實(shí)驗(yàn)三 PCM編譯碼的MATLAB仿真

1、精選文檔試驗(yàn)三 PCM編譯碼的MATLAB仿真一、試驗(yàn)?zāi)康?. 把握利用MATLAB進(jìn)行仿真的方法；2. 理解PCM編譯碼的原理。二、試驗(yàn)儀器及軟件電腦、MATLAB7.0軟件三、試驗(yàn)原理1脈沖編碼調(diào)制（PCM）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語(yǔ)音實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的脈沖編碼調(diào)制（PCM）仿真，可以為硬件電路實(shí)現(xiàn)供應(yīng)理論依據(jù)。通過(guò)仿真呈現(xiàn)了PCM編碼實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)思路及具體過(guò)程，并加以進(jìn)行分析。PCM即脈沖編碼調(diào)制，在通信系統(tǒng)中完成將語(yǔ)音信號(hào)數(shù)字化功能。PCM的實(shí)現(xiàn)主要包括三個(gè)步驟完成：抽樣、量化、編碼。分別完成時(shí)間上離散、幅度上離散、及量化信號(hào)的二進(jìn)制表示。

2、依據(jù)CCITT的建議，為改善小信號(hào)量化性能，接受壓擴(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)接受了A律方式，由于A律壓縮實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，常使用 13 折線法編碼,接受非均勻量化PCM編碼示意圖見(jiàn)圖1。圖1 PCM原理框圖下面將介紹PCM編碼中抽樣、量化及編碼的原理：(a) 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(guò)抽樣后還應(yīng)當(dāng)包含原信號(hào)中全部信息，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。(b) 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。模擬信號(hào)的量化分為均

3、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(jiàn)，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，往往接受非均勻量化。非均勻量化是依據(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)。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)際中經(jīng)常是這樣）時(shí)，非均勻量化器的輸出端可以得到較高的

4、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(guò)壓縮再進(jìn)行均勻量化。通常使用的壓縮器中，大多接受對(duì)數(shù)式壓縮。廣泛接受的兩種對(duì)數(shù)壓縮律是壓縮律和A壓縮律。美國(guó)接受壓縮律，我國(guó)和歐洲各國(guó)均接受A壓縮律，因此，PCM編碼方式接受的也是A壓縮律。(c) 編碼所謂編碼就是把量化后的信號(hào)變換成代碼，其相反的過(guò)程稱為譯碼。當(dāng)然，這里的編碼和譯碼與差錯(cuò)把握編碼和譯碼是完全不同的，前者是屬于信源編碼的范疇。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：低速編碼和高速編碼。通信中一般都接受其次類。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)論接受幾位碼，一般均按極性碼、段落碼、段內(nèi)碼的挨次排列。四、試驗(yàn)內(nèi)容假設(shè)輸入信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行抽樣、量化和A律PCM編碼，經(jīng)過(guò)傳輸后，接收端進(jìn)行PCM譯碼，并畫(huà)出未編碼的波形、經(jīng)過(guò)PCM編碼后的波形和接收端譯碼后的波形。（1）抽樣（2）歸一化（