基于Matlab程序的PCM系统仿真Word文档下载推荐.docx

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量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。

一个模拟信号经过抽样量化后，得到已量化的脉冲幅度调制信号，它仅为有限个数值。

编码，就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。

[关键词]PCM量化编码μ压缩律

ThePCMSystemBasedOnMatlabSimulation

xxx

（Grade20xxClassxxMajorofCommunicationEngineering,SchoolofPhysicsandTelecommunicationEngineeringofShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723003,Shaanxi）

Abstract:

Indigitalcommunicationtransmissionsystem,usingpulsecodemodulation,Hereinafter

Referredtoasiscarriedoutontheanalogsignaldigitalsignalsampling,quantizationandscan,ananaloguesignalsampling,thatis,thecontinuoustimesignalintoadiscretetime,isaftersamplingtheinstantaneousvalueoftheamplitudeofdiscrete,whichUSESasetofrulesoflevel,theinstantaneoussamplingvalueofthemostclosetothelevelofanalogsignalaftersamplingquantizationhasquantitativepulseamplitudemodulationsignal,itisonlyafinitenumberof,whichisexpressedinagroupofbinarycodegroupeachhaveafixedlevelofquantitativevalues.

Keywords:

PCM，quantization，coding，Thecompressionlawofμ

任务书

设计题目基于MATLAB的PCM系统仿真

学生信息

姓名

性别

女

班级

xxxxx

学号

xxxx

任务要求

掌握模拟信号数字化的基本原理，研究15折线法在编码译码过程的应用，并通过MATLAB语言平台仿真验证抽样定理、抽样信号的量化、编码、译码。

所需实验设备、器材、软件

设备：

计算机

软件：

Matlab

设计与制作方案、所用方法及技术路线

掌握模拟信号数字化基本原理，熟悉方法。

熟练掌握MATLAB语言，能够独立编写程序，完成对相应方法的计算机仿真。

研究快速傅里叶变换在信号谱分析中的应用，并通过计算机仿真验证抽样定理、抽样信号的量化、编码、译码。

研究基于15折线的PCM系统，并用Matlab对算法进行仿真实验。

设计与制作进度

课设在3月8日初步确定方案，3月12日开始软件的编写，3月16日完成软件的调试，3月18日开始课设报告的撰写。

设计与制作完成情况

本次课程设计基于MATLAB仿真，已经完成并可以通过程序实现15折线PCM系统仿真研究。

设计与制作收获及总结

熟悉了MATLAB软件，掌握了模拟信号数字化的完整过程，本次课设在以后进一步对信号处理与分析以及有关于PCM系统的数据处理的学习中有很大的帮助。

学生签字年月日

设计与制作成绩（五级制）

指导老师签字年月日

教研室意见

教研室主任签字年月日

备注：

学生除填写本表相应的内容外，还应撰写一份完整的设计与制作报告（1.题目；

2.目的；

3.原理；

4.器材；

5.方案；

6.说明等）

一、绪论

课题研究背景

1837年，莫尔斯完成了电报系统，此系统于1844年在华盛顿和巴尔迪摩尔之间试运营，这可认为是电信或者远程通信，也就是数字通信的开始。

数字化可从脉冲编码调制开始说起。

1937年里夫提出用脉冲编码调制对语声信号编码，这种方法优点很多。

例如易于加密，不像模拟传输那样有噪声积累等。

但在当代代价太大，无法实用化；

在第二次世界大战期间，美军曾开发并使用24路PCM系统，取得优良的保密效果。

但在商业上应用还要等到20世纪70年代。

才能取代当时普遍采用的载波系统。

我国70代初期决定采用30路的一次群标准，80年代初步引入商用，并开始了通信数字化的方向。

数字化的另一个动向是计算机通信的发展。

随着计算机能力的强大，并日益被利用，计算机之间的信息共享成为进一步扩大其效能的必需。

60年代对此进行了很多研究，其结果表现在1972年投入使用的阿巴网。

由此可见，通信系统中的信息传输已经基本数字化。

在广播系统中，当前还是以模拟方式为主，但数字化的趋向也已经明显，为了改进质量，数字声频广播和数字电视广播已经提前到日程上来，21世纪已经逐步取代模拟系统。

尤为甚者，设备的数字化，更是日新月异。

近年来提出的软件无线电技术，试图在射频进行模数，把调制解调和锁相等模拟运算全部数字化，这使设备超小型化并具有多种功能，所以数字化进程还在发展。

课题研究目的与意义

我的课题是模拟信号数字化，在PCM系统下利用15折线法对抽样数据进行量化编码译码。

一方面通过学习掌握模拟信号数字化的基本原理，传输的过程和分析方法，能懂得通信系统的基本原理和构成，了解有关通信系统的中的技术指标及改善系统性能的一些基本技术措施，为我们全面、系统的了解信号传输过程提供了理论依据。

另一方面，使我们了解到MATLAB软件程序仿真有着更深的了解。

传统的实验教学方法是要求学生完成某一典型电路的验证。

其实验步骤等都是事先安排好的，实验结果往往也大同小异，学生得不到创新能力的培养，故实验教学有待于改革。

然而，仿真实验的应用改变了传统教育模式，使教育的模式发生了根本性的变化，大大提高了学生的综合、设计、创新能力的培养。

而且研发经费不断增加，也制约着技术的发展。

对于正在规划和设计中的通信系统项目，可先建立相应的方案模型。

通过计算机软件仿真对系统进行多种方案设计和参数实验，得到最佳方案。

二、基本原理

通信系统可以分为模拟和数字通信系统两大类。

数字通信系统有很多的优点，应用非常广泛，已经成为现代通信的主要发展趋势。

自然界中很多信号都是模拟量，我们要进行数字传输就要将模拟量进行数字化，将模拟信号数字化，处理可以分为抽样，量化，编码译码这三个步骤。

下图是模拟信号数字传输的过程原理图：

f（t）f（t）f（n）g（n）g（t））

p（t）

图模拟信号数字传输过程原理图

下图是模拟信号数字化过程：

图模拟信号数字化过程

对模拟信号进行抽样

抽样是把时间上连续的模拟信号变成一系列时间上离散的抽样值的过程。

抽样定理：

设一个频带限制的（0，）Hz内的时间连续信号如果它不少于2fH次/s的速率进行抽样，则可以由抽样值完全确定。

抽样定理指出，由样值序列无失真恢复原信号的条件是，为了满足抽样定理，要求模拟信号的频谱限制在0～之内（为模拟信号的最高频率）。

为此，在抽样之前，先设置一个前置低通滤波器，将模拟信号的带宽限制在以下，如果前置低通滤波器特性不良或者抽样频率过低都会产生折叠噪声。

抽样频率小于2倍频谱最高频率时，信号的频谱有混叠。

抽样频率大于2倍频谱最高频率时，信号的频谱无混叠。

取样分为冲激取样和矩形脉冲取样，这里只详细介绍冲激取样的原理和过程，矩形脉冲取样的原理和冲激取样的是一样的，只不过取样函数变成了矩形脉冲序列。

数学运算与冲激取样是一样的。

冲激取样就是通过冲激函数进行取样。

上图左边就是简化的模拟信号转换离散的数字信号的抽样过程，其中是连续的时间信号，也就是模拟信号，在送到乘法器上与取样脉冲序列进行乘法运算，事实上取样脉冲序列就是离散的一个个冲激函数（冲激函数如上图右边的图），右边部分的就是变成了一个个离散的函数点了。

下面给出抽样的数学运算过程。

因此：

另外要注意的是，采样间隔的周期要足够的小，采样率要做够的大，要不然会出现如下图所示的混叠现象，一帮情况下,。

图混叠现象

对离散数字信号序列量化

量化就是利用预先规定的有限个电平来表示模拟信号抽样值的过程。

时间连续的模拟信号经过抽样后的样值序列虽然在时间上离散，但是在幅度上仍然是连续的，也就是说，抽样值可以取到无穷多个值，这个很容易理解的，因为在一个区间里面可以取出无数的不同的数值，这就可以看成是连续的信号，所有这样的信号仍然属于模拟信号范围。

因此这就有了对信号进行量化的概念。

在通信系统中已经有很多的量化方法了，最常见的就是均匀量化与非均匀量化。

均匀量化概念比较早出来。

因其有很多的不足之处，很少被使用，这就有了非均匀量化的概念。

均匀量化就是把信号的取值范围按照等距离分割，每个量化电平都取中间值（也就是平均值），落在这个区间的所有值都用这个值代替。

当信号的变化范围和量化电平被确定后，量化间隔也就被确定。

在语言信号数字化通信中，均匀量化有个明显不足之处：

量化信噪比随信号的电平的减小而下降。

为了克服这个缺点，实际中往往采用非均匀量化。

非均匀量化是一种在整个动态范围内量化间隔不相等的量化。

它是根据输入信号的概率密度函数来分布量化电平的，以改善量化性能，它的特点是输入小时量阶也小，输入大时，量阶也大。

整个范围内信噪比几乎是一样的，缩短了码字长度，提高了编码效率。

实际中非均匀量化的方法之一是把输入量化器的信号x先进行压塑处理，再把压缩的信号y进行非均匀量化。

压缩器其实就是一个非线性电路，微弱的信号被放大，强的信号被压缩，压缩器的输入输出关系可以这样表示：

接受端采用一个与压缩特性相反的扩张器来恢复x。

下图就是压缩与扩张的示意图:

图压缩与扩张示意图

通常使用的压缩器中，大多数采用对数压缩，即y=lnx。

广泛采用这两种对数压扩特性的是u/A率压扩。

μ律压缩特性

压缩规律：

μ压缩特性近似满足下对数规律

μ律压缩定性分析

μ=0时:

无压缩作用（直线）

μ＞0时:

μ↑→压缩明显

压缩作用---y是均匀的，而x是非均匀的→信号越小△x也越小

其中量化过程如图所示:

图量化过程

量化器，其输出信号，为M个量化电平、。

。

之一。

、...为量化区间的端点。

在实用中需按照不同情况对理想压缩特性作适当修正。

对量化后的数字信号进行编码

编码就是把量化后的信号变换成代码，其相反的过程称为译码。

当然，这里的编码和译码与差错控制编码和译码是完全不同的，前者是属于信源编码的范畴。

在现有