Bài giảng Xử lý số tín hiệu - Chương 2: Lượng tử hóa

Bài giảng "Xử lý số tín hiệu - Chương 2: Lượng tử hóa" cung cấp cho người học các kiến thức: Quá trình lượng tử hóa tín hiệu, sai số lượng tử, lấy mẫu dư và định dạng nhiễu, bộ chuyển đổi A/D, D/A và các phương pháp biểu diễn tín hiệu lượng tử,... Mời các bạn cùng tham khảo,
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Xử lý số tín hiệu - Chương 2: Lượng tử hóa 10/1/2012 XỬ LÝ SỐ TÍN HIỆU Chương 2: Lượng tử ho| 1 2.1 QUÁ TRÌNH LƯỢNG TỬ HOÁ TÍN HIỆU 10/1/2012  Lượng tử l{ qu| trình rời rạc ho| tín hiệu về mặt biên độ  chuỗi c|c mẫu tín hiệu được biểu diễn bằng một số bit hữu hạn. Bộ chuyển đổi tương tự / số xQ(nT) x(t) x(nT) Lượng T B bits/mẫu Tín hiệu tử tương tự Lấy mẫu Tín hiệu Tín hiệu lấy mẫu lượng tử  Bộ lượng tử được đặc trưng bởi 2 thông số:  Tầm to{n thang R (V).  Số bit biểu diễn B (bit)  2B gi| trị mức lượng tử 2 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 giữa 2 mức lượng tử liên tiếp R Q B 2 3 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)2.1 QUÁ TRÌNH LƯỢNG TỬ HOÁ TÍN HIỆU (TT) 10/1/2012  Theo phương ph|p lượng tử:  Lượng tử theo phương ph|p làm tròn: đưa x(nT) về mức xQ(nT) gần nhất.  Lượng tử theo phương ph|p 3Q rút ngắn: mỗi gi| trị của tín 2Q x(nT) hiệu được thay bằng gi| trị của Q Mức lượng mức lượng tử ngay dưới nó. 0 tử -Q xQ(nT) -2Q -3Q 5 2.2 SAI SỐ LƯỢNG TỬ 10/1/2012  Sai số lượng tử: sai biệt giữa gi| trị tín hiệu lượng tử v{ gi| trị tín hiệu thực tế. e(nT )  xQ (nT )  x(nT )  Sai số lượng tử theo phương ph|p l{m tròn: Q Q   e(nT )  2 2 Sai số lượng tử cực đại emax=Q/2.  Sai số lượng tử theo phương ph|p rút ngắn: 0  e(nT )  Q 3Q 2Q x(nT) Sai số lượng tử cực đại emax=Q. Q 0 Mức lượng tử -Q xQ(nT) -2Q -3Q 6 2.2 SAI SỐ LƯỢNG TỬ (TT) 10/1/2012 Mô hình to|n của nhiễu lượng tử e(nT )  xQ (nT )  x(nT )  xQ (nT )  x(nT )  e(nT ) x(nT) xQ(nT) + e(nT)  Nhận xét: tín hiệu sau khi lượng tử luôn sai kh|c so với tín hiệu ban đầu!  Sai số lượng tử ảnh hưởng thế n{o đến chất lượng tín hiệu sau khi lượng tử?  Có thể cải thiện ảnh hưởng của nhiễu lượng tử? 7 2.2 SAI SỐ LƯỢNG TỬ (TT) 10/1/2012 Giả định cho nhiễu lượng tử: 1. Sai số lượng tử e có ph}n bố đều p(e) trong khoảng của sai số lượng tử. 1/Q e -Q/2 0 Q/2 8 2.2 SAI SỐ LƯỢNG TỬ (TT) 10/1/2012 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). 9 2.2 SAI SỐ LƯỢNG TỬ (TT) 10/1/2012 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 tự tương quan với nhau: E{e(nT)e(mT)}=0 nếu m≠n 10 2.2 SAI SỐ LƯỢNG TỬ (TT) 10/1/2012 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 tương quan với nhau: E{e(nT)e(mT)}=0 nếu m≠n 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 11 mức lượng tử l{ tương đối nhỏ. 2.2 SAI SỐ LƯ ...