相关Correlation算法.docx

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相关Correlation算法

实验六相关（Correlation）算法

一、实验目的

1．加强相关的概念；

2．学习相关算法的实现方法。

二、实验设备

计算机，CCS2.0版软件，实验箱、DSP仿真器。

三、实验原理

1．概率论中相关的概念；

2．随机信号相关函数的估计。

四、实验步骤

1．熟悉基本原理；阅读实验提供的程序；

2．运行CCS，记录相关系数；

3．填写实验报告。

4．实验程序操作说明

启动CCS2.0，用Project/Open打开“cor01.pjt”工程文件；双击“cor01.pjt”及“Source”可查看源程序；加载“cor01.out”；在程序最后，i=0处，设置断点；

单击“Run”运行程序，程序运行到断点处停止；用View/Graph/Time/Frequency打开一个图形观察窗口；采用双踪观察输入变量x_real及y_real的波形，长度为128，数值类型为32位浮点型；

再打开一个图形观察窗口，以观察相关运算的结果；该观察窗口的参数设置为：

变量为r_real，长度为255，数据类型为32位浮点数；

调整观察窗口，观察两路输入信号相关运算的结果；

程序中，mode可赋0或1，赋0时，完成相关函数无偏估计的计算，赋1时，完成相关函数有偏估计的计算；x_real和y_real为参与相关运算的两路信号，当x_real=y_real时，完成自相关函数的计算，而当x_realy_real时，完成互相关函数的计算。

修改以上参数，进行“RebuildAll”，并重新加载程序，运行程序可以得到不同的实验结果。

关闭“cor01.pjt”工程文件，关闭各窗口，实验结束。

五、思考题

用其他数学工具计算相关系数，并与实验结果比较（如：

SPSS，MATLAB）。

六、相关算法

时域表达式：

七、程序参数说明

x_real[Length]//原始输入数据A

y_real[Length]//原始输入数据B

r_real[Lengthcor]//相关估计数值

Length//输入数据长度

Lengthcor//相关计算结果长度

mode=0//无偏估计

mode=1//有偏估计

八、程序流程图：

实验七u_LAW算法

一、实验目的

1．学习u-律的基本原理、压扩特性、编码和解码方法；

2．学习u-律算法在DSP上的实现方法。

二、实验设备

计算机，CCS2.0版软件，实验箱、DSP仿真器。

三、基础理论

在电话通信中，语音信号通常表现为三个要素：

音调、音强、音色。

人耳对25-22000Hz的声音有反应。

谈话时，大部分有用和可理解信息的能量在200Hz到3500Hz之间，因此，电信传输线路上使用带通滤波器，典型的电话信道带宽为3KHz（即300-3300Hz）。

根据Nyquist准则，最小的采样频率应该是6600Hz。

实际中，采样频率为8KHz。

μ律的处理过程为：

压缩和扩张；压缩是指在发送端对输入信号进行压缩处理，再均匀量化，相当于非均匀量化；扩张是在接收端进行相应的扩张处理，以恢复原始信号。

原理图如图1所示。

图1音频信号非均匀量化

目前国际上，常采用A律13折线压扩特性或μ律15折线的压扩特性。

我国采用A律13折线压扩特性。

采用13折线压扩特性后，小信号的量化信噪比改善量可达24dB，这是靠牺牲大信号量化信噪比（亏损12dB）换来的。

μ律的压缩特性方程为：

其中：

μ=255

压缩特性曲线为：

图2μ律压缩特性曲线

经过压缩的采样信号，按8位二进制进行编码，编码表如下：

8位编码有三部分组成：

极性码（0：

负极性信号；1：

正极性信号）、段落码（表示信号处于那段折线上）、电平码（表示段内16级均匀量化电平值）。

μ律的扩张特性方程为：

μ律扩张编码表为：

A律的压缩特性方程为：

式中：

A=87.6

压缩特性曲线为：

图3A律的压缩特性曲线

经过压缩的采样信号，按8位二进制进行编码，编码表如下：

A律8位编码组成意义和μ律相同.

A律的扩张特性方程为：

A律的扩张码表为:

μ律对数压缩特性与A律变换有近似相同的特性。

在小信号段，μ律变换对小信号有33.5dB的增益,A律变换对小信号有24dB的增益。

四、实验步骤和内容

1．熟悉μ律与A律的基本原理和规范；

2．阅读实验提供的程序；

3．运行样例程序，观察μ律编码和解码过程；

4．填写实验报告。

5．样例程序实验操作说明

启动CCS2.0，用Project/Open打开“ulawde.pjt”工程文件；双击“ulawde.pjt”及“Source”可查看源程序；加载“ulawde.out”；在程序最后处，设置断点；

单击“Run”运行程序，程序运行到断点处停止；

用View/Graph/Time/Frequency打开一个图形观察窗口；设置观察图形窗口变量及参数：

采用双踪观察输入信号及编码信号波形，分别存放在起始地址为0a04H和3000H，长度为24，类型为16位整型；

再打开一个图形观察窗口，以观察解码信号波形；该观察窗口的参数设置为：

观察变量起始地址为2000H，长度为24，类型为16位整型；

调整观察窗口，观察各波形；

关闭“ulawde.pjt”工程文件，关闭各窗口，实验结束。

五、实验说明

用54XDSP芯片实现μ律编码的算法公式为:

式中:

假设量化后的采样值存入累加A的高位AH中，计算得到的编码是补码形式,存放在累加器B的低7位。

μ律解码的算法公式为:

最终解码结果存放在B累加器的[31:

16]位。

A律编码的算法公式为:

最终编码结果存放在累加器A的低8位。

A律解码的算法公式为:

式中：

最终解码保存在累加器B的低16位。

实验八语音编码/解码（G711编码/解码器）

一、实验目的

1.了解语音处理的一般过程；

2对通用的G771编码\解码，能理解其实现方式。

.

二、实验设备

计算机，CCS2.0软件，实验箱，DSP仿真器，对录线，音频信号源

三、实验原理

1、PCM的编码规律；

2、A-律的定义与格式。

四、实验步骤

1、熟悉基本原理；

2、阅读实验提供的程序；

3、运行CCS，观察PCM码的编码、解码过程；

4、填写实验报告。

5、样例程序实验操作说明

1）、实验前准备

1）实验前准备

“语音处理单元”的拨码开关设置：

S1:

拨码开关

码位

备注

1

OFF：

交流量输入

2

OFF：

交流量输入

S2:

拨码开关：

码位

备注

1

OFF：

交流量输入

2

ON：

扬声器打开

3

ON：

帧同步脉冲接通

4

ON：

串口时钟接通

用对录线，连接实验箱与外部音频源；

正确完成计算机、DSP仿真器和实验箱的连接后，系统上电.

2）实验过程

启动CCS2.0，用Project/Open打开“main_G711ok01.pjt”工程文件；双击“main_G711ok01.pjt”及“Source”可查看源程序；加载“main_G711ok01.out”；

在主程序最后，i++处，设置断点；

单击“Run”运行程序，程序运行到断点处停止；

用View/Graph/Time/Frequency打开一个图形观察窗口；打开三个图形观察窗口；三个观察图形窗口设置为：

分别观察变量Input（输入信号）、Package（编码）及Output（解码）的波形，长度为128，数值类型为16位整型；

调整窗口，“Animate”运行程序，观察输入波形、编码及解码波形的变化情况；

用“Halt”停止程序运行，尝试输入语音信号；用对录线连接实验箱和音频信号源，并运行程序，观察对语音信号的处理波形；

暂停程序，去掉断点，将Length改为1，程序可以实现对声音信号的实时压扩处理。

“RebuildAll”，并重新加载，单击“Run”，可以听到解码后的音频输出信号。

关闭“main_G711ok01.pjt”工程文件，关闭各窗口，实验结束。

五、思考题

1．尝试自己输入新的PCM码，观察结果。

2．以一个实际的样例（如：

电话信号的传输）画出大致的方框图。

六、实验报告要求

1．简述实验原理。

2．描画出128个点的输入\输出波形。

3．给程序的流程图。

七、程序说明

externvoidInitC5402（void）;externvoidOpenMcBSP（void）;

externvoidREADAD50（void）;externvoidWRITEAD50（void）;

G711.c程序包含以下子程序：

viodalaw_compress（Input,Package,Length）为编码子程序；

数组Input为输入变量，长度为Length，16位整型；

数组Package为编码数组，长度为Length，16位整型；

Length规定了数组Input，Package及Output的长度；

viodalaw_expand（Output,Package,Length）为解码子程序；

数组Package与上相同；数组Output为解码输出数组，长度Length，16位整型。

八、程序流程图

注：

1、本实验系统已完成UCOS-II操作系统的移植，可完成操作系统移植及

多任务处理实验，相关实验内容，请参见“UCOS-II操作系统”实验

指导书部分。

2、“UCOS-II操作系统”实验为可选实验，非标准配置实验。