基于Simulink的DPCM通信系统仿真

基于Simulink的DPCM通信系统仿真题目:基于Simulink的DPCM通信系统仿真院系:

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指导教师:

2010年12月27日-2010年12月31日

模型的设计思想及各模块功能描述:

一、1. DPCM的基本原理

DPCM编码,简称差值编码，是对模拟信号幅度抽样的差值进行量化编码的调制方式(抽样差值的含义请参见“增量调制”)。这种方式是用已经过去的抽样值来预测当前的抽样值，对它们的差值进行编码。差值编码可以提高编码频率，这种技术已应用于模拟信号的数字通信之中。

例如图像信号)由于信号的瞬时斜率比较大，很容易引起过对于有些信号( 载，因此，不能用简单增量调制进行编码，除此之外，这类信号也没有像话音信号那种音节特性，因而也不能采用像音节压扩那样的方法，只能采用瞬时压扩的方法。但瞬时压扩实现起来比较困难，因此，对于这类瞬时斜率比较大的信号，通常采用一种综合了增量调制和脉冲编码调制两者特点的调制方法进行编码，这种编码方式被简称为脉码增量调制，或称差值脉码调制，用DPCM表示。

这种调制方式的主要特点是把增量值分为个等级，然后把个不同等级的增量值编为位二进制代码( )再送到信道传输，因此，它兼有增量调制和PCM的各自特点。

设这个误差电压经过量化后变为个电平中的一个，电平间隔可以相等，也可以不等，这里认为它是间隔相等的均匀量化。量化了的误差电压经过脉冲调制器变为PAM脉冲序列，这个PAM信号一方面经过PAM编码器编码后得到DPCM信号发送出去。另一方面把它经过积分器后变为与输入信号x(t)进行比较，通过相减器得到误差电压e(t)。

实验表明，经过DPCM调制后的信号，其传输的比特率要比PCM的低，相应要求的系统传输带宽也大大地减小了。此外，在相同比特速率条件下，DPCM比PCM 信噪比也有很大的改善。与ΔM相比，由于它增多了量化级，因此，在改善量化噪声方面优于ΔM系统。DPCM的缺点是易受到传输线路上噪声的干扰，在抑制信道噪声方面不如ΔM。

2 DPCM编码及解码过程和原理

f(i,j)e(i,j)e'(i,j)

量化器编码器输入(i,j)f^

信道传输f'(i,j)预测器f(i,j)^

e'(i,j)f'(i,j)

解码器输出

f(i,j)^

预测器

二、模块功能:

1.抽样量化编码器:对模拟信源进行抽样量化;

2.DPCM 编码器:对抽样量化后的信号进行差分编码;

3.加性高斯白噪声信道:产生噪声;

4.DPCM 解码器:对加有噪声的信号进行解码;

5.量化解码器:量化、解码;

6.椭圆模拟低通滤波器:滤波,使信号平滑;

DPCM通信系统模型:

模型文件及参数设置和运行结果波形图: 正弦信号参数设置:

用示波器观察正弦信号的波形:

抽样量化编码器参数设置:

经过抽样量化编码器后的波形:

DPCM Encoder的参数设置如下图所示:

经过DPCM编码器后的波形:

加性高斯白噪声信道的参数设置:

DPCM Decoder的参数设置如下所示:

经过DPCM译码器后的波形:

量化解码器的参数设置:

经过量化解码器后的波形:

椭圆模拟低通滤波器的参数:

经过椭圆模拟低通滤波器后的波形:

小结

问题处理:

在此次课程设计过程中遇到了不少问题，主要有以下几点:

1 在刚开始课程设计之初，我对DPCM编码与解码原理几乎一无所知，经过查阅资料，询问老师和同学，我逐步加强了对此原理的认识。

2 在熟悉simulink软件的过程中，我原来的MATLAB7.1 中缺少DPCM编码与解码模块(DPCM encoder和DPCM encoder)，后来经过询问老师，我得知是我下载的版本不对，并建议我下载MATLAB6.5版本，于是我就顺利的将接下来的工作进行了下去。

3 在参数的设置过程中,开始用默认参数,但是调试过程中波形有问题,在查阅相关资料之后才根据实际要求设置了合理的参数。

结束语:

通过本次课程设计，我们这要了解随机信号二进制的DPCM编码与解码原理，特别是DPCM编码与解码(包括加噪声和不加噪声)电路的MATLAB实现与调制性能分析，把本学期学的通信原理等通信类科目的内容应用到本课程设计中来，进一步巩固复习通信原理，MATLAB等课程，以达到融会贯通的目的。运用学习成果把课堂上学的系统化的理论知识，尝试性的应用于实际设计工作，并从理论的高度对设计工作的现代化提高一些有创造性的建议和设想，检验学习成果，看一看课堂学习与实际工作到底有多大差距，并通过综合分析，找出学习中存在的不足，以便为完善学习计划，为学习内容提供实践依据。

经过一个星期的努力，终于完成了我的课程设计，可能其中回有一些错误或者是不恰当的地方，例如加噪声的地方我研究了好久，经过了反复的测试，最终也没有很完美的解决这个问题，但是我确实已经尽了我最大的努力。在完成设计的过程中，我的收获很大，不仅仅是对我们自己所学的专业知识加深了解，同时还熟练地掌握了MATLAB和WORD的软件的操作，而且还锻炼了自己独立处理问题的能力。总之我获得很多，也启迪了很多～～～

参考文献

【1】冯象初.甘小冰. 数值泛函与小波理论西安:西安电子科技大学出版社 2003.5

【2】樊昌信.曹丽娜. 通信原理(第六版) 北京:国防工业出版社2010.6

【3】 Cahn C R. Performance of Digital Phase-Modulation Communication

Systems.IRE Trans.On Commun.Systems 1957.7