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• 通过电话线传输的语音信号频带限于4kHz以下。因此 其采样频率取8KHz(样本数/秒)，并用N位二进制序列 表示它的值，每个样本量化为2N个电平之一。所以， 传输数字化语音信号所要求的速率为每秒8000×N位。
9 9
语音量化噪声的改善
量化处理的数学模型为 xq(n) =x(n)+q(n)
(9.2.1)
在编写程序时，要准备给出不同的N进行比较。 所以程 序hc432的写法应能适用于不同的N。
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第四章例子
例4.5.4 计算定义在全部t上的xa(t)=cos5t的频谱，它的理论频谱是：
X a () [ ( 5) ( 5)]
它包含了权重为π的位于Ω=±5上的两个脉冲函数。
解：在计算机计算中，正余弦函数必须截断为有限长度L。信号 ＝ cos5t 的 带 宽 限 制 于 5 。 纯 理 论 地 看 ， 只 要 采 样 周 期 小 于 π/5=0.63秒，就不会发生频率混叠。然而如果把cos5t截断为 长L的信号，则它的频谱就不再是有限带宽了，所以必须采用 更小的采样周期，任选T＝0.1，并选N＝50，得到L＝TN＝5。 按此来截断信号。
第四章例子
例4.3.2 考虑长度为11的矩形窗函数(关于Y轴对称，需循环移 位)序列，计算其频谱。
解：假如选N=20作为重复周期，则要在序列后面补9个零。 使 用 FFT 时 ， 我 们 必 须 按 N=20 的 周 期 延 拓 序 列 中 取 从 n=0到19的主值部分，因此FFT的输入为 x=[ones(1,6),zeros(1,N-11),ones(1,5)]
DSP应用技术
MATLAB举例
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第一章例子
• 见书第8至9页（1.m） 1、用MATLAB打开一个Windows 下的标准声音文件：
“WLS.Wav”文件
2、在MATLAB中对“WLS.Wav”文件进行操作
3、设置工作空间为：“D:\DSP\DSPEx1”
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第二章例子
• 例2.2.2画出以下各序列在给定区间的波形 (a) x(n)=1.5*δ(n+1) - δ(n-3) -4≤n≤5 (b) x(n)=n[u(n) – u(n-8)] - 10exp(-0.3(n-10))[u(n-10) – u(n-16)] 0≤n≤20 (c) x(n)=cos(0.07πn) + 0.2w(n) 0≤n≤30其中w(n)为具 有零均值的单位方差的高斯随机序列 (d)求(b)中函数 x(n)的能量E(n)
X ( j) x[n]e jn e j 3 5e j 3e j2 e j3 8 8
n
程序hc325 说明： 1、序列的DTFT是连续函数； 2、序列的DTFT是周期函数 ； 3、实序列的DTFT具有对称性。 4、信号在时间轴上的平移不影响其DTFT的幅频特性，只影响它的
相频特性。 5、时域对称的序列。它具有相位随频率线性变化的特点。对称中
y=sign(x).*xint.*deltax; % 恢复量化原值
这个A/D变换子程序的输入是连续模拟电压x，输出则是 量化了的模拟电压y。均匀量化器在信号的整个动态范围中的 量化步长相同，所以量化噪声均方值不变。
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语音量化噪声的改善
• 均匀量化器在信号的整个动态范围中的量化步长相同， 所以量化噪声均方值不变。然而，语音信号的特性是 小幅度比大幅度出现得频繁。对小信号而言，量化噪 声使信噪比大大下降。解决的途径之一是用非均匀量 化器。不过在技术上制造非均匀量化器的芯片是困难 的。
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9.2 语音量化噪声的改善
• 脉冲编码调制(Pulse Code Modulation—PCM)是把模 拟信号量化为二进制数的最简单的方法。以N个脉冲表 示N位二进制数，以脉冲的有无判断它是0或1。它也 是用数字方式传输或存贮信号的常用方法之一。PCM 被广泛应用于电话通信和利用无线电传输的遥测系统 中。
其中xq(n)表示x(n)的量化值，q(n)表示量化误差，将其看 作一加型噪声。假设采用的是均匀的量化器，则可用 如下均匀概率密度函数p(q)统计描述量化噪声特性:
p(q) 1 , q
2
2
(9.2.2)
其中，量化步长为△=2 12
心所处的位置决定了相频特性的斜率的大小。
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第三章例子
• 例3.5.1 求x=[2,-1,1,1]的离散傅立叶变换。并画到图上， 与其DTFT比较。 其DTFT已经在程序hc324中求出，本例程序hc351
• 例3.5.2：重做例3.5.1，频谱取64点。（尝试改变补零 的点数） 程序为hc352
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其中hc234为手工计算，画出计算过程 其中hc235为利用MATLAB程序中的卷积函数计算卷积 注意：卷积结果的长度为N1＋N2－1
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第三章例子
• 例3.2.5 求序列x(n)=[1,3,5,3,1]的DTFT，画出它在ω=-8~8范围内的频率 特性。并把x(n)的位置零点左右移动，讨论时移对DTFT的影响。 计算公式为：
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语音量化的子程序
function y=bqtize(x,N,V)
if nargin<3 V=max(abs(x));end % V缺省取最大x
ax=abs(x);
% 去掉符号
deltax=V/(2^N-1);
% 求量化步长
xint=fix(ax./deltax+0.5); % x的量化整数
程序hc222，需要调用impseq.M与stepseq.M
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第二章例子
• 例2.3.4和2.3.5 设x = [3,-3,7,0,-1,5,2]; nx = [-4:2]; h = [2,3,0,-5,2,1]; nh = [-1:4]; 求其卷积y(n)。
程序hc234,hc235，调用convwthn.M
(9.2.3)
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语音量化噪声的改善
用分贝来度量的噪声均方值为:
10 log
E
10log
22 N 12
6N
10.8
dB
(9.2.4)
可以看出，上述的量化器每增加一位，量化噪声减小6dB， 高质量语音要求每个样本至少量化为12位，因此传送速率至 少为96000位/秒。
最大幅度为±V伏的N位（不含符号位）二进制A/D变换器 的数学模型建立如下。它把电压V分解为2N-1份，故量化步 长为V/(2N-1)，得出二进制量化子程序bqtize。