基于SIMULINK的PCM編碼與解碼的研究

1、論文題目：基于Simulink的PCM編碼與解碼的研究指導(dǎo)教師：武麗答辯人 ：李曉輝專(zhuān)業(yè) ：電子信息工程鄭州大學(xué)西亞斯國(guó)際學(xué)院設(shè) 計(jì) 總 體 框 架研究的背景及目的SIMULINK工具介紹PCM系統(tǒng)的基本原理PCM系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)結(jié)論P(yáng)CM是英國(guó)人A.里弗斯在1937年提出的，這一概念后來(lái)為數(shù)字通信奠定了基礎(chǔ)，60年代為了擴(kuò)充信息容量，它開(kāi)始應(yīng)用于市內(nèi)電話網(wǎng)，使已有音頻電纜的大部分芯線的傳輸容量擴(kuò)大了2448倍。到了70年代中、末期，各國(guó)相繼把PCM成功地應(yīng)用于衛(wèi)星通信、微波接力通信、同軸電纜通信和光纖通信等中、大容量傳輸系統(tǒng)。80年代初，市話中繼傳輸和大容量干線傳輸以及數(shù)字程控交換機(jī)以及用戶(hù)話機(jī)

2、中采用了PCM技術(shù)。本設(shè)計(jì)是利用MATLAB集成環(huán)境下的Simulink仿真平臺(tái)，研究設(shè)計(jì)的PCM通信系統(tǒng)。PCM系統(tǒng)主要包括模擬信號(hào)的數(shù)字化、信道傳輸和數(shù)字信號(hào)還原模擬信號(hào)三部分，最后觀察輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的波形，加上含有噪聲的信道，最后運(yùn)行結(jié)果并通過(guò)波形來(lái)分析該系統(tǒng)的性能。研究的背景及目的Simulink是MATLAB軟件最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無(wú)需大量書(shū)寫(xiě)程序，而只需要通過(guò)簡(jiǎn)單直觀的鼠標(biāo)操作，就可以構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及效率高、仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn)Simulink已

3、被廣泛應(yīng)用與控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。同時(shí)有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于Simulink。Simulink的介紹PCM系統(tǒng)的基本原理圖1 PCM原理框圖PCM系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)1、PCM編碼器模型 設(shè)計(jì)一個(gè)13折線近似的PCM編碼器模型，能夠?qū)θ≈翟?1,1 內(nèi)的歸一化信號(hào)樣值進(jìn)行編碼。仿真模型如下圖所示。 圖2 13折線近似的PCM編碼器測(cè)試模型PCM系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)2、PCM解碼器模型 測(cè)試模型和仿真結(jié)果如圖所示，其中PCM編碼子系統(tǒng)就是圖中虛線所圍部分。PCM解碼器中首先分離并行數(shù)據(jù)中的最高位（極性碼）和7位數(shù)據(jù)，然后將 7bit數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為整數(shù)值，再進(jìn)行歸一化、擴(kuò)張后與雙極性的極性碼相乘得出解碼值。可以將該模型中虛線所圍部分封裝為一個(gè)PCM解碼子系統(tǒng)備用。圖3 13折線近似的PCM解碼器測(cè)試模型PCM系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)3、PCM串行傳輸模型 圖4 PCM串行傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)模型PCM系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)圖5 上為解碼輸出，下為原信號(hào)仿真結(jié)果如下：PCM系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)圖6 上為誤碼，下為PCM 按照PCM系統(tǒng)的組成部分，我們?cè)赟imulink工具的模塊庫(kù)中找到相應(yīng)的模塊，然后選擇合適的模塊并且設(shè)置適當(dāng)?shù)膮?shù)， 建立了PCM通信系統(tǒng)的仿真模型，最后在給定仿真的條件下，進(jìn)行了仿真系統(tǒng)的研究。研究結(jié)果表明：1.在正常的信噪比條件下，該通信系統(tǒng)失真較小，達(dá)到了預(yù)期的研究目的。2.MA