Đang tải... (xem toàn văn)
báo cáo theo mẫu nghiên cứu hoàn chỉnhA, NỘI DUNG NGHIÊN CỨUChương I, Nghiên cứu tổng quan về các phương pháp điều chế1, Phương pháp điều chế vi sai PCM Lượng tử hóa Logarithm(logarithm PCM): Mục tiêu của phương pháp này là duy trì một tỷ số SNR ít thay đổi trong toán phạm vi giá trị biên độ. Thay vì lượng tử hóa giá trị tương tự của tín hiệu lấy mẫu,trước tiên ta tính toán hàm logarithm của từng giá trị rồi mới lượng tử hóachúng. SNR sẽ chỉ phụ thuộc vào bước lượng tử . Lượng tử logarithm là một quá trình nén, chúng làm giảm miền giá trị đầu vào một cách đáng kể tùy thuộc vào dạng hàm logarithm được dùng. Sau khi nén,một quá trình ngược lại là mũ hóa được sử dụng để tái tạo lại tín hiệu nguyên thủy ban đầu. Toàn bộ chu trình được gọi là Companding(Compressingexpanding). Hai tiêu chuẩn được dùng phổ biến hiện nay là luật(dùng ở bắc Mỹ) và luật A(dùng ở Châu Âu). Chúng đều dùng 8 bit lượng tử lagarithm( như vậy trong thang lượng tử chia thành 16 sector và mỗi sector có 16 step,tổng cộng là 256 phần nhỏ). Chú ý là kích thước của mỗi sector là nhỏ dần về phía gốc ), càng xa về 2 phiias thì kích thước của mỗi sector càng nhỏ dần về phía gốc 0, càng xa về 2 phía hì kich thước càng lớn, thông thường thì chúng tăng gấp đôi khi 2 sector kề nhau. Theo đó ta cos thể thấy bit đầu tiên được gọi là bit đầu( Sign bit). Trong mỗi sector, các step có kích thước bằng nhau.Như vậy ta thấy bước lượng tử càng nhỏ với những đầu vào càng nhỏ , và chúng lớn dần vào ở gần 2 phía cực của miền giá trị lượng tử.2, Phương pháp DM( Delta Modulation) Là một trong những phương pháp điều chế vi sai,dựa trên tinh chất là tín hiệu tiếng nói tại thời điểm có ít nhiều phụ thuộc vào tín hiệu ở các thời điểm trước đó, vì thế ta có thể dựđoán tín hiệu tại thời điểm hiện tại, và chỉ cần lưu trữ giá trị khác biệt giữa giá trị thực và giá trịdự đoán của tín hiệu, sự sai khác này, giúp tiết kiệm băng thông để đạt hiệu quả cao. Ý tưởng của phương pháp điều chế Delta là chỉ truyền đi giá trị thay đồi tuyệt đối của tín hiệu. Dựa vào sự khác nhau của tín hiệu tại thời điểm liền kề nhau mà ta tính được tín hiệu phải truyền trên đường dây. Phương pháp này chỉ sử dụng 1 bit để mã hóa tín hiệu sai khác đó, nghĩa là cho biết tín hiệu tại thời điểm t+1 là lớn hơn hay nhỏ hơn tín hiệu tại thời điểm t.3, Phương pháp DPCM(Difirential PCM) Đây là phương pháp cũng dựa trên nguyên tắc chỉ truyền đi sự khác nhau của tín hiệutại hai thời điểm kề nhau là t và t+1.Khác với DM chỉ dùng 1 bit để giải mã, DPCM dùng N bitđể có thể biểu diễn giá trị sai khác này.Chất lượng điều chế khá tốt với lượng bit cần dùng ít hơnnhiêu so với PCM.4, ADPCM (Adaptive Difirential PCM)G.726 Là phương pháp mở rộng của DPCM. Người ta vẫn dùng một số bit nhất định để mã hóa sự sai khác giữa tín hiệu tại 2 thời điểm kề nhau, nhưng bước lượng tử có thể được điều chỉnh tại các thời điểm khác nhau để tối ưu hóa việc điều chế. Với mục tiêu làm giảm tốc độ bit hơn nữa mà chất lượng tín hiệu tương đương, ngườita sử dụng phương pháp thích nghi động giá trị của bước lượng tử trước những thay đổi của biêndộ tín hiệu vào. Mục đích là duy trì miền giá trị lượng tử phù hợp với miền giá trị của tín hiệuvào. Đây được gọi là phương pháp Adaptive PCM(APCM). Thích nghi bước lượng tử có thể ápdụng cho cả kiểu lượng tử đều và không đều. Tiêu chuẩn thay đổi bước lượng tử dựa vào một sốthống kê về tín hiệu có liên quan đến biên độ của nó. Có nhiều bước toán để tính toán bước lượng tử .Thông thường có 2 kiểu là feedforward APCM và feedback APCM. Trong cả 2 kiểu người ta đều dựa trên những tính toán liên quan đến một khối(block)mẫu thu được trong một thời gian ngắn,về năng lượng, sự biến đổi và những đo đạc khác. Ta còn gọi là block companding. Trongkiểu feedback, việc tính toán bước lượng tử được thực hiện trên mỗi câu khi nó được đưa vào xử lý(vẫn dung giá trị bước lượng tử trước đó), thì cho ra kết quả là một giá trị bước lượng tử mới được dùng sử lý N mẫu tiếp theo. Feedforward theo một cách tiếp cận khác, dùng chính ngay giá trị bước lượng tử được tính toán ngay trên N mẫu để xử lý N mẫu đó. Như vậy qua trình xử lý phải cần tới môt bộ đệm để chứa khối dữ liệu lấy mẫu. Trong khi kiểu feedback có ưu điểm là rất nhạy cảm với nhiễu lượng tử vì nó có tính toán bước lượng tử và sử dụng ngay cho chính block mà từ đó nó thực hiện phép tính.Chương 2, Phần trọng tâm nghiên cứu:Phương pháp điều chế vi sai thích ứng ADPCM(Adaptive Difirential PCM) Với một quá trình ngẫu nhiên dừng được xác định như một quá trình mà những đặc tính thống kê của các phép đo quá trình không thay đổi theo thời gian. Nhiều nguồn tín hiệu thực tế là không dừng nhưng tựa dừng. Quá trình này được thể hiện qua phương sai và hàm tự tương quan thay đổi chậm theo thời gian. Các bộ mã hóa trong các hệ thống PCM và DPCM được tính toán trên cơ sở tín hiệu vào dừng và được mô hình hóa đối với các nguồn tín hiệu tựa dừng. Nếu bộ lượng tử đều PCM được sử dụng thì giá trị trung bình của tạp âm lượng tử bằng 0, phương sai hoặc công suất tạp âm lượng tử bằng Δ212. Nếu phương sai thay đổi do sai số lượng tử thay đổi gây ra bởi tín hiệu vào tựa dừng , thì phương pháp để trung hòa là thay đổi bước lượng tử Δ. Đây là một trong những phương pháp hoạt động của bộ lượng tử hóa tự thích nghi. Bộ lượng tử hóa tự thích nghi thay đổi bước lượng tử của nó phù hợp với phương sai của các xung lấy mẫu tín hiệu đi qua. Các thuật toán được phát triển cho điều chế mã xung vi sai khi mã hóa tín hiệu tiếng nói bằng cách sử dụng bộ lượng tử hóa và bộ dự đoán tự thích nghi, trong đó các hệ số thay đổi có chu kì để phản ánh thống kê của tín hiệu vào. Hơn nữa truyền các hệ số dự đoán đến máy thu, và như vậy làm tăng số bit truyền và tốc độ bit, bộ dự đoán thu tính các hệ số riêng của nó.
GVHD Vũ Quỳnh Nga TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT HẬU CẦN CAND KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO ĐỀ TÀI BÀI TẬP LỚN Tên đề tài: NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG BẰNG MATLAB PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ XUNG VI SAI THÍCH NGHI ADPCM (ADAPTIVE DELTA PULSE CODE MODULATION) Nhóm sinh viên : Chu Việt Thành Hà Bế Mai Ly Hoàng Minh Khánh Lớp : B4-D1B Giáo viên hướng dẫn : Thạc Sỹ Vũ Quỳnh Nga Bắc Ninh – 2014 1 9/24/2014 GVHD Vũ Quỳnh Nga Nhận xét của giáo viên hướng dẫn Bắc Ninh, Ngày Tháng Năm 20 Giáo Viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Nhận xét của giáo viên chấm Bắc Ninh, Ngày Tháng Năm 20 Giáo Viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) 2 9/24/2014 GVHD Vũ Quỳnh Nga LỜI MỞ ĐẦU !"#$ %& '()*+ ,- ./!/0 '12343!5 !6373( !82457(9!/ :;<=1>?;@6ABA!C? 1'5;</. /#<D1%,- .EE1;@DF ?G!H1:'7D:E EI 0+!@?;+ #0/ J:'7K<D1;@%B 0 .;@L#GM6A (2N2O'4L/. /PQ!3 /1/D6A,- .2457(;@L#' 5;</ 066L?GM66 .L?".;@D /#RST=' Sinh viên thực hiện : 7 U#/ V/O?(N V/(W 3 9/24/2014 GVHD Vũ Quỳnh Nga MỤC LỤC 4 9/24/2014 GVHD Vũ Quỳnh Nga DANH SÁCH HÌNH ẢNH 5 9/24/2014 GVHD Vũ Quỳnh Nga A, NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chương I, Nghiên cứu tổng quan về các phương pháp điều chế 1, Phương pháp điều chế vi sai PCM N;@A1N8!57(9X(+ T;< /!/ =:Y6$Z[\J> G+:'=!;@A1;<LTJ# !0& ;"+ J / !T] R"!;@A1^'Z[\6_ :/ G;"!;@A'N;@A!!/:F =`^ !/D% /:,* : / / ! ;@ *' Z , `:F =;@!!/I1;@6A !J# +TG '/G: =;@S!/ 787366a3B9' V + b ;@ * > G? # !/ ! .8* c Gd (-9 / ! . 28* c7 e 9' 7^ % * f G !;@ A !8;.!;@A/gh63/ i631gh63>:!/jkhK9'7^C!/,J ;"Ti63!/K%J$9/B%j 6=,J;"Ti63/K%J$l /B%jJ=,;"/!";H= ^0,j63,% '316 0G +;@S!/G 8ZG9'i63 631,J;"GM '[;.0G;"!;@A /K" //K/^!"/c jJLT%!;@A' 2, Phương pháp DM( Delta Modulation) N/:;<% ?6L +0!/J# ?1H1J% :/J# cH;"1=? 1LJ# H#/_!; ,G#L/LTJ# 6L6,/^?,#G# F D' m;cT;<% ?43!!/_ % R #$TJ# '4L/6L, T J # H !% ,% / J ;@ J # D % + ;H ' 5;< / _ 6A g G 1 J # 6 , 1 6 9/24/2014 GVHD Vũ Quỳnh Nga n!/G?J# Hog!/!"<K <J# H' 3, Phương pháp DPCM(Difirential PCM) p!/;<IL+ +d_ % 6L, TJ# H,% !// og'W"4(_*gGD457(*[ G1G 6,/'70!;@% ? ,$"!;@G*J<+ 6"57(' 4, ADPCM (Adaptive Difirential PCM)-G.726 N/;<c:T457('[;H&* :6$G016L6,J# j H,% ;G;"!;@A1;@% _ H, $; 1#% ?'U" + !/D$:G</0!;@J# ;<;<;H6A;<J: TG;"!;@A;">TG+:J# /'(J!/ =%!;@A*@" %TJ# /'p;@S!/;< 23 57(8257(9' J G;" !;@ A 1 D , !;@ A % / , % ' + b>G;"!;@AL/:6$$,+% J# 1!+F ?G+:T1'71% G;" JG;"!;@A';H1j, !/q33qP 257(/q33G,257('Dj, ;H % L + J !+ F ? : ,$8G!,9& ;@:Hd%!;@6LG? > / ,' r S !/ G!, ', q33G,#JG;"!;@A ;@L#+i ,1;@;/BA !C8& G;"!;@A;"19=,?F D!/ :G;"!;@A" ;@*6A!C[& ? 3's33qP3:?.,*J G;"!;@A;@J+[& BA!C[& 1'[;.F =BA!CD" G: # E ,$ !# !0 & ' , , q33G,1; !/0D" !;@A= 11JG;"!;@A/6AJ G!,/]11L#`J' Chương 2, Phần trọng tâm nghiên cứu:Phương pháp điều chế vi sai thích ứng ADPCM(Adaptive Difirential PCM) 7 9/24/2014 GVHD Vũ Quỳnh Nga U":F =& +];@B;: F =/)J$,+T`F =,>3H'[% RJ# L ?!/,];L]'t =/;@# F ;<6//L;<F >.3H '7G:1#$57(/457(;@J +<6cJ# /]/;@=1$" RJ# L]'[? G:!;@A% 57(;@6A = G=T!;@AGMl;< 6)6 0!;@AGMu j agj'[? ;<6 >66$!;@A>GcJ# /L ]=;< r!/>G;"!;@A u'p!/:;<:TG: !;@A1LJ'O:!;@A1LJ >G;"!;@AT1*@";<6TB !0& J# F '7 .;@% ?B 6,1J# ?1GM6A G:!;@A1/G:LLJ1 #6$>1 ,=D$,+TJ# /' V< %#6$L? /;.!/ 6$G %/$:GG:L J#6$ +T1' 71!#$LJ'E0!/#$457( 1!;@ALJ8;HSd!/457(v2tO9'N E,?@DG:!;@A1LJ/G:L LJ'N/Sd!/457(v25Ov2tO' 8 9/24/2014 GVHD Vũ Quỳnh Nga 2tsXEJ# ;@ %?G:1cB, 6AkvhG:B !00 +wG;"'7` GD#wG;"cJGM3G;'p: ;@:18GMgh6 ?19'x+ y& /z,!;@A1 z'LJ,$)LJ,={n!/wG;" uT1>"i!i,$/,>6 $ H:,$T[& 'p;+<6c& ,!;@A' 2tOX%wG;"u;@];"1 TG:!;@A1'W1T'!;@ A!/D)JG6E/D)J<, ,JwTG;"'p!/#$ ?1R?/ 1,,K0%%6L>'7#$2ts rK,$#d%10 ^E/I #$457(JE;H* 2tO+1!@ci,G/ 0 %wTG;"'V:TG:1457(v2tO |j,Ga6;@0. %?1'W?F D!/ ,$;#$57(}G6A;<!;@ A1!/_66"#$57(hG!;@A 1!'[? + 1:#$457(|j,Ga60 !;@=G:LLJ825O9D;/? ,?' 9 9/24/2014 GVHD Vũ Quỳnh Nga Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý xử lí tín hiệu vi sai thích nghi với đánh giá thuận và đánh giá ngược mức tín hiệu vào 5;</L+J0>.T;< 6//L;<F ";<57(*G: !;@A% 16 0!/u j agj;<2457( /;<L ?J1 !/>u rS!/;<*G:!;@A1LJ' 7 .;@#$% B 6,1J# ?1GM6AG:!;@A 1/G:LJ16$>3 ,= DJ$,+TJ# ?1' .;@B3B`;@=G/ ;"' 2.1, Tổng quan: O:11rG?>J# % ?B 57( ! .2) ~h• ,Ga6/J# 1$ :!/ •l|jj•jh,Ga6' 10 9/24/2014 [...]... trong nhóm tích cực nghiên cứu và đóng góp ý kiến cho bài thu hoạch , hoàn thành các nhiệm vụ được giao 1.2, Đánh giá chung Quá trình nghiên cứu, tìm hiểu và viết chương trình mô phỏng matlab về phương pháp điều chế vi sai thích ứng ADPCM nhóm đã thu hoạch được nhiều kiến thức mới về chuyên nghành đồng thời học hỏi được cách làm việc theo nhóm và khuôn mẫu báo cáo một đề tài nghiên cứu bổ ích, phục vụ... tốt nghiệp sau này Qua quá trình nghiên cứu phương pháp điều chế Sau ADPCM , chúng tôi học hỏi them nhiều kiến thức khoa học về quá trình điều chế âm thanh đồng thời thực hành lập trình Matlab, phục vụ cho quá trình học tập chuyên nghành Trong thời gian ngắn nghiên cứu timg hiểu do đó kết quả mô phỏng còn tồn tại một số lỗi chưa xử lí hết cũng như nhiều kiến thức về ADPCM vẫn còn thiếu sót mong cô thông... tiếp vào tập tiếp theo của dữ liệu 10) Trả lại số lượng đã ký 8-bit và đi đến bước 1 đến hết mẫu dữ liệu mới 1.3, Kết quả mô phỏng Trong phần này, chúng ta sẽ thấy các biểu đồ sẽ hiển thị các tập tin liệu, tập tin mã hóa và giải mã tập tin Tôi cũng đã vẽ các giá trị nguyên tập tin với giải mã giá trị tài liệu để xem một xấp xỉ của lỗi Tôi cũng có kèm theo file wav là bye441.wav và giải mã tập tin wav... Các tập tin liệu là mở rộng wav Người ta có tỷ lệ lấy mẫu của 8 MHz, bit độ sâu 8-bit Những con số sau đây cho thấy các giá trị mẫu với số mẫu 23 9/24/2014 GVHD Vũ Quỳnh Nga Hình5-1: Raw wav File Hình 5-2: Zoomed Raw File 1.3.2, Tập tin mã hóa với thuật toán ADPCM Các thuật toán ADPCM thảo luận trước đó có thể được sử dụng để mã hóa các tập tin để tiết kiệm băng thông Hình dưới đây sẽ hiển thị các tập. .. 2.7: Giải mã ADPCM Thuật toán Như thể hiện trong hình ADPCM mã hóa mẫu hiện tại L (n) được trình bày cho bộ giải mã cùng với kích thước bước ss (n) được tính bằng cách sử dụng mẫu ADPCM trước Giải mã giải mã sự khác biệt giữa hiện tại mẫu X (n) và trước đó mẫu X (n1) Đầu ra bộ giải mã sau đó được bổ sung vào các mẫu trước đó để thu được giá trị 8-bit của hiện mẫu X (n) 2.2, Nguyên lý mã hóa ADPCM 2.2.1,... F[I(k)] (2-5) -7 -7 Và dml = (1-2 )dml (k-1) + 2 F[I(k)] (2-6) Với ADPCM 32 kbit/s, F[I(k)] được định nghĩa: Với ADPCM 24 kbit/s, f[I(k)] được định nghĩa: Với ADPCM 16kbit/s, F[I(k)] được định nghĩa: Vì dms(k) có liên hệ với F[I(k)] và F[I(k)] Sử dụng hai giá trị trung bình ap(k): Ap(k) có xu hướng tiến đến 2 nếu vi sai giữa dms (k) và dml(k) là lớn ( I(k) thay đổi) và ap (k) có xu hướng tiến đến 0 vi sai... hoặc gửi thông tin bằng giọng nói 24 9/24/2014 GVHD Vũ Quỳnh Nga Hình 5.3: ADPCM Encoded file 1.3.3, Giải mã tập tin bằng cách sử dụng thuật toán ADPCM Những con số sau đây sẽ hiển thị các giá trị mẫu giải mã Hình 5.4: Decoded File 25 9/24/2014 GVHD Vũ Quỳnh Nga Hình 5.5: Zoomed Decoded File 1.3.4, So sánh Raw File và giải mã tập tin Đồ thị dưới đây được vẽ cho các giá trị giải mã so với các giá trị... codes Chương trình matlab mô phỏng điều chế vi sai thích ứng ADPCM với nguồn đầu vào là wavfile(bye441.wav) >> [Y, Fs, nbits, readinfo]= wavread('C:\Users\thanhchu\Desktop\matlab\bye441.wav'); >> Y_en = adpcm_ encoder(Y); >> Y_de = adpcm_ decoder(Y_en); >> plot(Y_de) >> wavwrite(Y_de,'C:\Users\thanhchu\Desktop\matlab\bye441_decoder wav') %ADPCM encoder IndexTable = [-1,-1,-1,-1, 2, 4, 6, 8]; StepSizeTable... prevsample = predsample; previndex = index; adpcm_ Y(n) = bitand(code, 15); %adpcm_ y(n) = code; n = n + 1; end %ADPCM decoder IndexTable = [-1,-1,-1,-1, 2, 4, 6, 8]; StepSizeTable = [7, 8, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 17, 18, 20, 22, 24, 26, 29, 31, 34, 37, 41, 44, 48, 53, 58, 63, 69, 75, 82, 89, 98, 107, 116, 127]; prevsample = 0; previndex = 1; Ns = length (adpcm_ Y); n = 1; while (n . HẬU CẦN CAND KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO ĐỀ TÀI BÀI TẬP LỚN Tên đề tài: NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG BẰNG MATLAB PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ XUNG VI SAI THÍCH NGHI ADPCM (ADAPTIVE DELTA PULSE CODE MODULATION) Nhóm. GVHD Vũ Quỳnh Nga DANH SÁCH HÌNH ẢNH 5 9/24/2014 GVHD Vũ Quỳnh Nga A, NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chương I, Nghiên cứu tổng quan về các phương pháp điều chế 1, Phương pháp điều chế vi sai PCM N;@A1N8!57(9X(+. !;@A= 11JG;"!;@A/6AJ G!,/]11L#`J' Chương 2, Phần trọng tâm nghiên cứu: Phương pháp điều chế vi sai thích ứng ADPCM( Adaptive Difirential PCM) 7 9/24/2014 GVHD Vũ Quỳnh Nga U":F