畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告PCM系統(tǒng)設(shè)計(jì)及MATLAB仿真實(shí)現(xiàn)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告題 目： pcm系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真實(shí)現(xiàn) 學(xué)生姓名： 王運(yùn)兵 學(xué) 號(hào)： 070703114 專 業(yè)：通信工程 指導(dǎo)教師： 蘇佳 2011年 3 月 16 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告1結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述：1、脈沖編碼調(diào)制（pcm）原理脈沖編碼調(diào)制（pcm）簡(jiǎn)稱脈碼調(diào)制，它是一種用二進(jìn)制數(shù)字代碼來(lái)代替連續(xù)信號(hào)的抽樣值，從而實(shí)現(xiàn)通信的方式。由于這種通信方式抗干擾能力強(qiáng)，因此在光釬通信、數(shù)字微波通信、衛(wèi)星通信中均獲得了極為廣泛的運(yùn)用。pcm信號(hào)的形成是模擬信號(hào)經(jīng)過“抽樣、量化、編碼”三個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)的。分別完成時(shí)間上離散

2、、幅度上離散、及量化信號(hào)的二進(jìn)制表示。根據(jù)ccitt的建議，為改善小信號(hào)量化性能，采用壓擴(kuò)非均勻量化，有兩種建議方式，分別為a律和律方式，我國(guó)采用了a律方式，由于a律壓縮實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，常使用 13 折線法編碼。1.1 抽樣所謂抽樣，就是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行周期性掃描，把時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)變成時(shí)間上離散的信號(hào)。該模擬信號(hào)經(jīng)過抽樣后還應(yīng)當(dāng)包含原信號(hào)中所有信息，也就是說能無(wú)失真的恢復(fù)原模擬信號(hào)。它的抽樣速率的下限是由抽樣定理確定的。在一個(gè)頻帶限制在（0，f h）內(nèi)的時(shí)間連續(xù)信號(hào)f（t），如果以1/2 f h的時(shí)間間隔對(duì)它進(jìn)行抽樣，那么根據(jù)這些抽樣值就能完全恢復(fù)原信號(hào)?；蛘哒f，如果一個(gè)連續(xù)信號(hào)f（t）的頻譜中最高

3、頻率不超過f h，當(dāng)抽樣頻率f s2 f h時(shí)，抽樣后的信號(hào)就包含原連續(xù)的全部信息。這就是抽樣定理。1.2量化從數(shù)學(xué)上來(lái)看，量化就是把一個(gè)連續(xù)幅度值的無(wú)限數(shù)集合映射成一個(gè)離散幅度值的有限數(shù)集合。如圖2所示，量化器q輸出l個(gè)量化值，k=1，2，3，l。常稱為重建電平或量化電平。當(dāng)量化器輸入信號(hào)幅度落在與之間時(shí)，量化器輸出電平為。這個(gè)量化過程可以表達(dá)為： (1-1) 這里稱為分層電平或判決閾值。通常稱為量化間隔。模擬入量化器量化值 圖1.2 模擬信號(hào)的量化 量化后的抽樣信號(hào)于量化前的抽樣信號(hào)相比較，當(dāng)然有所失真，且不再是模擬信號(hào)。這種失真在接收端還原模擬信號(hào)是變現(xiàn)為噪聲，并稱為量化噪聲。量化噪聲的

4、大小取決于把樣值分級(jí)“取整”的方式，分的級(jí)數(shù)越多，即量化極差或間隔越小，量化噪聲也越小。模擬信號(hào)的量化分為均勻量化和非均勻量化。由于均勻量化存在的主要缺點(diǎn)是：無(wú)論抽樣值大小如何，量化噪聲的均方根值都固定不變。因此，當(dāng)信號(hào)較小時(shí)，則信號(hào)量化噪聲功率比也就很小，這樣的話化信噪比就難以達(dá)到給定的要求。通常，把滿足信噪比要求的輸入信號(hào)取值范圍定義為動(dòng)態(tài)范圍，可見，對(duì)于弱信號(hào)時(shí)，均勻量化時(shí)的信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍將受到較大的限制。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，實(shí)際中，往往采用非均勻量化。非均勻量化是根據(jù)信號(hào)的不同區(qū)間來(lái)確定量化間隔的。對(duì)于信號(hào)取值小的區(qū)間，其量化間隔也??；反之，量化間隔就大。它與均勻量化相比，有兩個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)

5、。首先，當(dāng)輸入量化器的信號(hào)具有非均勻分布的概率密度（實(shí)際中常常是這樣）時(shí)，非均勻量化器的輸出端可以得到較高的平均信號(hào)量化噪聲功率比；其次，非均勻量化時(shí)，量化噪聲功率的均方根值基本上與信號(hào)抽樣值成比例。因此量化噪聲對(duì)大、小信號(hào)的影響大致相同，即改善了小信號(hào)時(shí)的量化信噪比。實(shí)際中，非均勻量化的實(shí)際方法通常是將抽樣值通過壓縮再進(jìn)行均勻量化。通常使用的壓縮器中，大多采用對(duì)數(shù)式壓縮。廣泛采用的兩種對(duì)數(shù)壓縮律是壓縮律和a壓縮律。美國(guó)采用壓縮律，我國(guó)和歐洲各國(guó)均采用a壓縮律，因此，pcm編碼方式采用的也是a壓縮律。所謂a壓縮律也就是壓縮器具有如下特性的壓縮律： (1-2) (1-3)未壓縮（1）（2）（3）

6、（4）（5）（6）（7）（8） 0a律壓擴(kuò)特性是連續(xù)曲線，a值不同壓擴(kuò)特性亦不同，在電路上實(shí)現(xiàn)這樣的函數(shù)規(guī)律是相當(dāng)復(fù)雜的。實(shí)際中，往往都采用近似于a律函數(shù)規(guī)律的13折線（a=87.6）的壓擴(kuò)特性。這樣，它基本上保持了連續(xù)壓擴(kuò)特性曲線的優(yōu)點(diǎn)，又便于用電路實(shí)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)圖1.3 a律13折線中所用到的。pcm編碼正是采用這種壓擴(kuò)特性來(lái)進(jìn)行編碼的。圖1.3示出了這種壓擴(kuò)特性。 表1.1列出了13折線時(shí)的值與計(jì)算值的比較。表1.1 13折線時(shí)的x值與計(jì)算x值的比較 y0 1 x0 1按折線分段時(shí)的x01段落12345678斜率161684211/21/4 表1.1中第二行的值是根據(jù)時(shí)計(jì)算得到的，第三行的

7、值是13折線分段時(shí)的值?？梢?，13折線各段落的分界點(diǎn)與曲線十分逼近，同時(shí)按2的冪次分割有利于數(shù)字化。1.3編碼（coding）所謂編碼就是把量化后的信號(hào)變換成代碼，其相反的過程稱為譯碼。當(dāng)然，這里的編碼和譯碼與差錯(cuò)控制編碼和譯碼是完全不同的，前者是屬于信源編碼的范疇。量化后的抽樣信號(hào)在一定的取值范圍內(nèi)僅有有限個(gè)可取的樣值，且信號(hào)正、負(fù)幅度分布的對(duì)稱性使正、負(fù)樣值的個(gè)數(shù)相等，正、負(fù)向的量化級(jí)對(duì)稱分布。若將有限個(gè)量化樣值的絕對(duì)值從小到大依次排列，并對(duì)應(yīng)的依次賦予一個(gè)十進(jìn)制數(shù)字代碼，在碼前以“+”、“”號(hào)為前綴，來(lái)區(qū)分樣值的正負(fù)，則量化后的抽樣信號(hào)就轉(zhuǎn)化為按抽樣時(shí)序排列的一串十進(jìn)制數(shù)字碼流，即十進(jìn)制

8、數(shù)字信號(hào)。把量化的抽樣信號(hào)變換成給定字長(zhǎng)的二進(jìn)制碼流的過程為編碼。在現(xiàn)有的編碼方法中，若按編碼的速度來(lái)分，大致可分為兩大類：低速編碼和高速編碼。通信中一般都采用第二類。編碼器的種類大體上可以歸結(jié)為三類：逐次比較型、折疊級(jí)聯(lián)型、混合型。在逐次比較型編碼方式中，無(wú)論采用幾位碼，一般均按極性碼、段落碼、段內(nèi)碼的順序排列。下面結(jié)合13折線的量化來(lái)加以說明。表1.2 段落碼 表2.3 段內(nèi)碼段落序號(hào)段落碼量化級(jí)段內(nèi)碼81111511111411107110131101121100610111101110101051009100181000401170111601103010501014010020013

9、00112001010001000100000在13折線法中，無(wú)論輸入信號(hào)是正是負(fù)，均按8段折線（8個(gè)段落）進(jìn)行編碼。若用8位折疊二進(jìn)制碼來(lái)表示輸入信號(hào)的抽樣量化值，其中用第一位表示量化值的極性，其余七位（第二位至第八位）則表示抽樣量化值的絕對(duì)大小。具體的做法是：用第二至第四位表示段落碼，它的8種可能狀態(tài)來(lái)分別代表8個(gè)段落的起點(diǎn)電平。其它四位表示段內(nèi)碼，它的16種可能狀態(tài)來(lái)分別代表每一段落的16個(gè)均勻劃分的量化級(jí)。這樣處理的結(jié)果，8個(gè)段落被劃分成27128個(gè)量化級(jí)。段落碼和8個(gè)段落之間的關(guān)系如表1.2所示；段內(nèi)碼與16個(gè)量化級(jí)之間的關(guān)系見表1.3。話音pcm的抽樣頻率為8khz，每個(gè)量化樣值對(duì)

10、應(yīng)一個(gè)8位二進(jìn)制碼，故話音數(shù)字編碼信號(hào)的速率為8bits8khz=64kb/s.量化噪聲隨級(jí)數(shù)的增多和極差的縮小而縮小。量化級(jí)數(shù)增多即樣值個(gè)數(shù)增多，就要求更長(zhǎng)的二進(jìn)制編碼。因此，量化噪聲隨二進(jìn)制編碼的位數(shù)增多而減少，即隨數(shù)字編碼信號(hào)的速率提高而減少。自然界中的聲音非常復(fù)雜,波形極其復(fù)雜，通常我們采用的是脈沖代碼調(diào)制編碼，即pcm編碼。pcm通過抽樣、量化、編碼三個(gè)步驟將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼。參考文獻(xiàn) 1 王立寧，樂光新，詹菲.matlab與通信仿真m.人民郵電出版社，20002 樊昌信，曹麗娜.通信原理m.國(guó)防工業(yè)出版社，20063 李環(huán)，任波，華宇寧.通信系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)與應(yīng)用m.電子工業(yè)出版社，20094 青松，程岱松，武建華.數(shù)字通信系統(tǒng)的matlab仿真與分析m.北京航空航天大學(xué)出版社，20015 羅衛(wèi)兵，孫樺，張婕.matlab動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析及通信系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)m.西安電 子科技大學(xué)出版社，20016 曹志剛，錢亞生現(xiàn)代通信原理清華大學(xué)出版社，19927 苗長(zhǎng)云現(xiàn)代通信原理及應(yīng)用電子工業(yè)出版社，2005本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段及途徑：matlab 仿真軟件可以實(shí)現(xiàn)多層次的通信系統(tǒng)仿真。脈沖編碼調(diào)制（pcm）是現(xiàn)代語(yǔ)音通信中數(shù)字化的重要編碼方式。利用matlab 實(shí)現(xiàn)脈沖編碼調(diào)制(pcm)仿真，可以為硬件電路實(shí)現(xiàn)提供理論依據(jù)。通過仿真展示了pcm