通信原理PCM编码课程

课程设计评分标准 评分项目得分 报告书写 及格式 具有题目、摘要、目录、正文、参考文献 with uni and non-uni quantization in MATLAB simulation 1 背景知识 1.1 PCM 原理及仿真 脉冲编码调制就是把一个时间，取值连续的模拟信号变换成时间离散，取值离散的 数字信号后在信道中传输。脉冲编码调制就是对模拟信号先抽样，再对样值幅度量化， 编码的过程。 1.1.1 脉冲编码调制 脉冲编码调制(pulse code modulation，PCM是概念上最简单、理论上最完善的编码系 统，是最早研制成功、使用最为广泛的编码系统，但也是数据量最大的编码系统。PCM 的 实现主要包括三个步骤完成：抽样、量化、编码。分别完成时间上离散、幅度上离散、 及量化信号的二进制表示。根据 CCITT 的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均 匀量化，有两种建议方式，分别为 A 律和μ律方式，我国采用了 A 律方式，因为 A 律压 缩实现复杂，常使用 13 折线法编码,下图为 PCM 系统的原理框图： 图中，输入的模拟信号 m(t经抽样、量化、编码后变成了数字信号 (PCM 信号，经 信道传输到达接收端，由译码器恢复出抽样值序列，再由低通滤波器滤出模拟基带信号 m(t。通常，将量化与编码的组合称为模 /数变换器；而译码与低通滤波的 组合称为数/模变换器(D/A 变换器。前者完成由模拟信号到数字信号的变换，后者则相 反，即完成数字信号到模拟信号的变换。 PCM 在通信系统中完成将语音信号数字化功能，它的实现主要包括三个步骤完成：抽 样、量化、编码。分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。根据 CCITT 的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种建议方式，分别为 A 律和μ律方式，我国采用了 A 律方式，因为 A 律压缩实现复杂，常使用 13 折线法编码, 采用非均匀量化 PCM 编码。 1.1.2 PCM 编码原理 1抽样 所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散 的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢 复原模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。 在一个频带限制在。%原函数, 由 t 的取值可得 f 有 201 个值 subplot(3,1,1 %matlab 矩阵区域设置 plot(t, f。 %画出采原函数序列图 title( 原信号 。 xlabel( 时间 t(s 。 T= 1/500。 %抽样周期，500 是抽样频率，可以调整抽样频率 gs = -0.1:T:0.1。 fg = sin(2*pi*60*gs+cos(2*pi*25*gs。 %对信号进行以 T 周期抽样 subplot(3,1,2 stem(gs, fg %画图 title( 采样信号 。 xlabel( 时间 t(s ； 2-1 clear all。 close all。 %建立原信号 T=0.002。 %取时间间隔为0.01 t=-0.1:T:0.1。 %时域间隔dt为间隔从0到10画图 xt=sin(3*pi*90*t+cos(3*pi*37*t。%xt方程%采样：时间连续信号变为时间离散模拟信号 fs=800。 %抽样fs=2fc，每秒钟内的抽样点数目将等于或大于2fc个 sdt=1/fs。 %频域采样间隔0.002 t1=-0.1:sdt:0.1。 %以sdt为间隔从-0.1到0.1画图 st=sin(2*pi*60*t1+cos(2*pi*25*t1。 % 离散的抽样函数 figure(1。 subplot(3,1,1。 plot(t1,st。 title( 原始信号 。 %画出原始的信号图,以好对比 grid on %画背景 subplot(3,1,2。 stem(t1,st, . 。 %这里画出来的是抽样后的离散图 title( 抽样信号 。 grid on %画背景%量化过程 n=length(st。 %取st的长度为n M=max(st。 A=(st/M*2048。 %a1(极性码 a2a3a4=0 code(i,1=1。 %代表正值 else code(i,1=0。 %代表负值 end if abs(A(i=0&&abs(A(i=0。code(i,3=0。code(i,4=0。step=1。start=0。 elseif 16&&abs(A(i=0。code(i,3=0。code(i,4=1。step=1。start=16。 elseif 32&&abs(A(i=0。code(i,3=1。code(i,4=0。step=2。start=32。 elseif 64&&abs(A(i=0。code(i,3=1。code(i,4=1。step=4。start=64。 elseif 128&&abs(A(i=1。code(i,3=0。code(i,4=0。step=8。start=128。 elseif 256&&abs(A(i=1。code(i,3=0。code(i,4=1。step=16。start=256。 elseif 512&&abs(A(i=1。code(i,3=1。code(i,4=0。step=32。start=512。 elseif 1024&&abs(A(i=1。code(i,3=1。code(i,4=1。step=64。start=1024。 end B=floor((abs(A(i-start/step。 %段内码编码floor取整(四舍五入 t=dec2bin(B,4-48。 %dec2bin定义将B变为4位2进制码，-48改变格式 code(i,5:8=t(1:4。 %输出段内码 end code=reshape(code ,1,8*n。 %reshape代表从新塑形 code subplot(3,1,3。 stem(code, . 。axis([1 64 0 1]。 %这里我们先取前面八个点编码输出,输出时候有64个点 title( 编码信号 。 grid on 2-2 3 Simulink3 Simulink 仿真仿真 3.1 原始模拟信号电路图及仿真图 3-1原始模拟信号电路图 两个正弦波的参数设置分别为： 3-2 正弦波参数设置 3-3 正弦波参数设置 所得波形为 3-4 3.2 PCM 编码器电路设计 3-4 13 折线近似的 PCM 编码器测试模型和仿真结果 测试模型和仿真结果如上图所示。其中以 Saturation 作为限幅器，将输入信号幅度值限 制在 PCM 编码的定义范围内，以 A-Law Compressor 作压缩器，Relay 模块的门限值设置为 0， 其输出即可作为 PCM 编码输出的最高位——极性码。样值