通信原理PCM编码课程

课程设计评分标准

目录课程设计评分标准-1-

基于MATLAB/SIMULINK的PCM编码的研究与仿真- 3 -

摘要- 3 -

ABSTRACT- 3 -

1 背景知识- 4 -

1.1PCM原理及仿真-4-

1.1.1脉冲编码调制- 4 -

1.1.2 PCM编码原理- 5 -

2 M文件仿真- 10 -

3 SIMULINK仿真- 15 -

3.1原始模拟信号电路图及仿真图-15-

3.2PCM编码器电路设计-17-

3.3PCM解码器电路设计-24-

4心得体会- 28 -

参考文献- 28 -

基于MATLAB/simulink的PCM编码的研究与仿真

摘要

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

关键词：脉冲编码调制

Abstract

Combined with the sampling, quantization, coding theory of PCM, using MATLAB software programming and graphics, the completion of the pulse code modulation (PCM> modeling and simulation analysis system.The basic method is to establish the model of communication system of learning through the use of computer and basic skills, learning by means of simulation of communication system of basic theory and basic algorithm are verified.The basic method of using communication system simulation software to learn of the existing, to solve communication problems using Matlab software.

Keywords:pulse code modulation (PCM> with uniform and non-uniform quantization in MATLAB simulation

1 背景知识

1.1 PCM原理及仿真

脉冲编码调制就是把一个时间，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。

1.1.1脉冲编码调制

脉冲编码调制(pulse code modulation，PCM>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。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，因为A律压缩实现复杂，常使用13折线法编码,下图为PCM系统的原理框图：

图中，输入的模拟信号m(t>经抽样、量化、编码后变成了数字信号(PCM信号>，经信道传输到达接收端，由译码器恢复出抽样值序列，再由低通滤波器滤出模拟基带信号m(t>。通常，将量化与编码的组合称为模/数变换器；而译码与低通滤波的组合称为数/模变换器(D/A变换器>。前者完成由模拟信号到数字信号的变换，后者则相反，即完成数字信号到模拟信号的变换。

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。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，因为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。

1.1.2 PCM编码原理

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。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的。

在一个频带限制在<0，f h）内的时间连续信号f

f

连续的全部信息。抽样定理在实际应用中应注意在抽样前后模拟信号进行滤波，把高于二分之一抽样频率的频率滤掉。这是抽样中必不可少的步骤。

2> 量化

量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。

从数学上来看，量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散幅度值的有限数集合。一个模拟信号经过抽样量化后，得到已量化的脉冲幅度调制信号，它仅为有限个数值。

如下图所示，量化器输出L 个量化值，k=1，2，3，…，L 。常称为重建电平或量化电平。当量化器输入信号幅度x 落在与之间时，量化器输出电平为。这个量化过程可以表达为：

这里称为分层电平或判决阈值。通常称为量化间隔。

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。

非均匀量化：非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。对于信号取值

小的区间，其量化间隔也小；反之，量化间隔就大。它与均匀量化相比，有两个突出的优点。首先，当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度<实际中常常是这样）时，非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比；其次，非均匀量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。因此量化噪声对大、小信号的影响大致相同，即改善了

小信号时的量化信噪比。