基于Matlab的脈沖編碼仿真課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 課程設(shè)計(jì)名稱：課程設(shè)計(jì)名稱： 專業(yè)課程設(shè)計(jì)專業(yè)課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)題目：課程設(shè)計(jì)題目： 基于基于 matlabmatlab 的脈沖編碼仿真的脈沖編碼仿真 學(xué)學(xué) 院院 名名 稱：稱： 信息工程學(xué)院信息工程學(xué)院 專業(yè)：專業(yè)： 通信工程通信工程 班級(jí)：班級(jí)： 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： 姓名：姓名： 評(píng)分：評(píng)分： 教師：教師： 2020 1313 年年 7 7 月月 3 3 日日 專業(yè) 課課程程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)任任務(wù)務(wù)書(shū)書(shū) 2020 12122020 1313 學(xué)年學(xué)年 第第 2 2 學(xué)期學(xué)期第第 1717 周周 1919 周周 題目題目基于 matlab 的脈沖編碼調(diào)制 內(nèi)容及要求內(nèi)容及要

2、求 1以 tp3067 為核心設(shè)計(jì)調(diào)制系統(tǒng)； 2設(shè)計(jì) pcm 解調(diào)系統(tǒng)； 3調(diào)制、解調(diào)信號(hào)必須一致。 進(jìn)度安排進(jìn)度安排 17 周：查找資料，進(jìn)行系統(tǒng)軟件方案設(shè)計(jì)；周：查找資料，進(jìn)行系統(tǒng)軟件方案設(shè)計(jì)； 18 周：軟件的分模塊調(diào)試；周：軟件的分模塊調(diào)試； 19 周：系統(tǒng)聯(lián)調(diào)；設(shè)計(jì)結(jié)果驗(yàn)收，報(bào)告初稿的撰寫(xiě)。周：系統(tǒng)聯(lián)調(diào)；設(shè)計(jì)結(jié)果驗(yàn)收，報(bào)告初稿的撰寫(xiě)。 學(xué)生姓名：李明 指導(dǎo)時(shí)間：每周一、二、三、四指導(dǎo)地點(diǎn)：e 樓 610 室 任務(wù)下達(dá)20 13 年 6 月 17 日任務(wù)完成20 13 年 7 月 5 日 考核方式1.評(píng)閱 2.答辯 3.實(shí)際操作 4.其它 指導(dǎo)教師程宜凡系（部）主任付崇芳 摘摘 要要

3、本課題結(jié)合 matlab 軟件的 simulink 仿真功能與 s-函數(shù)的仿真擴(kuò)展功能，完成 了對(duì)脈沖編碼調(diào)制（pcm）系統(tǒng)的仿真與建模分析。課題中主要分為三部分對(duì)脈沖編碼 調(diào)制（pcm）系統(tǒng)原理進(jìn)行仿真建模與仿真分析，它們分別為采樣、量化和編碼原理的 仿真建模。同時(shí)仿真分析了采樣與欠采樣的波形、均勻量化與非均勻量化的量化誤差、 a 律 13 折線和 律 15 折線的量化誤差、pcm 與 dpcm 系統(tǒng)的量化噪聲。通過(guò)對(duì)脈沖 編碼調(diào)制（pcm）系統(tǒng)原理的這些仿真分析，在教學(xué)中將會(huì)有很大的應(yīng)用價(jià)值。 關(guān) 鍵 詞：脈沖編碼調(diào)制（pcm） ；simulink 仿真；量化誤差 目目 錄錄 前言前言.1

4、 第一章第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù).2 第二章第二章 脈沖編碼原理脈沖編碼原理概述概述.3 2.1 pcm 過(guò)程分析 .3 2.2 基于 simulink 的 pcm 仿.4 第三章第三章 采樣采樣.5 3.1 采樣原理.5 3.2 采樣仿真及參數(shù).5 第四章第四章 量化量化.7 4.1 量化原理.7 4.2 量化仿真.8 4.3 量化誤差.10 第五章第五章 編碼編碼.18 5.1 編碼原理.18 5.2 編碼仿真.19 第六章第六章 綜合綜合.20 6.1 仿真框圖及各部分簡(jiǎn)介. .20 6.2 各部分參數(shù)設(shè)置.21 6. 3 示波器的波形顯示.23 第七章第七章 體會(huì)體會(huì).24 參考文獻(xiàn)參

5、考文獻(xiàn).25 前前 言言 脈沖編碼調(diào)制（pcm）包括采樣、量化、編碼。其中，量化又分為均勻量 化和非均勻量化；pcm 編碼技術(shù)又分為 a 律 13 折線編碼和 律 15 折線編碼。 主要包括對(duì)采樣、量化、編碼三部分進(jìn)行仿真，以及對(duì) 1.采樣與欠采樣的波形 比較 2.均勻量化、非均勻量化與 a 律 13 折線比較。本次項(xiàng)目的主要目的是： 在通信原理教學(xué)上，作為一種更先進(jìn)的教學(xué)手段使學(xué)生在學(xué)習(xí)脈沖編碼調(diào)制 （pcm）技術(shù)時(shí)更形象更直觀，這樣不但可以提高教師教學(xué)效率，也可以培養(yǎng) 學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)通信原理的興趣。同時(shí)，如果學(xué)校搭建通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室將需要很大 的資金投入，但如果采用 matlab 的仿真技術(shù)直接

6、在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行通信仿真 實(shí)驗(yàn)則可以省去大量資金。 另外，實(shí)際的通信系統(tǒng)是一個(gè)功能結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)，對(duì)這個(gè)系統(tǒng)作出 的任何改變（如改變了某個(gè)參數(shù)的設(shè)置、改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)等）都可能影響到整 個(gè)系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定。因此，在計(jì)算機(jī)上直接進(jìn)行通信系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)將會(huì)很方 便。 低通 濾波器 第一章第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù) 根據(jù)系統(tǒng)的工作原理，利用 matlab 軟件工具實(shí)現(xiàn)脈沖編碼調(diào)制(pcm) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真，觀察仿真波形，并繪制相關(guān)的圖形；通過(guò)編程設(shè)置對(duì)參數(shù) 進(jìn)行調(diào)整，可以調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的顯示效果。 pcm 即脈沖編碼調(diào)制，是一種用二進(jìn)制數(shù)字代碼來(lái)代替連續(xù)信號(hào)的抽樣值，從 而實(shí)現(xiàn)通信的方式。pcm 系統(tǒng)的

7、原理方框圖如圖 1 所示。在編碼器中由沖激脈 沖對(duì)模擬信號(hào)抽樣，得到在抽樣時(shí)刻上的信號(hào)抽樣值，此抽樣值仍為模擬量。 在它量化之前，通常用保持電路將其作短暫保存，以便電路有時(shí)間對(duì)其進(jìn)行量 化。圖中的量化器把模擬抽樣信號(hào)變成離散的數(shù)字量，然后在編碼器中進(jìn)行二 進(jìn)制編碼。這樣，每個(gè)二進(jìn)制碼組就代表一個(gè)量化后的信號(hào)抽樣值。譯碼器的 原理和編碼過(guò)程相反。 模擬信號(hào)輸入 抽樣保持 量化器 編碼器 pcm 信號(hào)輸出 沖激脈沖 （a） 編碼器 pcm 信號(hào)輸入 譯碼器 模擬信號(hào)輸出 （b） 譯碼器 圖 1-1-1 pcm 原理方框圖 要求： 1使用 simulink 工具箱進(jìn)行仿真； 2并對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行量化處

8、理，觀察均勻量化和非均勻量化的波形。 第二章第二章 脈沖編碼原理脈沖編碼原理概述概述 2.12.1 pcmpcm 過(guò)程分析過(guò)程分析 pcm 即脈沖編碼調(diào)制，在通信系統(tǒng)中完成將模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)功能。 pcm 的實(shí)現(xiàn)主要包括三個(gè)步驟完成：抽樣、量化、編碼。是把連續(xù)的輸入信號(hào) 變換為在時(shí)間域和振幅域上都離散的量，然后再把它變換為二進(jìn)制代碼進(jìn)行傳 輸。其功能是完成模-數(shù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)連續(xù)消息數(shù)字化。在脈沖編碼通信的接收 段，首先由已受噪聲干擾的波形中進(jìn)行檢測(cè)和再生，從而恢復(fù)原來(lái)的 pcm 信號(hào)。 然后由譯碼設(shè)備把代碼還原為量化的采樣值。最后經(jīng)過(guò)低通濾波器恢復(fù)原信號(hào)， 完成與發(fā)送端相反的變換，即實(shí)現(xiàn)數(shù)-

9、模轉(zhuǎn)換。根據(jù) ccitt 的建議，為改善小 信號(hào)量化性能，采用壓擴(kuò)非均勻量化，有兩種建議方式，分別為 a 律和 律 方式，我國(guó)采用了 a 律方式，由于 a 律壓縮實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，常使用 13 折線法編碼,采 用非均勻量化 pcm 編碼示意圖見(jiàn)下圖。 圖 2-1-1 pcm 原理框圖 本次課設(shè)，我們只研究脈沖編碼這一部分，即采樣、量化、編碼三個(gè)過(guò)程。 譯碼 采樣量化編碼 脈沖 再現(xiàn) ( )f t + + 噪聲a/d 變 換 信道 定時(shí)d/a 變 換 lpf ( )ft 圖 2-1-2 脈沖編碼調(diào)制原理 低通濾波瞬時(shí)壓縮 抽 樣量 化編 碼 低通濾波 瞬時(shí)擴(kuò)張解 調(diào)解 碼 信 道 再 生 話音輸入 話音

10、輸出 2.2 基于基于 simulinksimulink 的的 pcmpcm 仿真仿真 simulink 是 matlab 提供的用于對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建摸、仿真和分析的 工具包。simulink 提供了專門用于顯示輸出信號(hào)的模塊，可以在仿真過(guò)程中隨 時(shí)觀察仿真結(jié)果。simulink 具有良好的交互界面，通過(guò)分析窗口和示波器模擬 等方法，提供了一個(gè)可視的仿真過(guò)程，不僅在工程上得到應(yīng)用，在教學(xué)領(lǐng)域也 得到認(rèn)可，尤其在信號(hào)分析、通信系統(tǒng)等領(lǐng)域。其可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的模擬、數(shù)字 及數(shù)模混合電路及各種速率系統(tǒng)。本文主要闡述了如何利用 simulink 實(shí)現(xiàn)脈沖 編碼調(diào)制（pcm） 。系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)通過(guò)模塊分層實(shí)現(xiàn)，

11、模塊主要由 pcm 編碼模塊、 pcm 譯碼模塊、及邏輯時(shí)鐘控制信號(hào)構(gòu)成。通過(guò)仿真設(shè)計(jì)電路，分析電路仿真 結(jié)果，為最終硬件實(shí)現(xiàn)提供理論依據(jù)。在 matlab 工作區(qū)中輸入“simulink” 并回車，或單擊 matlab 工具欄上的按鈕，就進(jìn)入了 simulink 模型庫(kù)。采 用 simulink 進(jìn)行建摸和仿真時(shí)，一般是從 simulink 模型庫(kù)中提供的模塊出發(fā)， 通過(guò)組合各種模塊來(lái)完成模塊的設(shè)計(jì)。simulink 模型庫(kù)提供了一種模塊的集成 環(huán)境，通過(guò)它可以快速地開(kāi)發(fā)各種仿真模型。 本課題用到 source coding（信源編碼模塊庫(kù)） ，其包含各種用于實(shí)現(xiàn)抽樣 和量化功能的模塊。 第

12、三章第三章 采樣采樣 3.1.1 抽樣抽樣 所謂抽樣，就是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行周期性掃描，把時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)變成時(shí) 間上離散的信號(hào)。該模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)抽樣后還應(yīng)當(dāng)包含原信號(hào)中所有信息，也就 是說(shuō)能無(wú)失真的恢復(fù)原模擬信號(hào)。它的抽樣速率的下限是由抽樣定理確定的。 它的抽樣速率的下限是由抽樣定理確定的。如果一個(gè)連續(xù)信號(hào) f(t)的頻譜中最 高頻率不超過(guò) fh，當(dāng)抽樣頻率 fs2fh 時(shí)，抽樣后的信號(hào)就包含原連續(xù)的全部 信息。這就是抽樣定理。 3.2.2 采樣仿真采樣仿真 圖 3-2-1 采樣仿真 圖 3-2-2 采樣示波器參數(shù)設(shè)置 通過(guò)示波器觀察欠采樣結(jié)果如圖所示，采樣周期為 1/8000。 圖 3-2-3

13、采樣仿真圖 第一幅圖為輸入周期信號(hào)，第二幅圖為采樣信號(hào)，第三幅圖為采樣后的周期信 號(hào)。 y(t)就是對(duì) f(t)采樣后的信號(hào)或稱樣值信號(hào)，可以用下式表示： y(t)=f(t)k(t) 任何情況下，采樣都應(yīng)該滿足采樣定理，即一個(gè)頻帶限制在（0，fh）赫內(nèi)的時(shí) 間連續(xù)信號(hào) m（t） ，如果以 t1/2fh秒的間隔對(duì)它進(jìn)行等間隔采樣，則 m（t）將 被所得到的采樣值完全確定。 第四章第四章 量量 化化 4.1.1 量化原理量化原理 抽樣信號(hào)雖然是時(shí)間軸上離散的信號(hào)，但仍然是模擬信號(hào)，其樣值在一定 的取值范圍內(nèi)，可有無(wú)限個(gè)值。為了實(shí)現(xiàn)以數(shù)字碼表示樣值，必須采用“四舍 五入”的方法把樣值分級(jí)“取整” ，

14、使一定取值范圍內(nèi)的樣值由無(wú)限多個(gè)值變?yōu)?有限個(gè)值。這一過(guò)程稱為量化。模擬信號(hào)的量化分為均勻量化和非均勻量化。 實(shí)際中，往往采用非均勻量化。在非均勻量化時(shí)，量化間隔是隨信號(hào)抽樣值的 不同而變化的。信號(hào)抽樣值小時(shí)，其量化間隔也??；反之，量化間隔就大。v 圖 4-1-1 模擬信號(hào)的量化 模擬信號(hào)的量化分為均勻量化和非均勻量化。由于均勻量化存在的主要缺 點(diǎn)是：無(wú)論抽樣值大小如何，量化噪聲的均方根值都固定不變。因此，當(dāng)信號(hào) 較小時(shí)，則信號(hào)量化噪聲功率比也就很小，這樣，對(duì)于弱信號(hào)時(shí)的量化信( )m t 噪比就難以達(dá)到給定的要求。通常，把滿足信噪比要求的輸入信號(hào)取值范圍定 義為動(dòng)態(tài)范圍，可見(jiàn)，均勻量化時(shí)的信

15、號(hào)動(dòng)態(tài)范圍將受到較大的限制。為了克 服這個(gè)缺點(diǎn)，實(shí)際中，往往采用非均勻量化。 非均勻量化是根據(jù)信號(hào)的不同區(qū)間來(lái)確定量化間隔的。對(duì)于信號(hào)取值小的 區(qū)間，其量化間隔也??；反之，量化間隔就大。它與均勻量化相比，有兩個(gè)v 突出的優(yōu)點(diǎn)。首先，當(dāng)輸入量化器的信號(hào)具有非均勻分布的概率密度（實(shí)際中 常常是這樣）時(shí)，非均勻量化器的輸出端可以得到較高的平均信號(hào)量化噪聲功 率比；其次，非均勻量化時(shí)，量化噪聲功率的均方根值基本上與信號(hào)抽樣值成 比例。因此量化噪聲對(duì)大、小信號(hào)的影響大致相同，即改善了小信號(hào)時(shí)的量化 信噪比。量化則是將取值連續(xù)的采樣變成取值離散的采樣 實(shí)際中，非均勻量化的實(shí)際方法通常是將抽樣值通過(guò)壓縮再進(jìn)

16、行均勻量化。 通常使用的壓縮器中，大多采用對(duì)數(shù)式壓縮。廣泛采用的兩種對(duì)數(shù)壓縮律是 壓縮律和 a 壓縮律。美國(guó)采用壓縮律，我國(guó)和歐洲各國(guó)均采用 a 壓縮律， 因此，pcm 編碼方式采用的也是 a 壓縮律。 4.24.2 量化仿真量化仿真 圖 4-2-1 量化仿真圖 量化過(guò)程是由采樣量化編碼器（scalar quantizer）來(lái)完成的。如圖所示，為 一個(gè)采樣量化編碼器模塊。它有三個(gè)輸出端口，第一個(gè)輸出端口輸出均勻量化， 第二個(gè)輸出端口輸出信號(hào)的非均勻量化，第三個(gè)輸出端口輸出 a 壓縮律量化。 采樣量化編碼器模塊及其參數(shù)設(shè)置對(duì)話框如下圖所示： 圖 4-2-2 均勻量化參數(shù) 圖 4-2-3 非均勻量

17、化參數(shù) 圖 4-2-4 a 律量化參數(shù) 4-2-5 量化仿真圖 根據(jù)以上參數(shù)得出仿真圖形如上圖所示，第一幅圖為均勻量化仿真圖，第二 幅圖為輸入的正弦信號(hào)，第三幅圖為非均勻量化仿真圖，第一幅圖為 a 律量化 仿真圖。 當(dāng)均勻量化時(shí)，每個(gè)量化區(qū)間的量化電平均取在各區(qū)間的中點(diǎn)，其量化間 隔（量化臺(tái)階）v 取決于輸入信號(hào)的變化范圍和量化電平數(shù)。當(dāng)信號(hào)的變化范 圍和量化電平數(shù)確定后，量化間隔也被確定。假如輸入信號(hào)的最小值和最大值 分別用 a 和 b 表示，量化電平數(shù)為 m，那么，均勻量化時(shí)的量化間隔為： ba v m 量化器輸出 mq為： mq = qi，當(dāng) mi-1 m mi 式中 mi為第 i 個(gè)量

18、化區(qū)間的終點(diǎn)，可以寫(xiě)成： mi = a + iv qi為第 i 個(gè)量化區(qū)間的量化電平，可以表示為： i=1,2,m 1 2 ii i mm q 量化間隔設(shè)置為：-0.75 -0.25 0.25 0.75 量化碼本設(shè)置為：-0.825 -0.5 0 0.5 0.825 當(dāng)非均勻量化時(shí)，對(duì)于信號(hào)取值小的區(qū)間，其量化間隔v 也?。环粗?，量 化間隔就大。正如 a 律壓縮，也就是壓縮器具有如下特性的壓縮律： ，0 x 1/a 1 ln ax y a , 1/a x 1 1 ln 1 ln ax y a 式中 x 為歸一化的壓縮器輸入電壓，y 為歸一化的壓縮器輸出電壓，a 為壓擴(kuò) 參數(shù)，表示壓縮程度。 量

19、化間隔設(shè)置為：-1/2 -1/4 -1/8 -1/16 -1/32 -1/64 -1/128 0 1/128 1/64 1/32 1/16 1/8 1/4 1/2 1 量化碼本設(shè)置為：-1 -7/8 -6/8 -5/8 -4/8 -3/8 -2/8 -1/8 0 1/8 2/8 3/8 4/8 5/8 6/8 7/8 1 由數(shù)學(xué)模型知道它能將小信號(hào)放大，將大信號(hào)壓縮。將采用 13 折線計(jì)算出 的 y 與 x 的對(duì)應(yīng)關(guān)系列于表 3.2 中（注：表中只列出了第一象限 x 與 y 的值， 第三象限的值與第一象限完全對(duì)稱） 。 表 3.2 采用 13 折線計(jì)算出的 y 與 x 的對(duì)應(yīng)關(guān)系 y 值01/

20、82/83/84/85/86/87/81 x 值（a 律 13 折線） 01/1281/641/321/161/81/41/21 經(jīng)比較可以看到，a 律量化效果很好，因非均勻量化為近似的 a 律量化，非均 勻量化效果明顯比均勻量化好。 下圖為單獨(dú)提出均勻量化和非均勻量化比較： 圖 4-2-6 均勻量化和非均勻量化比較 從該圖中可以看到：均勻量化后的信號(hào)無(wú)論大信號(hào)還是小信號(hào)其量化間隔 都相同。而非均勻量化后的信號(hào)，對(duì)大信號(hào)進(jìn)行壓縮而對(duì)小信號(hào)進(jìn)行較大的放 大。這就相當(dāng)于把信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展了。 4.34.3 量化誤差量化誤差 1、均勻量化（曲線名稱見(jiàn)各自曲線圖） （1） n=8 圖 4-3-1 原

21、始信號(hào)及量化曲線 4-3-2 量化值及編碼顯示 （2） n=16 圖 4-3-3 原始信號(hào)及量化曲線 4-3-4 量化值及編碼顯示 （3） n=64 圖 4-3-5 原始信號(hào)及量化曲線 4-3-6 量化值及編碼顯示 2、非均勻量化（u 率對(duì)數(shù)量化） (1)n=8 圖 4-3-7 原始信號(hào)及量化曲線 4-3-8 量化值及編碼顯示 （1）n=16 圖 4-3-9 原始信號(hào)及量化曲線 4-3-10 量化值及編碼顯示 （2）n=64 圖 4-3-11 原始信號(hào)及量化曲線 圖 4-3-12 量化值及編碼顯示 2、數(shù)據(jù)分析與說(shuō)明、數(shù)據(jù)分析與說(shuō)明： （1）n=8，16，64 的均勻量化曲線 對(duì)于均勻量化，量

22、化級(jí)數(shù)越大，量化值與原始值約接近，量化 誤差越小，即量化效果越好。 （2）n=8，16，64 的均勻量化信噪比 對(duì)于均勻量化，量化級(jí)數(shù)越大，量化信噪比越大 （3）n= 8，16，64 的非均勻量化曲線 對(duì)于非均勻量化，量化級(jí)數(shù)越大，量化值與原始值約接近，量 化誤差越小，即量化效果越好。 （4）n=8，16，64 的非均勻量化信噪比 對(duì)于非均勻量化，量化級(jí)數(shù)越大，量化信噪比越大 （5）對(duì)于相同量化級(jí)的均勻與非均勻量化特性 均勻量化的量化誤差分布比較均勻，而非均勻量化的量化誤差 隨信號(hào)幅度變化：在大幅度處大，在小幅度處小。當(dāng) n 較小時(shí)，均 勻量化的量化信噪比大于非均勻量化，但是當(dāng) n 較大時(shí)，均

23、勻量化 的量化信噪比小于非均勻量化 第五章第五章 編編 碼碼 5.15.1 編碼原理編碼原理 所謂編碼就是把量化后的抽樣信號(hào)變換成給定字長(zhǎng)的二進(jìn)制代碼的過(guò)程， 就是把量化后的信號(hào)變換成代碼，其相反的過(guò)程稱為譯碼。當(dāng)然，這里的編碼 和譯碼與差錯(cuò)控制編碼和譯碼是完全不同的，前者是屬于信源編碼的范疇。 在現(xiàn)有的編碼方法中，若按編碼的速度來(lái)分，大致可分為兩大類：低速編 碼和高速編碼。通信中一般都采用第二類。編碼器的種類大體上可以歸結(jié)為三 類：逐次比較型、折疊級(jí)聯(lián)型、混合型。在逐次比較型編碼方式中，無(wú)論采用 幾位碼，一般均按極性碼、段落碼、段內(nèi)碼的順序排列。pcm 通過(guò)抽樣、量化、 編碼三個(gè)步驟將模擬連

24、續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼。下面結(jié)合 13 折線的量化來(lái)加以 說(shuō)明。 表 1-1 段落碼 表 1-2 段內(nèi)碼 段落序號(hào)段落碼量化級(jí)段內(nèi)碼 151111 8111 141110 131101 7110 121100 111011 6101 101010 91001 5100 81000 70111 4011 60110 50101 3010 40100 30011 2001 20010 10001 1000 00000 在 13 折線法中，無(wú)論輸入信號(hào)是正是負(fù)，均按 8 段折線（8 個(gè)段落）進(jìn)行 編碼。若用 8 位折疊二進(jìn)制碼來(lái)表示輸入信號(hào)的抽樣量化值，其中用第一位表 示量化值的極性，其余七位（第二位

25、至第八位）則表示抽樣量化值的絕對(duì)大小。 具體的做法是：用第二至第四位表示段落碼，它的 8 種可能狀態(tài)來(lái)分別代表 8 個(gè)段落的起點(diǎn)電平。其它四位表示段內(nèi)碼，它的 16 種可能狀態(tài)來(lái)分別代表每一 段落的 16 個(gè)均勻劃分的量化級(jí)。這樣處理的結(jié)果，8 個(gè)段落被劃分成 27128 個(gè)量化級(jí)。 5.2 編碼仿真編碼仿真 圖 5-2-1 編碼仿真 驗(yàn)證：輸入數(shù)字 120，輸出數(shù)值 120 對(duì)應(yīng)的折疊碼為 10111101。 設(shè) c7 c6 c5 c4 c3 c2 c1 c0為 8 位碼的 8 個(gè)比特，其安排如下： 極性碼 段落碼 段內(nèi)碼 c7 c6 c5 c4 c3 c2 c1 c0 根據(jù)這種安排，段落碼

26、及段內(nèi)碼所對(duì)應(yīng)的段落及電平值如表 3.14 所示： 表 1-3 段落電平關(guān)系 段落碼段內(nèi)碼對(duì)應(yīng)電平（）段落序號(hào) c6 c5 c4 段落起點(diǎn)電平 （）c3 c2 c1 c0 段落長(zhǎng)度 （） 10 0 008 4 2 116 20 0 1168 4 2 116 30 1 03216 8 4 232 40 1 16432 16 8 464 51 0 012864 32 16 8128 61 0 1256128 64 32 16256 71 1 0512256 128 64 32512 81 1 11024512 256 128 641024 第六章第六章 綜綜 合合 6.1 仿真框圖及各部分的簡(jiǎn)介

27、圖 6-1-1 simulink pcm 編碼和解碼組成的框圖 1.信源 在通信系統(tǒng)中假定我們僅用來(lái)傳送語(yǔ)音信號(hào),因語(yǔ)音信號(hào)的頻帶范圍為 300hz23400hz ,為了更好的體現(xiàn)人的語(yǔ)音的頻率的變化以及觀察所采用的系統(tǒng) 對(duì)語(yǔ)音頻帶范圍內(nèi)的信號(hào)恢復(fù)程度,我們采用了chrip 函數(shù)。chrip 函數(shù)是其頻 率時(shí)間線性增長(zhǎng)的函數(shù),在雷達(dá)系統(tǒng)中這樣的信號(hào)稱為線性調(diào)頻信號(hào),并用專用 詞匯chrip 表示。 2.模擬低通濾波器 按照采樣定理的要求選擇采樣頻率,即s 2c ,但考慮到信號(hào)的頻譜不 是銳止的,最高截止頻率以上還有較小的高頻分量,為此可選s = (324) c 。另外可以在采樣之前加一保護(hù)性的

28、低通濾波器,濾去高于s/ 2 的一些無(wú)用 的高頻分量,以及其他的一些雜散信號(hào),因此在采樣前加入一低通濾波器。 3.矩形脈沖序列 由于產(chǎn)生和傳輸單位沖激函數(shù)難以實(shí)現(xiàn),因此實(shí)際中通常采用矩形脈沖抽樣,根 據(jù)ccitt 標(biāo)準(zhǔn),留一定的防衛(wèi)帶則采樣頻率f s = 8000hz , t = 1/8000 = 125s 用占空比為50 %的矩形脈沖序列。 4.相乘器 通過(guò)相乘器使語(yǔ)音信號(hào)與矩形脈沖相乘從而獲得時(shí)域離散信號(hào),此即信號(hào)的 抽樣過(guò)程。 5.a率壓縮 由于實(shí)現(xiàn)困難,因此工程上通常用十三折曲線來(lái)近似地表示a 律曲線。 6.均勻量化和編碼 根據(jù)語(yǔ)音信號(hào)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果:在信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍40db 的情況下信噪比不應(yīng)低 于26db。因此用8 位 量化器,量化間隔為125s。 7.編碼器 編碼器是將量化后信號(hào)編成適合信道傳輸?shù)男盘?hào)。 8.解碼器 將從信道接受到信息進(jìn)行解碼 9.a率解壓 對(duì)解碼后的信號(hào)量化值進(jìn)行擴(kuò)展,得到重建信號(hào)。 10.