PCM系统的性能分析毕业设计Word文档下载推荐.docx
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因此，选择PCM系统进行仿真研究。
本次毕业设计运用仿真软件对PCM系统进行性能分析。
本次毕业设计要求：
1.运用仿真软件实现三种不同段内码的PCM系统的仿真并观测调制解调过程中观察各个环节时域和频域的波形；
2.结合三种不同信道环境对比三种不同段内码的PCM系统的频谱特点与误码率情况；
3.对仿真结果进行分析。
五、毕业论文﹙设计﹚应收集资料及参考文献：
阅读和学习关于PCM系统和计算机仿真技术方面的专业资料，参阅的外文文献不少于3篇。
六、毕业论文﹙设计﹚的进度安排：
1月10日─3月20日：
查阅资料，完成外文翻译原文和开题报告。
3月21日——4月20日：
完成PCM系统的基本仿真设计并提交中期检查报告。
4月21日——5月20日：
进一步完善PCM系统的仿真设计，准备作品验收。
5月21日——6月15日：
撰写、修改毕业设计论文，准备并完成答辩。
指导教师系（教研室）
系（教研室）主任签名批准日期
接受论文（设计）任务开始执行日期学生签名
PCM系统的仿真与分析
刘龙娟
（陕西理工学院物理与电信工程学院通信工程专业2011级3班，陕西汉中723003）
指导教师：
魏瑞
[摘要]脉冲编码调制（PCM）是将模拟语音信号变换成数字信号的一种方式。
本次设计建立了基于Simulink的PCM仿真系统，系统包括PCM编译码模块、数字调制解调模块。
详细介绍了三种不同段内码的编码方式下PCM编译码模块的构建；
针对数字调制解调，构建了含BPSK、信道以及滤波器在内的子系统；
最后通过仿真得出三种编码方式下系统的误码率和频谱图。
根据仿真结果分析找出了相对最优的系统配置方案，为实际应用提供了一定的参考依据。
[关键词]MATLAB；
Simulink仿真平台；
脉冲编码调制（PCM）
AnalysisofthePCMsystemperformance
LiuLongjuan
（Grade2011,Class3,MajorofCommunicationEngineering,Deptof
ElectrinicsandInformationEngineeringShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723003,Shanxi）
Tutor:
WeiRui
Abstract：
PulseCodeModulation（PCM）isawayofchangingtheanalogvoicesignalintoadigitalsignal.ThePCMsystemwasdesignedintheSimulinksimulationenvironment,includingPCMcodinganddecodingmodule,digitalmodemmodule.ThePCMcodecmoduleconstructedinthreesegmentsinnercodewastobeintroduced.Forthedigitalmodem,AsubsystemincludingBPSK,channelandfilterwasbuilt.Finally,theBERandspectrumofthethreecodingsystemwasderived.Optimalsystemconfigurationwastobefoundbasedonthesimulationresults,itprovidesatheoreticalbasisforthepracticalapplication.
Keywords：
MATLAB;
Simulinksimulationplatform;
PulseCodeModulation（PCM）
引言
当今社会，人们无处不享受着数字通信网络和系统给我们带来的便利和数字化多媒体产品带给我们的多彩的生活娱乐。
数字信号因其易于存储和传输，并且没有累积失真等数字的高品质而被广泛应用。
在语音信号的领域中，数字化的语音传输和存储，不论其在可靠性，抗干扰性，速交换，易保密和廉价格等方面都远远高于模拟语音信号。
但是，数字化的语音信号也有它的的缺点，就是数字语音信号的带宽要远远高于模拟语音信号的带宽，因此要求传输数字语音信号的信道更大才能够传输数字语音信号，为了来降低这种高成本从而促使发展了一种新的技术既压缩编码。
PCM通信系统就是采用了这种技术。
脉冲编码调制，由A.里弗斯在1937年提出的，这一概念为数字通信奠定了基础。
60年代它开始应用于市内电话网以便扩充容量，使已有音频电缆的大部分芯线的传输容量扩大24～48倍。
到70年代中、末期，在同轴电缆通信、微波接力通信、卫星通信和光纤通信等中、大容量传输系统中，都相继采用了脉码调制。
到了80年代初，脉码调制已成功应用在市话中继传输、大容量干线传输以及数字程控交换机中，并且在用户话机中采用。
在光纤通信系统中，光纤传输的是由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生的二进制光脉冲“0码”和“1码”。
而数字信号是称为PCM即脉冲编码调制，它对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的。
现在的数字传输系统都是采用脉冲编码调制（pulsecodemodulation）体制，这种电的数字信号称为数字基地信号，由PCM电端机产生。
PCM最初并不是用来传输计算机数据的，而是使交换机之间有一条中继线不只传送一条电话信号。
PCM有T1和E1两种标准（表现形式）。
中国采用的是欧洲的标准E1。
E1的速率是2.048Mbit/s，而T1的速率是1.544Mbit/s。
脉冲编码调制可以向用户提供多种业务，既可以提供从2M到155M速率的数字数据专线业务，也可以提供话音、图象传送、远程教学等其他业务。
脉冲编码调制是70年代末法发展起来的，记录媒体之一的CD。
脉冲编码调制的音频格式也是被DVD-A所采用，它支持立体声和5.1环绕声，1999年由DVD讨论会发布和推出。
脉冲编码调制的比特率，从14-bit发展到16-bit、18-bit、20-bit一直到24-bit；
而采样频率从44.1kHz发展到192kHz。
PCM脉冲编码调制这项技术可以改善和提高的方面则越来越小。
但是只是增加了PCM脉冲编码调制比特率和采样率，没有解决它的根本问题。
其原因在于以下两点：
（1）任何脉冲编码调制数字音频系统都需要在输入端设置急剧升降的滤波器，仅仅让20Hz到
22.05Hz的频率通过（高端22.05kHz是由于CD44.1kHz的一半频率而确定）。
（2）在录音时采用多级或者串联抽选的数字滤波器（减低采样频率），在重放时采用多级的内
插的数字滤波器（提高采样频率），为了控制小信号在编码时的失真，两者又都需要加入
重复定量噪声。
这就限制了PCM技术在音频还原时的保真度。
本次设计是利用Simulink强大的工具箱和其建模的优势建立了PCM通信系统的仿真模型。
与模拟通信相比，数字通信具有很多明显的优点，现已成为了现在通信的主要发展趋势之一。
可靠性好、抗干扰能力强、廉价格、易保密、便于加密处理和便于实现通信网的管理等都是它主要的特点。
实现数字通信，必须使发送端发出的模拟信号变为数字信号，既“模拟信号数字化”。
模拟信号数字化有三个基本步骤。
第一步为“抽样”，就是对连续的模拟信号进行离散化，通常是以相等的时间间隔来抽取模拟信号的样值。
第二步是“量化”，将模拟信号样值变换到最接近的数字值。
因抽样后的样值在时间上虽是离散的，但在幅度上仍是连续的，量化过程就是把幅度上连续的抽样也变为离散的。
第三步是“编码”，就是把量化后的样值信号用一组二进制数字代码来表示，最终完成模拟信号的数字化。
数字信号送入数字网进行传输。
接收端则是一个还原过程，把收到的数字信号变为模拟信号，即“数字信号还原模拟信号”，从而再现声音或图像。
论文的主要内容安排如下：
第一部分为设计方案的选择。
在综合了不同软件及硬件的分析优缺点后，综合自己的能力选择合适的方案。
我最终选择了在利用matlab下进行设计仿真。
Simulink是MATLAB软件提供的可以实现动态系统建模和仿真的一个软件包，它操作简单方便、调试直观，为通信系统的软件仿真实现提供了很大的方便。
第二部分为PCM系统基本原理的阐述。
PCM系统包括模拟信号的数字化、调制解调和数字信号还原为模拟信号三个模块，其中，模拟信号的数字化是把连续的模拟信号转化为用二进制代表的数字信号，分为抽样、量化和编码三个步骤；
信道是信号传输的通道，在传输过程中会引入噪声而影响信号的质量；
数字信号还原模拟信号解码、低通等过程组成，它把数字信号恢复成连续的模拟信号。
第三部分是PCM系统仿真模块的总体设计。
包括总体设计思想和编码、解码、调制解调等子模块的设计。
首先进行自然二进制的模块搭建，在运行分析之后，将其转换为折叠二进制和格雷码的模型，分析加入噪音前后波形输出的变化，并且分析编码时三种不同码型的优缺点。
第四部分是结束语。
总结了在设计过程中遇到的各种问题及最终解决办法，感谢老师在整个过程中对自己的督促及帮助。
1研究方案
1.1研究目标
数字通信系统现己成为现今通信发展的主要方向，但是经过传感器的转换以后，自然界中的很多信息仍旧为模拟量，PCM它是一种将模拟信号转换作数字信号的调制方式。
重点运用在语音传输之中，并且在数字微波通信、卫星通信、光纤通信当中得到了广阔的运用。
•实现三种不同段内码的PCM系统的仿真并观测调制解调过程中观察各个环节时域和频域的波形；
•结合三种不同信道环境对比三种不同段内码的PCM系统的频谱特点与误码率情况；
•对仿真结果进行分析。
1.2方案选择
分析PCM系统可以有多种手段，最常用的就是基于单片机的硬件电路实现、基于FPGA的软件仿真和MATLAB环境下的Simulink仿真实现，方案选择时对以上几种方法都进行分析，综合确定自己的方案。
1.2.1基于FPGA的PCM系统仿真
FPGA（Field－ProgrammableGateArray）：
既现场可编程门阵列，它是在PAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展后的产物。
作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现，FPGA不仅解决了定制电路在设计中的不足，而且改善了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
经实践表明，FPGA可以有效地运用于PCM高码速率场合。
FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（LogicCellArray）的概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（ConfigurableLogicBlock）、内部连线（Interconnect）
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