基于SystemView的增量调制仿真

《通信原理》

课

程

设

计

报

告

题目：增量调制

专业：电子信息工程

班级：电子2班

姓名：庄昆瑜

学号： 0804030221

湖南科技大学信息与电气工程学院二○一一年六月

目录

一、课程设计的目的

二、课程设计的内容和原理

三、设计的要求及各具体模块的实现

四、设计结果分析及比较

五、课程设计的总结及体会

六、参考文献

一、课程设计的目的

1. 通过实验加深对课本理论知识的理解。

2. 掌握SystemView 进行通信原理仿真的方法。

3. 通过实验进一步掌握增量调制系统的构成及其工作原理。

4. 通过实验现象对比，了解系统各项参数对系统性能的影响。

5. 通过实验提高自己独立分析问题和解决问题的能力。

二、课程设计的内容和原理

本课程设计通过SystemView 仿真对模数转换和压缩编码的重要方法--增量调制(DM)进行了验证和研究，增量调制(DM)是对信号相邻样值的增加量进行1比特量化编码的方式。它是在脉冲编码调制 (PCM)方式的基础之上发展起来的一种模拟信号的数字化传输方式。增量调制是差值脉冲编码调制的一个重要特例,也称为 1bit 量化的差值脉冲编码调制。在增量调制系统中, 抽样频率要比 PCM 高得多, 叫做过抽样。量化器把预测差值仅量化为+或-1两值之一,即1b it 量化器,预测器常用一阶预测,可用积分器实现，由于抽样频率增加,相邻样值之间的相关性增加,因而使预测增益提高。

线性增量调制原理基本思想是对抽样值与预测值的差值进行量化。当

分脉冲编码调制(DPCM)系统的量化电平取为2和预测器是一个延迟为Ts 的延迟线时,该DPCM 系统被称作为增量调制系统。当量化台阶(也称量化间距)σ为常数时,系统预测值或者系统恢复值以线性变化的趋势跟踪输入信号,也叫线性增量调制(LDM)。其编码、解码原理及框图如上述所示。这里量化实质上就是一个常数(此常数为量化台阶σ)和符号函数 (sign)的乘积。

线性增量调制编码与解码设计实现如下图1和图2所示: 二电平量化

延迟抽样器++

m(t)m(k)e qk e ok

m ~k m 'K

图1 增量调制系统的编码器

系统设计如图1(编码器)、图2(解码器)所示:差分m(-m 'k = e,被量化成

+σ或-σ,即e ok =+或-σ，值称之为量化台阶。e ok 是二进制符号,可经信道传输给

远方的增量调制解码器低通滤波器

延迟

+k e 'o k m '~ 图2 增量调制系统的解码器

三、设计的要求及各具体模块的实现

1.设计的要求

（1）分析各个模块在系统中的作用，并说明系统构成的原理。

（2）说明系统各个参数设定的具体依据。

（3）改变系统参数，结合输出波形分析造成输出波形失真的原因。

2.系统组成及原理

图3 系统设计框图

该系统是一个简单的基于SystemView的增量调制仿真实验电路图，系统信号源通过frequence sweep（图符32）产生起始频率100Hz，终止频率10Khz的波形来模拟。图符5

为一个比较器（作为判决器），图符29、21、10构成了一个预测器，判决器输入信号a与预测器的预测值b进行比较，当a>=b时判决器输出+1，否则输出-1。预测器预测值实际就是上一时刻的抽样值与差值（△）的叠加，图符10改变增益就可以改变△大小，而图符21（加法器）正是完成了上一时刻的抽样值与差值（△）的叠加。解码器部分直接使用积分器和巴特沃斯低通滤波器组成，低通滤波器主要用来滤除输出信号中的高频成分，使输出波形更加平滑。图符13,26,28分别输出显示输出波形、经过判决器抽样后的波形、输入波形。

3.系统各个参数设定和具体依据

（1）输入信号频率设置

输入信号频率设置不能过高，本系统设置为初始频率100Hz，终止频率10e+3，频率过高会产生斜率过载（量化）失真，这是因为频率过高，会导致输入信号频率的斜率增大，当其大于抽样周期决定的固定斜率时，量化阶（△）便跟不上信号斜率的变化，因而产生斜率过载（量化）失真。

（2）比较器（判决器设置）

输入信号为a，预测采样值为b，根据增量调制原理，当a>=b时输出为1，反之为-1。

（3）预测器增益设置

预测器增益设置要根据输入信号的频率设置，因为这个增益值决定了量化阶（△）的大小，频率越大，量化阶应该设置更大一些，否则会发生量化失真。

（4）输出信号低通滤波器参数设置

根据采样定理低通滤波器输入信号采样频率（Filter input sample）必须大于输入信号频率的2倍，本系统输入频率为10KHz，因此我们将采样频率设置为30KHz而低通滤波器截止频率（Low Cuttoff）最大不能高于采样频率两倍，当然截止频率不宜设置得过高，否则会引入高频噪声，也不可以设置得过低，否则会将有用信号也滤掉，本系统我们选用1KHz。

四、设计结果分析及比较

Sink13显示波形

Sink25显示波形

Sink28显示波形

有实验结果分析可知，输出端（Sink13）较好的还原了输入信号（Sink25），经过判决器后输出的波形为连续的1和-1，从波形上来看，就是一些看似无规律的方波，而积分器正是在这些方波为高（即1）时积分，而在为低（-1）时反积分，从而还原输入信号。但是在上图中我们看到在信号低频部分（即波形左边部分）有失真现象，这是因为量化阶（△）设置比较大，虽然能够较好的还原高频部分，但却在低频部分却产生了失真，下面我们通过减小预测器中增益器（图符10）的增益来减小量化阶（△）。

将增益改为100e-3