数字信号处理第九章数字信号处理的实现.ppt

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1、第九章 数字信号处理的实现2主主要要内内容容 数字信号处理中的量化效应数字信号处理中的量化效应数字信号处理中的量化效应数字信号处理中的量化效应数字信号处理技术的软件实现数字信号处理技术的软件实现数字信号处理技术的软件实现数字信号处理技术的软件实现数字信号处理技术的硬件实现数字信号处理技术的硬件实现数字信号处理技术的硬件实现数字信号处理技术的硬件实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现3数字信号处理中的量化效应数字信号处理中的量化效应数字信号处理中的量化效应数字信号处理中的量化效应数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现用有限位

2、二进制数表示序列值形成的误差称为用有限位二进制数表示序列值形成的误差称为用有限位二进制数表示序列值形成的误差称为用有限位二进制数表示序列值形成的误差称为量化误差量化误差量化误差量化误差，将这种因量化误差引起的各种效应称为有限寄存器长度效将这种因量化误差引起的各种效应称为有限寄存器长度效将这种因量化误差引起的各种效应称为有限寄存器长度效将这种因量化误差引起的各种效应称为有限寄存器长度效应，即应，即应，即应，即量化效应量化效应量化效应量化效应。0.80120.8012(0.110011010(0.110011010)2 2(0.110011)(0.110011)2 20.7968750.79687

3、50.0043250.004325量化误差量化误差量化误差量化误差4数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现(0.110011010(0.110011010111010111)111010111)2 2符号位符号位b b位小数位小数表示的最小单位称为量化阶表示的最小单位称为量化阶q q2 2-b-b尾数处理：尾数处理：舍入法舍入法和和截尾法截尾法截尾法：截尾法：舍入法：舍入法：5数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现A/DA/D变换器中的量化效应：变换器中的量化效应：采样量化编码理想ADC6数字信号处理的实现数字信号处理的实现数

4、字信号处理的实现数字信号处理的实现理想ADC7数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现假设用舍入法：假设用舍入法：为了增加输出为了增加输出为了增加输出为了增加输出信噪比信噪比信噪比信噪比，一是增加，一是增加，一是增加，一是增加ADCADCADCADC的的的的位数位数位数位数b b b b，二是增加输，二是增加输，二是增加输，二是增加输入信号功率，即尽量提高入信号功率，即尽量提高入信号功率，即尽量提高入信号功率，即尽量提高信号幅度信号幅度信号幅度信号幅度。8数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字网络中系数的量化效应数字网络中系

5、数的量化效应由于系数的变化，会使网络传输特性或者说滤波特由于系数的变化，会使网络传输特性或者说滤波特性发生变化，不能满足实际要求，称为性发生变化，不能满足实际要求，称为量化效应量化效应。9数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字网络中的运算量化效应数字网络中的运算量化效应 在定点制运算中，二进制乘法的结果尾数可能变长，在定点制运算中，二进制乘法的结果尾数可能变长，在定点制运算中，二进制乘法的结果尾数可能变长，在定点制运算中，二进制乘法的结果尾数可能变长，需要对尾数进行截尾或舍入处理，这样会引起量化误差，需要对尾数进行截尾或舍入处理，这样会引起量化误差，需要对

6、尾数进行截尾或舍入处理，这样会引起量化误差，需要对尾数进行截尾或舍入处理，这样会引起量化误差，这一现象称为这一现象称为这一现象称为这一现象称为乘法量化效应乘法量化效应乘法量化效应乘法量化效应。1.1.直接输出噪声源直接输出噪声源 2.2.经过网络经过网络h(nh(n)噪声源噪声源 10数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现1.1.直接输出噪声源直接输出噪声源 11数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现2.2.经过网络经过网络h(nh(n)噪声源噪声源 12数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现

7、网络结构对输出噪声的影响网络结构对输出噪声的影响 对同一个系数函数对同一个系数函数对同一个系数函数对同一个系数函数H(zH(zH(zH(z),),),),网络结构中，输出端量化噪网络结构中，输出端量化噪网络结构中，输出端量化噪网络结构中，输出端量化噪声以声以声以声以直接型最大直接型最大直接型最大直接型最大，级联型次之级联型次之级联型次之级联型次之，并联型最小并联型最小并联型最小并联型最小。输出端信噪。输出端信噪。输出端信噪。输出端信噪比则反之。比则反之。比则反之。比则反之。13数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字网络中的防止溢出措施数字网络中的防止溢出措

8、施 在定点制网络系统中，由于在定点制网络系统中，由于在定点制网络系统中，由于在定点制网络系统中，由于加法进位加法进位加法进位加法进位而产生溢出，会而产生溢出，会而产生溢出，会而产生溢出，会形成很大的误差。形成很大的误差。形成很大的误差。形成很大的误差。采用限制输入信号动态范围的方法来防止溢出采用限制输入信号动态范围的方法来防止溢出14DSPDSPDSPDSP技术的软件实现技术的软件实现技术的软件实现技术的软件实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现 软件实现指的是在通用计算机上软件实现指的是在通用计算机上软件实现指的是在通用计算机上软件实现指的是在通用计算机

9、上执行数字信号处理程执行数字信号处理程执行数字信号处理程执行数字信号处理程序序序序，这种方法灵活，但一般不能完成实时处理。，这种方法灵活，但一般不能完成实时处理。，这种方法灵活，但一般不能完成实时处理。，这种方法灵活，但一般不能完成实时处理。一是已知差分方程，直接编写其程序：一是已知差分方程，直接编写其程序：给定两个初始条件，可根据差分方程递推求出给定两个初始条件，可根据差分方程递推求出y(ny(n)15数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现二是考虑网络结构的软件编写方法：二是考虑网络结构的软件编写方法：首先将信号流图的节点进行排序，首先将信号流图的节点进行排

10、序，延时支路输出节点变量延时支路输出节点变量是其输入节点变量前一时刻已存贮的数据，起始时，作为已知是其输入节点变量前一时刻已存贮的数据，起始时，作为已知值，值，网络输入网络输入也是已知值。也是已知值。0 00 00 01 11 12 23 34 45 516数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现 二是根据网络结构编写程序：二是根据网络结构编写程序：其次按照节点排序的顺序，循环依次求出其次按照节点排序的顺序，循环依次求出y(ny(n)。这种编写。这种编写程序的方法的特点是充分考虑了不同结构的特点，而不需要知程序的方法的特点是充分考虑了不同结构的特点，而不需要知道

11、差分方程。道差分方程。0 00 00 01 11 12 23 34 45 517DSPDSP技术的硬件实现技术的硬件实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现 硬件实现指的是利用硬件实现指的是利用硬件实现指的是利用硬件实现指的是利用单片数字信号处理器单片数字信号处理器单片数字信号处理器单片数字信号处理器DSPDSPDSPDSP来实现，来实现，来实现，来实现，内部带有乘法器、累加器、采用流水线工作方法以及并行内部带有乘法器、累加器、采用流水线工作方法以及并行内部带有乘法器、累加器、采用流水线工作方法以及并行内部带有乘法器、累加器、采用流水线工作方法以及并行结构，

12、多总线，速度快，并配有适合数字信号处理的指令结构，多总线，速度快，并配有适合数字信号处理的指令结构，多总线，速度快，并配有适合数字信号处理的指令结构，多总线，速度快，并配有适合数字信号处理的指令等。等。等。等。1.1.专用硬件实现专用硬件实现 2.2.通用数字信号处理器通用数字信号处理器 18数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现19数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现20数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现21数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现22数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现23数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现24数和字符的编码数和字符的编码数和字符的编码数和字符的编码数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现25数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现26数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现27数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现数字信号处理的实现