A律PCM编码系统设计与仿真
通信系统建模与仿真实验报告
实验2：MATLAB编程实现 A律PCM编码系统设计与仿真1 主要技术指标：
输入信号：s(t)=Asin(2πft+θ);
输入信号幅值：A=-70~0dB;
输入信号频率：f=4Hz;
抽样频率：fs=100Hz;
2
图1. A律PCM编解码的系统框图
3 程序块流程设计与检验
3.1 A律PCM编码模块
3.1.1 A律PCM编码规则：
图2 段落码和段内码的编码规则
3.1.2 PCM编码流程
输入信号x后，先判断x的符号，x>0时C1=1，x<0时C1=0；判断完符号后将信号进行归一化和量化，再进行段落判断以及段内判断，最后将C1~C8输出。流程图如下：
3.2.A律PCM译码模块
对已经编码的信号进行译码时，先输入已经编码的码组，根据极性码的规则提取符号，判断符号位，接着再判断段落位置和段内位置，最后将译码后的结果输出，其译码流程图如下:
4 程序代码及测试仿真结果
4.1 连接全程序
输入的信号进行参数设定：
抽样频率fs=40,dt=1/fs,t=0:dt:2,输入的正弦信号幅度不同，vm1=-70:5:0，这是以分贝为单位的，要将他转换为以伏特为单位的vm=10.^(vm1/20)； 开始画图调用各个模块的函数：PCM 均匀量化编码
[sqnrM,zxx,zz]=upcm(x,M),PCM 编码y=pcm_encode(sxx),PCM 解码yy=pcm_decode(y,v);
还要计算噪声平均功率与信号平均功率来得到信号的量化信噪比： nq(m)=sum((x-yy).*(x-yy))/length(x);
sq(m)=mean(yy.^2);
snr(m)=(sq(m)/nq(m));
4.2 仿真结果
在matlab 上运行主函数pcm_e_decode.m ，可得到原始信号波形，PCM 译码后的波形，不同幅度下PCM 编码后的量化信噪比以及均匀量化的量化信噪比的波形
00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.82
-1-0.5
0.5
1
sample sequence
00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.82
-1-0.5
0.5
1
pcm decode sequence
图3 原始抽样信号（上）和PCM 译码后的重建信号（下）
原始抽样信号与PCM 译码后的信号都是正弦波，可以看出经过PCM 译码后的重建信号与原始信号相比没有失真，译码正确。
图4 A律PCM编码与均匀量化编码的量化信噪比的比较
从上图可以看出：
（1）对均匀编码和非均匀编码，量化信噪比随着输入信号幅度的变化而变化；（2）在输入正弦信号幅度相同的情况下，经过A律13折线近似的PCM非均匀量化编码后的信号量化信噪比要比均匀量化编码后的信噪比小，因此，可以得出结论：非均匀量化可以有效地改善量化信噪比。
4.3 Matlab源程序程序代码
%均匀量化编码：
function[sqnr,a_quan,code]=upcm(a,n)
amax=max(abs(a));
a_quan=a/amax; %抽样值归一化
b_quan=a_quan;
d=2/n;
q=d.*[0:n-1]-(n-1)/2*d;
%对归一化的输入信号序列进行量化
for i=1:n
index=find((q(i)-d/2<=a_quan)&(a_quan<=q(i)+d/2));
a_quan(index)=q(i).*ones(1,length(index));
b_quan(find(a_quan==q(i)))=(i-1).*ones(1,length(find(a_quan==q(i)) ))
end
a_quan=a_quan*amax;
nu=ceil(log2(n));
code=zeros(length(a),nu);
for i=1:length(a)
for j=nu:-1:0
if(fix(b_quan(i)/(2^j))==1)
code(i,nu-j)=1;
b_quan(i)=b_quan(i)-2^j;
end
end
end
sqnr=20*log10(norm(a)./norm(a-a_quan));
%PCM编码：
function[out]=pcm_encode(x)
for i=1:n
if x(i)>0
out(i,1)=1;
else
out(i,1)=0
end
if abs(x(i))>0 & abs(x(i))<32
out(i,2)=0;out(i,3)=0;out(i,4)=0;step=2;st=0;
elseif abs(x(i))>=32 & abs(x(i))<64
out(i,2)=0;out(i,3)=0;out(i,4)=1;step=2;st=32;
elseif abs(x(i))>=64 & abs(x(i))<128
out(i,2)=0;out(i,3)=1;out(i,4)=0;step=4;st=64;
elseif abs(x(i))>=128 & abs(x(i))<256
out(i,2)=0;out(i,3)=1;out(i,4)=1;step=8;st=128;
elseif abs(x(i))>=256 & abs(x(i))<512
out(i,2)=1;out(i,3)=0;out(i,4)=0;step=16;st=256;
elseif abs(x(i))>=512 & abs(x(i))<1024
out(i,2)=1;out(i,3)=0;out(i,4)=1;step=32;st=512;
elseif abs(x(i))>=1024 & abs(x(i))<2048
out(i,2)=1;out(i,3)=1;out(i,4)=0;step=64;st=1024;
elseif abs(x(i))>=2048 & abs(x(i))<4096
out(i,2)=1;out(i,3)=1;out(i,4)=1;step=128;st=2048;
else
out(i,2)=1,out(i,3)=1;out(i,4)=1;step=128;st=2048;
end
if(abs(x(i))>=4096)
out(i,2:8)=[1 1 1 1 1 1 1];
else
tmp=floor((abs(x(i))-st)/step);
t=dec2bin(tmp,4)-48; %函数dec2bin输出的是ASCII字符串，48对应0
out(i,5:8)=t(1:4);
end
end
out=reshape(out',1,8*n);
%PCM译码：
function[out]=pcm_decode(in,v)
%decode the input pcm code
%in, input the pcm code 8bits sample
%v, quantized level
n=length(in);
in=reshape (in',8,n/8);
slot(1)=0;
slot(2)=32;
slot(3)=64;
slot(4)=128;
slot(5)=256;
slot(6)=512;
slot(7)=1024;
slot(8)=2048;
step(1)=2;
step(2)=2;
step(3)=4;
step(4)=8;
step(5)=16;
step(6)=32;
step(7)=64;
step(8)=128;
for i=1:n/8
ss=2*in(1,i)-1;
tmp=in(2,i)*4+in(3,i)*2+in(4,i)+1;
st=slot(tmp);
dt=(in(5,i)*8+in(6,i)*4+in(7,i)*2+in(8,i))*step(tmp)+0.5*step(tmp) ;
out(i)=ss*(st+dt)/4096*v;
end
%主程序中：
figure(1)
for k=1:length(vm)
for m=1:2
x=vm(k)*sin(2*pi*4*t+2*pi*rand(1));
[sqnrM,zxx,zz]=upcm(x,M); %PCM均匀量化编码
srm(m)=sqnrM;
v=vm(k);
xx=x/v; %normalize
sxx=floor(xx*4096);
y=pcm_encode(sxx); %PCM编码
yy=pcm_decode(y,v); %PCM解码
nq(m)=sum((x-yy).*(x-yy))/length(x); %噪声平均功率 sq(m)=mean(yy.^2); %信号平均功率 snr(m)=(sq(m)/nq(m)); %信号量化信噪比 usnrq(k)=mean(srm);
snrq(k)=10*log10(mean(snr)); %量化信噪比
end
基于Matlab的脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真课程设计任务书
课程设计任务书 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................................................................... II 1 绪论 (1) 2 MATLAB简介 (2) 2.1 MATLAB软件简介 (2) 2.2 MATLAB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 (13) 3.3.1 编码的定义 (13) 3.3.2 码型的选择 (13) 3.3.3 PCM脉冲编码的原理 (13) 4 PCM的MATLAB实现 (15) 4.1 PCM抽样的MATLAB实现 (15) 4.2 PCM量化的MATLAB实现 (18) 4.2.1 PCM均匀量化的MATLAB实现 (18) 4.2.2 PCM A律非均匀量化的MATLAB实现 (20) 4.3 PCM A律13折线编码的MATLAB实现 (22) 5 结果分析及总结 (25) 参考文献 (26)
脉冲编码调制CM系统设计与仿真
脉冲编码调制C M系统 设计与仿真 Company number【1089WT-1898YT-1W8CB-9UUT-92108】
脉冲编码调制(P C M)系统设计与仿真摘要 : SystemView 仿真软件可以实现多层次的通信系统仿真。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SystemView 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、引言 随着电子技术和计算机技术的发展，仿真技术得到了广泛的应用。基于信号的用于通信系统的动态仿真软件SystemView具有强大的功能，可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用，并且提供了嵌入式的模块分析方法，形成多层系统，使系统设计更加简洁明了，便于完成复杂系统的设计。 SystemView具有良好的交互界面，通过分析窗口和示波器模拟等方法，提供了一个可视的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域也得到认可，尤其在信号分析、通信系统等领域。其可以实现复杂的模拟、数字及数模混合电路及各种速率系统，并提供了内容丰富的基本库和专业库。本文主要阐述了如何利用SystemView实现脉冲编码调制（PCM）。系统的实现通过模块分层实现，模块主要由PCM编码模块、PCM译码模块、及逻辑时钟控制信号构成。通过仿真设计电路，分析电路仿真结果，为最终硬件实现提供理论依据。 2、系统介绍 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
基于-Matlab的脉冲编码调制(PCM)系统设计和仿真
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)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、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》人民邮电第1版 .2010.11.1 （2）静.《基于MATLAB的通信系统仿真》航空航天大学
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。特别适用于对数据传输速率要求较高，需要更高带宽的用户使用。 脉冲编码调制是70年代末法杖起来的，记录媒体之一的CD，80年代初由飞利浦和索尼公司共同推出。脉冲编码调制的音频格式也是被DVD-A所采用，它支持立体声和5.1环绕声，1999年由DVD讨论会发布和推出的。脉冲编码调制的比特率，从14-bit发展到16-bit、18-bit、20-bit直到24-bit；采样频率从44.1kHz发展到192kHz。PCM脉冲编码调制这项技术可以改善和提高的方面则越来越小。只是简单的增加PCM脉冲编码调制比特率和采样率，不能根本的改变它的根本问题。其原因是PCM的主要问题在于： (1)任何脉冲编码调制数字音频系统需要在其输入端设置急剧升降的滤波器，仅让 20Hz-22.05Hz的频率通过（高端22.05kHz是由于CD44.1kHz的一半频率而确 定）。 (2)在录音时采用多级或者串联抽选的数字滤波器（减低采样频率），在重放时采 用多级的内插的数字滤波器（提高采样频率），为了控制小信号在编码时的失 真，两者又都需要加入重复定量噪声。这样就限制了PCM技术在音频还原时的 保真度。
脉冲编码调制(PCM)系统设计方案
数字通信原理与技术设计报告书 脉冲编码调制 脉冲编码调制 量化 PCM 编码示意图见图 1。 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。如图 2所示，量化器 Q 输出 L 个量化值 yk ， k=1，2， 3，?， L 。 yk 常称为重建电平或量化电平。当量化器输入信号幅度 x 落在xk 与 xk 1 之间时，量化器输出电平为 yk 。这个量化过程可以表达为： y Q(x) Q x k x x k 1 y k , k 1,2,3, ,L 这里xk 称为分层电平或判决阈值。通常 k xk 1 xk 称为量化间隔。 x 模拟入 图 3.2 模拟信号的量化 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 量化器 量化值 图 3.1 PCM 原理框 脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真 摘要: SystemView 仿真软件可以实现多层次的通信系统仿真。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SystemView 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、引言 随着电子技术和计算机技术的发展，仿真技术得到了广泛的应用。基于信号的用于通信系统的动态仿真软件SystemView具有强大的功能，可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用，并且提供了嵌入式的模块分析方法，形成多层系统，使系统设计更加简洁明了，便于完成复杂系统的设计。 SystemView具有良好的交互界面，通过分析窗口和示波器模拟等方法，提供了一个可视的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域也得到认可，尤其在信号分析、通信系统等领域。其可以实现复杂的模拟、数字及数模混合电路及各种速率系统，并提供了内容丰富的基本库和专业库。本文主要阐述了如何利用SystemView实现脉冲编码调制（PCM）。系统的实现通过模块分层实现，模块主要由PCM编码模块、PCM译码模块、及逻辑时钟控制信号构成。通过仿真设计电路，分析电路仿真结果，为最终硬件实现提供理论依据。 2、系统介绍 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 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）：电气与信息工程学院 班级：电信04-6班 姓名：朱明录 学号： 0402020608 指导教师：赵金宪 教师职称：教授 摘要 : SystemView 仿真软件可以实现多层次的通信系统仿真。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SystemView 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、引言 随着电子技术和计算机技术的发展，仿真技术得到了广泛的应用。基于信号的用于通信系统的动态仿真软件SystemView 具有强大的功能，可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用，并且提供了嵌入式的模块分析方法，形成多层系统，使系统设计更加简洁明了，便于完成复杂系统的设计。 SystemView 具有良好的交互界面，通过分析窗口和示波器模拟等方法，提供了一个可视的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域也得到认可，尤其在信号分析、通信系统等领域。其可以实现复杂的模拟、数字及数模混合电路及各种速率系统，并提供了内容丰富的基本库和专业库。 本文主要阐述了如何利用SystemView 实现脉冲编码调制（PCM ）。系统的实现通过模块分层实现，模块主要由PCM 编码模块、PCM 译码模块、及逻辑时钟控制信号构成。通过仿真设计电路，分析电路仿真结果，为最终硬件实现提供理论依据。 2、系统介绍 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。如图2所示，量化器Q 输出L 个量化值k y ，k=1，2，3，…，L 。k y 常称为重建电 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）：计算机与通信工程系 班级：通信0803班 姓名：游金涛 学号：4 指导教师：黄堂森 脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真 摘要：以MATLAB的Simulink 为软件平台，充分利用其提供的通信工具箱和信号处理工具箱 中的模块，充分发挥了SIMULINK功能强大，建模简单，参数易于调整的特点。对脉冲编码调制(PCM)系统进行了模型构建、系统设计、仿真演示以及结果分析。 关键词：MATLAB 脉冲编码调制PCM 仿真 引言 数字通信系统己成为当今通信的发展方向，然而自然界的许多信息通过传感器转换后，绝大部分是模拟量，脉冲编码调制(PCM)是把模拟信号变换为数字信号的一种调制方式，主要用于语音传输，在光纤通信、数字微波通信、卫星通信中得到广泛的应用，借助于MATLAB软件，可以直观、方便地进行计算和仿真。因此可以通过运行结果，分析系统特性。 MATLAB是美国Math Works公司开发的一套面向理论分析研究和工程设计处理的系统仿真软件，Simulink是MATLAB提供的实现动态系统建模和仿真的一个软件包，它让用户把精力从编程转向模型的构造，为用户省去了许多重复的代码编写工作；Simulink 的每个模块对用户而言都是透明的，用户只须知道模块的输入、输出以及模块的功能，而不必管模块内部是怎么实现的，于是留给用户的事情就是如何利用这些模块来建立模型以完成自己的仿真任务；至于Simulink 的各个模块在运行时是如何执行，时间是如何采样，事件是如何驱动等细节性问题，用户可以不去关心，正是由于Simulink 具有这些特点，所以它被广泛的应用在通信仿真中，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。 基于MATLAB的SIMULINK仿真模型，能够反映模拟通信系统的动态工作过程，其可视化界面具有很好的演示效果，为通信系统的设计和研究提供强有力的工具，也为学习通信系统理论提供了一条非常好的途径。当然理论与实际还会有很大的出入，在设计时还要考虑各种干扰和噪声等因素的影响。 系统介绍 1、脉冲编码调制 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 I 1 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) 唐山学院 通信原理课程设计 题目模拟信号数字化传输系统的设计与仿真分析系 (部) 班级 姓名 学号 指导教师 2017 年 6 月 26 日至2017 年7月 8 日共 2 周 通信原理课程设计任务书 课程设计成绩评定表 目录 前言................................................................. 1模拟信号抽样过程原理............................................... 抽样原理......................................................... 低通型连续信号的抽样.......................................... 带通信号的抽样定理........................................... 量化原理........................................................ 均匀量化...................................................... 非均匀量化................................................... A律压缩律................................................... 13折线...................................................... 脉冲编码调制（PCM）.............................................. 差分脉冲编码调制（DPCM）........................................ 2 Matlab/Simulink的简介............................................. 3 基于Simulink的模拟信号数字化传输的设计与仿真分析.................. 抽样过程的设计与仿真分析......................................... 量化过程的设计与仿真分析......................................... PCM编译码系统设计与仿真分析..................................... PCM编码器设计............................................... PCM解码器设计............................................... 有干扰信号的PCM编码与解码.................................... DPCM编译码系统的设计与仿真分析.................................. 4 总结............................................................... 5参考文献........................................................... 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。特别适用于对数据传输速率要求较高，需要更高带宽的用户使用。 脉冲编码调制是70年代末法杖起来的，记录媒体之一的CD，80年代初由飞利浦和索尼公司共同推出。脉冲编码调制的音频格式也是被DVD-A所采用，它支持立体声和5.1环绕声，1999年由DVD讨论会发布和推出的。脉冲编码调制的比特率，从14-bit 发展到16-bit、18-bit、20-bit直到24-bit；采样频率从44.1kHz发展到192kHz。PCM 脉冲编码调制这项技术可以改善和提高的方面则越来越小。只是简单的增加PCM脉冲编码调制比特率和采样率，不能根本的改变它的根本问题。其原因是PCM的主要问题在于： (1)任何脉冲编码调制数字音频系统需要在其输入端设置急剧升降的滤波 器，仅让20Hz-22.05Hz的频率通过（高端22.05kHz是由于CD44.1kHz的一半 频率而确定）。 (2)在录音时采用多级或者串联抽选的数字滤波器（减低采样频率），在 重放时采用多级的内插的数字滤波器（提高采样频率），为了控制小信号在编 码时的失真，两者又都需要加入重复定量噪声。这样就限制了PCM技术在音频 还原时的保真度。 通信系统pcm系统设计与仿真 脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真 摘要: SystemView 仿真软件能够实现多层次的通信系统仿真。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SystemView 实现脉冲编码调制(PCM)仿真, 能够为硬件电路实现提供理论依据。经过仿真展示了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、引言 随着电子技术和计算机技术的发展, 仿真技术得到了广泛的应用。基于信号的用于通信系统的动态仿真软件SystemView具有强大的功能, 能够满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用, 而且提供了嵌入式的模块分析方法, 形成多层系统, 使系统设计更加简洁明了, 便于完成复杂系统的设计。 SystemView具有良好的交互界面, 经过分析窗口和示波器模拟等方法, 提供了一个可视的仿真过程, 不但在工程上得到应用, 在教学领域也得到认可, 特别在信号分析、通信系统等领域。其能够实现复杂的模拟、数字及数模混合电路及各种速率系统, 并提供了内容丰富的基本库和专业库。本文主要阐述了如何利用SystemView实现脉冲编码调制( PCM) 。系统的实现经过模块分层实现, 模块主要由PCM编码模块、PCM译码模块、及逻辑时钟 控制信号构成。经过仿真设计电路, 分析电路仿真结果, 为最终硬件实现提供理论依据。 2、系统介绍 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, 为改进小信号量化性能, 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, 中国采用了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。 论文题目：PCM系统仿真设计 专业：通信技术 学生：庆朋签名: 指导老师：张鸣签名: 摘要 当信源为模拟信号时，在发端需要进行模/数变换，即经抽样、量化、编码，对其幅度和时间离散化处理，使之变成数字信号后再进行传输；在收端将收到的数字信号进行数/模变换，使之还原成模拟信号再送至信宿。 本文主要研究了本文主要研究了PCM系统基于Matlab和Simulink仿真设计,通过使用Matlab和Simulink PCM编码和解码系统的建模和仿真,结果与理论分析是一致的。【关键词】PCM;MA TLAB/Simulink;仿真；编码；解码 【论文类型】设计型 Title: The design of PCM system Major: Communications Technique Name:Meng Qingpeng Signature: Supervisor: Zhang Ming Signature: Abstract When the source is an analog signal, the originator need for analog / digital conversion, which is a sampling, quantization, coding, its amplitude and time discretization, and then make it into a digital signal for transmission; at the receiving end will receive the digital signal for digital / analog conversion, so that the analog signal and then restore to the sink. This paper mainly studies the this article main research the PCM system based on Matlab and Simulink simulation design, by using Matlab and Simulink for PCM coding and decoding system of model building and simulation, the result is consistent with theoretical analysis。 【Key words】PCM；MATLAB/Simulink；the simulation；coded；encoded 【Type of Thesis】Design 脉冲编码调制(P C M)系统设计与仿真摘要 : SystemView 仿真软件可以实现多层次的通信系统仿真。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SystemView 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、引言 随着电子技术和计算机技术的发展，仿真技术得到了广泛的应用。基于信号的用于通信系统的动态仿真软件SystemView具有强大的功能，可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用，并且提供了嵌入式的模块分析方法，形成多层系统，使系统设计更加简洁明了，便于完成复杂系统的设计。 SystemView具有良好的交互界面，通过分析窗口和示波器模拟等方法，提供了一个可视的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域也得到认可，尤其在信号分析、通信系统等领域。其可以实现复杂的模拟、数字及数模混合电路及各种速率系统，并提供了内容丰富的基本库和专业库。本文主要阐述了如何利用SystemView实现脉冲编码调制（PCM）。系统的实现通过模块分层实现，模块主要由PCM编码模块、PCM译码模块、及逻辑时钟控制信号构成。通过仿真设计电路，分析电路仿真结果，为最终硬件实现提供理论依据。 2、系统介绍 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。 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。如图2所示，量化器Q 输出L 个量化值k y ，k=1，2，3，…，L 。k y 常称为重建 电平或量化电平。当量化器输入信号幅度x 落在k x 与1+k x 之间时，量化器输出电平为k y 。 这个量化过程可以表达为：{}1(),1,2,3,,k k k y Q x Q x x x y k L +==<≤==L 数字通信原理与技术设计报告书 课题名称 脉冲编码调制（PCM ）系统设计与仿真 姓 名 胡静 学 号 0712402-38 院 系 物理与电信工程系 专 业 通信工程 指导教师 曾专武 2010年 1 月15日 ※※※※※※※※※ ※※ ※※ ※ ※ ※※ ※※※※※※※ 2007 级学生数字通信 原理课程设计 一、设计任务及要求： 设计任务： 本课程设计利用SystemView设计一个脉冲编码调制系统，运用脉冲编码调制原理设计系统结构图，将其仿真并观察仿真波形。 设计要求： 1、绘制系统框图及仿真程序流程图各一份 2、叙述整个系统的工作原理 3、详细记录实施中所遇到的问题及问题产生的原因并制定解决方案 指导教师签名：________ 2010年01月15日 二、指导教师评语： 指导教师签名：__________ 2010年01月15日三、成绩 验收盖章：__________ 2010年01月15日 脉冲编码调制（PCM）系统设计与仿真 0712402-38胡静 （湖南城市学院物理与电信工程系通信工程专业,益阳,413000） 1 设计目的 加深对所学的通信原理知识理解，培养专业素质；掌握通信电路的设计方法，能够进行设计简单的通信电路系统；掌握通信系统安装的基本知识和技能，培养学生对通信电路系统的整机调试和检测的能力；通过专业课程设计掌握通信中常用的信号处理方法，能够分析简单通信系统的性能。 2 设计要求 画出系统结构框图，根据系统的工作原理，利用SystemView的模块画出系统的结构图并进行仿真，观察仿真波形。 3 设计原理 SystemView仿真软件可以实现多层次的通信系统仿真。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SystemView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。 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。 南华大学电气工程学院 《通信原理课程设计》 设计题目： PCM编码器的仿真设计 专业：通信工程 学生姓名: 学号: 起迄日期: 2013年12月20日——2014年月4日指导教师: 系主任： 《通信原理课程设计》任务书 1．课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： （1）技术要求 1）用matlab编程实现15折线 率PCM编码器； 2）采用逐次比较法编码。 （2）工作要求： ①查阅参考文献，利用通信原理基本理论，分析系统工作原理，设计系统方框图； ②掌握计算机辅助设计方法，利用Matlab/Simulink、Systemview、Multisim、MaxPlusIII、QuartusII等软件进行仿真设计，具备独立设计能力； ③熟悉通信系统的调试和测量方法； ④掌握电子电路安装调试技术，选择合适的元器件搭接实际电路，掌握电路的测试和故障排除方法，提高分析问题和解决问题的能力。 ⑤不能直接从网上或其他资料下载拷贝，一旦发现雷同35%以上，则相关雷同设计的成绩都为不及格。 ⑥按时完成设计报告；提交的电子稿必须在附录中含有全套仿真源文件、或设计原图（电子稿是以“学生学号姓名”为命名的压缩文件）；并提交纸质设计报告书。 ⑦随机抽查，并进行最后答辩。 2．对课程设计成果的要求〔包括图表（或实物）等硬件要求〕：用Matlab等编程语言实现时，写出详细的注释，并画出各种信号的时域频域波形。设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书,语言流畅简洁，文字3500~5000字。仿真设计类要求有仿真流程图、调试时的电脑屏幕截图；实物设计类要求图纸布局合理，符合工程要求，使用Protel软件绘出原理图（SCH）和印制电路板(PCB),器件的选择要有计算依据。 3．主要参考文献： 1]樊昌信.通信原理（第6版）[M].北京：电子工业出版社,2012,12. [2]樊昌信,曹丽娜.通信原理教程(第3版)[M].北京：国防工业出版社,2006,9. [3]刘学勇.详解MATLAB/Simulink通信系统建模与仿真[M].北京：电子工业出版 社,2011,11. [4]张水英,徐伟强.通信原理及MATLAB/Simulink仿真[M].北京：人民邮电出版 社,2012,9. [5]赵鸿图,茅艳.通信原理MATLAB仿真教程[M].北京：人民邮电出版社,2010,11. [6]赵静,张瑾.基于MATLAB的通信系统仿真[M].北京：北京航空航天大学出版 社,2010,1. [7]黄智伟.基于NI Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析(修订版)[M].北京：电子工业出版社,2011, 6. 脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真 脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真 摘要: SystemView 仿真软件可以实现多层次的通信系统仿真。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SystemView 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、引言 随着电子技术和计算机技术的发展，仿真技术得到了广泛的应用。基于信号的用于通信系统的动态仿真软件SystemView具有强大的功能，可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用，并且提供了嵌入式的模块分析方法，形成多层系统，使系统设计更加简洁明了，便于完成复杂系统的设计。 SystemView具有良好的交互界面，通过分析窗口和示波器模拟等方法，提供了一个可视的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域 也得到认可，尤其在信号分析、通信系统等领域。其可以实现复杂的模拟、数字及数模混合电路及各种速率系统，并提供了内容丰富的基本库和专业库。本文主要阐述了如何利用SystemView实现脉冲编码调制（PCM）。系统的实现通过模块分层实现，模块主要由PCM编码模块、PCM 译码模块、及逻辑时钟控制信号构成。通过仿真设计电路，分析电路仿真结果，为最终硬件实现提供理论依据。 2、系统介绍 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。通信系统PCM系统设计与仿真
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通信原理课程设计报告PCM系统设计与仿真报告
基于Matlab的脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真
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