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)。
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。
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。
实验三 PCM编译码的MATLAB仿真
实验三 PCM编译码的MATLAB仿真一、实验目的1. 掌握利用MA TLAB进行仿真的方法；2. 理解PCM编译码的原理。
二、实验仪器及软件电脑、MA TLAB7.0软件三、实验原理1．脉冲编码调制（PCM）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。
利用MA TLAB语音实现语音信号的脉冲编码调制（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。
PCM即脉冲编码调制，在通信系统中完成将语音信号数字化功能。
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编码示意图见图1。
图1 PCM原理框图下面将介绍PCM编码中抽样、量化及编码的原理：(a) 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。
(b) 量化从数学上来看，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。
模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。
由于均匀量化存在的主要缺点是：无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变。
因此，当信号()m t 较小时，则信号量化噪声功率比也就很小，这样，对于弱信号时的量化信噪比就难以达到给定的要求。
通常，把满足信噪比要求的输入信号取值范围定义为动态范围，可见，均匀量化时的信号动态范围将受到较大的限制。
为了克服这个缺点，实际中，往往采用非均匀量化。
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v ∆也小；反之，量化间隔就大。
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。
实验三 PCM编译码的MATLAB仿真
实验三 PCM编译码的MATLAB仿真一、实验目的1. 掌握利用MA TLAB进行仿真的方法；2. 理解PCM编译码的原理。
二、实验仪器及软件电脑、MA TLAB7.0软件三、实验原理1．脉冲编码调制（PCM）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。
利用MA TLAB语音实现语音信号的脉冲编码调制（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。
PCM即脉冲编码调制，在通信系统中完成将语音信号数字化功能。
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编码示意图见图1。
图1 PCM原理框图下面将介绍PCM编码中抽样、量化及编码的原理：(a) 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。
(b) 量化从数学上来看，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。
模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。
由于均匀量化存在的主要缺点是：无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变。
因此，当信号()m t 较小时，则信号量化噪声功率比也就很小，这样，对于弱信号时的量化信噪比就难以达到给定的要求。
通常，把满足信噪比要求的输入信号取值范围定义为动态范围，可见，均匀量化时的信号动态范围将受到较大的限制。
为了克服这个缺点，实际中，往往采用非均匀量化。
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v ∆也小；反之，量化间隔就大。
项目：基于MATLAB的PCM通信系统仿真
电子与信息工程学院课程设计报告（2013 —2014 学年第二学期）课程名称：课程设计3 班级：浦电子1103，1104学号：P**********，P**********姓名：吴欣欣，谢玲指导教师：武晓光、毛钱萍、胡方强、包亚萍2014 年 6 月目录6.1 基本原理 (4)6.1.1 PCM原理简介 (4)6.1.2 13折线图 (5)6.2 PCM编解码程序实现仿真 (6)6.2.1 PCM编码 (6)6.2.2 A律程序 (7)6.2.3 PCM解码 (8)6.2.4仿真出图 (10)6.3采用simulink进行PCM编码仿真 (11)6.3.1解码器 (11)6.3.2编码器 (13)6.3.3 串行编解码 (14)6.3.4仿真图像 (15)6.4 噪声影响与性能分析 (16)6.4.1 PCM通信系统的主要参数设置 (16)6.4.2 PCM系统中噪声的影响 (16)6.5实验小结 (18)6.1 基本原理6.1.1 PCM原理简介脉冲编码调制（PCM）是一种模拟信号的数字化方法。
PCM系统将信号按照其强度依照同样的间距分成数段，然后每段用独特的数码（通常是二进制）来量化。
PCM常被用于数字电信系统上，也是计算机和CD红皮书中的标准形式。
在数字视频通信系统中，它也是标准。
PCM的主要优点是：抗干扰能力强；失真小；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调制主要经过3个过程：抽样、量化和编码。
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。
抽样速率采用信号最大频率分量的频率的3倍到5倍。
量化，也叫分层，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。
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。
(完整word版)基于MATLAB的PCM脉冲编码调制仿真
@＠@@＠@通信工程专业《通信原理课程设计》题目基于MATLAB的PCM脉冲编码调制仿真学生姓名＠@＠@@ 学号@＠＠＠＠@ 所在院(系）物理与电信工程学院专业班级通信工程专业@＠＠@＠@ 班指导教师@@@@＠@完成地点物理与电信工程学院实验室2017年3 月18 日@@@@@@@通信原理课程设计任务书院(系) 物理与电信工程学院专业班级通信工程专业＠＠＠@＠＠班学生姓名@＠＠@＠一、课程设计题目基于MATLAB的PCM脉冲编码调制仿真二、课程设计工作自2017 年 2 月27 日起至2017 年 3 月18 日止三、课程设计进行地点：物理与电信工程学院实验室四、课程设计的内容要求：通信系统的计算机仿真设计课程设计目的在于使学生在课程设计过程中能够理论联系实际，在实践中充分利用所学理论知识分析和研究设计过程中出现的各类技术问题，巩固和扩大所学知识面，为以后走向工作岗位进行设计打下一定的基础。
课程设计的任务是:（1）掌握一般通信系统设计的过程、步骤、要求、工作内容及设计方法;掌握用计算机仿真通信系统的方法，对PCM系统的了解掌握。
（2）掌握MATLAB语言的函数调用,提高编程编程能力。
(3）掌握量化信噪比的基本概念.（4）学习均匀量化和非均匀量化的基本原理，加深对非均匀量化的理解。
(5）训练学生项目设计能力，训练学生综合运用专业知识的能力，提高学生进行通信工程设计的能力。
指导教师系（教研室) 通信工程系接受任务开始执行日期2017年2月27日学生签名基于MATLAB的PCM脉冲编码调制仿真@＠＠@＠@（＠＠＠＠@@物理与电信工程学院通信@@@@@＠班,＠＠@＠＠@)指导教师：@@＠@［摘要］本设计结合PCM的抽样、量化、编码和译码原理,利用MATLAB软件编程,完成了对脉冲编码调制PCM系统的编译与仿真分析。
课题中主要分为五部分对脉冲编码调制PCM系统原理进行编译与仿真分析，分别为采样、量化和编码原理的程序仿真，同时仿真分析了采样的波形、均匀量化与A律13折线非均匀量化的量化性能及其差异,最后进行PCM 编码和译码从而分析PCM系统的特性以及最后的误码率。
实验三 PCM编译码的MATLAB仿真
实验三 PCM编译码的MATLAB仿真一、实验目的1. 掌握利用MA TLAB进行仿真的方法；2. 理解PCM编译码的原理。
二、实验仪器及软件电脑、MA TLAB7.0软件三、实验原理1．脉冲编码调制（PCM）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。
利用MA TLAB语音实现语音信号的脉冲编码调制（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。
PCM即脉冲编码调制，在通信系统中完成将语音信号数字化功能。
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编码示意图见图1。
图1 PCM原理框图下面将介绍PCM编码中抽样、量化及编码的原理：(a) 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。
(b) 量化从数学上来看，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。
模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。
由于均匀量化存在的主要缺点是：无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变。
因此，当信号()m t 较小时，则信号量化噪声功率比也就很小，这样，对于弱信号时的量化信噪比就难以达到给定的要求。
通常，把满足信噪比要求的输入信号取值范围定义为动态范围，可见，均匀量化时的信号动态范围将受到较大的限制。
为了克服这个缺点，实际中，往往采用非均匀量化。
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v ∆也小；反之，量化间隔就大。
脉冲编码调制(PCM)的MATLAB仿真(QDTU YUANCHAO)
(c)编码
所谓编码就是把量化后的信号变换成代码，其相反的过程称为译码。当然，这里的编码和译码与差错控制编码和译码是完全不同的，前者是属于信源编码的范畴。
在现有的编码方法中，若按编码的速度来分，大致可分为两大类：低速编码和高速编码。通信中一般都采用第二类。编码器的种类大体上可以归结为三类：逐次比较型、折叠级联型、混合型。在逐次比较型编码方式中，无论采用几位码，一般均按极性码、段落码、段内码的顺序排列。下面结合13折线的量化来加以说明。
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。
(2)在设计滤波器时,首先要看系统信号源输出信号频率到底是处于在哪个频率范围,再根据其他参考参数和系统各项技术要求,决定是要设计哪种类型的滤波器。
图1 pcm系统原理框图
2．PCM编码中抽样、量化及编码的原理：
(a)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。
基于MATLAB的PCM仿真
基于MATLAB的PCM仿真基于MATLAB的PCM仿真【摘要】本文的主要内容是对脉冲编码调制系统用MATLAB软件进行计算机仿真。
通过编程，对含有脉冲编码系统的PCM通信系统进行了建模，并以此为基础，进行线性PCM与对数PCM的性能比较。
【关键词】脉冲编码调制；均匀量化；非均匀量化；线性；非线性；MATLAB0.引言20世纪70年代后期，超大规模集成电路的脉冲编码调制（PCM）编、解码器的出现，使PCM在光纤通信、数字微波通信、卫星通信中得到越来越广泛的应用。
因此，PCM已经成为数字通信中一门十分重要的技术。
PCM也是通信工程专业学生必修的部分。
学生可以通过该系统的实验，加深线性编码和非线性编码等概念的理解，进一步掌握有关数字通信系统性能的分析方法和基本研究方法。
1.Matlab简介MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks 公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分，它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
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。
2.脉冲编码调制（PCM）基本原理脉冲编码调制（PCM）概念是1937年由法国工程师Alec Reeres 最早提出来的。
cpm课程设计基于matlab的pcm仿真设计--大学毕设论文
通信工程专业《通信仿真综合实践》研究报告基于MATLAB的PCM仿真设计学生姓名：学生学号：指导教师：所在学院：专业班级：信息技术学院课程设计任务书院专业学号：姓名：一、课程设计课题：基于MATLAB的PCM仿真设计二、课程设计工作日自年月日至年月日三、课程设计进行地点：四、程设计任务要求：1.课题来源:通信专业老师命题。
2.目的意义:（1）培养我综合运用多门课程知识的能力。
（2）培养我熟练掌握MATLAB，运用此MATLAB软件工具进行通信系统仿真的能力。
（3）培养我发现问题，解决问题，查阅资料解决问题的能力。
（4）加强我对通信系统各个不同方面的理解。
（5）培养我们系统设计和系统开发的良好的思想。
3.基本要求：1：使用matlab 编程完成pcm 编码与解码2：阐述pcm基本理论3：最终给出信号的仿真结果课程设计评审表基于MATLAB的PCM仿真设计概述：数字通信系统己经成为现今通信发展的方向，但是经过传感器的转换以后自然界中的很多信息，大多数依旧为模拟量，PCM(脉冲编码调制)它是一种调制方式就是把模拟信号转换作数字信号。
重点运用在语音传输，并且在数字微波通信、卫星通信、光纤通信当中得到了广阔的运用，通过凭借MA TLAB软件，能够更便捷、直接的来仿真与计算。
因此可以通过运行出的结果，分析系统特性。
MATLAB能够进行绘制函数与数据、运算矩阵、用户界面的创建、算法的实现、matlab 的开发工作界面连到其它编程语言程序等等。
它重点运用在控制设计、工程的计算、金融建模分析和设计、检测信号、处理图像、信号通讯和处理等方面。
第一部分原理介绍●PCM的基本原理脉冲编码调制（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。
因为此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。
用MATLAB程序开发设计PCM编码调制系统方案
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（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程序的PCM系统仿真【范本模板】
通信原理课程设计题目基于Matlab程序的PCM系统仿真学生姓名赵欣学号 1213024111 所在学院物理与电信工程学院专业班级通信工程1204班指导教师魏瑞完成地点博远楼2015年 3月 28日基于Matlab程序的PCM系统仿真xx（陕西理工学院物理与电信工程学院通信工程专业xx班，陕西汉中 723003)指导教师:xx[摘要］在数字通信传输系统中，都是采用脉冲编码调制（pulse—code—modulation），简称 PCM。
PCM 是对模拟信号进行抽样、量化和编码产生数字信号.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。
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。
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。
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。
［关键词］PCM 量化编码µ压缩律The PCM System Based On Matlab Simulationxxx（Grade 20xxClass xxMajor of Communication Engineering，School of Physics and Telecommunication Engineering of Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723003,Shaanxi)xxAbstract：In digital communication transmission system,using pulse code modulation,HereinafterReferred to as PCM.PCM is carried out on the analog signal digital signal sampling,quantization and coding.Periodically scan,an analogue signal sampling,that is，the continuous time signal into a discrete time signal.Quantitative,is after sampling the instantaneous value of the amplitude of discrete，which USES a set of rules of level,the instantaneous sampling value of the most close to the level of value。
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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 ................................................................................................................................................................ I I1 绪论 (1)2 MA TLAB简介 (2)2.1 MA TLAB软件简介 (2)2.2 MA TLAB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MA TLAB实现 (15)4.1 PCM抽样的MA TLAB实现 (15)4.2 PCM量化的MA TLAB实现 (18)4.2.1 PCM均匀量化的MA TLAB实现 (18)4.2.2 PCM A律非均匀量化的MA TLAB实现 (20)4.3 PCM A律13折线编码的MA TLAB实现 (22)5 结果分析及总结 (25)参考文献 (26)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（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AbstractIn 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。