PCM系统设计及MATLAB仿真实现5080361

(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)

1 引言

Simulink工具是MATLAB软件提供的可以实现动态系统建模和仿真的软件包，它让用户把精力从语言编程转向仿真模型的构造，为用户省去了很多重复的代码编写工作。Simulink中的每个模块对我们来说都是透明的，我们只须知道模块的输入、输出和每个模块的功能，而不需要关心模块内部是如何实现的，留给我们的事情就是如何利用这些模块来建立仿真模型以完成自己的任务。至于Simulink中的各个模块在运行时是如何执行，时间是如何采样的，事件是如何驱动的等问题，我们可以不去关心。正是由于Simulink具有这些特点，所以它被广泛应用在通信仿真中。

本文是利用Simulink强大的工具箱和其建模的优势建立了PCM通信系统的仿真模型。 PCM即脉冲编码调制，是数字通信中的一种。与模拟通信相比，数字通信具有许多明显的优点，已成为现在通信的主要发展趋势之一。可靠性好、抗干扰能力强、廉价格、易保密、便于加密处理和便于实现通信网的管理等都是其主要的特点。实现数字通信，必须使发送端发出的模拟信号变为数字信号，这个过程称为“模拟信号数字化”。模拟信号数字化有三个基本步骤。第一步是“抽样”，就是对连续的模拟信号进行离散化处理，通常是以相等的时间间隔来抽取模拟信号的样值。第二步是“量化”，将模拟信号样值变换到最接近的数字值。因抽样后的样值在时间上虽是离散的，但在幅度上仍是连续的，量化过程就是把幅度上连续的抽样也变为离散的。第三步是“编码”，就是把量化后的样值信号用一组二进制数字代码来表示，最终完成模拟信号的数字化。数字信号送入数字网进行传输。接收端则是一个还原过程，把收到的数字信号变为模拟信号，即“数字信号还原模拟信号”，从而再现声音或图像。

1.1 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。

为了全面改善脉冲编码调制数字音频技术，获得更好的声音质量，就需要有新的技术来替换。飞利浦和索尼公司再次联手，共同推出一种称为直接流数字编码技术DSD的格式，其记录媒体为超级音频CD即SACD，支持立体声和5.1环绕声。DSD是PCM脉冲编码调制的进化版。

1.2 课题设计内容及研究目的

本设计研究的内容是利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台，设计一个PCM

通信系统。PCM系统主要包括模拟信号的数字化、信道传输和数字信号还原模拟信号三部分，最后用示波器观察输入信号和输出信号的波形，加上含有噪声的信道，最后运行结果并通过波形来分析该系统的性能。

本设计的研究目的是在学习通信原理基本原理基础上，学习PCM调制解调方法；掌握脉冲编码调制技术特点；熟悉MATLAB软件的相关知识；并能够运用MATLAB软件工具对PCM系统进行辅助设计和仿真。

1.3 论文研究的内容安排

本论文的主要内容包括以下四部分：

1.第一部分是Simulink工具箱的介绍。Simulink工具是MATLAB软件提供的可以实现动态系统建模和仿真的软件包，操作简单方便、调试直观，为通信系统的软件仿真实现提供了极大的方便。

2.第二部分是PCM系统基本原理的阐述。PCM系统包括模拟信号的数字化、信道传输和数字信号还原为模拟信号等三个模块，其中模拟信号的数字化把连续的模拟信号转化为用二进制代表的数字信号，它包括抽样、量化和编码三个步骤；信道是信号传输的通道，在传输过程中可能会引入噪声而影响信号的质量；数字信号还原模拟信号解码、低通等过程组成，它把数字信号恢复成连续的模拟信号。

第三部分是PCM系统仿真模块的设计。包括总体设计思想和编码、解码等子模块的设计。

第四部分是毕业设计总结、结论和致谢，主要是介绍在毕业设计过程中的心得体会等。

2 Simulink工具介绍

2.1 Simulink简介

Simulink是MATLAB软件最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可以构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用与控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软

件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。

2.2Simulink的功能和特点

Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口（GUI），这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。

Simulink是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理等系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库对其进行设计、仿真、执行和测试。

构架在Simulink基础之上的其他产品扩展了Simulink多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。Simulink与MATLAB 紧密集成，可以直接访问MATLAB大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。

Simulink的特点：

丰富的可扩充的预定义模块库。

交互式的图形编辑器来组合和管理直观的模块图。

以设计功能的层次性来分割模型，实现对复杂设计的管理。

通过Model Explorer 导航、创建、配置、搜索模型中的任意信号、参数、属性，生成模型代码。

提供API用于与其他仿真程序的连接或与手写代码集成。

使用Embedded MATLAB 模块在Simulink和嵌入式系统执行中调用MATLAB算法。

使用定步长或变步长运行仿真，根据仿真模式(Normal,Accelerator,Rapid Accelerator)来决定以解释性的方式运行或以编译C代码的形式来运行模型。

图形化的调试器和剖析器来检查仿真结果，诊断设计的性能和异常行为 。 可访问MATLAB 从而对结果进行分析与可视化，定制建模环境，定义信号参数和测试数据 。

3 PCM 基本原理

脉冲编码调制（PCM ）简称脉码调制，它是一种用二进制数字代码来代替连续信号的抽样值，从而实现通信的方式。由于这种通信方式抗干扰能力强，因此在光钎通信、数字微波通信、卫星通信中均获得了极为广泛的运用。PCM 信号的形成是模拟信号经过“抽样、量化、编码”三个步骤实现的。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。

3.1 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。在一个频带限制在（0，f h ）内的时间连续信号f （t ），如果以1/2 f h 的时间间隔对它进行抽样，那么根据这些抽样值就能完全恢复原信号。或者说，如果一个连续信号f （t ）的频谱中最高频率不超过f h ，当抽样频率f S ≥2 f h 时，抽样后的信号就包含原连续的全部信息。这就是抽样定理。

3.2 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 3.1所示量化器Q 输出L 个量化值，k=1，2，3，…，L 。常称为重建电平或量化电平。当量化器输入信号幅度落在与之间时，量化器输出电平为。这个量化过程可以表达为：

L k x Q x Q y y x x k k k ,...,3,2,1,}{)(1==<<==+

这里称为分层电平或判决阈值。通常称为量化间隔。

图3.1模拟信号的量化

量化后的抽样信号于量化前的抽样信号相比较，当然有所失真，且不再是模拟信号。这种失真在接收端还原模拟信号是变现为噪声，并称为量化噪声。量化噪声的大小取决于把样值分级“取整”的方式，分的级数越多，即量化极差或间隔越小，量化噪声也越小。

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，当信号较小时，则信号量化噪声功率比也就很小，这样的话化信噪比就难以达到给定的要求。通常，把满足信噪比要求的输入信号取值范围定义为动态范围，可见，对于弱信号时，均匀量化时的信号动态范围将受到较大的限制。为了克服这个缺点，实际中，往往采用非均匀量化。

非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。对于信号取值小的区间，其量化间隔也小；反之，量化间隔就大。它与均匀量化相比，有两个突出的优点。首先，当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度（实际中常常是这样）时，非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比；其次，非均匀量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。因此量化噪声对大、小信号的影响大致相同，即改善了小信号时的量化信噪比。

实际中，非均匀量化的实际方法通常是将抽样值通过压缩再进行均匀量化。通常使用的压缩器中，大多采用对数式压缩。广泛采用的两种对数压缩律是压缩律和A压缩律。美国采用压缩律，我国和欧洲各国均采用A压缩律，因此，PCM编码方式采用的也是A 压缩律。

所谓A压缩律也就是压缩器具有如下特性的压缩律：

；

A律压扩特性是连续曲线，A值不同压扩特性亦不同，在电路上实现这样的函数规律是相当复杂的。实际中，往往都采用近似于A律函数规律的13折线（A=87.6）的压扩特性。这样，它基本上保持了连续压扩特性曲线的优点，又便于用电路实现，本设计中所用到的PCM编码正是采用这种压扩特性来进行编码的。图3.2示出了这种压扩特性表3.1列出了13折线时的值与计算值的比较。

图3.3 A律函数13折线

表3.1 13折线时的值与计算值的比较

表3.1中第二行的值是根据时计算得到的，第三行的值是13折线分段时的值。可见，13折线各段落的分界点与曲线十分逼近，同时按2的幂次分割有利于数字化。

3.3 编码

所谓编码就是把量化后的信号变换成代码，其相反的过程称为译码。当然，这里的编码和译码与差错控制编码和译码是完全不同的，前者是属于信源编码的范畴。

量化后的抽样信号在一定的取值范围内仅有有限个可取的样值，且信号正、负幅度分布的对称性使正、负样值的个数相等，正、负向的量化级对称分布。若将有限个量化样值的绝对值从小到大依次排列，并对应的依次赋予一个十进制数字代码，在码前以“+”、“—”号为前缀，来区分样值的正负，则量化后的抽样信号就转化为按抽样时序排列的一串十进制数字码流，即十进制数字信号。把量化的抽样信号变换成给定字长的二进制码流的过程为编码。

在现有的编码方法中，若按编码的速度来分，大致可分为两大类：低速编码和高速编码。通信中一般都采用第二类。编码器的种类大体上可以归结为三类：逐次比较型、折叠级联型、混合型。在逐次比较型编码方式中，无论采用几位码，一般均按极性码、段落码、段内码的顺序排列。下面结合13折线的量化来加以说明。

表3-2段落码

表3-3段内码

在13折线法中，无论输入信号是正是负，均按8段折线（8个段落）进行编码。若用8位折叠二进制码来表示输入信号的抽样量化值，其中用第一位表示量化值的极性，其余七位（第二位至第八位）则表示抽样量化值的绝对大小。具体的做法是：用第二至第四位表示段落码，它的8种可能状态来分别代表8个段落的起点电平。其它四位表示段内码，它的16种可能状态来分别代表每一段落的16个均匀划分的量化级。这样处理的结果，8个段落被划分成128个量化级。段落码和8个段落之间的关系如表2.2所示；段内码与16个量化级之间的关系见表2.3。

话音PCM的抽样频率为8KHZ，每个量化样值对应一个8位二进制码，故话音数字编码信号的速率为8bits×8kHz=64kb/s.量化噪声随级数的增多和极差的缩小而缩小。量化级数增多即样值个数增多，就要求更长的二进制编码。因此，量化噪声随二进制编码的位数增多而减少，即随数字编码信号的速率提高而减少。自然界中的声音非常复

杂,波形极其复杂，通常我们采用的是脉冲代码调制编码，即PCM编码。PCM通过抽样、量化、编码三个步骤将连续变化的模拟信号转换为数字编码。

3.4 时分多路复用

时分多路复用（TDM）是按传输信号的时间进行分割的，它使不同的信号在不同的时间内传送，将整个传输时间分为许多时间间隔（Slot time，TS，又称为时隙），每个时间片被一路信号占用。TDM就是通过在时间上交叉发送每一路信号的一部分来实现一条电路传送多路信号的。电路上的每一短暂时刻只有一路信号存在。因数字信号是有限个离散值，所以TDM技术广泛应用于包括计算机网络在内的数字通信系统，而模拟通信系统的传输一般采用FDM。

如上图电话通信为例说明时分多路复用的过程：发送端的各路话音信号经低通滤波器将带宽限制在3400Hz 以内，然后加到匀速旋转的电子开关 SA1上，依次接通各路信号，它相当于对各路信号按一定的时间间隙进行抽样。SA1旋转一周的时间为一个抽样周期T，这样就做到了对每一路信号每隔周期T时间抽样一次，此时间周期称为1帧长。发送端电子开关 SA1不仅起到抽样作用，同时还要起到复用和合路的作用。合路后的抽样信号送到编码器进行量化和编码，然后，将信号码流送往信道。在接收端，将各分路信号码进行统一译码，还原后的信号由分路开关SA2依次接通各分路，在各分路中经低通滤波器将重建的话音信号送往收端用户。在上述过程中，应该注意的是，发、收双方的电子开关的起始位置和旋转速率都必须一致，否则将会造成错收，这就是PCM系统中的同步要求。收、发两端的数码率或时钟频率相同叫位同步或称比特同步，也可通俗的理解为两电子开关旋转速率相同；收、发两端的起始位置是每隔1帧长（即每旋转一周）核对

一次的，此称帧同步。这样才一能保证正确区分收到的哪8位码是属于一个样值的，又是属于哪一路的。为了完成上述同步功能，在接收端还需设有两种装置：一是同步码识别装置，识别接收的PCM信号序列中的同步标志码的位置；二是调整装置，当收、发两端同步标志码位置不对应时，需在收端进行调整使其两者位置相对应。以上两种装置统称为帧同步电路。时分多路复用不仅局限于传输数字信号，也可同时交叉传输模拟信号

4 PCM系统仿真电路设计

4.1 总体设计思想

本设计首先设计了1路PCM信号，然后再根据1路PCM的基本原理设计了4路PCM信号，通过不同时隙的信道复用在同一个信道了传输，再根据不同时隙把各个信号提取出来。由前面的原理介绍我们可以知道PCM系统包括模拟信号转换为数字信号模块、信道传输模块、数字信号还原模拟信号模块等三个模块。其中模拟信号转换为数字信号模块把连续的模拟信号转换为用二进制代表的数字信号，它由抽样、量化、编码三个步骤组成；信道是信号传输的通道，在传输过程中可能会引入噪声而影响信号的质量；数字信号还原模拟信号解码、低通、放大等过程组成，它把数字信号恢复称连续的模拟信号。其原理方框图如图4.1所示：

图4-1 PCM原理框图

4.2 各模块的设计和仿真图形分析

4.2.1 PCM编码模块设计

图4-2 13折线近似的PCM编码器测试模型

本设计首先设计了1路信号的编码模块，模拟信号是幅度为1，频率为200*pi的正弦信号。根据奈奎斯特抽样定理可知抽样频率应大于等于模拟信号最高频率的2倍。本

设计的抽样时间间隔定为0.001s，符合奈奎斯特抽样定理。其中各个模块功能和参数设置如下：

Zero-Order Hold ：零阶保持器，它的作用是对输入的一段采样时间进行保持。参数设置中的取样时间间隔为信号的取样时间间隔0.001s。

Relay：继电模块，它的作用是实现在两个不同常数值之间进行切换。本设计中此模块的门限值设为0，其输出即可作为PCM编码输出的最高位，也就是极性码，当抽样值为正值时就输出1，为负值时就输出0。

Saturation：限幅器，它的作用是将输入信号的幅度限制在一定范围内。本设计将输入信号幅度限制在[-1,+1]范围内。

Abs：绝对值模块，它的作用是对输入数值取绝对值。

A-Law Compressor：A率压缩器，它的作用是对输入信号进行A率压缩，本设计中A取87.6。

Gain：增益模块，它的作用是对数值的大小增加或减小倍数。本设计中由于输入信号幅度限制在[-1,+1],因此为了便于编码将Gain的增益参数设为127。

Quantizer：量化器，它的作用是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。本设计中的量化间隔设为1，可将输入数值根据四舍五入原则量化成相应的离散数值。

Integer to Bit Converter：整数点转换器，它的作用是将整数值转换为相应的二进制数值。本设计中由于量化值最大为127，因此此模块参数设为7，即将十进制整数转换为7位二进制数值。

Mux：复用器，它的作用是将多路信号复用为一路信号。本设计中由于输入信号由1路极值脉冲和1路数值脉冲组成，因此此模块输入参数设为2。

To Frame：装帧器。

Buffer：缓冲器。

Scope：示波器，它的作用是显示输出信号波形。

输出波形如图4-3所示：

图4-3 PCM信号波形

将编码模块封装成子系统后如图4-4所示：

图4-4 封装之后的PCM编码子系统：

图4-5 封装之后的PCM编码子系统图标下面是本设计的 4路PCM信号编码模块：

图4-6 4路PCM信号编码模块

4路模拟信号是幅度均为1，角频率分别为200*pi，150*pi，100*pi和50*pi的正弦信号，抽样时间间隔设为0.001s，符合奈奎斯特抽样定理。4个子系统是PCM编码子系统，Mux模块是信道复用模块，由4路信号输入复用，因此此模块输入参数设为4。

示波器显示的是4路信号复用后的波形，如图4-7所示。

图4-8 4路信号复用后波形

4.2.2 PCM解码模块设计

图4-9 13折线近似的PCM解码器测试模型

上图是1路信号的解码模块。其中各个模块的功能和参数设置如下：

Demux：分离器，它的作用是将复用的多路信号分离出来。在此解码模块中信号应分离成一路极性脉冲和7路数值脉冲，因此输出参数设为8。

Mux：复用器。此模块中输入脉冲由7路二进制数值脉冲组成，因此输入参数设为7。

Relay：继电模块，它的作用是确定信号的极性。

Bit to Integer Convertert：位转换器，它的作用是将二进制脉冲转换为十进制数。同编码模块中的Integer to Bit Convertert，此模块参数也设为7。

Gain：增益模块，和编码模块相反，此模块增益参数设为1/127。

A-Law Expander：A率扩展器，它的作用是对输入信号进行A率扩展，此模块中A 设为87.6。

Product：相乘器，它的作用是将极性脉冲和正值数值脉冲相乘以得到有极性的数值。此模块的输入参数设为2。

Analog Filter Design ：模拟低通滤波器。它的作用是得到回复原始的模拟信号。此滤波器的最高频率设为250*pi，符合条件，可以恢复原始的模拟信号。

将此解码系统封装成子系统后如图4-10所示：

图4-10 封装之后的PCM解码子系统

图4-11 封装之后的PCM解码子系统图标

下面是本设计的4路PCM解码模块：

图4-12 4路PCM信号解码模块

解码模块是复用信号经过信道后通过Demux模块把各路信号分离出，然后分别进行解码，4个子系统是4路信号的解码模块。由于此复用信号是由4路信号复用而成，因此Demux的输出参数设为4。

4．2. 3 PCM系统总体模块

图4-13 PCM系统总体模块

由于信道中存在噪声可能会影响信号的质量，因此要尽可能增加信道的信噪比降低来降低误码率，本设计中信道误码率概率设为0.01，属于正常的误码率，符合条件。最后输出信号和输入信号通过示波器如图4-14和图4-15所示。

图4-14 1路PCM 信号仿真结果

图4-14中的示波器的波形由两路信号组成，一路是经过编码、信道传输和解码等恢复的模拟信号波形，另一路是原始输入的模拟信号波形，通过观察可知，输出波形和输入波形误差较小，该系统设计正确。

图4-15 4路PCM信号仿真结果

图4-15中的示波器中，上面4路是4路经过编码、信道传输和解码等恢复的4路信号，下面4路是原始的4路输入模拟信号。由图可知，不同频率的信号，所产生的误差用数字信号来传输时误差基本相同。

综上可知，输出信号和输入信号相比，误差较小，因此在正常信噪比的条件下，该通信系统各个模块使用正确，参数设置适当，可以达到预期的目的。

5毕业设计总结

随着毕业的日子即将到来，历经半年的毕业设计也接近了尾声。通过这半年的毕业设计，我明白了自己需要学的知识还很多。毕业设计不仅仅是对几年所学只是的总

结，更是对自己能力的一种提高。下面我对整个毕业设计的过程做一下简单的总结：第一，接到任务以后进行选题，选题是毕业设计的开端，老师给了十几个题目供大家参选，刚看到这些题目时我就决定做通信原理这方面的，原因很简单，我考研刚考完通信原理，因而对里面的知识是比较熟悉的，也比较好上手。最后我就选了设计PCM系统这一题目。

第二，题目确定后就是找资料和做外文翻译了。外文翻译是在寒假期间进行的，我翻译的文章正好是PCM原理那部分的知识，凭着对PCM知识的了解，这个环节进行的很顺利，很快就完成了3000多字的翻译，翻译的质量也比较满意，等老师帮我找出一些小的问题之后，这一环节就已很顺利的进行完了。找资料是一个很复杂的过程了，网上搜索到的大部分都是涉及PCM原理的期刊杂志之类的，而具体怎么做的论文是很难搜到的。由于从来没做过毕业设计，怎么做，做到什么程度都是一头雾水。我只能天天去图书馆搜相关书籍和期刊了。后来老师推荐我去研学论坛去搜索资料，果然在上面找到了很多与PCM相关的论文和期刊。毕业设计要求用MATLAB软件进行仿真实现。MATLAB有两部分都可以实现仿真，一种是直接写代码编程，这是个很繁琐的过程，需要学习MATLAB 里面的编程语言了，对实现各种功能的语句都要很熟悉。另一种就是利用simulink模块进行仿真了，这种实现方法比较直观易学，但设置参数部分就是很麻烦了。后一种参考的资料比较多，也很容易理解，最后我决定用后一种方法做了。

第三，就是写实习报告和着手开始做仿真设计。实习报告很简单，就是对两周的毕业实习进行一下简单的总结，写实习的主要内容以及感想之类的。刚开始做模块设计时，真是很棘手。PCM的原理虽然很清楚，但具体设计时用哪些模块呢，一大堆的问题就出现了。怎么编码，怎么复用以及怎么形成帧等等，都是需要解决的问题。在中期答辩之前的这一段时间内，我一直在反复琢磨着这些问题，一边参考着网上搜索到的那些资料，一边自己进行思考。终于在中期答辩之前把各个模块搭建了出来，只剩下了一些参数的设置。由于现在的进度已经超出了预期应该完成的，因此答辩时老师也没多问什么，中期答辩进行的也很顺利。

第四，中期答辩完之后就剩下了最后仿真的实现和论文的书写了。在最后的这段日子里，我对前期所搭建的模块进行了进一步的完善。以前只是设计了一路PCM信号，为了增加仿真的难度，我又添加了3路PCM信号和应用了复用和分用模块。最后又把各个

模块的参数和仿真参数进行了合理的设置。通过改变信道的信噪比等再一步步观察各个输入信号和相应输出信号。毕业设计论文的书写的工作是非常繁琐的。首先是要确定论文的大致目录。分为几章来写，每一章又分为几小节，每一小节又具体要要写些什么。这些工作都需要进行认真的思考，因为论文的书写是对整个毕业设计的总结。这不仅仅是对半年来用什么样的方法来完成这个设计的总结，更是对在整个设计过程中发现的问题以及怎样进一步完善的总结。书写论文首先要确定论文的大致轮廓即目录，由于我的题目是关于PCM的和利用Simulink来完成的，因此首先要介绍一下PCM的基本原理和Simulink的功能和特点。论文最主要的部分就是自己的设计部分，这是整个论文的核心内容，对于这部分内容，我修改了好几次，有的时候不是论文的过于冗繁就是论述的太少，经过反复几次的斟酌和老师的指点，才最终确定了终稿。通过毕业论文的书写，我梳理了一下整个毕业设计的流程，也对PCM的知识有了更深的理解。

结论

本论文运用MATLAB中的动态仿真工具箱Simulink仿真实现了PCM系统的全部过程。根据PCM系统的组成原理，在Simulink模块库中找到相应的模块，然后选择合适的模块以及设置适当的参数，建立了PCM通信系统的仿真模型，最后在给定仿真的条件下，运行了仿真系统。仿真结果表明：

1.在正常的信噪比条件下，该通信系统失真较小，达到了预期的目的。

2.Simulink仿真工具箱操作简单方便、调试直观，为通信系统的软件仿真实现提

供了极大的方便。

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。 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

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PCM_systemview仿真

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

通信原理课程设计报告PCM系统设计与仿真报告

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

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 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)

模拟信号数字化传输系统的设计与仿真分析

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...........................................................

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。

通信系统pcm系统设计与仿真模板

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。

PCM系统仿真设计 定稿

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PCM系统设计与仿真

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

脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真

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。

PCM编码器的仿真设计解读

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

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。