电子科大《数字信号处理》第11章量化效应与系统结构.ppt

电子科大《数字信号处理》第11章量化效应与系统结构2023/12/25电子科大《数字信号处理》第11章量化效应与系统结构

数字信号的有限精度表达数字信号采用有限位数的二进制数据串表达，为了数据表达和运算规则的方便，所有数据被局限于（0，1）范围之内；数据表达的位数越多，数据精度越高。电子科大《数字信号处理》第11章量化效应与系统结构

数字信号的有限精度表达在数字系统中，数据总线宽度保障了数据精度，也限制了数据量化位数不能随意变更。电子科大《数字信号处理》第11章量化效应与系统结构

数字信号运算量化问题溢出误差：数据超出表达范围；截断误差：数据位数限制导致的截断误差。电子科大《数字信号处理》第11章量化效应与系统结构

溢出误差及对策系统总体结果产生溢出：将量化表达范围扩大2N；所有数据右移N位。电子科大《数字信号处理》第11章量化效应与系统结构

溢出误差及对策系统总体结果不产生溢出，累加过程中存在溢出：采用补码表达符号数，可以自动消除溢出误差。电子科大《数字信号处理》第11章量化效应与系统结构

溢出误差及对策系统乘法器系数产生溢出：将溢出的乘法器系数乘2-N，乘法结果左移N位。电子科大《数字信号处理》第11章量化效应与系统结构

截断误差（量化误差）分析直接截断舍入截断电子科大《数字信号处理》第11章量化效应与系统结构

量化误差分析的基本假定对乘法器输出进行舍入截断产生量化误差：噪声源；各噪声源相互独立，互不影响；每个噪声源都产生随机噪声，在频谱范围内均匀分布（白噪声）。电子科大《数字信号处理》第11章量化效应与系统结构

量化误差采用方差表达；当数据位长为m位时，各噪声源方差均为：随着量化位数增加，噪声下降。量化误差分析的基本假定电子科大《数字信号处理》第11章量化效应与系统结构

系统结构中的噪声分析系统输出噪声来源：输入信号中的噪声；系统自身产生的噪声。电子科大《数字信号处理》第11章量化效应与系统结构

系统对输入噪声的影响根据随机信号的分析理论：电子科大《数字信号处理》第11章量化效应与系统结构

系统噪声衰减系数系统对输入噪声的影响通带宽度越窄，噪声衰减越大！电子科大《数字信号处理》第11章量化效应与系统结构

第十一章量化效应与系统结构1信号处理的量化效应2系统结构与量化噪声的关系3数字系统的系数量化效应数字信号处理电子科大《数字信号处理》第11章量化效应与系统结构

系统自身噪声输出：A2BC系统结构对量化噪声的影响电子科大《数字信号处理》第11章量化效应与系统结构

FIR系统为线性相位系统，对于第1类系统，直接实现结构为FIR系统结构与量化噪声分析电子科大《数字信号处理》第11章量化效应与系统结构

N阶系统使用N/2+1个乘法器，产生的噪声输出为N/2+1；若累加器采用双倍精度，在累加之后再进行数据截断，则可以将噪声输出降低到1！FIR系统结构与量化噪声分析电子科大《数字信号处理》第11章量化效应与系统结构

N阶系统具有N个零点，可以将系统分割为子系统的级联形式：为保障系数为实数，各子系统均为线性相位，将单位圆上的零点分割为2阶子系统，将不在单位圆上的零点分割为4阶子系统。FIR系统结构与量化噪声分析电子科大《数字信号处理》第11章量化效应与系统结构

在级联结构中，对各子系统系数进行统一的归一化处理（使乘法器系数不大于1），则系统成本不高于直接结构。FIR系统结构与量化噪声分析电子科大《数字信号处理》第11章量化效应与系统结构

设计6阶remez低通滤波器：N=6;d=[1,1,0,0];f=[0,1.14/pi,1.425/pi,1];h=remez(N,f,d);[H,w]=freqz(h,1,5000);subplot(1,2,1),plot(w,abs(H),r);FIR系统结构与量化噪声分析电子科大《数字信号处理》第11章量化效应与系统结构

FIR系统的噪声分析：直接型结构系统对输入噪声的衰减为系统自身噪声输出为4。电子科大《数字信号处理》第11章量化效应与系统结构

系统的6个零点为：3.2649-0.8626+0.5058i-0.8626-0.5058i-0.0700+0.9975i-0.0700-0.9975i0.3063FIR系统的噪声分析：级联结构可以将系统分解为3个二阶子系统级联：电子科大《数字信号处理》第11章量化效应与系统结构

将各子系统系数进行归一化处理：系统硬件成本与直接型相同！FIR系统的噪声分析：级联结构电子科大《数字信号处理》第11章量化效应与