaries 010 -1.3657 001 -2.2762 x(nTs): sampled values xq(nTs): quantized values 000 -3.1867 Ts: sampling time PCM t codeword 110 110 111 110 100 010 011 100 100 011 PCM sequence 2006-01-26 Facuty of Electronics & Lecture 2 Telecommunications, HCMUNS 10
  11. Quantization error • Quantizing error: The difference between the input and output of a quantizer e(t ) = x(t ) − x(t ) ˆ Process of quantizing noise Qauntizer Model of quantizing noise y = q( x) AGC x(t ) ˆ x(t ) x(t ) ˆ x(t ) x e(t ) + e(t ) = x(t ) − x(t ) ˆ 2006-01-26 Facuty of Electronics & Lecture 2 Telecommunications, HCMUNS 11
  12. • Quantization error … Quantizing error: – Granular or linear errors happen for inputs within the dynamic range of quantizer – Saturation errors happen for inputs outside the dynamic range of quantizer • Saturation errors are larger than linear errors • Saturation errors can be avoided by proper tuning of AGC • Quantization noise variance: ∞ σ = E{[ x − q( x)] } = ∫ e 2 ( x) p( x)dx = σ Lin + σ Sat 2 q 2 2 2 −∞ L / 2 −1 ql2 q2 σ 2 Lin =2∑ p ( xl )ql Uniform q. σ Lin 2 = l =0 12 12 2006-01-26 Facuty of Electronics & Lecture 2 Telecommunications, HCMUNS 12
  13. Uniform and non-uniform quant. – Uniform (linear) quantizing: – No assumption about amplitude statistics and correlation properties of the input. – Not using the user-related specifications – Robust to small changes in input statistic by not finely tuned to a specific set of input parameters – Simply implemented • Application of linear quantizer: – Signal processing, graphic and display applications, process control applications – Non-uniform quantizing: – Using the input statistics to tune quantizer parameters – Larger SNR than uniform quantizing with same number of levels – Non-uniform intervals in the dynamic range with same quantization noise variance • Application of non-uniform quantizer: – Commonly used for speech 2006-01-26 Facuty of Electronics & Lecture 2 Telecommunications, HCMUNS 13
  14. Sai số lượng tử… • Sai số lượng tử: – Lỗi tuyến tính xảy ra khi tín hiệu trong khoảng lượng tử – Lỗi bảo hòa xảy ra khi tín hiệu nằm ngoài khoảng lương tử Lỗi bảo hòa lớn hơn lỗi tuyến tính Lỗi bão hòa có thể khử bằng bộ AGC • Phương sai của nhiễu lượng tử: ∞ σ = E{[ x − q( x)] } = ∫ e 2 ( x) p( x)dx = σ Lin + σ Sat 2 q 2 2 2 −∞ L / 2 −1 ql2 q2 σ 2 Lin =2∑ p ( xl )ql Uniform q. σ 2 Lin = l =0 12 12 2006-01-26 Facuty of Electronics & Lecture 2 Telecommunications, HCMUNS 14
  15. Lượng tử hóa đều và không đều – Lượng tử hóa đều: + Không quan tâm đến thuộc tính thống kê và tương quan của ngõ vào + Không phát hiện thay đổi nhỏ của tính hiệu + Thực hiện đơn giản Ứng dụng: Xử lý tin hiệu, vẽ và hiển thị ứng dụng, các ưng dụng điều khiển – Lượng tử hóa không đều: + Sử dụng tính thống kêcủa tham số lượng tử + Có SNR lớn hơn lượng tử đều đối với cùng số mức lượng tử + Có cùng phương sai của nhiễu lượng tử Ứng dụng: Phổ biến trong tiếng nói 2006-01-26 Facuty of Electronics & Lecture 2 Telecommunications, HCMUNS 15
  16. Lượng tử hóa không đều • It is done by uniformly quantizing the “compressed” signal. • At the receiver, an inverse compression characteristic, called “expansion” is employed to avoid signal distortion. compression+expansion companding y = C ( x) ˆ x x(t ) y (t ) ˆ y (t ) ˆ x(t ) x ˆ y Compress Qauntize Expand Transmitter Channel Receiver 2006-01-26 Facuty of Electronics & Lecture 2 Telecommunications, HCMUNS 16
  17. Statistical of speech amplitudes • In speech, weak signals are more frequent than strong ones. Probability density function 1.0 0.5 0.0 1.0 2.0 3.0 Normalized magnitude of speech signal • Using equal step sizes (uniform quantizer) gives low ⎛ S ⎞ for weak signals ⎜ ⎟ and high ⎛ ⎟ S ⎞ for strong signals. ⎝ N ⎠q ⎜ ⎝ N ⎠q – Adjusting the step size of the quantizer by taking into account the speech statistics improves the SNR for the input range. 2006-01-26 Facuty of Electronics & Lecture 2 Telecommunications, HCMUNS 17
  18. Baseband transmission • To transmit information through physical channels, PCM sequences (codewords) are transformed to pulses (waveforms). – Each waveform carries a symbol from a set of size M. – Each transmit symbol represents bits of the PCM words. k = log 2 M – PCM waveforms (line codes) are used for binary symbols (M=2). – M-ary pulse modulation are used for non-binary symbols (M>2). 2006-01-26 Facuty of Electronics & Lecture 2 Telecommunications, HCMUNS 18
  19. PCM waveforms • PCM waveforms category: Nonreturn-to-zero (NRZ) Phase encoded Return-to-zero (RZ) Multilevel binary +V 1 0 1 1 0 +V 1 0 1 1 0 NRZ-L -V Manchester -V Unipolar-RZ +V Miller +V 0 -V +V +V Bipolar-RZ 0 Dicode NRZ 0 -V -V 0 T 2T 3T 4T 5T 0 T 2T 3T 4T 5T 2006-01-26 Facuty of Electronics & Lecture 2 Telecommunications, HCMUNS 19
  20. PCM waveforms … • Criteria for comparing and selecting PCM waveforms: – Spectral characteristics (power spectral density and bandwidth efficiency) – Bit synchronization capability – Error detection capability – Interference and noise immunity – Implementation cost and complexity 2006-01-26 Facuty of Electronics & Lecture 2 Telecommunications, HCMUNS 20
Đồng bộ tài khoản