PCM编码.doc
《PCM编码.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PCM编码.doc（38页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
武汉理工大学《学科基础课群综合训练》报告
目录
目录 1
摘要 I
Abstract II
1.前言 1
2.数字化方式 2
2.1脉冲编码调制 2
2.1.1脉冲编码调制的基本原理 2
2.1.2脉冲编码调制中的噪声影响 2
2.2增量调制 3
2.2.1脉冲编码调制的基本原理 3
2.2.2增量调制系统中的量化噪声 4
3.数字基带传输系统 5
3.1基带传输的常用码型 5
3.1.1AMI码 5
3.1.2HDB3码 6
3.1.3双相码 6
3.1.4密勒码 7
3.2数字基带信号传输与码间串扰 7
4.编码方式 9
4.1循环码原理 9
4.2循环码的编解码方法 9
4.2.1循环码的编码方法 9
4.2.2循环码的解码方法 10
5.数字带通传输系统 11
5.1二进制频移键控 11
5.1.12FSK的基本原理 11
5.1.22FSK系统的抗噪声性能 12
5.2二进制相移键控 13
5.2.12PSK的基本原理 13
5.2.22PSK系统的抗噪声性能 14
5.3二进制数字调制系统的性能比较 14
6.衰落信道 16
7.仿真结果分析 18
7.1脉冲编码调制仿真 18
7.2PSK调制信号仿真 19
7.3加衰落信道后仿真 20
7.42PSK解调信号仿真 21
7.5输入输出比较图 22
8．小结 23
9．参考文献 24
附录（程序） 25
摘要
在数字通信系统中，需要将输入的数字序列映射为信号波形在信道中传输，此时信源输出数字序列，经过信号映射后成为适于信道传输的数字调制信号，并在接收端对应进行解调恢复出原始信号。
本文主要研究了数字信号的传输的基本概念及数字信号传输的传输过程和如何用MATLAB软件仿真设计数字传输系统。
首先介绍了本课题的理论依据，包括脉冲编码调制，数字基带传输系统，数字带通传输系统，以及信道的衰落等部分。
然后按照仿真过程基本步骤用MATLAB的仿真工具实现了各个部分系统的的MATLAB仿真过程，对系统进行了分析。
关键词：
脉冲编码调制,HDB3码,循环码,PSK,衰落信道
Abstract
Indigitalcommunicationsystems,theneedtomapthesequenceoftheinputdigitalsignalwaveformstransmittedinthechannel,thesourceoutputdigitalsequence,afterthesignalismappedtobecomesuitableforthetransmissionofthechanneldigitalmodulatedsignal,andcorrespondingtothereceivingenddecompressesadjustedtorecovertheoriginalsignal.
ThispaperstudiesthebasicconceptsofdigitalsignaltransmissionandtransmissionofdigitalsignaltransmissionprocessandhowtodesigndigitaltransmissionsystemusingMATLABsoftwaresimulation.Firstintroducedthetheoreticalbasisofthisissue,includingthepartofthepulse-codemodulation,digitalbasebandtransmissionsystem,thedigitalbandpasstransmissionsystem,aswellaschannelfading.ThebasicstepsthenfollowthesimulationwithMATLABsimulationtooltheMATLABsimulationprocessofthevariouspartsofthesystem,thesystemwasanalyzed.
Keywords:
PulseCodeModulation,HDB3code,cycliccode,PSK,fadingchannel.
I
1.前言
此次的课程设计，任务丰富有趣。
通过课程设计，使自己加强对电子电路的理解，学会对电路分析计算以及设计。
进一步提高分析解决实际问题的能力，通过完成综合设计型和创新性实验及训练，创造一个动脑动手﹑独立开展电路实验的机会，锻炼分析﹑解决电子电路问题的实际本领，实现由课本知识向实际能力的转化；加深对通信原理的理解，提高对现代通信系统的全面认识，增强自己的实践能力。
通信原理的主要内容就是怎样可靠而有效地实现信息的传输。
要使这些传输方法成为现实，就需要制作出相应的发送设备及接收设备。
然后在发送端，我们把欲传送的信息变换成某种适宜的信号并将之输入传输媒体（电缆，光缆，无线电波等）。
在接收端，信号又从媒体输入接收设备，我们再以同发端相反的过程恢复出原来所发送的信息。
根据所学的知识，我们知道在什么样的情况下应该选择什么样的传输方式，并能判断出噪声，信道，传输方式等因素将会怎样影响对我们来说非常重要的一些通信指标，如信噪比，误码率等。
一个典型的通信系统如图示：
2.数字化方式
2.1脉冲编码调制
通常把从模拟信号抽样，量化，直到变换成为二进制符号的基本过程，称为脉冲编码调制，简称脉码调制，即PCM。
2.1.1脉冲编码调制的基本原理
脉码调制是将模拟信号变换成二进制信号的常用的方法，于20世纪40年代，在通信技术中就已经实现了这种编码技术。
目前，它不仅用于通信领域，还广泛应用于计算机，遥控遥测，数字仪表，广播电视等许多领域。
在这些领域中，有时将其称为“模拟/数字变换”。
实质上，脉码调制和A/D变换的原理是一样的。
PCM系统的原理方框图如图2.1所示。
在编码器中由冲激脉冲对模拟信号抽样，得到在抽样时刻上的信号抽样值。
这个抽样值仍是模拟量。
在它量化之前，通常用保持电路将其短暂保存，以便电路有时间对其进行量化。
在实际电路中，常把抽样和保持电路作在一起，称为抽样保持电路。
图中的量化器把模拟抽样信号变成离散的数字量，然后在编码器中进行二进制编码。
这样，每个二进制码组就代表一个量化后的信号抽样值。
图中译码器的原理和编码过程相反。
PCM信号输出
编码器
量化器
抽样保持
模拟信号输入
模拟信号输出
低通滤波器
译码器
PCM信号输入
编码器
译码器
图2.1PCM系统原理方框图
在用电路实现时，量化器和编码器常构成一个不能分离的编码电路，这种编码电路有不同的实现方案，最常用的一种方案称为逐次比较编码。
2.1.2脉冲编码调制中的噪声影响
PCM系统中的噪声有两种，即量化噪声和传输中引入的加性噪声。
首先讨论加性噪声的影响，加性噪声将使将使接收码组中产生错码，造成信噪比下降。
通常仅需考虑在码组中有一位错码的情况，因为在同一码组中出现两个以上错码的概率非常小，可以忽略。
可以仅考虑比较简单的情况，即仅讨论白色高斯加性噪声对均匀量化的自然码的影响。
此时，可以认为码组中出现的错码是彼此独立的和均匀分布的。
设码组长度为N位，由式2-1得，PCM系统的输出信号量噪比仅和编码位数N有关，且随N按指数规律增大。
S/Nq=M2=22N（式2-1）
另一方面，对于一个频带限制在fH的低通信号，按照抽样定理，要求抽样速率不低于2fH次/秒。
对于PCM系统，这相当于要求传输速率至少为2NfH（b/s）。
故要求带宽B至少等于NfH（Hz），用B表示N带入式2-1，得到
S/Nq=22（B/fH）（式2-2）
式2-2表明，当低通信号最高频率fH给定时，PCM系统的输出信号量噪比随系统的带宽B按指数规律增长。
2.2增量调制
2.2.1脉冲编码调制的基本原理
增量调制可以看出是一种最简单的DPCM（差分脉冲编码调制），当DPCM系统中量化器的量化电平数取为2时，此DPCM系统就是一个增量调制系统。
其原理框图如图2.2示。
二电平量化
延迟
抽样
编码器
延迟
译码器
图2.2增量调制原理方框图
在实用中，为了简单起见，通常用一个积分器来代替上述“延迟相加电路”，并将抽样器放到相加器后面，与量化器合并为抽样判决器。
2.2.2增量调制系统中的量化噪声
由上述增量调制原理可知，译码器恢复的信号是阶梯形电压经过低通滤波器平滑后的解调电压。
它与编码器输入模拟信号的波形近似，但是存在失真。
将这种失真称为量化噪声。
这种量化噪声产生的原因有两个。
第一个原因是由于编码、译码时用阶梯波形去近似表示模拟信号波形，由阶梯本身的电压突跳产生失真，这是增量调制的基本量化噪声，又称一般量化噪声，它伴随着信号永远存在，即只要有信号，就有这种噪声。
第二个原因是信号变化过快引起失真，这种失真称为过载量化噪声，它发生在输入信号斜率的绝对值过大时。
由于当抽样频率和量化台阶一定时，阶梯波的最大可能斜率是一定的。
若信号上升的斜率超过阶梯波的最大可能斜率，则阶梯波的上升速度赶不上信号的上升速度，就发生了过载量化噪声。
3.数字基带传输系统
未经调制的数字信号所占据的频谱是从零频或很低频率开始，称为数字基带信号。
在某些具有低通特性的有线信道中，特别是在传输距离不太远的情况下，基带信号可以不经过载波调制而直接进行传输。
例如，在计算机局域网中直接传输基带脉冲。
这种不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统，称为数字基带传输系统，而把包括调制和解调过程的传输系统称为数字带通传输系统。
基带传输中，并不是所以的基带波形都适合在信道中传输。
一般情况下，对传输用的
升级会员 