在高斯信道下PCM MATLAB代碼仿真

1、PCM系統(tǒng)下的高斯信道MATLAB 仿真及分析摘要：本次設(shè)計(jì)結(jié)合PCM的抽樣，量化，編碼原理，利用MATLAB的軟件編程功能，完成了對(duì)脈沖編碼調(diào)制（PCM）系統(tǒng)原理進(jìn)行分析，同時(shí)分析了均勻量化與A律13折線非均勻量化的量化性能極其差異。脈沖編碼調(diào)制（PCM）系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：抗干擾性強(qiáng)；失真小；傳輸性能穩(wěn)定；遠(yuǎn)距離再生中繼時(shí)噪聲不積累，而且可以采用有效編碼，糾錯(cuò)編碼和保密編碼來提高通信系統(tǒng)的有效性、可靠性和保密性。關(guān)鍵字：MATLAB、脈沖編碼調(diào)制（PCM）、均勻與非均勻量化、量化噪聲前言模擬信號(hào)數(shù)字化的目的是使模擬信號(hào)能夠在通信系統(tǒng)中傳輸，特別是能夠和其他數(shù)字信號(hào)一起在寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)中同

2、時(shí)傳輸。模擬信號(hào)數(shù)字化需要經(jīng)過三個(gè)步驟，即抽樣，量化，編碼。抽樣的理論基礎(chǔ)是抽樣定理。若想不失真的抽樣之后的信號(hào)中恢復(fù)出原信號(hào)，則抽樣頻率需要滿足奈奎斯特抽樣準(zhǔn)則。抽樣信號(hào)的量化分為兩大類，即標(biāo)量量化和矢量量化。抽樣信號(hào)的標(biāo)量量化有兩種方法：一種是均勻量化；另一種是非均勻量化。抽樣信號(hào)量化后的量化誤差又稱為量化噪聲。量化后的信號(hào)就變成了數(shù)字信道。但是，為了適宜存儲(chǔ)和傳輸，通常用編碼的方法將其變?yōu)槎M(jìn)制信號(hào)的形式。本次課程設(shè)計(jì)就用的是PCM編碼。模擬信號(hào)數(shù)字化之后，變成了在時(shí)間上離散的脈沖信號(hào)。數(shù)字信號(hào)已經(jīng)取代了模擬信號(hào)成為主要的傳輸信號(hào)類型。與模擬信號(hào)相比，數(shù)字信號(hào)具有高抗干擾能力，易于加密提

3、高保密性等優(yōu)勢(shì)。如何將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)是一個(gè)關(guān)鍵性問題。PCM（ Pulse Code Modulation，脈沖編碼調(diào)制）編碼是數(shù)字通信的編碼方式之一，為模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)化提供了一種有效手段。脈沖編碼調(diào)制（PCM）系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：抗干擾性強(qiáng)；失真?。粋鬏斝阅芊€(wěn)定；遠(yuǎn)距離再生中繼時(shí)噪聲不積累，而且可以采用有效編碼，糾錯(cuò)編碼和保密編碼來提高通信系統(tǒng)的有效性、可靠性和保密性。相對(duì)于其他壓縮格式，PCM編碼是一種具有最高保真水平的編碼方式，被廣泛用于影視保存及音樂欣賞、CD、DVD尤其是現(xiàn)在的藍(lán)光DVD中均有應(yīng)用。因此，本設(shè)計(jì)以話音為例，采用仿真的方法模擬出PCM的關(guān)鍵技術(shù)，即抽樣、量化和

4、編碼過程，并分析其在高斯信道下的性能。目錄1.緒論11.1研究目的及意義11.2設(shè)計(jì)任務(wù)及要求11.3MATLAB介紹12.PCM通信系統(tǒng)22.1PCM通信系統(tǒng)介紹22.2PCM通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)33.PCM通信系統(tǒng)主要模塊33.1模擬信號(hào)的抽樣33.2量化和編碼53.3性能分析74.課程總結(jié)10參考文獻(xiàn)11附錄121. 緒論1.1 研究目的及意義隨著現(xiàn)代無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字信號(hào)已經(jīng)取代了模擬信號(hào)成為主要的傳輸信號(hào)類型。與模擬信號(hào)相比，數(shù)字信號(hào)具有高抗干擾能力，易于加密提高保密性等優(yōu)勢(shì)。如何將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)是一個(gè)關(guān)鍵性問題。PCM（ Pulse Code Modulation，

5、脈沖編碼調(diào)制）編碼是數(shù)字通信的編碼方式之一，為模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)化提供了一種有效手段。相對(duì)于其他壓縮格式，PCM編碼是一種具有最高保真水平的編碼方式，被廣泛用于影視保存及音樂欣賞、CD、DVD尤其是現(xiàn)在的藍(lán)光DVD中均有應(yīng)用。因此，本設(shè)計(jì)以話音為例，采用仿真的方法模擬出PCM的關(guān)鍵技術(shù)，即抽樣、量化和編碼過程，并分析其在高斯信道下的性能。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.提取頻率為0.33.4kHz的語音信號(hào)，模擬信號(hào)的最高頻率限制在4kHz以內(nèi)，采樣頻率分別選取為8000Hz和5000Hz，得到不同采樣頻率后的時(shí)域波形，并比較分析兩種信號(hào)的特點(diǎn)； 2.實(shí)現(xiàn)64電平的均勻量化，畫出抽樣、量化和編碼

6、后信號(hào)的時(shí)域波形；3.實(shí)現(xiàn)A壓縮率的非均勻量化，并按照13折線法A律特性編成8位碼，畫出抽樣、量化和編碼后信號(hào)的時(shí)域波形；4.完成系統(tǒng)所需要的低通濾波器和帶通濾波器的設(shè)計(jì)；5.完成高斯信道下系統(tǒng)的仿真，分析該碼在高斯信道下的誤碼性能；6.比較均勻和非均勻兩種量化方法后的波形，量化噪聲，并計(jì)算出輸出信噪比進(jìn)行對(duì)比。1.3 MATLAB介紹MATLAB 和Mathematica.Maple 并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。飛在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。MATLAB 可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)與通訊，圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。MAT

7、LAB 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB 來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完成相同的事情簡(jiǎn)捷得多，并且mathwork 也吸收了像Maple 等軟件的優(yōu)點(diǎn)使MATLAB 成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對(duì)C，F(xiàn)ORTRAN，C+，JAVA 的支持?？梢灾苯诱{(diào)用，用戶也可以將自己編寫的實(shí)用程序?qū)氲組ATLAB 函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的MATLAB愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進(jìn)行下載就可以用。MATLAB 的應(yīng)用范圍非

8、常廣，包括信號(hào)和圖像處理、通訊、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)試租測(cè)量、財(cái)務(wù)建模和分析以及計(jì)算生物學(xué)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。附加的工具箱 (單獨(dú)提供的專用MATLAB 函數(shù)集) 擴(kuò)展了MATLAB 環(huán)境，以解決這些應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)特定類型的問題。其具有以下特點(diǎn)：友好的工作平臺(tái)和編程環(huán)境；簡(jiǎn)單易用的程序語言：強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力：出色的圖形處理功能應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱；實(shí)用的程序接口和發(fā)布平臺(tái)；應(yīng)用軟件開發(fā)(包括用戶界面)。MATLAB 有兩種工作方式：一種是交互式的命令行工作方式；另一種是M文件的程序工作方式。在前一種工作方式下，MATLAB 被當(dāng)做一種高級(jí)數(shù)

9、學(xué)演算紙和圖形表現(xiàn)器來使用，MATLAB 提供了一套完整的而易于使用的編程語言，為用戶提供了二次開發(fā)的工具，下面主要介紹MATLAB 控制語句和程序設(shè)計(jì)的基本方法。用MATLAB 語言編寫的程序，稱為M 文件。M 文件有兩類：命令文件和函數(shù)文件。兩者區(qū)別在于命令文件沒有輸入?yún)?shù)，也不返回輸出參數(shù)：而函數(shù)文件可以輸入?yún)?shù)，也可以返回輸出參數(shù)。命令文件對(duì)MATLAB 工作空間的變量進(jìn)行操作。而且函數(shù)文件中定義的變量為局部變量，當(dāng)函數(shù)文件執(zhí)行完畢時(shí)，這些變量被清除。M 文件可以使用任何編輯程序建立和編輯，而一般常用的是使用MATLAB 提供的M 文件窗首先從MATLAB 命令窗口

10、的File 榮單中選擇New 榮單項(xiàng)，在選擇M-file 命令，將得到的M 文件窗口.在M 文件窗口輸入M 文件的內(nèi)容，輸入完畢后，選擇此窗口File 菜單的save as 命令，將會(huì)得到save as 對(duì)話框。在對(duì)話框的File 糕中輸入文件名，再選擇OK 按即究成新的M 文件的建立。然后在從MATLAB 命令窗口的File 菜單中選擇Open 對(duì)話框，則屏幕出現(xiàn)Open 對(duì)話框，在Open 對(duì)話框中的File Name 框中輸入文件名，或從右邊的directories 框中打開這個(gè)M 文件在M 文件所在的目錄，再?gòu)腇ile Name下面的列表框中選中這個(gè)文件，然后按OK 按鈕即打開這個(gè)M

11、文件，在M文件窗口可以對(duì)打開的M 文件進(jìn)行編輯修改。在編輯完成后，選擇File 菜單中的Save 命令可以把這個(gè)編輯過的M 文件報(bào)存下來。當(dāng)用戶要運(yùn)行的命令較多或需要反復(fù)運(yùn)行多條命令時(shí)，直接從鍵盤逐漸輸入命令顯得比較麻煩，而命令文件則可以較好地解決這一問題。我們可以將需要運(yùn)行的命令編輯到一個(gè)命令文件中，然后再M(fèi)ATLAB 命令窗口輸入該命令文件的名字，就會(huì)順序執(zhí)行命令文件中的命令。2. PCM通信系統(tǒng)2.1 PCM通信系統(tǒng)介紹編碼PCM系統(tǒng)的原理框圖，本次課程設(shè)計(jì)應(yīng)用Matlab進(jìn)行仿真，仿真基本框圖如圖2.1所示：抽樣信源 輸出 輸入低通濾波信道 恢復(fù)信號(hào)圖2.1 PCM系統(tǒng)的原理框圖PCM

12、主要優(yōu)點(diǎn)是：抗干擾能力強(qiáng)；傳輸性能穩(wěn)定，遠(yuǎn)距離信號(hào)再生中繼時(shí)噪聲不累積，且可以使用壓縮編碼和糾錯(cuò)編碼和保密編碼等來提高系統(tǒng)有效性、可靠性、保密性。2.2 PCM通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)1. 誤碼率：錯(cuò)誤接收的碼元數(shù)在傳送總碼元數(shù)中所占的比例，誤碼率是碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率。2. 誤信率：指錯(cuò)誤接收的信息量在傳送信息總量中所占的比例。3. PCM通信系統(tǒng)主要模塊3.1 模擬信號(hào)的抽樣3.1.1 低通模擬信號(hào)抽樣定理模擬信號(hào)通常是時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)。在一系列離散點(diǎn)上，對(duì)這種信號(hào)抽取樣值稱為抽樣，抽樣是時(shí)間上連續(xù)的模擬信號(hào)變成一系列時(shí)間上離散的抽樣序列的過程。抽樣定理要解決的是能否由此抽樣序列無失真地

13、恢復(fù)出原模擬信號(hào)。抽樣定理是模擬信號(hào)數(shù)字化的理論依據(jù)。抽樣所得的離散沖擊脈沖顯然和原始連續(xù)模擬信號(hào)形狀不一樣。但是，可以證明，對(duì)一個(gè)帶寬有限的連續(xù)模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣時(shí)，若抽樣速率足夠大，則這些樣值就能夠完全代表模擬信號(hào)，并且能夠由這些抽樣值準(zhǔn)確的恢復(fù)出原始模擬信號(hào)波形。因此，不一定要傳輸模擬信號(hào)本身，可以只傳輸這些離散的抽樣值，接收端就能恢復(fù)出原模擬信號(hào)。描述這一抽樣速率條件的定理就是著名的抽樣定理。抽樣定理為模擬信號(hào)的數(shù)字化奠定了基礎(chǔ)。根據(jù)乃奎斯特抽樣定理：若頻帶寬度有限的，要從抽樣信號(hào)中無失真地恢復(fù)原信號(hào)，抽樣頻率應(yīng)大于2倍信號(hào)最高頻率。抽樣的過程是將輸入的模擬信號(hào)與抽樣信號(hào)相乘，通常抽樣信

14、號(hào)是一個(gè)周期為Ts的周期脈沖信號(hào)，抽樣后得到的信號(hào)稱為抽樣序列。若抽樣速率低于奈奎斯特抽樣速率，相鄰周期的頻譜間將發(fā)生頻譜混疊，就不能正確的分理處原信號(hào)。在頻域上，抽樣的效果相當(dāng)于把原信號(hào)的頻譜分別平移到周期性抽樣沖激函數(shù)的每根譜線上。3.1.2帶通模擬信號(hào)抽樣定理當(dāng)信號(hào)的最高頻率等于信號(hào)帶寬的整數(shù)倍時(shí)，按照低通抽樣定理，抽樣頻率若大于等于2n倍的信號(hào)帶寬，則抽樣后頻譜不會(huì)發(fā)生混疊。然而，若按照帶通抽樣定理，若抽樣頻率等于2倍的信號(hào)帶寬時(shí)，則抽樣后的頻譜仍然不會(huì)發(fā)生混疊，當(dāng)信號(hào)的最高頻率不等于信號(hào)帶寬B的整數(shù)倍時(shí)，若要求抽樣后的頻譜仍然不產(chǎn)生重疊，則需要滿足其他條件。在理論上，我們可以將窄帶信

15、號(hào)近似的將采樣頻率取為略大于2B。3.1.3MATLAB對(duì)抽樣的仿真結(jié)果（1）采用5KHz采樣頻率產(chǎn)生的信號(hào)頻譜圖3.1 5KHz采樣率信號(hào)頻譜圖（2）采用8KHz采樣頻率產(chǎn)生的信號(hào)頻譜圖3.2 8KHz采樣率信號(hào)頻譜圖3.2 量化和編碼量化就是將一個(gè)有連續(xù)幅度值的信號(hào)映射成取值離散的抽樣。量化方案可分為標(biāo)準(zhǔn)量化和矢量量化，標(biāo)量量化中每個(gè)信源輸出被分別量化，又分為均與量化和非均勻量化。3.2.1 均勻量化對(duì)大的輸入信號(hào)還是小的輸入信號(hào)一律采用相同的量化間隔。為適應(yīng)幅度大的輸入信號(hào)，同時(shí)又要滿足精度要求，就需要增加樣本的位數(shù)。但是，對(duì)話音信號(hào)來說，大信號(hào)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)并不多，增加的樣本位數(shù)就沒有充分

16、利用。為了克服這個(gè)不足，就出現(xiàn)了非均勻量化的方法。現(xiàn)給出在不同頻率下的64電平均勻量化后波形： 圖3.3 5KHz 64電平均勻量化波形圖3.4 8KHz 64電平均勻量化波形3.2.2 非均勻量化非均勻量化是根據(jù)信號(hào)的不同區(qū)間來確定量化間隔的。對(duì)于信號(hào)取值小的區(qū)間，其量化間隔也?。环粗?，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)。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，所謂A壓縮律也就是壓縮器具有如下特性的壓縮律： y=Ax(1+l

17、nA),0<X1A 式 3.1y=(1+lnAx)(1+lnA),1AX<1 式3.2由于A律壓縮實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，常使用 13 折線法編碼, 壓擴(kuò)特性圖如圖3.5所示：圖3.5 13折線特性特性曲線現(xiàn)給出在不同頻率下非均勻量化后的波形：圖3.6 5KHz A律13折線非均勻兩化后的波形圖3.7 8KHz A律13折線非均勻兩化后的波形3.2.3 編碼編碼是把量化后的信號(hào)變換成代碼的過程。其反過程稱為譯碼。編碼的原理：把量化后的所有量化級(jí)，按其量化電平的大小次序排序起來，并列出個(gè)對(duì)應(yīng)的碼字。PCM編碼中一般采用二進(jìn)制編碼，常用的二進(jìn)制碼型 有自然碼和折疊碼等。語音信號(hào)數(shù)字化國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)G.71

18、1采用的是折疊碼型。A律13折線編碼規(guī)則中采用8位二進(jìn)制碼，對(duì)應(yīng)有M=256個(gè)量化級(jí)，即正、負(fù)輸入幅度范圍內(nèi)各有128個(gè)量化級(jí)。每根折線為一個(gè)區(qū)間，正負(fù)各8個(gè)區(qū)間。每個(gè)區(qū)間均勻量化成16個(gè)量化電平。13折線編碼碼位的安排按照極性碼、段落碼、段內(nèi)碼的順序。A律PCM編碼規(guī)則：極性碼 段落碼 段內(nèi)碼C1 C2C3C4 C5C6C7C8C1：極性碼，1為正；0為負(fù)，表示信號(hào)的正負(fù)極；C2C3C4：段落碼，表示信號(hào)絕對(duì)值處在8個(gè)區(qū)間中的哪個(gè)區(qū)間，為000111共有8種組合，分別表示對(duì)應(yīng)的8個(gè)分段，即第1至8段；C5C6C7C8：段內(nèi)碼，表示區(qū)間中的16個(gè)均勻量化級(jí)，00001111共有16中組合，表示

19、每段的16個(gè)分級(jí)。3.3 性能分析3.3.1 PCM系統(tǒng)中噪聲的影響PCM系統(tǒng)的噪聲主要有兩種:量化噪聲和加性噪聲。在圖1中的PCM系統(tǒng)的低通濾波器的輸出信號(hào)為。：接收端輸出的信號(hào)成分;：由量化引起的輸出噪聲成分;：由信道加性噪聲引起的輸出噪聲成分。在接收端輸出信號(hào)的總信噪比為:S0N0 = Em2tNq +N 式3.3：量化噪聲的平均功率；：信道加性噪聲的平均功率；（1）量化噪聲對(duì)系統(tǒng)的影響：PCM系統(tǒng)輸出端的量化信號(hào)與量化噪聲的平均功率比為：S0Nq=M2 式3.4對(duì)于二進(jìn)制編碼，設(shè)其編碼位數(shù)為N，則上式又可寫為：S0Nq=22N 式3.5（2）加性噪聲對(duì)系統(tǒng)的影響僅考慮信道加性噪聲時(shí)PC

20、M系統(tǒng)的輸出信噪比為：S0Nq=14P 式3.5從上式可以看出，由于誤碼引起的信噪比與誤碼率成反比。（3）PCM系統(tǒng)接收端輸出信號(hào)的總信噪比：S0N0 = Em2tNq +N=M21+4P 22N=22N1+4P 22N 式3.6在接收端輸入大信噪比的情況下，誤碼率將極小，于是，所以總信噪比近似為 ： S0Nq22N 式3.7與只考慮量化噪聲情況下的系統(tǒng)輸出信噪比是相同的。在接收端輸入小信噪比的情況下，有，則又可近似為：S0Nq22N4P 22N=14P 式3.8與只考慮噪聲干擾時(shí)系統(tǒng)的輸出信噪比是相同的。由于在基帶傳輸時(shí)誤碼率降到10-6以下是不難的，所以此時(shí)通常用式3.7來估算PCM系統(tǒng)的

21、性能。3.3.2 MATLAB編碼分析PCM量化噪聲（1）經(jīng)編碼得兩個(gè)不同頻率下64位均勻量化噪聲為：誤碼率=0.029359量化噪聲：6.0262e-0065KHz均勻量化信噪比：16.3065dB誤碼率=0.029299量化噪聲：9.0592e-0068KHz均勻量化信噪比：14.5298dB（2）經(jīng)編碼得兩個(gè)不同頻率下A律非均勻量化噪聲為：量化噪聲：0.000264095KHzA律量化信噪比：-0.11064dB量化噪聲：0.000308778KHzA律量化信噪比：-0.79563dB4. 課程總結(jié)模擬信號(hào)數(shù)字化的目的是使模擬信號(hào)能夠在通信系統(tǒng)中傳輸，特別是能夠和其他數(shù)字信號(hào)一起在寬帶綜

22、合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)中同時(shí)傳輸。模擬信號(hào)數(shù)字化需要經(jīng)過三個(gè)步驟，即抽樣，量化，編碼。抽樣的理論基礎(chǔ)是抽樣定理。若想不失真的抽樣之后的信號(hào)中恢復(fù)出原信號(hào)，則抽樣頻率需要滿足奈奎斯特抽樣準(zhǔn)則。抽樣信號(hào)的量化分為兩大類，即標(biāo)量量化和矢量量化。抽樣信號(hào)的標(biāo)量量化有兩種方法：一種是均勻量化；另一種是非均勻量化。抽樣信號(hào)量化后的量化誤差又稱為量化噪聲。量化后的信號(hào)就變成了數(shù)字信號(hào)。但是，為了適宜存儲(chǔ)和傳輸，通常用編碼的方法將其變?yōu)槎M(jìn)制信號(hào)的形式。本次課程設(shè)計(jì)就用的是PCM編碼。模擬信號(hào)數(shù)字化之后，變成了在時(shí)間上離散的脈沖信號(hào)。實(shí)踐出真知，通過親自動(dòng)手制作，使我們掌握的知識(shí)不再是紙上談兵。在課程設(shè)計(jì)過程中，我

23、們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷進(jìn)步。在此過程中，我們通過查找大量資料，不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。參考文獻(xiàn)1 鄧華.MATLAB通信仿真及應(yīng)用實(shí)例詳解M.北京：人民郵電大學(xué)出版社，20062 王世一.數(shù)字信號(hào)處理.北京：北京理工大學(xué)出版社，20103 趙靜，張瑾.基于基于MATLAB的通信系統(tǒng)的仿真.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20074 郭文彬.通信原理基于MATLAB的計(jì)算機(jī)仿真M.北京：北京郵電大學(xué)出版社，20065 樊昌信.通信原理. 北京市：國(guó)防工業(yè)出版社，2009 附錄主程序：%clear allclose allclc

24、load matlab.mat%錄音三秒R = audiorecorder( 40000, 16 ,1) ; record(R); pause(3);stop(R); myspeech = getaudiodata(R); myspeech = filter(filter_4K_40K, 1, myspeech); %獲取40KHz采樣率下帶限為4KHz的語音信號(hào)%分別獲取5K和8K采樣率信號(hào)myspeech_5kHz = downsample( myspeech, 8 ); sound(myspeech_5kHz, 5000);myspeech_8kHz = downsample( mysp

25、eech, 5 ); sound(myspeech_8kHz, 8000);figure(); plot(myspeech_5kHz); title('5kHz采樣率信號(hào)');figure(); plot(myspeech_8kHz); title('8kHz采樣率信號(hào)');% 特點(diǎn)：具有相同的包絡(luò) Çø±ð£º 5K采樣率頻譜有混疊，8K沒有%均勻量化even_quant(myspeech_5kHz,'5KHz');even_quant(myspeech_8kHz,'8KHz&

26、#39;);% A率13折線非均勻量化A_law(myspeech_5kHz, '5KHz');A_law(myspeech_8kHz, '8KHz');function y = transmit(x)warning offhMod = comm.PSKModulator('ModulationOrder',8, . 'SymbolMapping','gray', . 'PhaseOffset',0, . 'BitInput',true);hDemod = comm.PSKDemod

27、ulator('ModulationOrder',8, . 'SymbolMapping','gray', . 'PhaseOffset',0, . 'BitOutput',true, . 'OutputDataType','uint8', . 'DecisionMethod','Hard decision');x = x -1; SNR = 10;bin = ;tmp = ;for i = 1 : length(x) bin = bin double

28、( dec2bin(x(i),6) ) - 48;endsym = step(hMod, bin.'); rec_sym = awgn(sym, SNR);rec_bin = step(hDemod, rec_sym); for i = 1 : length(x) tmp = tmp; bin2dec( string( rec_bin(i-1)*6+1 : i*6) + 48).' ) ;endy = tmp;ber = sum (abs(double(rec_bin.') - bin) / length(bin);disp('誤碼率=' num2str

29、(ber)endfunction A_law(myspeech, str)V = max(myspeech);partition = (-7 : 7) / 8 * V;codebook = (-8 : 7) / 8 * V;A = 87.6;compressedy = compand(myspeech, A, V, 'a/compressor');%壓縮index, quants = quantiz(compressedy, partition, codebook);%量化reconstructedy = compand(quants, A, max(quants), '

30、;a/expander');%還原figure()plot(1:length(myspeech), myspeech, 'b')hold on; grid on;plot(1:length(myspeech), reconstructedy, 'r')legend('A律編碼前波形','A律編碼后波形')title(str '采樣率量化波形')err = myspeech - reconstructedy.'disp('量化噪聲' num2str(var(err);SNR = 10*log10( var(myspe