digitaldither技术简析

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项目与课一Sc科ience&技Tech视nology界Vision科技·探索·争呜DigitalDither技术简析刘欣杨平先何庭杰王明杰(四川理工学院自动化与电子信息学院，四川自贡643000)＼【摘要】本文介绍了数字抖动的量化定理，给出了其应用的范畴及性质，分布形态近似满足正态分布，并简单阐述了数字Dither对截位误差的抑制作用和对微分非线性的改善作用。其中数字Dither的特征函数是一个基础性公式。【关键词】数字抖动；量化定理；正态分布；应用0引言(3)具体的程序执行中，当某数值刚好为(A+O．5)LSB，添加的数字Dither决定是否舍人、进位．或者交替进行。Dither的中文意思为“抖动”．当前．Dither技术是用来抑制模数转换器ADC量化噪声QN，提高ADC的性能指标较有效的方法，并产生2数字Dither的近似正态分布了大量的相关理论和方法计算机和伪随机数发生器都可以很容易产生正态分布的序列，这但是．现有的Dither技术及其理论方法处理的信号基本是时间和些序列彼此独立且均等分布．经过量化成为数字Dither信号．近似正幅度上都连续的模拟信号．然而．随着数字信号处理DSP和计算机技态分布特征函数如下术的大力发展．用有限的字长来表征模拟信号使之数字化是未来技术∞(u+AqG)的发展趋势和必然要求因此．有必要研究数字通信系统中的()：∑。一1一。i。()DigitalDither技术。^一‘通常对数字Dither采用一种“重量化”技术．先将Dither信号转换2。这是一个非常重要的公式，对研究QN与输人信号的成一些离散的中间变量．以便于存储和处理。在第2次量化之前，将转统计相关陛、误差修正等等．都是一个基础型公式。化的Dither信号值添加到待处理的信号之中．以达到数字化处理的要通常的情况，正态分布的标准差o->q，均值为0，Dither信号的时求。另外一种方法。用伪随机数发生器来产生Dither采样信号，经过数域函数可以很好的用数字Dither的采样值表征．利用Sheppard修正模转换器DAC转换成模拟信号．按照传统方法加入到输入信号中，再法可有效修正。因此．对于正态分布的数字Dither，QTDD是很容易满进行量化这两种方法没有好坏之分．可通过对ADC的性能指标进行足的。数字Dither的量化精度qd没有明确的规定，一般只要达到精度分析．以便得到最优的数字Dither信号作为一篇综述性文章，主要探即可．具有不唯一性口下一章节将介绍数字Dither的两个应用。讨了数字Dither的量化理论和重要应用．从而为后续的研究提供了一定的参考3数字Dither的应用3．1数字Dither对截位误差的抑制1有效性采样和量化未来数字通信高速低功耗的趋势要求很多时候要将高数据的位1．1数字Dither量化定理宽截位．位宽的减少造成携带的信息减少．从而带来截位误差，使2000年．美国科学家Wannamaker．Lipshitz等提出了一个有趣的ADC的无杂散动态范围减少．降低了ADC的性能而数字Dither可有问题：严格来说，几乎没有数字Dither能够完全地消除量化噪声，加人效改善这一现象：即先加入数字Dither,再进行截位运算，大大减少了数字Dither只可使量化噪声尽可能变小而不能为0。从他们的工作中截位误差中的谐波损伤．有效改善ADC的动态范围[31。以均匀分布的总结出数字抖动量化定理QTDD．该定理在实际的应用可作为指导性数字Dither技术为例说明条件Ⅲ。Dither信号是一个统计信号．设为d．是一个离散型的随机变量，r一1阶加型二进制数字Dither系统中，(“)为Dither信号的特为截位误差信号．z为一个周期内的傅里叶变换值，Ⅳ为ADC的征函数，对u求导，有如下量化定理：量化级数。根据均匀分布的性质，d∈[0，Ⅳ一1】nz。分布函数为P，对应的傅立叶形式为P掣=o，一，r-1p(d)=1d．量化定理指出：对Dither的特征函数做任意阶数次求导，其值为0。L是最低有效位数，f_1，2，⋯，L，频率=2，qd为Dither量化间，=一享隔。由QTDD．Dither信号的最低有效位应与输入信号的最低有效位保持一致．即二者应具有如下线性的关系：最终计算出截位误差的幅频特性值为0，即IZI=lz(e)g=2_LqlPr、I：o。理论上正弦的数字Dither可使截位误差的幅频值为0，说更好的精度是多余的．达到此精度就可对QN有显著的改善作明对截位误差的抑制非常好。实际中P不严格为1／|Ⅳ，lZ，l接近于0。用。此理论在数字计算机和DSP中具有较高的实用价值。即便如此．也足够说明数字Dither可较好地抑制截位误差。1．2数字Dither量化定理的性质3．2数字Dither对微分非线性的改善数字Dither量化定理基于平滑PDF的区域采样。PDF图像的边微分非线性DNL是ADC的静态误差通常认为ADC的输出码界近似的是狄拉克一△函数．很容易推导出对PDF进行积分运算，有密度最大值与DNL最大值重合时，QN达到最大。加入数字Dither，使一半的的狄拉克一△函数积分落在这个边界区域．一半的落在其它区得输入信号码密度的最大值减少．从而由DNL引起的失真变小了，达域。这是傅立叶变换对的性质．因此．数字Dither量化定理实则是基于到改善ADC性能的目的傅立叶变换的数字Dither由伪随机数发生器产生．其概率密度函数由多个冲击数字Dither量化定理是一种截位误差的应用．输入信号可以看成函数在不同坐标上集合而成设c为Dither信号幅度，与原始信号叠刚好在坐标刻度的收敛中值处：(A+0．5)q。存在这种狄拉克一△函数是加经ADC码密度函数如下．画出码密度曲线。重量化技术中的常见现象而在许多实际运算中，如进位运算、去位运算、趋。o运算等，数字Dither量化定理并不适用。归纳出下列性质。(1)对于任意给定的输入信号．用收敛中值代表是完全可以接受的。(2)对于任意2个有效的输入值．刚好落在刻度中间的概率是相当小的当Dither间隔<<量化间隔，理论和实际的偏差才非常小。(下转第59页)※基金项目：人工智能~tJII省重点实验室项目(2011RZY01)。作者简介：刘欣(1988一)，男，湖北随州人，研究生，从事智能数字信号处理研究。science&Techn。。gyVisi。n科技视界l41 项目Sc科ience&技Tech视nology界Vision科技·探索·争鸣物流业的中高端人才还是很难满足从而导致了十堰众多发达的汽准．进而应用于促进中国物流业的发展车、零部件行业物流效率低下的尴尬同时在整车物流管理标准上十3-3加快物流基础设施的建设堰地区依旧沿用的还是20世纪末21世纪初的运作模式和标准．相对十堰市当务之急是加快物流业基础设施建设．特别是交通运输道国内外发达地区的水平相差甚远．从某种程度上说严重阻碍了十堰地路的建设．并且在地区发展规划的蓝图上都要充分的这一方面基础设区整车物流业甚至是汽车行业的发展施的规划。同时还可以考虑．有条件的话，由物流行业协会牵头将对各2_3威胁和机遇个汽车物流企业的资源进行合理的整合优化．利用技术降低返程的动随着2001年我国正式加入WTO．各国消除对我国的贸易壁垒．力资源的浪费．这样一来可以优化资源配置、降低汽车物流成本、提高经济全球化特征表现的日益明显。汽车制造业以其自身的复杂性、专运输服务绩效．实现真正意义上的互利双赢。业性、及时性等特点促使更多的供应商面向全球进行采购及销售近3．4培育高水平的物流人才队伍几年汽车零件出口数量以每年15％速度增长．为汽车产业发展带来了任何一个行业．人才才是最有效的最重要的资源同样对于物流更大的发展舞台．同时也拉动了十堰经济在危急时代仍然保持持续稳业来说．一群具有较高的物流专业知识和技能．熟悉精通供应链中的定的发展十堰汽车工业的发展带来了汽车零部件进出口贸易的增每-I'1学科．是推动整个行业发展的重要保障在十堰．可以利用行业长，给的汽车物流行业带来了相当大的业务空间。再者，国内外的汽车和院校的作用．邀请高校老师和相关专家制定物流业培训教材和培养物流企业随着十堰地区汽车工业的高速发展加快了进入十堰汽车物目标．强化物流行业人才培养和实践教学环节．培养出适合我国汽车流市场的步伐．外资汽车物流企业在给区内汽车物流企业带来竞争压物流业发展特点的专业人才队伍．为当地物流业提供强有力的智力支力和合作机会的同时．也带来了先进的物流理念、运作经验和物流软持。件．并将会对我市汽车物流市场的发展产生深远影响同时还在规划3．5利用信息网络技术来发展现代物流建设汽车分拨中心配套的基础设施建设为汽车物流向专业化发展奠汽车物流企业要充分利用信息网络技术来推动物流业的发展，确定了枢纽设施基础保物流业整个链条上的各个环节准确对接．给用户提供便捷、准确、高随着市场的对外开放．十堰地区汽车物流服务企业将面临国内外效的服务一是．完善政府部门的信息化服务。这样一来可以提高政府企业强有力的竞争。由于十堰地区物流专业化服务程度低．很难提供的阳光政策促进信息化的发展不．而且还可以促成更多的专业信息化高层次的物流服务，因此．近年来不少外部资本看好我市的汽车物流团体的出现．为物流业提供服务二是．建设专业化的信息平台来优化服务业．一些投资商通过兴办合资运输企业．积极在我市发展汽车物物流过程。一方面，专业化的信息平台可以全程跟踪货物运输情况，一流服务业。今后会有更多的汽车物流公司进入十堰市场．对十堰地区旦有意外情况发生可以马上进行处理．减少损失；另一方面，也可以让汽车物流公司形成巨大的威胁客户随时掌握货物的运输情况．增强物流服务的透明度，从而提高客户的满意度3对策4总结通过对国内外汽车整车物流的发展现状及物流公司运作状况的分析．可归纳出一些值得我们借鉴的经验。从而对十堰的汽车整车物汽车物流业是一个蓬勃发展的行业。巨大的国内市场潜力和加入流的发展起到一定的引导和推动作用WTO都给汽车物流业带来了机遇和挑战中国汽车物流企业已经到3．1优化行业监管环境了大变革的关键时刻．应该在加入WTO后3—5年的保护期内做大做为了确保汽车物流过程的畅通．降低汽车物流企业的成本．当地强．并在中外合资中努力掌握国际先进的汽车物流管理经验．全面提政府应该为当地的物流企业提供两个保障：一是，经营牌照，包括货运升汽车物流的全球服务水平可以预见．汽车物流在市场导向的引领经营许可证也全国通用．设立异地分公司不需要二次办理工商登记下，必将为汽车产业的发展起到更大的促进作用。●二是，实行统一的纳税政策．即由物流公司总部统一纳税。打破地方保护伞．努力创造市场化公平竞争原则．要确实做到政令统一．为企业提【参考文献】．供良好的融人全球产业环境的条件[1]金碧辉，胡斌祥．我国汽车整车物流企业运作体系的构建『J]．北京汽车，2009，no．3．3．2标准化工作的推行势在必行俗话说：无以规矩，不成方圆同样对于一个行业也必须要有一定[2]熊励．汽车工业的物流协同配送策略性研究【J]．汽车工程，2003(2)：21—22．[3]李正锋．基于SWOT矩阵评析我国汽车企业逆向物流『JJ．华东经济管理，2007的标准．在物流行业更是如此目前我国物流行业鱼目混杂．没有统一21(1)：6l一63．的标准。这样当务之急就是要从零开始创造出符合我国物流业发展的[4]唯智中国整车物流的未来发展趋势叨．20077．18／~#1TM物流，29．物流运作规范和标准。当然这并不是严格意义上的从无到有的过程．我们可以借鉴西方发达国家的成功经验．再辅佐与我国的物流业实际[责任编辑：丁艳]情况．制作出一套完整的符合我国实际情形的物流运作规范以及标的两个重要应用不难发现数字Dither技术具有极高的应用前景和宽泛的应用领域．是未来数字通信系统的重要分支和研究的制高点．数字Dither量化定理对于后续的研究起到一定的指导和借鉴意义5然而，在这个极具研究前景的领域还有许多问题亟待解决．如数字Dither发生器、超宽带数字Dither功耗均衡技术等．这也是本人未害aj来的研究方向。●0．05【参考文献】J，0[1jBernadWidron，IstvanKolar．QuantizationNoise[M】NewYork：TheCambridge硼舢6000咖咖1砌姗)御0University，2008：685—695．(上接第41页)图12脉冲码密度曲线[2]AntonioMosehitta，DafioPetri．StochasticPropertiesofQuantizationNoiseinMemorylessConvenersAffectedbyIntegralNonlinearityIJJ．IEEETransactionson可见加入了数字Dither．码密度曲线大大减少了．由DNL引起的InstrumentationandMeasurement．August，2004，53，4：1179-1183．失真变小了，从而改善了ADC的DNL，提升了性能。[3]郭连平，田书林，王志刚．数字信号处理过程中信号截位误差抑制方法研究叫．信号处理．20135．29：544～549，4结论[4]张云．窄带Dither算法在流水线ADC中的研究与应用设计]．成都：电子科技大学．2011．本文是一篇综述性文章，归纳了数字Dither量化定理．给出了其限制条件和性质．分布上近似满足正态分布．最后介绍了数字Dither[责任编辑：杨玉洁]Science&TechnologyVision科技视界l59I