基于Matlab的脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真
基于Matlab的脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真
课程设计(论文)任务书信息工程学院通信工程专业14-2 班一、课程设计(论文)题目脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真二、课程设计(论文)工作自2017年1 月3日起至2017年1月 13日止。
三、课程设计(论文) 地点: 图书馆、寝室、通信实验室（4-410）。
四、课程设计(论文)内容要求：1．本课程设计的目的（1）使学生掌握通信系统各功能模块的基本工作原理；（2）培养学生采用Matlab与Simulink相结合对各种编码与解码进行仿真的方法；（3）培养学生对PCM的理解能力；（4）能提高和挖掘学生对所学知识的实际应用能力即创新能力；（5）提高学生的科技论文写作能力。
2．课程设计的任务及要求1）基本要求：（1）学习Matlab与Simulink仿真软件的使用；（2）对PCM，DPCM，ΔM编码与解码各功能模块的工作原理进行分析；（3）提出各种编码与解码电路的设计方案，选用合适的模块；（4）对所设计系统进行仿真；（5）并对仿真结果进行分析。
a. 采样定理的原理仿真b. PCM编码与解码c. DPCM编码与解码；增量调制（至少选做一种）2）创新要求：3）课程设计论文编写要求（1）要按照书稿的规格打印誊写毕业论文（2）论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等（3）毕业论文装订按学校的统一要求完成4）答辩标准：（1）完成原理分析（20分）（2）系统方案选择（30分）（3）仿真结果分析（30分）（4）论文写作（20分）5）参考文献：（1）王俊峰.《通信原理MATLAB仿真教程》人民邮电出版社第1版 .2010.11.1 （2）赵静.《基于MATLAB的通信系统仿真》北京航空航天大学出版社6）课程设计进度安排内容天数地点构思及收集资料 2 图书馆仿真 5 实验室撰写论文 3 实验室学生签名：2017年1月3日课程设计(论文)评审意见（1）完成原理分析（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（2）系统方案选择（30分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（3）仿真结果分析（30分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（4）论文写作（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（5）格式规范性及考勤是否降等级：是（）、否（）评阅人：职称：副教授2017年1月13日目录摘要 (I)Abstract............................................................................................................................................................... I I1 绪论 (1)2 PCM脉冲编码原理 (2)2.1 模拟信号的抽样及频谱分析 (2)2.1.1 信号的采样 (2)2.1.2 抽样定理 (2)2.1.3 采样信号的频谱分析 (3)2.2 量化 (3)2.2.1 量化的定义 (3)2.2.2 量化的分类 (4)2.2.3 MATLAB的A律13折线量化 (10)2.3 PCM编码 (10)2.3.1 编码的定义 (10)2.3.2 码型的选择 (11)2.3.3 ＰＣM脉冲编码的原理 (11)3 PCM的MA TLAB实现 (13)3.1 PCM抽样的MATLAB实现 (13)3.2 PCM量化的MATLAB实现 (16)3.2.1 PCM均匀量化的MATLAB实现 (16)3.2.2 PCM A律非均匀量化的MATLAB实现 (18)3.3 PCM A律13折线编码的MATLAB实现 (20)4结果分析及总结 (23)参考文献 (24)。
脉冲编码调制(PCM)设计与仿真讲解
《学科基础课群课设》任务书学生姓名：王晓丹专业班级：通信1103班指导教师：周建新工作单位：信息工程学院题目: 脉冲编码调制（PCM）的实现初始条件：Matlab软件，电路基础，通信原理基础要求完成的主要任务:（1）任务实现脉冲编码调制（PCM）技术的三个过程：采样、量化与编码。
（2）要求用仿真软件对其进行验证，使其满足以下要求：1）模拟信号的最高频率限制在4KHZ以内2）分别实现64级电平的均匀量化和A压缩率的非均匀量化3）按照13折线A律特性编成8位码参考书：[1] 樊昌信曹丽娜，《通信原理第六版》，国防工业出版社，2007[2] 周开利，《邓春晖主编MATLAB基础及其应用教程》，北京大学出版社，2007[3] 董振海,《精通MA TLAB 7 编程与数据库应用》，电子工业出版社,2007时间安排：1、理论讲解，老师布置课程设计题目，学生根据选题开始查找资料；2、课程设计时间为2周。
（1）确定技术方案、电路，并进行分析计算，时间2天；（2）选择元器件、安装与调试，或仿真设计与分析，时间6天；（3）总结结果，写出课程设计报告，时间2天。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要..................................................................................... 错误！未定义书签。
Abstract ............................................................................... 错误！未定义书签。
1 绪论................................................................................. 错误！未定义书签。
2 matlab简介...................................................................... 错误！未定义书签。
基于MATLAB的脉冲编码仿真设计毕业论文
毕业设计（论文）说明书院（系）：通信与控制工程学院专业：通信工程姓名：题目：基于MATLAB的脉冲编码仿真日期：2004年6月3日摘要：本课题结合MATLAB软件的Simulink仿真功能与S-函数的仿真扩展功能，完成了对脉冲编码调制（PCM）系统的仿真与建模分析。
课题中主要分为三部分对脉冲编码调制（PCM）系统原理进行仿真建模与仿真分析，它们分别为采样、量化和编码原理的仿真建模。
同时仿真分析了采样与欠采样的波形、均匀量化与非均匀量化的量化误差、A律13折线和μ律15折线的量化误差、PCM与DPCM系统的量化噪声。
通过对脉冲编码调制（PCM）系统原理的这些仿真分析，在教学中将会有很大的应用价值。
关键词：脉冲编码调制（PCM）；Simulink仿真；量化误差Abstract: In this task, combination the Simulink emulatation function and the S- function’s spread function of MATLAB software, have completed the systematic emulatation and modeling for pulse code modulation( PCM). In this task，divide into 3 parts mainly, emulate to build mould and emulate analysis for the principle of pulse code modulation( PCM) systematic. They are modeling and emulatation of sampling, quantizing and ecoding. At the same time, emulate to analyse the waveform of sampling and owe sampling , the quantizing error of uniform quantizing and nonuniform quantizing, the quantizing error of A-Law and μ- Law , the quantizing noise of PCM and DPCM system. Through the emulatation’s analysing for these pulse code modulation( PCM) of systematic principle, it will have a great value of application for teaching in the future.Keywords: Pulse coding modulation ( PCM); Simulink emulates ;Quantizing error目录第一章项目概述 (1)第二章MATLAB简介 (2)MATLAB与通信仿真 (2)2.1.1 MATLAB的概述 (2)2.1.2 MATLAB集成开发环境 (2)2.1.3通信仿真 (2)Simulink仿真系统 (4)2.2.1 Simulink的简介 (4)2.2.2 Simulink的工作环境 (5)2.2.3 Simulink扩展工具S-函数 (6)第三章脉冲编码仿真 (13)模拟信号采样的仿真 (13)窄脉冲采样仿真分析 (16)量化 (19)3.3.1量化的仿真 (19)3.3.2 A律13折线与μ律15折线的量化误差比较 (24)3.3.3 P CM与DPCM系统的量化噪声 (27)脉冲编码调制（PCM） (31)编码的MATLAB仿真 (31)第四章体会 (35)附录A：源程序 (36)附录B：翻译资料 (44)参考文献 (53)第一章项目概述数字通信作为一种新型的通信手段，早在20世纪30年代就已经提出。
用MATLAB程序开发设计PCM编码调制系统
用MATLAB程序开发设计PCM编码调制系统目录一、作业要求 (1)二、PCM编解码原理简述 (1)三、MATLAB程序及仿真结果 (6)一、作业要求用MATLAB程序开发设计PCM编码调制系统。
系统参数设置如下：1．输入模拟信源的最高频率限制在4KHz以内（可以是正弦信号，也可随机产生信号）；2．信号平均功率的动态范围≥30dB（自行设定幅度区间）。
要求完成以下工作：1．采用均匀量化，若要求信噪比不应低于25dB，不考虑线路衰减和损耗，则设计该均匀量化器，并显示原始输入信号，量化输出信号，以及编码结果。
2．若采用A律13折线PCM编码，显示原始输入信号图及解码后的信号图；打印输出编码结果，并比较译码后的量化误差。
二、PCM编解码原理简述均匀量化的基本原理在脉冲编码调制中，模拟信号首先以高于奈奎斯特的速率采样，然后将所的样本量化。
假设模拟信号是以［-Ⅹmax,Ⅹmax ］表示的区间内分布的，而量化电平数很大。
量化电平可以是相等的或是不相等的；前者就属于均匀PCM ，而后者就是非均匀PCM 。
关于量化的几个基本概念，量化间隔；量化误差；量化信噪比。
(1)相邻量化电平间距离称量化间隔， 用“Δ”表示。
(2)设抽样值为()s x kT ，量化后的值为()q s x kT ， x q (kTs)与x(kTs)的误差称为量化误差，又称为量化噪声；量化误差不超过±Δ/2，而量化级数目越多，Δ值越小，量化误差也越小。
(3)衡量量化的性能好坏最常用指标是量化信噪比(S q /N q ),其中S q 表示量化信号值x q (kTs)产生的功率，N q 表示量化误差功率，量化信噪比越大，则量化性能越好。
在均匀PCM 中，长度为2X max 的区间［-Ⅹmax ,Ⅹmax ］被划分为N 个相等的子区间，每一子区间长度为△=2X max /N 。
如果N 足够大，那么在每一子区间内输入的密度函数就能认为是均匀的，产生的失真为D=△2/12。
基于MATLAB的PCM系统仿真
基于MATLAB的PCM系统仿真摘要 :脉冲编码调制（PCM）是现代语音通信中数字化的重要编码方式。
学习通过利用计算机建立通信系统模型的基本方法和基本技能，学习会利用仿真的手段对通信系统的基本理论和基本算法进行验证。
学习现有流行的通信系统仿真软件的基本使用方法，利用Matlab软件解决通信中存在的问题。
关键词: PCM，Matlab目录1.前言 (2)2. PCM简介 (3)2.1 PCM的基本概念 (3)2.2 PCM的技术发展 (3)3. PCM原理及仿真 (4)3.1PCM编码原理 (4)3.1.1抽样 (5)3.1.2量化 (5)3.1.3编码 (6)3.1.4译码 (7)4.设计过程及结果 (7)4.1量化级为64，128，u律非线性程序及运行结果 (7)4.2 simulink A律非线性程序及运行结果 (9)5. 设计总结 (11)参考文献 (12)1.前言脉冲编码调制（PCM）就是把一个时间连续，取值连续的模拟信号变换成时间离散，取值离散的数字信号后在信道中传输。
脉冲编码调制就是对模拟信号先抽样，再对样值幅度量化、编码的过程。
PCM 在通信系统中完成将语音信号数字化功能，它的实现主要包括三个步骤完成：抽样、量化、编码。
分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。
其中抽样就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号，抽样必须遵循奈奎斯特抽样定理。
该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。
它的抽样速率的下限是由抽样定理确定。
抽样速率采用8Kbit/s。
而量化就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散。
最后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。
然而，实际上量化是在编码过程中同时完成的，故编码过程也称为模/数变换，可记作A/D。
2. PCM简介2.1 PCM的基本概念在光纤通行系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲“0”码和“1”码，它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。
通信原理PCM编码课程设计--基于MATLABsimulink的PCM编码的研究与仿真
具体的做法是：用第二至第四位表示段落码，它的8种可能状态来分别代表8个段落 的起点电平。其它四位表示段内码，它的16种可能状态来分别代表每一段落的16个均匀 划分的量化级。这样处理的结果，8个段落被划分成27二128个量化级。段落码和8个段 落之间的关系如表2所示；段内码与16个量化级之间的关系见表3。
这里Xk称为分层电平或判决阈值。通常kXkXk称为量化间隔
模拟入
图1-1
模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。
均匀量化：用这种方法量化输入信号时，无论对大的输入信号还是小的输入信号一律 都采用相同的量化间隔。为了适应幅度大的输入信号，同时又要满足精度要求，就需要增 加样本的位数。但是，对话音信号来说，大信号出现的机会并不多，增加的样本位数就没 有充分利用。为了克服这个不足，就出现了非均匀量化的方法。
码、段内码的顺序排列。下面结合13折线的量化来加以说明
PCM®译码器的实现可以借鉴单片PCM&码器集成芯片，如：TP3067A CD22357等。 单芯片工作时只需给出外围的时序电路即可实现，考虑到实现细节，仿真时将PCMS译码
器分为编码器和译码器模块分别实现，在13折线法中，无论输入信号是正是负，均按8
1.1.2PCM编码原理- 4 -
2M文件仿真-8-
3SIMULINK仿真- 12 -
3.1原始模拟信号电路图及仿真图-.12
3.2PCM编码器电路设计-.14
3.3PCM解码器电路设计-20-
4心得体会- 23 -
参考文献- 24 -
基于MATLAB/simulink的PCM编码的研究与仿真
基于-MATLAB-的PCM系统仿真设计与实现
通信系统仿真设计实训报告1.课题名称：基于 MATLAB 的PCM系统仿真设计与实现学生学号：学生姓名：所在班级：任课教师：2016年 10月25日目录1．PCM技术的产生和发展 (3)2 课题设计内容 (4)3 PCM基本原理 (4)3.1 抽样 (4)3.2 量化 (4)3.3 编码 (7)3.4 时分多路复用 (9)4 PCM系统仿真电路设计 (10)4.1 总体设计思想 (10)4.2 各模块的设计和仿真图形分析 (10)4.2.1 PCM编码模块设计 (10)4.2.2 PCM解码模块设计 (14)4.2.3 PCM系统总体模块 (15)5 结论 (17)6 参考文献 (18)1．PCM技术的产生和发展脉冲编码调制，由A.里弗斯于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，各国相继把脉码调制成功地应用于同轴电缆通信、微波接力通信、卫星通信和光纤通信等中、大容量传输系统。
80年代初，脉码调制已用于市话中继传输和大容量干线传输以及数字程控交换机，并在用户话机中采用。
在光纤通信系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲“0码”和“1码”，它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。
而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的，称为PCM（pulse code modulation），即脉冲编码调制。
这种电的数字信号称为数字基地信号，由PCM电端机产生，现在的数字传输系统都是采用脉冲编码调制（pulse code modulation）体制。
PCM最初并非传输计算机数据用的，而是使交换机之间有一条中继线不是只传送一条电话信号。
PCM有两种标准（表现形式）即T1和E1。
中国采用的是欧洲的E1标准。
T1的速率是1.544Mbit/s，E1的速率是2.048Mbit/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。
基于MATLAB的PCM系统仿真设计
PCM系统Simulink框图的设计
PCM系统抽样、量化、编码的仿真框图设计一、系统的框图
图1 系统的总体框图
二、抽样
抽样仿真框图及波形
图2 PCM系统抽样仿真框图
图3 PCM系统抽样系统波形三、量化
量化仿真框图及波形
图4 PCM系统量化及A律压缩框图
图5 PCM系统量化及A律压缩波形四、编码
PCM系统编码框图及波形
图6 PCM系统编码框图
图7 PCM系统编码波形
五、总结
1.抽样到量化之间要对负半轴的波形变换到正半轴。
2.要对取绝对值的波形在量化阶段进行A律压缩。
3.对信号的量化及压缩过程根据需要进行信号的增益。
4.编码阶段的参数设置：有符号的为8位码、无符号的为7位码。
课程设计脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真
重庆三峡学院通信原理课程设计题目：脉冲编码调制（PCM）系统设计与仿真院（系）：物理与电子工程学院班级： 2007级1班负责人：学号: 小组成员：学号：指导教师：摘要 :脉冲编码调制（PCM）是现代语音通信中数字化的重要编码方式。
MATLAB 仿真软件可以实现多层次的通信系统仿真。
利用MATLAB 软件实现脉冲编码调制(PCM)仿真，可以为硬件电路实现提供理论依据。
通过仿真展示了PCM编码实现的设计思路及具体过程，并加以进行分析。
关键词: PCM 编译码1、脉冲编码调制（PCM）原理脉冲编码调制（PCM）简称脉码调制，它是一种用二进制数字代码来代替连续信号的抽样值，从而实现通信的方式。
由于这种通信方式抗干扰能力强，因此在光钎通信、数字微波通信、卫星通信中均获得了极为广泛的运用。
PCM信号的形成是模拟信号经过“抽样、量化、编码”三个步骤实现的。
分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。
根据CCITT的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种建议方式，分别为A律和μ律方式，我国采用了A律方式，由于A律压缩实现复杂，常使用 13 折线法编码。
PCM系统的原理框图如图1.1所示。
在编码器（1.1（a））中由冲击脉冲对模拟信号抽样，得到在抽样时刻上的信号抽样值。
这个抽样值仍是模拟量。
在它量化之前，通常用保持电路将其做短暂保存，以便电路有时间将其量化。
在实际电路中常把抽样和保持电路做在一起，称为抽样保持电路。
图中的量化器把模拟抽样信号变成离散的数字量，然后在编码器中进行二进制编码。
这样，每个二进制码组就代表一个量化后的信号抽样值。
图1.1（b）中的译码器的原理与编码过程相反，这里不再赘述。
模拟信号输入抽样保持量化器编码器 PCM信号输出冲激脉冲（a）编码器PCM信号输入译码器低通滤波器模拟信号输出（b）译码器图1.1 PCM原理方框图1.1 抽样所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。
基于Matlab的A律PCM编码系统设计与仿真
现代通信原理课程设计报告题目：基于Matlab的A律PCM编码系统设计与仿真*名：**学院：研究生院专业：电子与通信工程指导教师：**完成日期：2013 年4 月14日基于Matlab 的A 律PCM 编码系统设计与仿真1 系统设计原理1.1脉冲编码调制（PCM ）脉冲编码调制(PCM ，Pulse Code Modulation)在通信系统中完成将语音信号数字化功能。
是一种对模拟信号数字化的取样技术，将模拟信号变换为数字信号的编码方式，特别是对于音频信号。
PCM 对信号每秒钟取样 8000 次；每次取样为8个位，总共64kbps 。
PCM 的实现主要包括三个步骤完成：抽样、量化、编码。
分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。
根据CCITT 的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种建议方式，分别为A 律和μ律方式，我国采用了A 律方式，由于A 律压缩实现复杂，常使用 13 折线法编码,采用非均匀量化PCM 编码示意图如图1.2 A 律压缩律原理广泛采用的两种对数压缩律是μ压缩律和A 压缩律。
美国采用μ压缩律，我国和欧洲各国均采用A 压缩律，因此，PCM 编码方式采用的也是A 压缩律。
所谓A 压缩律也就是压缩器具有如下特性的压缩律：A X A Ax y 10,ln 1≤<+=11,ln 1ln 1<≤++=X A A Ax y式中，x 为压缩器归一化输入电压；y 为压缩器归一化输出电压；A 为常数，决定压缩程度。
A 压缩律中的常数A 不同，则压缩曲线的形状也不同，它将特别影响小电压时的信号量噪比的大小，在实用中，选择A 等于87.6。
A 律压缩律表示式是一条连续的平滑曲线，用电子线路很难准确的实现。
由于A律压缩实现复杂，常使用 13 折线法编码, 压扩特性图如下图所示A律函数13折线压扩特性图图中横坐标x在0~1区间中分为不均匀的8段。
2/1~1间的线段称为第8段；4/1~2/1间的线段称为第7段；8/1~4/1间的线段称为第6段；依此类推，直到0~128/1间的线段称为第1段。
基于MATLAB的PCM系统仿真
目录摘要 (I)1. PCM编码基本原理 (1)2. 抽样量化编码 (2)2.1 抽样 (2)2.2 量化 (2)2.3 编码 (4)3. 系统仿真 (7)3.1 A律非线性化准则程序及运行结果 (7)3.1.1 A律非线性程序 (7)3.1.2 量化误差图形 (9)3.1.3 量化器输出输入特性曲线 (9)3.2 U律非线性化准则程序及运行结果 (10)3.2.1 U律非线性程序 (10)3.2.2 量化误差图形 (12)3.2.3 量化器输出输入特性曲线 (12)总结 (13)参考文献 (14)摘要脉冲编码调制（PCM）是现代语音通信中数字化的重要编码方式。
脉冲编码调制是概念上最简单、理论上最完善的编码系统，是最早研制成功、使用最为广泛的编码系统，但也是数据量最大的编码系统。
运用 Matlab 软件仿真来实现 PCM 编解码芯片的部分功能，从而完成整个电路设计上的编解码，设计简单，灵活方便。
本文介绍用 Matlab 的 Simulink 来仿真实现 PCM 编解码器的方法和过程，采用 Matlab 通信仿真软件对应用于无线信道中的数字通信方式和主要通信过程的实际情况进行计算机模拟仿真。
主要通信过程为采样、量化、编码、调制解调等，为建立实际通信系统提供了实验仿真。
学习通过利用计算机建立通信系统模型的基本方法和基本技能，学会利用仿真的手段对通信系统的基本理论和基本算法进行验证。
学习现有流行的通信系统仿真软件的基本使用方法，利用Matlab软件解决通信中存在的问题。
关键字 PCM，Matlab，Simulink1. PCM编码基本原理脉冲编码调制(PCM，Pulse Code Modulation)在通信系统中完成将语音信号数字化功能。
是一种对模拟信号数字化的取样技术，将模拟信号变换为数字信号的编码方式，特别是对于音频信号。
就是把一个时间连续，取值连续的模拟信号变换成时间离散，取值离散的数字信号后在信道中传输。
基于MATLAB的PCM调制系统的仿真与分析
程的性质、地位、特征。简单地说，课程问题是要解决“教什么”的问 的课程设计没有给教师提供参与的机会。教师的角色局限于实施
题，要回答的是“什么知识最有价值”的问题。基于传统教育观对教 行政决策的课程内容，局限于课堂教学。这就使得教师在实际的教
育目的和知识本身的理解，在课程观上就表现出许多与现实不相适 学活动中，不可能再去关心教育的目的，只能去关心如何达成具体
２．运用ＭＡＴＬＡＢ仿真分析ＰＣＭ调制系统
２．１模拟信号的抽样 假设原信号ｘ（ｔ）为一带限信号，用
石（￡）＝ｓｉｎｃ２（２００￡）＝。ｓｉｎ２００（２０￡Ｏｔ）１．２ 来模拟，运用ＭＡＴＬＡＢ分别画出该信号的时域和频域的波形，见图２
１．脉冲编码调制（ＰＣＭ）原理
在现代通信系统中以ＰＣＭ为代表的编码调制技术被广泛应 用于模拟信号的数字传输。ＰＣＭ的主要优点是：抗干扰能力强； 传输特性稳定，尤其是远距离信号再生中继时噪声不累积，而且 可以采用压缩编码、纠错编码和保密编码等来提高系统的有效 性、可靠性和保密性。
ＰＣＭ系统的原理方框图如图１所示，模拟信号ｍ（ｔ）经抽样、 量化、编码后变换成数字信号，经信道传送到接收端的译码器，由 译码器还原出抽样值，再经低通滤波器滤出模拟信号，便可得到 重建信号。
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图１ ＰＣＭ通信系统方框图
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现分别用两种抽样频率对其进行抽样，ｆｌ＝１００Ｈｚ，ｆ２＝ ２００Ｈｚ，对抽样后的波形及其频谱作比较。
信号的抽样，数学上等于将信号与冲激脉冲串相乘。当ｆｌ＝ １００Ｈｚ时，抽样信号的表示式为：
“归咖ｃ２（２００小。麦印坷）－。塞［甓㈤］２ “归ｓｉｎｃ２（２００小。量鼬一％ｒ２）＝。妻［篙鬻］２ 当ｆ２＝２００Ｈｚ，抽样信号的表示式为：
基于MATLAB的脉冲编码仿真
基于MATLAB的脉冲编码仿真毕业设计(论文)说明书院(系):通信与控制工程学院专业:通信工程姓名: 题目:基于MATLAB的脉冲编码仿真日期: 2004年 6月 3日摘要:本课题结合MATLAB软件的Simulink仿真功能与S-函数的仿真扩展功能，完成了对脉冲编码调制(PCM)系统的仿真与建模分析。
课题中主要分为三部分对脉冲编码调制(PCM)系统原理进行仿真建模与仿真分析，它们分别为采样、量化和编码原理的仿真建模。
同时仿真分析了采样与欠采样的波形、均匀量化与非均匀量化的量化误差、A律13折线和μ律15折线的量化误差、PCM与DPCM系统的量化噪声。
通过对脉冲编码调制(PCM)系统原理的这些仿真分析，在教学中将会有很大的应用价值。
关键词:脉冲编码调制(PCM);Simulink仿真;量化误差Abstract: In this task, combination the Simulink emulatation function and the S- function’s spread function ofMATLAB software, have completed the systematic emulatation and modeling for pulse code modulation( PCM). In this task，divide into 3 parts mainly, emulate to build mould and emulate analysis for the principle of pulse code modulation( PCM) systematic. They are modeling and emulatation of sampling, quantizing and ecoding. At the same time,emulate to analyse the waveform of sampling and owe sampling , the quantizing error of uniform quantizing and nonuniform quantizing, the quantizing error of A-Law and μ- Law , the quantizing noise of PCM and DPCM system. Through the emulatation’s analysing for these pulse code modulation( PCM) of systematic principle, it will have a great value of application for teaching in the future.Keywords: Pulse coding modulation ( PCM); Simulinkemulates ;Quantizing error目录第一章项目概述 ..................................................................... ........................................................................ .. (1)第二章 MATLAB简介 ..................................................................... .......................................................................22.1 MATLAB与通信仿真 ..................................................................... .. (2)2.1.1 MATLAB的概述 ..................................................................... .. (2)2.1.2 MATLAB集成开发环境 ..................................................................... .. (2)2.1.3 通信仿真 ..................................................................... .. (2)2.2 Simulink仿真系统 ..................................................................... .. (4)2.2.1 Simulink的简介 ..................................................................... . (4)2.2.2 Simulink的工作环境 ..................................................................... .. (4)2.2.3 Simulink扩展工具S-函数 ..................................................................... ......................................... 6 第三章脉冲编码仿真 ..................................................................... ......................................................................123.1 模拟信号采样的仿真 ..................................................................... (13)3.2 窄脉冲采样仿真分析 ..................................................................... (16)3.3 量化 ..................................................................... ........................................................................ . (18)3.3.1 量化的仿真 ..................................................................... .. (18)3.3.2 A律13折线与μ律15折线的量化误差比较 ..................................................................... .. (22)3.3.3 PCM与DPCM系统的量化噪声 ..................................................................... .. (24)3.4编码的MATLAB仿真 ..................................................................... .. (28)第四章体会 ..................................................................... ........................................................................ .. (32)附录A:源程序 ..................................................................... ........................................................................ (33)附录B:翻译资料 ..................................................................... ........................................................................ .. (41)参考文献 ..................................................................... ........................................................................ .. (50)第一章项目概述数字通信作为一种新型的通信手段，早在20世纪30年代就已经提出。
基于matlabsimulink的PCM调制解调仿真设计与研究
天津理工大学计算机与通信工程学院通信工程专业设计说明书基于Matl ab/Simuli nk的PCM调制解调仿真设计与研究姓名史波学号 *****147班级 10通信3班指导老师白育堃、王俊峰日期 2013.11.26目录摘要：.................................................................................................... 错误！未定义书签。
关键词：................................................................................................ 错误！未定义书签。
一 Matlab及simu link简介.......................................................................... 错误！未定义书签。
1.1 Matlab简介 .................................................................................... 错误！未定义书签。
1.2 Matlab的功能和特点 .................................................................... 错误！未定义书签。
1.3 Simuli nk简介................................................................................... 错误！未定义书签。
1.4Simul ink的功能和特点.................................................................... 错误！未定义书签。
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课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 脉冲编码调制（PCM）的实现初始条件：1、MATLAB软件；2、脉冲编码调制相关知识。
要求完成的主要任务:1、任务实现脉冲编码调制（PCM）技术的三个过程：采样、量化与编码。
2、要求用仿真软件对其进行验证，使其满足以下要求：（1）模拟信号的最高频率限制在4KHZ以内；（2）分别实现64级电平的均匀量化和A压缩率的非均匀量化；（3）按照13折线A律特性编成8位码。
时间安排：第1，2天：分析题目，方案设计；第3，4，5天：软件设计；第6，7天：系统仿真；第8天：答辩，完成设计说明书。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)2 MATLAB简介 (2)2.1 MATLAB软件简介 (2)2.2 MATLAB程序设计方法 (2)3 PCM脉冲编码原理 (4)3.1 模拟信号的抽样及频谱分析 (4)3.1.1 信号的采样 (4)3.1.2 抽样定理 (4)3.1.3 采样信号的频谱分析 (5)3.2 量化 (5)3.2.1 量化的定义 (5)3.2.2 量化的分类 (6)3.2.3 MATLAB的A律13折线量化 (12)3.3 PCM编码 (12)3.3.1 编码的定义 (12)3.3.2 码型的选择 (13)3.3.3 PCM脉冲编码的原理 (13)4 PCM的MATLAB实现 (15)4.1 PCM抽样的MATLAB实现 (15)4.2 PCM量化的MATLAB实现 (18)4.2.1 PCM均匀量化的MATLAB实现 (18)4.2.2 PCM A律非均匀量化的MATLAB实现 (20)4.3 PCM A律13折线编码的MATLAB实现 (22)5 结果分析及总结 (25)参考文献 (26)本设计结合PCM的抽样、量化、编码原理，利用MATLAB软件编程和绘图功能，完成了对脉冲编码调制（PCM）系统的建模与仿真分析。
课题中主要分为三部分对脉冲编码调制（PCM）系统原理进行建模与仿真分析，分别为采样、量化和编码原理的建模仿真。
同时仿真分析了采样与欠采样的波形、均匀量化与A律13折线非均匀量化的量化性能及其差异。
通过对脉冲编码调制（PCM）系统原理的仿真分析，设计者对PCM原理及性能有了更深刻的认识，并进一步掌握MATLAB软件的使用。
关键词：脉冲编码调制（PCM）均匀与非均匀量化MATLAB仿真In this design, combination the Simulink emulatation function and the S- function’s spread function of MATLAB software, have completed the systematic emulatation and modeling for pulse code modulation( PCM). In this design，divide into 3 parts mainly, emulate to build mould and emulate analysis for the principle of pulse code modulation( PCM) systematic. They are modeling and emulatation of sampling, quantizing and ecoding. At the same time, emulate to analyse the waveform of sampling and owe sampling , the quantizing error of uniform quantizing and nonuniform quantizing. Through this design,the designer has a more profound understanding of PCM principles and performance , and further master the use of MATLAB software.Keywords: Pulse coding modulation ( PCM) uniform and non-uniform quantitative MATLAB simulation1 绪论数字通信作为一种新型的通信手段，早在20世纪30年代就已经提出。
在1937年，英国人里费（A.H.Reeves）提出了脉冲编码调制（PCM）方式。
从此揭开了近代数字传输的序幕。
PCM系统的优点是：抗干扰性强；失真小；传输特性稳定，远距离再生中继时噪声不累积，而且可以采用有效编码、纠错编码和保密编码来提高通信系统的有效性、可靠性和保密性。
另外，由于PCM可以把各种消息（声音、图像、数据等等）都变换成数字信号进行传输，因此可以实现传输和交换一体化的综合通信方式，而且还可以实现数据传输与数据处理一体化的综合信息处理。
故它能较好地适应信息化社会对通信的要求。
PCM 的缺点是传输带宽宽、系统较复杂。
但是，随着数字技术的飞跃发展这些缺点也不重要。
因此，PCM是一种极有发展前途的通信方式。
2 MATLAB简介2.1 MATLAB软件简介MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。
它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。
MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。
在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++ ，JAVA的支持。
可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。
MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。
附加的工具箱（单独提供的专用MATLAB 函数集）扩展了MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。
其具有以下特点：友好的工作平台和编程环境；简单易用的程序语言；强大的科学计算机数据处理能力；出色的图形处理功能；应用广泛的模块集合工具箱；实用的程序接口和发布平台；应用软件开发（包括用户界面）。
2.2 MATLAB程序设计方法MATLAB有两种工作方式：一种是交互式的命令行工作方式；另一种是M文件的程序工作方式。
在前一种工作方式下，MATLAB被当做一种高级数学演算纸和图形表现器来使用，MATLAB提供了一套完整的而易于使用的编程语言，为用户提供了二次开发的工具，下面主要介绍MATLAB控制语句和程序设计的基本方法。
用MATLAB语言编写的程序，称为M文件。
M文件有两类：命令文件和函数文件。
两者区别在于：命令文件没有输入参数，也不返回输出参数；而函数文件可以输入参数，也可以返回输出参数。
命令文件对MATLAB工作空间的变量进行操作，而且函数文件中定义的变量为局部变量，当函数文件执行完毕时，这些变量被清除。
M文件可以使用任何编辑程序建立和编辑，而一般常用的是使用MATLAB提供的M文件窗口。
首先从MATLAB命令窗口的File菜单中选择New菜单项，在选择M-file命令，将得到的M文件窗口。
在M文件窗口输入M文件的内容，输入完毕后，选择此窗口File菜单的save as命令，将会得到save as 对话框。
在对话框的File 框中输入文件名，再选择OK 按钮即完成新的M文件的建立。
然后在从MATLAB 命令窗口的File 菜单中选择Open对话框，则屏幕出现Open对话框，在Open对话框中的File Name 框中输入文件名，或从右边的directories框中打开这个M文件。
在M文件所在的目录，再从File Name 下面的列表框中选中这个文件，然后按OK按钮即打开这个M文件。
在M文件窗口可以对打开的M文件进行编辑修改。
在编辑完成后，选择File菜单中的Save命令可以把这个编辑过的M文件报存下来。
当用户要运行的命令较多或需要反复运行多条命令时，直接从键盘逐渐输入命令显得比较麻烦，而命令文件则可以较好地解决这一问题。
我们可以将需要运行的命令编辑到一个命令文件中，然后再MATLAB命令窗口输入该命令文件的名字，就会顺序执行命令文件中的命令。
3 PCM脉冲编码原理3.1 模拟信号的抽样及频谱分析3.1.1 信号的采样离散时间信号通常是有连续时间信号经周期采样得到的。
完成采样功能的器件称为采样器，下图所示为采样器的示意图。
图中Xa(t)表示模拟信号，Xa(nt)表示采样信号，T为采样周期，n=0，1，2，…。
一般可以把采样器视为一个每隔T秒闭合一次的电子开关S。
在理想情况下，开关闭合时间τ满足τ<<T。
实际采样过程可视为脉冲调幅过程，Xa(t)为调制信号，被调脉冲载波p(t)是周期为T、脉宽为τ的周期脉冲串。
当τ→0时的理想采样情况是实际采样的一种科学的、本质的抽象，同时可使数学推导得到简化。
下面主要讨论理想采样。
图3.1 采样器示意图及波形图3.1.2 抽样定理抽样也称取样、采样，是把时间连续的模拟信号变换为时间离散信号的过程。
抽样定理是指：一个频带限制在（0，fH）内的时间连续信号m(t)，如果以T≤1/2fH秒的间隔对它进行等间隔抽样，则m(t)将被所得到的抽样值完全确定。
这意味着，若m(t)的频谱在某一角频率ωH上为零，则m(t)中的全部信息完全包含在其间隔不大于1/2fH秒的均匀抽样序列里。
换句话说，在信号最高频率分量的每一个周期内起码应抽样两次。
根据抽样脉冲的特性，抽样分为理想抽样、自然抽样（亦称曲顶取样）、瞬时抽样（亦称平顶抽样）；根据被抽样信号的性质，抽样又分为低通抽样和带通抽样。
虽然抽样种类很多，但是间隔一定时间，抽样连续信号的样值，把信号从时间上离散，这是各种抽样共同的作用，抽样是模拟信号数字化及时分多路的理论基础。
我们考察一个频带限制在(0,fH)赫的信号m(t)。
假定将信号m(t)和周期性冲击函数δ(t)相乘，如图所示，乘积函数便是均匀间隔为T秒的冲激序列，这些冲激的强度等于相应瞬时上的m(t)值，它表示对函数m(t)的抽样。