通信工程課程設(shè)計(jì)--脈沖編碼調(diào)制（pcm）系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　PCM是脈沖編碼調(diào)制的簡稱，是現(xiàn)代語音通信中數(shù)字化的重要編碼方式。本課程設(shè)計(jì)利用MATLAB集成環(huán)境，對(duì)信號(hào)進(jìn)行PCM編碼調(diào)制，建立13折線A律PCM編碼器模型

2、，進(jìn)一步繪制出對(duì)信號(hào)進(jìn)行脈沖編碼調(diào)制時(shí)域波形圖，根據(jù)運(yùn)行結(jié)果和波形分析PCM編碼調(diào)制，加強(qiáng)對(duì)這部分內(nèi)容的理解并了解如何運(yùn)用于語音傳輸，光纖傳輸?shù)阮I(lǐng)域在課程設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)為Windows 2000，使用工具軟件為MATLAB 7.1。本課程設(shè)計(jì)主要目的是在信號(hào)傳輸過程中，運(yùn)用A律PCM譯碼實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換。該設(shè)計(jì)運(yùn)用MATLAB的M文件來編寫程序，根據(jù)經(jīng)過抽樣、量化、編碼后收到的碼組（極性碼除外），使用A律譯碼產(chǎn)生相應(yīng)的

3、控制脈沖，從而輸出一個(gè)與發(fā)信端抽樣值接近的脈沖，通過計(jì)算，得出理論值與實(shí)際值近似，成功達(dá)到了設(shè)計(jì)效果。在該平臺(tái)運(yùn)行程序完成了對(duì)脈沖編碼調(diào)制以及對(duì)結(jié)果的觀察。通過該課程設(shè)計(jì)，達(dá)到了對(duì)信號(hào)進(jìn)行PCM編碼的目的。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目研究報(bào)告</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 項(xiàng)目簡介·

4、83;····································&

5、#183;····································

6、;····································

7、83;··4</p><p>　　1.1 項(xiàng)目開發(fā)·····························

8、;····································

9、83;····································&

10、#183;·······4</p><p>　　1.2 開發(fā)人員·······················

11、83;····································&

12、#183;····································

13、;·············4</p><p>　　1.3指導(dǎo)老師··················&#

14、183;····································

15、····································

16、3;···················4</p><p>　　第二章 項(xiàng)目研究意義···········

17、3;····································&#

18、183;····································

19、·····················4</p><p>　　2.1課程設(shè)計(jì)目的··········&

20、#183;····································

21、;····································

22、83;·····················4</p><p>　　2.2課程設(shè)計(jì)要求·········

23、3;····································&#

24、183;····································

25、······················4</p><p>　　第三章 采用的技術(shù)·········&

26、#183;····································

27、;····································

28、83;···························5</p><p>　　3.1脈沖編碼調(diào)制···

29、3;····································&#

30、183;····································

31、····························5</p><p>　　3.2 PCM編碼原理···

32、;····································

33、83;····································&

34、#183;····························6</p><p>　　3.3文本輸入法簡介··&

35、#183;····································

36、;····································

37、83;·························10</p><p>　　3.4系統(tǒng)功能簡介·····

38、83;····································&

39、#183;····································

40、;·························11</p><p>　　第四章 課程設(shè)計(jì)進(jìn)度表·····&#

41、183;····································

42、····································

43、3;·····················12</p><p>　　第五章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)分配表·········

44、····································

45、3;····································&#

46、183;···········12</p><p>　　第六章 達(dá)到的效果···················&#

47、183;····································

48、····································

49、3;················13</p><p>　　6.1仿真波形···············

50、····································

51、3;····································&#

52、183;·······················13</p><p>　　6.3序輸入與輸出結(jié)果·······

53、····································

54、3;····································&#

55、183;··················15</p><p>　　6.4輸出結(jié)果分析············&#

56、183;····································

57、····································

58、3;····················15</p><p>　　第七章 源程序的運(yùn)行與解釋··········

59、····································

60、3;····································&#

61、183;··········15</p><p>　　第八章 設(shè)計(jì)過程中解決問題···················

62、3;····································&#

63、183;····································

64、·16</p><p>　　第九章 心得體會(huì)······························&

65、#183;····································

66、;····································

67、83;········17</p><p>　　第十章 參考文獻(xiàn)······················

68、3;····································&#

69、183;····································

70、················18</p><p><b>　　第一章 項(xiàng)目簡介</b></p><p><b>　　1.1 項(xiàng)目名稱</b></p><p>　

71、　脈沖編碼調(diào)制（PCM）系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真</p><p><b>　　1.2 開發(fā)人員</b></p><p>　　11通信工程一班 韋觀琴 張惠靈</p><p><b>　　1.3指導(dǎo)老師</b></p><p><b>　　王小文</b></p><p

72、>　　第二章 項(xiàng)目研究的意義</p><p><b>　　2.1課程設(shè)計(jì)概述</b></p><p>　　該課程設(shè)計(jì)的目的是讓我們進(jìn)一步學(xué)習(xí)PCM編譯碼器原理；在通信系統(tǒng)仿真軟件MATLAB平臺(tái)上，采用M文件設(shè)計(jì)A律PCM碼譯碼器。對(duì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)試；對(duì)譯碼器進(jìn)行仿真；對(duì)仿真結(jié)果結(jié)合編譯碼理論進(jìn)行分析等。使學(xué)生在課程設(shè)計(jì)過程中能夠理論聯(lián)系實(shí)際，在實(shí)踐中充分利用所

73、學(xué)理論知識(shí)分析和研究設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的各類技術(shù)問題，鞏固和擴(kuò)大所學(xué)知識(shí)面，為以后走向工作崗位進(jìn)行設(shè)計(jì)打下一定的基礎(chǔ)。</p><p>　　2.2課程設(shè)計(jì)要求及研究意義</p><p>　　隨著大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展,已可將話路濾波器和PCM編碼器集成在同一芯片上,這使PCM在光纖通信,數(shù)字微波通信,衛(wèi)星通信等數(shù)字通信領(lǐng)域中獲得了更廣泛的應(yīng)用仿真技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用?；谛盘?hào)用于通信系統(tǒng)的

74、動(dòng)態(tài)仿真軟件MATLAB具有強(qiáng)大的功能，可以滿足從底層到高層不同層次的設(shè)計(jì)、分析使用，并且提供了嵌入式的模塊分析方法，形成多層系統(tǒng)，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加簡潔明了，便于完成復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)譯碼器前，首先以理論作指導(dǎo)，構(gòu)思設(shè)計(jì)方案。再用MATLAB語言編寫程序，在MATLAB軟件平臺(tái)上運(yùn)行，得到正確程序，并且進(jìn)行調(diào)試、仿真和分析。然后對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理，輸出結(jié)果和分析結(jié)論應(yīng)該一致，而且應(yīng)符合理論。最后，獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)并按要求寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告書。&

75、lt;/p><p><b>　　第三章 采用的技術(shù)</b></p><p><b>　　3.1脈沖編碼調(diào)制</b></p><p>　　脈沖編碼調(diào)制(pulse code modulation，PCM)是概念上最簡單、理論上最完善的編碼系統(tǒng)，是最早研制成功、使用最為廣泛的編碼系統(tǒng)，但也是數(shù)據(jù)量最大的編碼系統(tǒng)。PCM的編碼原理比

76、較直觀和簡單，PCM的實(shí)現(xiàn)主要包括三個(gè)步驟完成：抽樣、量化、編碼。分別完成時(shí)間上離散、幅度上離散、及量化信號(hào)的二進(jìn)制表示。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μ律方式，我國采用了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,下圖為PCM系統(tǒng)的原理框圖：</p><p>　　圖中，輸入的模擬信號(hào)m(t)經(jīng)抽樣、量化、編碼后變成了數(shù)字信號(hào)(PCM信號(hào)

77、)，經(jīng)信道傳輸?shù)竭_(dá)接收端，由譯碼器恢復(fù)出抽樣值序列，再由低通濾波器濾出模擬基帶信號(hào)m(t)。通常，將量化與編碼的組合稱為模/數(shù)變換器（A/D變換器)；而譯碼與低通濾波的組合稱為數(shù)/模變換器(D/A變換器)。前者完成由模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的變換，后者則相反，即完成數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的變換。</p><p>　　PCM在通信系統(tǒng)中完成將語音信號(hào)數(shù)字化功能，它的實(shí)現(xiàn)主要包括三個(gè)步驟完成：抽樣、量化、編碼。分別完成時(shí)間上離

78、散、幅度上離散、及量化信號(hào)的二進(jìn)制表示。根據(jù)CCITT的建</p><p>　　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μ律方式，我國采用了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。</p><p>　　3.2 PCM編碼原理</p><p><b>　　(1) 抽樣</b&

79、gt;</p><p>　　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)過抽樣后還應(yīng)當(dāng)包含原信號(hào)中所有信息，也就是說能無失真的恢復(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。</p><p>　　在一個(gè)頻帶限制在（0，f h）內(nèi)的時(shí)間連續(xù)信號(hào)f（t），如果以1/2 f h的時(shí)間間隔對(duì)它進(jìn)行抽樣，那么根據(jù)這些抽樣值就能完全恢復(fù)原信號(hào)。或者

80、說，如果一個(gè)連續(xù)信號(hào)</p><p>　　f（t）的頻譜中最高頻率不超過f h，當(dāng)抽樣頻率f S≥2 f h時(shí)，抽樣后的信號(hào)就包含原連續(xù)的全部信息。抽樣定理在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意在抽樣前后模擬信號(hào)進(jìn)行濾波，把高于二分之一抽樣頻率的頻率濾掉。這是抽樣中必不可少的步驟。</p><p><b>　　(2) 量化</b></p><p>　　量化，就是把

81、經(jīng)過抽樣得到的瞬時(shí)值將其幅度離散，即用一組規(guī)定的電平，把瞬時(shí)抽樣值用最接近的電平值來表示。</p><p>　　從數(shù)學(xué)上來看，量化就是把一個(gè)連續(xù)幅度值的無限數(shù)集合映射成一個(gè)離散幅度值的有限數(shù)集合。一個(gè)模擬信號(hào)經(jīng)過抽樣量化后，得到已量化的脈沖幅度調(diào)制信號(hào)，它僅為有限個(gè)數(shù)值。</p><p>　　如下圖所示，量化器輸出L個(gè)量化值，k=1，2，3，…，L。常稱為重建電平或量化電平。當(dāng)量化器輸入信

82、號(hào)幅度x落在與之間時(shí)，量化器輸出電平為。這個(gè)量化過程可以表達(dá)為： </p><p>　　這里稱為分層電平或判決閾值。通常稱為量化間隔。</p><p><b>　　3</b></p><p>　　模擬信號(hào)的量化分為均勻量化和非均勻量化。</p><p><b>　　均勻量化： </b><

83、;/p><p>　　用這種方法量化輸入信號(hào)時(shí)，無論對(duì)大的輸入信號(hào)還是小的輸入信號(hào)一律都采用相同的量化間隔。為了適應(yīng)幅度大的輸入信號(hào)，同時(shí)又要滿足精度要求，就需要增加樣本的位數(shù)。但是，對(duì)話音信號(hào)來說，大信號(hào)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)并不多，增加的樣本位數(shù)就沒有充分利用。為了克服這個(gè)不足，就出現(xiàn)了非均勻量化的方法。</p><p><b>　　非均勻量化：</b></p>&l

84、t;p>　　非均勻量化是根據(jù)信號(hào)的不同區(qū)間來確定量化間隔的。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)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。</p

85、><p>　　實(shí)際中，非均勻量化的實(shí)際方法通常是將抽樣值通過壓縮再進(jìn)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。美國采用壓縮律，我國和歐洲各國均采用A壓縮律，所謂A壓縮律也就是壓縮器具有如下特性的壓縮律：</p><p><b>　　， 。</b></p><p>　　由于A律壓縮實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，常使用

86、 13 折線法編碼, 壓擴(kuò)特性圖如下圖所示：</p><p>　　A律函數(shù)13折線壓擴(kuò)特性圖</p><p>　　這樣，它基本上保持了連續(xù)壓擴(kuò)特性曲線的優(yōu)點(diǎn)，又便于用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)中所用到的PCM編碼正是采用這種壓擴(kuò)特性來進(jìn)行編碼的。 </p><p>　　表1 13折線時(shí)的值與計(jì)算值的比較</p><p>　　表1中第二行的 值是根

87、據(jù) 時(shí)計(jì)算得到的，第三行的 值是13折線分段時(shí)的值?？梢?，13折線各段落的分界點(diǎn)與 曲線十分逼近，同時(shí) 按2的冪次分割有利于數(shù)字化。</p><p><b>　　5</b></p><p><b>　　(3) 編碼</b></p><p>　　所謂編碼就是把量化后的信號(hào)變換成代碼，其相反的過程稱為譯碼。當(dāng)然，這里的編碼和譯

88、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。</p><p>　　在現(xiàn)有的編碼方法中，若按編碼的速度來分，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。下面結(jié)合13折線的量化來加以說明。 </p><p>　　

89、表2 段落碼 表3 段內(nèi)碼</p><p><b>　　6</b></p><p>　　PCM編譯碼器的實(shí)現(xiàn)可以借鑒單片PCM編碼器集成芯片，如：TP3067A、CD22357等。單芯片工作時(shí)只需給出外圍的時(shí)序電路即可實(shí)現(xiàn)，考慮到實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，仿真時(shí)將PCM編譯碼器分為編碼器和譯碼器模塊分別實(shí)現(xiàn)，在13折線法中

90、，無論輸入信號(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（第二位至第八位）則表示抽樣量化值的絕對(duì)大小。</p><p>　　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27

91、＝128個(gè)量化級(jí)。段落碼和8個(gè)段落之間的關(guān)系如表2所示；段內(nèi)碼與16個(gè)量化級(jí)之間的關(guān)系見表3。</p><p><b>　?。?）譯碼</b></p><p>　　PCM譯碼器是實(shí)現(xiàn)PCM編碼的逆系統(tǒng)。其中各模塊功能如下：</p><p>　　D/A轉(zhuǎn)換器：用來實(shí)現(xiàn)與A/D轉(zhuǎn)換相反的過程，實(shí)現(xiàn)數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量，從而達(dá)到譯碼最基本的要求，也就是

92、最起碼的步驟。</p><p>　　瞬時(shí)擴(kuò)張器：實(shí)現(xiàn)與瞬時(shí)壓縮器相反的功能，由于采用 A 律壓縮，擴(kuò)張也必須采用A律瞬時(shí)擴(kuò)張器。 </p><p>　　低通濾波器：由于采樣脈沖不可能是理想沖激函數(shù)會(huì)引入孔徑失真，量化時(shí)也會(huì)帶來量化噪聲，及信號(hào)再生時(shí)引入的定時(shí)抖動(dòng)失真，需要對(duì)再生信號(hào)進(jìn)行幅度及相位的補(bǔ)償，同時(shí)濾除高頻分量，在這里使用與編碼模塊中相同的低通濾波器。</p>

93、;<p>　　3.3文本輸入法簡介</p><p>　　MATLAB 語言是當(dāng)今國際上科學(xué)界 (尤其是自動(dòng)控制領(lǐng)域) 最具影響力、也是最有活力的軟件。它起源于矩陣運(yùn)算，并已經(jīng)發(fā)展成一種高度集成的計(jì)算機(jī)語言。它提供了強(qiáng)大的科學(xué)運(yùn)算、靈活的程序設(shè)計(jì)流程、高質(zhì)量的圖形可視化與界面設(shè)計(jì)、便捷的與其他程序和語言接口的功能。MATLAB 語言在各國高校與研究單位起著重大的作用。  

94、60;MATLAB的含義是矩陣實(shí)驗(yàn)室（MATRIX LABORATORY），主要用于方便矩陣的存取，其基本元素是無須定義維數(shù)的矩陣。MATLAB自問世以來,就是以數(shù)值計(jì)算稱雄。MATLAB進(jìn)行數(shù)值計(jì)算的基本單位是復(fù)數(shù)數(shù)組（或稱陣列），這使得MATLAB高度“向量化”。經(jīng)過十幾年的完善和擴(kuò)充，現(xiàn)已發(fā)展成為線性代數(shù)課程的標(biāo)準(zhǔn)工具。由于它不需定義數(shù)組的維數(shù)，</p><p>　　并給出矩陣函數(shù)、特殊矩陣專門的庫函數(shù)，使

95、之在求解諸如信號(hào)處理、建模、系統(tǒng)識(shí)別、控制、優(yōu)化等領(lǐng)域的問題時(shí)，顯得大為簡捷、高效、方便，這是其它高級(jí)語言所不能比擬的。美國許多大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室都安裝有MATLAB供學(xué)習(xí)和研究之用。在那里,MATLAB是攻讀學(xué)位的大學(xué)生碩士生、博士生必須掌握的基本工具。MATLAB中包括了被稱作工具箱（TOOLBOX）的各類應(yīng)用問題的求解工具。工具箱實(shí)際上是對(duì)MATLAB進(jìn)行擴(kuò)展應(yīng)用的一系列MATLAB函數(shù)（稱為M文件），它可用來求解各類學(xué)科的問題，包括信

96、號(hào)處理、圖象處理、控制系統(tǒng)辨識(shí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。隨著MATLAB版本的不斷升級(jí)，其所含的工具箱的功能也越來越豐富，因此，應(yīng)用范圍也越來越廣泛，成為涉及數(shù)值分析的各類工程師不可不用的工具。 MATLAB5.3中包括了圖形界面編輯GUI，改變了以前單一的“在指令窗通過文本形的指令進(jìn)行各種操作”的狀況。這可讓使用者也可以象VB、VC、VJ、DELPHI等那樣進(jìn)行一般的可視化的程序編輯。在命令窗口（matlab command window）鍵入s

97、imulink，就出現(xiàn)(SIMULINK) 窗口。以往十分困難的系統(tǒng)仿真問題，用</p><p><b>　　3.4系統(tǒng)功能簡介</b></p><p>　　該系統(tǒng)主要是通過A律PCM譯碼，在信號(hào)傳輸過程中，運(yùn)用A律PCM譯碼實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換。該設(shè)計(jì)運(yùn)用MATLAB的M文件來編寫程序，根據(jù)經(jīng)過抽樣、量化、編碼后收到的碼組（極性碼除外），使用A律譯碼產(chǎn)生相應(yīng)

98、的控制脈沖，從而輸出一個(gè)與發(fā)信端抽樣值接近的脈沖，通過計(jì)算，得出理論值與實(shí)際值近似，成功達(dá)到了設(shè)計(jì)效果。</p><p>　　在通信系統(tǒng)中完成將語音信號(hào)數(shù)字化功能。PCM的實(shí)現(xiàn)主要包括三個(gè)步驟完成：抽樣、量化、編碼。分別完成時(shí)間上離散、幅度上離散、及量化信號(hào)的二進(jìn)制表示。</p><p>　　PCM 編碼通過抽樣、量化、編碼三個(gè)步驟將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼。采用均勻量化時(shí)，其抗噪

99、聲性能與量化級(jí)數(shù)有關(guān)，每增加一位編碼，其信噪比增加約6dB，但實(shí)現(xiàn)的電路復(fù)雜程度也隨之增加，占用帶寬也越寬。因此實(shí)際采用的量化方式多為非均勻量化，通常使用信號(hào)壓縮與擴(kuò)張技術(shù)來實(shí)現(xiàn)非均勻量化。在保持信號(hào)固有的動(dòng)態(tài)范圍前提下，在量化前將小信號(hào)進(jìn)行放大而對(duì)大信號(hào)進(jìn)行壓縮。通常的壓縮方法有13折線A律和μ律兩種標(biāo)準(zhǔn)，本課程設(shè)計(jì)采用的是A律13折線。從而成功實(shí)現(xiàn)了該課程設(shè)計(jì)。</p><p>　　第四章 課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)度表

100、</p><p><b>　　表4</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)分配表</b></p><p><b>　　表5</b></p><p><b>　　第六章 達(dá)到的效果</b></p><p>　　以MATLAB

101、的Simulink為工具平臺(tái)，根據(jù)PCM系統(tǒng)的組成原理，在Simulink模塊庫中找出</p><p>　　相應(yīng)的模塊，選擇合適的模塊以及設(shè)置適當(dāng)?shù)膮?shù)，建立了 PCM 通信系統(tǒng)仿真模型，圖示如下：</p><p><b>　　6.1仿真波形</b></p><p><b>　　信號(hào)源的波形</b></p>

102、<p><b>　　PCM編碼的波形</b></p><p><b>　　9</b></p><p>　　PCM譯碼時(shí)經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)化并用A律擴(kuò)張后的輸出波形</p><p>　　譯碼后恢復(fù)源信號(hào)的輸出波形</p><p>　　由以上數(shù)據(jù)波形可以看出在PCM編碼的過程中，譯碼輸出的波形具有一

103、定的延遲現(xiàn)象，其波形基本上不失真的在接收端得到恢復(fù)，傳輸?shù)倪^程中實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化的傳輸過程。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　利用MATLAB軟件完成了一個(gè)完整的PCM通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮了SIMULINK功能強(qiáng)大，建模簡單，參數(shù)易于調(diào)整的特點(diǎn)。結(jié)果表明，基于SIMULINK仿真模型，能夠反映模擬通信系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)工作過程，其可視化界面具有很好

104、的演示效果，為通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究提供了強(qiáng)有力的工具，也為學(xué)習(xí)通信系統(tǒng)理論提供了一條非常好的途徑。</p><p>　　在通信原理的教學(xué)過程中,一直注重理論的教學(xué),但是深?yuàn)W的理論難以理解,很有必要以某種可見的、圖形化的形式來加深對(duì)理論的理解。MATLAB的引入帶來了直觀的感受,提供了完</p><p>　　整的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真和可視化的分析環(huán)境,可以構(gòu)造各種復(fù)雜的模擬、數(shù)字、數(shù)?；旌舷到y(tǒng)

105、以及各種速率的系統(tǒng),主要用于電路與通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真。通過MATLAB語言對(duì)PCM調(diào)制系統(tǒng)的采樣、量化、編碼的仿真與計(jì)算，使得分析PCM調(diào)制系統(tǒng)變得直觀簡單。 </p><p>　　6.2程序輸入與輸出結(jié)果</p><p>　　程序的編碼輸入與譯碼輸出如下：</p><p><b>　　>> q_pcm</b></p>

106、<p>　　x=[1 0 0 1 1 1 0 1]</p><p><b>　　a=-2048</b></p><p><b>　　b=2048</b></p><p><b>　　>>y =</b></p><p><b>　　29.500

107、0</b></p><p><b>　　6.3輸出結(jié)果分析</b></p><p>　　輸入編碼信號(hào)的向量第一個(gè)1是極性碼,代表為正.后面的0 0 1代表的是在第二區(qū)間,其中第二區(qū)間的范圍是16~32,把第二區(qū)間分成16份,每個(gè)量化區(qū)間為1,最后四位</p><p>　　1 1 0 1代表的是第二的區(qū)間的第13個(gè)量化間隔。譯碼輸出為

108、：</p><p><b>　　（3-1）</b></p><p>　　該計(jì)算結(jié)果與程序輸出結(jié)果相同，所以結(jié)果正確[6]。</p><p>　　第七章 源程序的運(yùn)行與解釋</p><p>　　該程序主要是通過MATLAB軟件里的M文件，結(jié)合A律13折線和PCM譯碼器進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)譯碼輸出。</p><

109、p><b>　　源程序代碼為：</b></p><p>　　x=input(‘輸入編碼信號(hào)向量形式：’)； 　　　　%輸入PCM編碼信號(hào)</p><p>　　a=input(‘輸入信號(hào)范圍a：’)； </p><p>　　b=input(‘輸入信號(hào)范圍b：’)；　　 　　　　%a,b為輸入信號(hào)范圍 &l

110、t;/p><p>　　delta=b/2048； %量化間隔</p><p>　　n1=x(2)*2^2+x(3)*2^1+x(4)+1； %將二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制碼,求得信號(hào)落在第幾個(gè)段落區(qū)間</p><p><b>　　if n1==1</b></p><p>　　a1=

111、0；b1=16；</p><p><b>　　else</b></p><p>　　a1=2^(n1+2)；b1=2^(n1+3)； </p><p>　　end %求該段落區(qū)間的范圍</p><p>　　delta1=(b1-a1)/1

112、6； %將該段落平均分成16份</p><p>　　p=x(5)*2^3+x(6)*2^2+x(7)*2^1+x(8)； %p為該信號(hào)落在第幾個(gè)段內(nèi)區(qū)間</p><p>　　a2=a1+delta1*(p);b2=a1+delta1*(p+1)；　　 %求得段內(nèi)區(qū)間范圍</p><p>　　disp(‘譯碼器輸出為：’

113、)</p><p>　　if x(1)==1</p><p>　　y=(a2+b2)/2*delta %根據(jù)極性輸出PCM解碼值</p><p>　　else y=-(a2+b2)/2*delta</p><p><b>　　end</b></p><p>

114、;　　第八章 設(shè)計(jì)過程中需解決的問題</p><p>　　1、運(yùn)用MATLAB仿真抽樣信號(hào)的頻譜，分析滿足不同條件下的抽樣情況、驗(yàn)證奈奎斯特抽樣定理;不同量化電平情況下的信噪比的計(jì)算，對(duì)PCM調(diào)制系統(tǒng)中的非均勻量化的壓擴(kuò)技術(shù)和編碼進(jìn)行仿真與計(jì)算。</p><p>　　2、必須根據(jù)實(shí)際情況合理的設(shè)計(jì)采樣頻率和抽樣脈沖的參數(shù)，以防波形的失真，由于在剛開始的時(shí)候,沒有合理設(shè)置采樣頻率的參數(shù),出

115、現(xiàn)了在譯碼時(shí)恢復(fù)波形的失真,最后根據(jù)采樣頻率fs大于等于2fH條件,通過不斷調(diào)試,最終可以合理地恢復(fù)源信號(hào)波形。但由于在信道傳輸過程中由于各種原因而引起譯碼波形有一定的延時(shí)現(xiàn)象。</p><p>　　3、在設(shè)計(jì)濾波器時(shí),首先要看系統(tǒng)信號(hào)源輸出信號(hào)頻率到底是處于在哪個(gè)頻率范圍,再根據(jù)其他參考參數(shù)和系統(tǒng)各項(xiàng)技術(shù)要求,決定是要設(shè)計(jì)哪種類型的濾波器,是低通型還是帶通型濾波器。</p><p>　　

116、4、在調(diào)試帶使能端的8路數(shù)據(jù)選擇器在實(shí)現(xiàn)PCM編碼輸出的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)輸出時(shí)，起初由于沒有合理應(yīng)用選擇控制端，而導(dǎo)致數(shù)據(jù)輸出毫無規(guī)律，即八路數(shù)據(jù)當(dāng)中隨機(jī)</p><p><b>　　12</b></p><p>　　地從哪一路輸出，最后通過設(shè)置頻率不同的三路脈沖方波作用于選擇控制端，去控制每一路的數(shù)據(jù)輸出，然后經(jīng)過調(diào)試完成了PCM編碼的正確輸出。</p&

117、gt;<p><b>　　第九章 心得體會(huì)</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)在剛開始的時(shí)候會(huì)比較迷茫，不知道要從何下手，最后我們確定了此次課設(shè)的題目、決定用軟件仿真來實(shí)現(xiàn)PCM的編碼過程。通過這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多東西，以前總是認(rèn)為弄懂課本上的知識(shí)就萬事大吉了，但是，這一次的課設(shè)糾正了我以前的錯(cuò)誤想法，只有通過實(shí)踐，通過自己的參與才能知道哪些地方是自己薄弱的，沒有

118、掌握好的地方。在設(shè)計(jì)過程中弄懂了A律13折線和PCM譯碼的原理，了解這些后總個(gè)設(shè)計(jì)思路就呈現(xiàn)在眼前，自己的信心也倍增，掌握了PCM編碼的工作原理及PCM系統(tǒng)的工作過程，學(xué)會(huì)了使用仿真軟件 SystemView（通信系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真軟件）和仿真軟件 MATLAB的SIMULINK，并學(xué)會(huì)通過應(yīng)用軟件仿真來實(shí)現(xiàn)各種通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)以后的學(xué)習(xí)和工作都起到了一定的作用，加強(qiáng)了動(dòng)手能力和學(xué)業(yè)技能。我們進(jìn)一步掌握了PCM編譯碼的工作原理及PCM系統(tǒng)

119、的工作過程；加強(qiáng)了運(yùn)用仿真軟件MATLAB平臺(tái)，采用M文件編程的能力；更好的鍛煉了我們的動(dòng)手能力和思維方式?？傮w來說，這次課設(shè)時(shí)間雖然短暫，但有我辛勤的汗水，也令我受益匪淺，打破了一直局限于課本知識(shí)的學(xué)習(xí)方式、枯燥的定理和理論知識(shí)，增加了我們的興趣，更好</p><p>　　讓我明白：無論遇到什么困難，只要對(duì)自己有信心，認(rèn)真思考，悉心求教，自然會(huì)找到解決的辦法。相信在以后的日子里，大家會(huì)做得更好。在摸索該如何設(shè)計(jì)

120、電路使之實(shí)現(xiàn)所需功能的過程中，特別有趣，培養(yǎng)了我的設(shè)計(jì)思維，增加了實(shí)際操作能力。在讓我體會(huì)到了設(shè)計(jì)電路的艱辛的同時(shí)，更讓我體會(huì)到成功的喜悅和快樂。 </p><p><b>　　第十章 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 徐素妍 曹坤梅 基于MATLAB語言的現(xiàn)代通信仿真分析</p><p>　　2 孫學(xué)軍 通信原理教程 人民郵電

121、出版社 </p><p>　　3 李建新 劉乃安 現(xiàn)代通信系統(tǒng)分析與仿真-MATLAB通信工具箱 西安電子科技大學(xué)出版社 </p><p>　　4 鄧華 MATLAB通信仿真及應(yīng)用實(shí)例講解 人民郵電出版社</p><p>　　5 孫屹 李妍 MATLAB通信仿真開發(fā)手冊(cè) 國防工業(yè)出版社</p><p>　　6 邱曉林 基于MATLA