基于Matlab的脈沖編碼仿真課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程設(shè)計(jì)名稱(chēng)：課程設(shè)計(jì)名稱(chēng)： 專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)題目：課程設(shè)計(jì)題目： 基于基于 MatlabMatlab 的脈沖編碼仿真的脈沖編碼仿真 學(xué)學(xué) 院院 名名 稱(chēng)：稱(chēng)： 信息工程學(xué)院信息工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)：專(zhuān)業(yè)： 通信工程通信工程 班級(jí)：班級(jí)：學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)： ：評(píng)分：評(píng)分： 教師：教師： 2020 1313 年年 7 7 月月 3 3 日日 專(zhuān)業(yè) 課課程程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)任任務(wù)務(wù)書(shū)書(shū)2020 12122020 1313 學(xué)年學(xué)年 第第 2 2 學(xué)期學(xué)期第第 1717 周周 1919 周周題目題目基于 Matlab 的脈沖編碼調(diào)制容與要求容與要求1以 TP3067 為核心

2、設(shè)計(jì)調(diào)制系統(tǒng)；2設(shè)計(jì) PCM 解調(diào)系統(tǒng)；3調(diào)制、解調(diào)信號(hào)必須一致。進(jìn)度安排進(jìn)度安排 1717 周：查找資料，進(jìn)行系統(tǒng)軟件方案設(shè)計(jì)；周：查找資料，進(jìn)行系統(tǒng)軟件方案設(shè)計(jì)； 1818 周：軟件的分模塊調(diào)試；周：軟件的分模塊調(diào)試； 1919 周：系統(tǒng)聯(lián)調(diào)；設(shè)計(jì)結(jié)果驗(yàn)收，報(bào)告初稿的撰寫(xiě)。周：系統(tǒng)聯(lián)調(diào)；設(shè)計(jì)結(jié)果驗(yàn)收，報(bào)告初稿的撰寫(xiě)。學(xué)生：明指導(dǎo)時(shí)間：每周一、二、三、四指導(dǎo)地點(diǎn)：E 樓 610 室任務(wù)下達(dá)20 13 年 6 月 17 日任務(wù)完成20 13 年 7 月 5 日考核方式1.評(píng)閱 2.答辯 3.實(shí)際操作 4.其它指導(dǎo)教師程宜凡系（部）主任付崇芳1 / 32摘摘 要要本課題結(jié)合 MATLAB 軟件的

3、 Simulink 仿真功能與 S-函數(shù)的仿真擴(kuò)展功能，完成了對(duì)脈沖編碼調(diào)制（PCM）系統(tǒng)的仿真與建模分析。課題中主要分為三部分對(duì)脈沖編碼調(diào)制（PCM）系統(tǒng)原理進(jìn)行仿真建模與仿真分析，它們分別為采樣、量化和編碼原理的仿真建模。同時(shí)仿真分析了采樣與欠采樣的波形、均勻量化與非均勻量化的量化誤差、A 律13 折線(xiàn)和 律 15 折線(xiàn)的量化誤差、PCM 與 DPCM 系統(tǒng)的量化噪聲。通過(guò)對(duì)脈沖編碼調(diào)制（PCM）系統(tǒng)原理的這些仿真分析，在教學(xué)中將會(huì)有很大的應(yīng)用價(jià)值。關(guān) 鍵 詞：脈沖編碼調(diào)制（PCM） ；Simulink 仿真；量化誤差 目目 錄錄前言前言.1第一章第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù).2第二章第二章

4、脈沖編碼原理脈沖編碼原理概述概述. .32.1 PCM 過(guò)程分析 .3 2.2 基于 SIMULINK 的 PCM 仿.4第三章第三章 采樣采樣 5 53.1 采樣原理 53.2 采樣仿真與參數(shù) 5第四章第四章 量化量化 7 74.1 量化原理 74.2 量化仿真 84.3 量化誤差.10第五章第五章 編碼編碼 185.1 編碼原理 185.2 編碼仿真 19第六章第六章 綜合綜合 206.1 仿真框圖與各部分簡(jiǎn)介.20 6.2 各部分參數(shù)設(shè)置.21 6. 3 示波器的波形顯示. .1 / 32.23第七章第七章 體會(huì)體會(huì).24參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).250 / 32前前 言言脈沖編碼調(diào)制（PCM）

5、包括采樣、量化、編碼。其中，量化又分為均勻量化和非均勻量化；PCM 編碼技術(shù)又分為 A 律 13 折線(xiàn)編碼和 律 15 折線(xiàn)編碼。主要包括對(duì)采樣、量化、編碼三部分進(jìn)行仿真，以與對(duì) 1.采樣與欠采樣的波形比較 2.均勻量化、非均勻量化與 A 律 13 折線(xiàn)比較。本次項(xiàng)目的主要目的是：在通信原理教學(xué)上，作為一種更先進(jìn)的教學(xué)手段使學(xué)生在學(xué)習(xí)脈沖編碼調(diào)制（PCM）技術(shù)時(shí)更形象更直觀，這樣不但可以提高教師教學(xué)效率，也可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)通信原理的興趣。同時(shí)，如果學(xué)校搭建通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室將需要很大的資金投入，但如果采用 MATLAB 的仿真技術(shù)直接在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行通信仿真實(shí)驗(yàn)則可以省去大量資金。另外，實(shí)際的通信

6、系統(tǒng)是一個(gè)功能結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)，對(duì)這個(gè)系統(tǒng)作出的任何改變（如改變了某個(gè)參數(shù)的設(shè)置、改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)等）都可能影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定。因此，在計(jì)算機(jī)上直接進(jìn)行通信系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)將會(huì)很方便。1 / 32低通濾波器第一章第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù) 根據(jù)系統(tǒng)的工作原理，利用 MATLAB 軟件工具實(shí)現(xiàn)脈沖編碼調(diào)制(PCM)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真，觀察仿真波形，并繪制相關(guān)的圖形；通過(guò)編程設(shè)置對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，可以調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的顯示效果。PCM 即脈沖編碼調(diào)制，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。PCM 系統(tǒng)的原理方框圖如圖 1 所示。在編碼器中由沖激脈沖對(duì)模擬信號(hào)抽樣，得到在抽樣時(shí)

7、刻上的信號(hào)抽樣值，此抽樣值仍為模擬量。在它量化之前，通常用保持電路將其作短暫保存，以便電路有時(shí)間對(duì)其進(jìn)行量化。圖中的量化器把模擬抽樣信號(hào)變成離散的數(shù)字量，然后在編碼器中進(jìn)行二進(jìn)制編碼。這樣，每個(gè)二進(jìn)制碼組就代表一個(gè)量化后的信號(hào)抽樣值。譯碼器的原理和編碼過(guò)程相反。 模擬信號(hào)輸入 抽樣保持 量化器 編碼器 PCM 信號(hào)輸出 沖激脈沖（a） 編碼器 PCM 信號(hào)輸入 譯碼器 模擬信號(hào)輸出（b） 譯碼器圖 1-1-1 PCM 原理方框圖要求：1使用 Simulink 工具箱進(jìn)行仿真；2并對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行量化處理，觀察均勻量化和非均勻量化的波形。2 / 32第二章第二章 脈沖編碼原理脈沖編碼原理概述概述2

8、.12.1 PCMPCM 過(guò)程分析過(guò)程分析 PCM 即脈沖編碼調(diào)制，在通信系統(tǒng)中完成將模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)功能。PCM 的實(shí)現(xiàn)主要包括三個(gè)步驟完成：抽樣、量化、編碼。是把連續(xù)的輸入信號(hào)變換為在時(shí)間域和振幅域上都離散的量，然后再把它變換為二進(jìn)制代碼進(jìn)行傳輸。其功能是完成模-數(shù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)連續(xù)消息數(shù)字化。在脈沖編碼通信的接收段，首先由已受噪聲干擾的波形中進(jìn)行檢測(cè)和再生，從而恢復(fù)原來(lái)的 PCM 信號(hào)。然后由譯碼設(shè)備把代碼還原為量化的采樣值。最后經(jīng)過(guò)低通濾波器恢復(fù)原信號(hào)，完成與發(fā)送端相反的變換，即實(shí)現(xiàn)數(shù)-模轉(zhuǎn)換。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

9、A 律和 律方式，我用了 A 律方式，由于 A 律壓縮實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，常使用 13 折線(xiàn)法編碼,采用非均勻量化 PCM 編碼示意圖見(jiàn)下圖。 圖 2-1-1 PCM 原理框圖本次課設(shè)，我們只研究脈沖編碼這一部分，即采樣、量化、編碼三個(gè)過(guò)程。譯碼采樣量化編碼脈沖再現(xiàn)( )f t+噪聲A/D 變換信道定時(shí)D/A 變換LPF( )ft 圖 2-1-2 脈沖編碼調(diào)制原理低通濾波瞬時(shí)壓縮抽 樣量 化編 碼低通濾波瞬時(shí)擴(kuò)張解 調(diào)解 碼信道再 生話(huà)音輸入話(huà)音輸出3 / 322.22.2 基于基于 SIMULINKSIMULINK 的的 PCMPCM 仿真仿真Simulink 是 MATLAB 提供的用于對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)

10、行建摸、仿真和分析的工具包。Simulink 提供了專(zhuān)門(mén)用于顯示輸出信號(hào)的模塊，可以在仿真過(guò)程中隨時(shí)觀察仿真結(jié)果。simulink 具有良好的交互界面，通過(guò)分析窗口和示波器模擬等方法，提供了一個(gè)可視的仿真過(guò)程，不僅在工程上得到應(yīng)用，在教學(xué)領(lǐng)域也得到認(rèn)可，尤其在信號(hào)分析、通信系統(tǒng)等領(lǐng)域。其可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的模擬、數(shù)字與數(shù)?；旌想娐放c各種速率系統(tǒng)。本文主要闡述了如何利用 simulink 實(shí)現(xiàn)脈沖編碼調(diào)制（PCM） 。系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)通過(guò)模塊分層實(shí)現(xiàn)，模塊主要由 PCM 編碼模塊、PCM譯碼模塊、與邏輯時(shí)鐘控制信號(hào)構(gòu)成。通過(guò)仿真設(shè)計(jì)電路，分析電路仿真結(jié)果，為最終硬件實(shí)現(xiàn)提供理論依據(jù)。在 MATLAB 工作區(qū)

11、中輸入“Simulink”并回車(chē)，或單擊 MATLAB 工具欄上的按鈕，就進(jìn)入了 Simulink 模型庫(kù)。采用 Simulink 進(jìn)行建摸和仿真時(shí)，一般是從 Simulink 模型庫(kù)中提供的模塊出發(fā)，通過(guò)組合各種模塊來(lái)完成模塊的設(shè)計(jì)。Simulink 模型庫(kù)提供了一種模塊的集成環(huán)境，通過(guò)它可以快速地開(kāi)發(fā)各種仿真模型。本課題用到 Source Coding（信源編碼模塊庫(kù)） ，其包含各種用于實(shí)現(xiàn)抽樣和量化功能的模塊。4 / 32第三章第三章 采樣采樣3.13.1 抽樣抽樣所謂抽樣，就是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行周期性?huà)呙?，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(guò)抽樣后還應(yīng)當(dāng)包含原信號(hào)中所有信

12、息，也就是說(shuō)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。它的抽樣速率的下限是由抽樣定理確定的。如果一個(gè)連續(xù)信號(hào) f(t)的頻譜中最高頻率不超過(guò) fh，當(dāng)抽樣頻率 fS2fh 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。3.23.2 采樣仿真采樣仿真 圖 3-2-1 采樣仿真 圖 3-2-2 采樣示波器參數(shù)設(shè)置通過(guò)示波器觀察欠采樣結(jié)果如圖所示，采樣周期為 1/8000。5 / 32圖 3-2-3 采樣仿真圖 第一幅圖為輸入周期信號(hào)，第二幅圖為采樣信號(hào)，第三幅圖為采樣后的周期信號(hào)。y(t)就是對(duì)f(t)采樣后的信號(hào)或稱(chēng)樣值信號(hào)，可以用下式表示：y(t)=f(t)k(

13、t)任何情況下，采樣都應(yīng)該滿(mǎn)足采樣定理，即一個(gè)頻帶限制在（0，fH）赫的時(shí)間連續(xù)信號(hào)m（t） ，如果以T1/2fH秒的間隔對(duì)它進(jìn)行等間隔采樣，則m（t）將被所得到的采樣值完全確定。6 / 32第四章第四章 量量 化化4.14.1 量化原理量化原理抽樣信號(hào)雖然是時(shí)間軸上離散的信號(hào)，但仍然是模擬信號(hào)，其樣值在一定的取值圍，可有無(wú)限個(gè)值。為了實(shí)現(xiàn)以數(shù)字碼表示樣值，必須采用“四舍五入”的方法把樣值分級(jí)“取整” ，使一定取值圍的樣值由無(wú)限多個(gè)值變?yōu)橛邢迋€(gè)值。這一過(guò)程稱(chēng)為量化。模擬信號(hào)的量化分為均勻量化和非均勻量化。實(shí)際中，往往采用非均勻量化。在非均勻量化時(shí)，量化間隔是隨信號(hào)抽樣值的不同而變化的。信號(hào)抽樣

14、值小時(shí)，其量化間隔也小；反之，量化間隔就大。v 圖 4-1-1 模擬信號(hào)的量化 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，對(duì)于弱信號(hào)時(shí)的量化信( )m t噪比就難以達(dá)到給定的要求。通常，把滿(mǎn)足信噪比要求的輸入信號(hào)取值圍定義為動(dòng)態(tài)圍，可見(jiàn)，均勻量化時(shí)的信號(hào)動(dòng)態(tài)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?。环粗?，量化間隔就大。它與均勻量化相比，有兩個(gè)v突出的優(yōu)點(diǎn)

15、。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)的影響大致一樣，即改善了小信號(hào)時(shí)的量化信噪比。量化則是將取值連續(xù)的采樣變成取值離散的采樣實(shí)際中，非均勻量化的實(shí)際方法通常是將抽樣值通過(guò)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。美用壓縮律，我國(guó)和歐洲各國(guó)均采用 A 壓縮律，因此，7 / 32PCM 編碼方式采用的也是 A 壓縮律。4.24.2 量化仿真量化仿真

16、圖 4-2-1 量化仿真圖量化過(guò)程是由采樣量化編碼器（Scalar quantizer）來(lái)完成的。如圖所示，為一個(gè)采樣量化編碼器模塊。它有三個(gè)輸出端口，第一個(gè)輸出端口輸出均勻量化，第二個(gè)輸出端口輸出信號(hào)的非均勻量化，第三個(gè)輸出端口輸出 A 壓縮律量化。采樣量化編碼器模塊與其參數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框如下圖所示：圖 4-2-2 均勻量化參數(shù)圖 4-2-3 非均勻量化參數(shù)8 / 32 圖 4-2-4 A 律量化參數(shù)4-2-5 量化仿真圖 根據(jù)以上參數(shù)得出仿真圖形如上圖所示，第一幅圖為均勻量化仿真圖，第二幅圖為輸入的正弦信號(hào)，第三幅圖為非均勻量化仿真圖，第一幅圖為 A 律量化仿真圖。當(dāng)均勻量化時(shí)，每個(gè)量化區(qū)間的

17、量化電平均取在各區(qū)間的中點(diǎn)，其量化間隔（量化臺(tái)階）v取決于輸入信號(hào)的變化圍和量化電平數(shù)。當(dāng)信號(hào)的變化圍和量化電平數(shù)確定后，量化間隔也被確定。假如輸入信號(hào)的最小值和最大值分別用 a 和 b 表示，量化電平數(shù)為 M，那么，均勻量化時(shí)的量化間隔為：bavM 量化器輸出 mq為：mq=qi，當(dāng) mi-1 mmi式中 mi為第 i 個(gè)量化區(qū)間的終點(diǎn)，可以寫(xiě)成：mi=a+ivqi為第 i 個(gè)量化區(qū)間的量化電平，可以表示為： i=1,2,M12iiimmq量化間隔設(shè)置為：-0.75 -0.25 0.25 0.75量化碼本設(shè)置為：-0.825 -0.5 0 0.5 0.8259 / 32當(dāng)非均勻量化時(shí)，對(duì)于信

18、號(hào)取值小的區(qū)間，其量化間隔v 也??；反之，量化間隔就大。正如 A 律壓縮，也就是壓縮器具有如下特性的壓縮律：，0 x1/A1 lnAxyA,1/Ax11 ln1 lnAxyA式中 x 為歸一化的壓縮器輸入電壓，y 為歸一化的壓縮器輸出電壓，A 為壓擴(kuò)參數(shù)，表示壓縮程度。量化間隔設(shè)置為：-1/2 -1/4 -1/8 -1/16 -1/32 -1/64 -1/128 0 1/128 1/64 1/32 1/16 1/8 1/4 1/2 1量化碼本設(shè)置為：-1 -7/8 -6/8 -5/8 -4/8 -3/8 -2/8 -1/8 0 1/8 2/8 3/8 4/8 5/8 6/8 7/8 1由數(shù)學(xué)模

19、型知道它能將小信號(hào)放大，將大信號(hào)壓縮。將采用 13 折線(xiàn)計(jì)算出的 y 與 x 的對(duì)應(yīng)關(guān)系列于表 3.2 中（注：表中只列出了第一象限 x 與 y 的值，第三象限的值與第一象限完全對(duì)稱(chēng)） 。表 3.2 采用 13 折線(xiàn)計(jì)算出的 y 與 x 的對(duì)應(yīng)關(guān)系y 值01/82/83/84/85/86/87/81x 值（A 律 13 折線(xiàn)）01/1281/641/321/161/81/41/21經(jīng)比較可以看到，A 律量化效果很好，因非均勻量化為近似的 A 律量化，非均勻量化效果明顯比均勻量化好。 下圖為單獨(dú)提出均勻量化和非均勻量化比較：10 / 32 圖 4-2-6 均勻量化和非均勻量化比較從該圖中可以看到

20、：均勻量化后的信號(hào)無(wú)論大信號(hào)還是小信號(hào)其量化間隔都一樣。而非均勻量化后的信號(hào)，對(duì)大信號(hào)進(jìn)行壓縮而對(duì)小信號(hào)進(jìn)行較大的放大。這就相當(dāng)于把信號(hào)的動(dòng)態(tài)圍擴(kuò)展了。4.34.3 量化誤差量化誤差1、均勻量化（曲線(xiàn)名稱(chēng)見(jiàn)各自曲線(xiàn)圖）（1） n=8圖 4-3-1 原始信號(hào)與量化曲線(xiàn)11 / 32 4-3-2 量化值與編碼顯示（2） n=16圖 4-3-3 原始信號(hào)與量化曲線(xiàn)12 / 32 4-3-4 量化值與編碼顯示（3） n=64 圖 4-3-5 原始信號(hào)與量化曲線(xiàn)13 / 32 4-3-6 量化值與編碼顯示2、非均勻量化（u 率對(duì)數(shù)量化）(1)n=8 圖 4-3-7 原始信號(hào)與量化曲線(xiàn)14 / 32 4-

21、3-8 量化值與編碼顯示（1）n=16 圖 4-3-9 原始信號(hào)與量化曲線(xiàn)15 / 32 4-3-10 量化值與編碼顯示（2）n=6416 / 32 圖 4-3-11 原始信號(hào)與量化曲線(xiàn) 圖 4-3-12 量化值與編碼顯示2 2、數(shù)據(jù)分析與說(shuō)明、數(shù)據(jù)分析與說(shuō)明：（1）n=8，16，64 的均勻量化曲線(xiàn) 對(duì)于均勻量化，量化級(jí)數(shù)越大，量化值與原始值約接近，量化誤差越小，即量化效果越好。（2）n=8，16，64 的均勻量化信噪比 對(duì)于均勻量化，量化級(jí)數(shù)越大，量化信噪比越大 （3）n= 8，16，64 的非均勻量化曲線(xiàn) 對(duì)于非均勻量化，量化級(jí)數(shù)越大，量化值與原始值約接近，量化誤差越小，即量化效果越好。

22、（4）n=8，16，64 的非均勻量化信噪比 對(duì)于非均勻量化，量化級(jí)數(shù)越大，量化信噪比越大（5）對(duì)于一樣量化級(jí)的均勻與非均勻量化特性 均勻量化的量化誤差分布比較均勻，而非均勻量化的量化誤差隨信號(hào)幅度變化：在大幅度處大，在小幅度處小。當(dāng) n 較小時(shí)，均17 / 32勻量化的量化信噪比大于非均勻量化，但是當(dāng) n 較大時(shí)，均勻量化的量化信噪比小于非均勻量化 第五章第五章 編編 碼碼5.15.1 編碼原理編碼原理 所謂編碼就是把量化后的抽樣信號(hào)變換成給定字長(zhǎng)的二進(jìn)制代碼的過(guò)程，就是把量化后的信號(hào)變換成代碼，其相反的過(guò)程稱(chēng)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

23、的疇。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(lèi)：低速編碼和高速編碼。通信中一般都采用第二類(lèi)。編碼器的種類(lèi)大體上可以歸結(jié)為三類(lèi)：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、段碼的順序排列。PCM 通過(guò)抽樣、量化、編碼三個(gè)步驟將模擬連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼。下面結(jié)合 13 折線(xiàn)的量化來(lái)加以說(shuō)明。 表 1-1 段落碼 表 1-2 段碼段落序號(hào)段落碼量化級(jí)段碼18 / 32 在 13 折線(xiàn)法中，無(wú)論輸入信號(hào)是正是負(fù)，均按 8 段折線(xiàn)（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，

24、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)。5.25.2 編碼仿真編碼仿真151111811114111013110171101211001110116101101010910015100810007011140116011050101301040100300112001200101000110000000019 / 32 圖 5-2-1 編碼仿真驗(yàn)

25、證：輸入數(shù)字 120，輸出數(shù)值 120 對(duì)應(yīng)的折疊碼為 10111101。設(shè) C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1 C0為 8 位碼的 8 個(gè)比特，其安排如下：極性碼 段落碼 段碼C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1 C0根據(jù)這種安排，段落碼與段碼所對(duì)應(yīng)的段落與電平值如表 3.14 所示： 表 1-3 段落電平關(guān)系段落碼段碼對(duì)應(yīng)電平（）段落序號(hào)C6 C5 C4段落起點(diǎn)電平（）C3 C2 C1 C0段落長(zhǎng)度（）10 0 008 4 2 11620 0 1168 4 2 11630 1 03216 8 4 23240 1 16432 16 8 46451 0 012864 32 16 81

26、2861 0 1256128 64 32 1625671 1 0512256 128 64 3251281 1 11024512 256 128 641024第六章第六章 綜綜 合合6.1 仿真框圖與各部分的簡(jiǎn)介20 / 32圖 6-1-1Simulink PCM 編碼和解碼組成的框圖1.信源 在通信系統(tǒng)中假定我們僅用來(lái)傳送語(yǔ)音信號(hào),因語(yǔ)音信號(hào)的頻帶圍為300Hz23400Hz ,為了更好的體現(xiàn)人的語(yǔ)音的頻率的變化以與觀察所采用的系統(tǒng)對(duì)語(yǔ)音頻帶圍的信號(hào)恢復(fù)程度,我們采用了Chrip 函數(shù)。Chrip 函數(shù)是其頻率時(shí)間線(xiàn)性增長(zhǎng)的函數(shù),在雷達(dá)系統(tǒng)中這樣的信號(hào)稱(chēng)為線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào),并用專(zhuān)用詞匯Chrip

27、 表示。2.模擬低通濾波器 按照采樣定理的要求選擇采樣頻率,即s 2c ,但考慮到信號(hào)的頻譜不是銳止的,最高截止頻率以上還有較小的高頻分量,為此可選s = (324) c 。另外可以在采樣之前加一保護(hù)性的低通濾波器,濾去高于s/ 2 的一些無(wú)用的高頻分量,以與其他的一些雜散信號(hào),因此在采樣前加入一低通濾波器。3.矩形脈沖序列 由于產(chǎn)生和傳輸單位沖激函數(shù)難以實(shí)現(xiàn),因此實(shí)際常采用矩形脈沖抽樣,根據(jù)CCITT 標(biāo)準(zhǔn),留一定的防衛(wèi)帶則采樣頻率f s = 8000Hz , T = 1/8000 = 21 / 32125s 用占空比為50 %的矩形脈沖序列。4.相乘器 通過(guò)相乘器使語(yǔ)音信號(hào)與矩形脈沖相乘從而獲得時(shí)域離散信號(hào),此即信號(hào)的抽樣過(guò)程。5.A率壓縮由于實(shí)現(xiàn)困難,因此工程上通常用十三折曲線(xiàn)來(lái)近似地表示A 律曲線(xiàn)。6.均勻量化和編碼 根據(jù)語(yǔ)音信號(hào)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果:在信號(hào)動(dòng)態(tài)圍40dB 的情況下信噪比不應(yīng)低于26dB。因此用8 位量化器,量化間隔為125s。7.編碼器編碼器是將量化后信號(hào)編成適合信道傳輸?shù)男盘?hào)。8.解碼器將從信道接受到信息進(jìn)行解碼9.A率解壓 對(duì)解碼后的信號(hào)量化值進(jìn)行擴(kuò)展,得到重建信號(hào)。10.零階保持