增量调制的设计与仿真课程设计

课程设计Ⅰ

设计说明书增量调制的设计与仿真

学生姓名

学号

班级

成绩

指导教师

数学与计算机科学学院

2013年 9月12日

1

课程设计任务书

2013 —2014 学年第1学期

课程设计名

课程设计Ⅰ

称：

课程设计题

增量调制的设计与仿真

目：

完成期限：自2013 年9 月2 日至2013 年9 月13 日共 2 周

设计内容：

本次课程设计的任务是对增量调制的设计与仿真，并用MATLAB仿真软件进行验证，并以图形化的方式显示出波形，并且要求对设计的内容有必要的说明。

通过本次的实践，要求学生完成以下任务：

1)对课本知识的全面复习，了解增量调制的编码与译码原理；

2)对MA TLAB仿真软件的学习，能够使用该工具进行增量调制的仿真验证；

3)通过团队合作，完成增量调制码编码与译码的设计，并用MATLAB软件进行仿真

验证；

4)课程设计的结果全面正确，功能模块清晰分明；

5)加强团队合作精神，开拓创新能力；

6)文档资料完整规范。

指导教师：李征教研室负责人：

课程设计评阅

随着集成电路和信息技术的不断发展，通信技术得到广泛的应用。而通讯系统中的模拟信号能否有效地转换为数字信号，让信号无失真的数字化传输，很大程度上依赖于增量调制有无很好的编译码过程。增量调制编译码技术就是基本的通信调制解调方式之一。

数字通信中，增量调制是预测编码中最简单的一种。它将信号瞬时值与前一个抽样时刻的量化值之差进行量化，而且只对这个差值的符号进行编码，而不对差值的大小编码。它是继PCM后出现的又一种模拟信号数字化的方法。目的在于简化模拟信号的数字化方法。主要在军事通信和卫星通信中广泛使用，有时也作为高速大规模集成电路中的A/D转换器使用。目前，随着集成电路的发展，DM的优点已不再那么显著。为了提高增量调制的质量，出现了一些改进方案，例如，增量总和调制、数字压扩式自适应增量调制等。

关键词：通信技术；增量调制；A/D转换器

1 课题描述 (1)

2 增量调制简介 (2)

3 基本概念 (3)

4 增量调制的调制原理 (4)

5 增量调制的解调原理 (6)

6 程序调试与测试. (7)

7 结果分析 (9)

8 增量调制存在的问题 (11)

9 总结 (13)

10 参考文献 (14)

1课题描述

增量调制（DM）系统的设计，由ΔM的调制方案和ΔM的解调方案两个子方案组成。通过发送端形成f′(t)信号并编制成相应的二元码序列, 比较在每个抽样时刻Δt处的f(t)和f′(t)的值, 用一个比较电路（减法器）来完成f(iΔt)和f′(iΔt_)的差值的比较；通过分析f′(t)的波形，阶梯波形象地说明增量调制原理，实际积分器的输出波形可以相应得到，最后完成设计与仿真。

2增量调制简介

20世纪70年代，美国新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve Moler为了减轻学生编程的负担，用FORTRAN编写了最早的MATLAB。1984年由Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市场。到20世纪90年代，MATLAB已成为国际控制界的标准计算软件。

增量调制简称ΔM或增量脉码调制方式（DM），它是继PCM后出现的又一种模拟信号数字化的方法。1946年由法国工程师De Loraine提出，目的在于简化模拟信号的数字化方法。主要在军事通信和卫星通信中广泛使用，有时也作为高速大规模集成电路中的A/D转换器使用。

对模拟信号采样，并用每个样值与它的预测值的差值对周期脉冲序列进行调制，简称墹M或DM。已调脉冲序列以脉冲的有、无来表征差值的正负号，也就是差值只编成一位二进制码。

增量调制的基本原理是于1946年提出的，它是一种最简单的差值脉冲编码。早期的语言增量调制编码器是由分立元件组成的。随着模拟集成电路技术的发展，70年代末出现了音节压扩增量调制集成单片，80年代出现了瞬时压扩集成单片，单片内包括了开关电容滤波器与开关电容积分器，集成度不断提高，使增量调制的编码器的体积减小，功耗降低。

3基本概念

在PCM 系统中，为了得到二进制数字序列，要对量化后的数字信号进行编码，每个抽样量化值用一个码组（码字）表示其大小。码长一般为7位或8位，码长越大，可表示的量化级数越多，但编、解码设备就越复杂。那么能否找到其它更为简单的方法完成信号的模/数转换呢？

我们看一下图1。图中在模拟信号f(t)的曲线附近，有一条阶梯状的变化曲线f ′(t),f ′(t)与f(t)的形状相似。显然，只要阶梯“台阶”σ和时间间隔Δt 足够小，则f ′(t)与f(t)的相似程度就会提高。对f ′(t)进行滤波处理，去掉高频波动，所得到的曲线将会很好地与原曲线重合，这意味着f ′(t)可以携带f(t)的全部信息（这一点很重要）。因此，f ′(t)可以看成是用一个给定的“台阶”σ对f(t)进行抽样与量化后的曲线。我们把“台阶”的高度σ称为增量，用“1”表示正增量，代表向上增加一个σ；用“0”表示负增量，代表向下减少一个σ。

则这种阶梯状曲线就可用一个“0”、“1”数字序列来表示（如图（1）所示），也就是说，对f ′(t)的编码只用一位二进制码即可。此时的二进制码序列不是代表某一时刻的抽样值，每一位码值反映的是曲线向上或向下的变化趋势。这种只用一位二进制编码将模拟信号变为数字序列的方法（过程）就称为增量调制（Delta Modulation ），缩写为DM 或ΔM 调制。

增量调制最早由法国人De Loraine 于1946年提出，目的是简化模拟信号的数字化方法。其主要特点是：

在比特率较低的场合，量化信噪比高于PCM 。

抗误码性能好。能工作在误比特率为102～103的信道中，而PCM 则要求信道的误比特率为104～106。

设备简单、制造容易。

它与PCM 的本质区别是只用一位二进制码进行编码，但这一位码不表示信号抽样值的大小，而是表示抽样时刻信号曲线的变化趋向。

t

1

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1

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1

1

二进制码序列