PCM系統(tǒng)仿真設計 定稿

1、專業(yè)：通信技術(shù)學生：慶朋簽名:指導老師：張 鳴 簽名:摘要當信源為模擬信號時，在發(fā)端需要進行模/數(shù)變換，即經(jīng)抽樣、量化、編碼，對其幅度和時間離散化處理，使之變成數(shù)字信號后再進行傳輸；在收端將收到的數(shù)字信號進行數(shù)/模變換，使之還原成模擬信號再送至信宿。本文主要研究了本文主要研究了PCM系統(tǒng)基于Matlab和Simulink仿真設計,通過使用Matlab和Simulink PCM編碼和解碼系統(tǒng)的建模和仿真,結(jié)果與理論分析是一致的?！娟P(guān)鍵詞】PCM;MATLAB/Simulink;仿真；編碼；解碼【論文類型】設計型Title:The design of PCM system Major: Commu

2、nications TechniqueName:Meng QingpengSignature:Supervisor:Zhang MingSignature:AbstractWhen 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

3、 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 Simu

4、link 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前言通信的主要任務是可靠而有效的實現(xiàn)信息的傳輸。隨著信息科學技術(shù)的發(fā)展，人們對信息交流的要求也在逐漸提高。研究和設計更可靠，更高速的通信系統(tǒng)勢在必行。在實際通信中，通常是比較復雜而且大規(guī)模

5、的系統(tǒng)，在加上各種外界環(huán)境的影響，實際通信系統(tǒng)的設計和研究是比較困難的。如果直接在研究中改變一些參數(shù)的設置，可能會導致整個系統(tǒng)性能改變。在通信技術(shù)領(lǐng)域，系統(tǒng)仿真技術(shù)是進行通信協(xié)議研發(fā)、通信系統(tǒng)設計、通信信號處理等的重要手段。經(jīng)過近幾年的發(fā)展，科研工作者和工程技術(shù)人員將仿真軟件與系統(tǒng)設計有效結(jié)合，解決了這一難題。目前，工程中應用最多的仿真軟件是由MathWorks公司推出的一款具有強大功能的數(shù)學軟件。在眾多的系統(tǒng)仿真平臺中，Matlab/Simulink仿真工具相比之下，有著獨特的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的仿真技術(shù)基于C語言等計算機專業(yè)編程技術(shù)，編程工作量大，仿真程序的可讀性和可用性很難適應大型通信系統(tǒng)的仿真

6、要求。Matlab將高性能的數(shù)值計算和可視化集成在一起，并提供大量的內(nèi)置函數(shù)，從而被廣泛的應用于科學計算、系統(tǒng)控制、信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設計工作。simulink具有良好的交互界面，通過分析窗口和示波器模擬等方法，提供了一個可視的仿真過程，不僅在工程上得到應用，在教學領(lǐng)域也得到認可，尤其在信號分析、通信系統(tǒng)等領(lǐng)域。其可以實現(xiàn)復雜的模擬、數(shù)字及數(shù)?；旌想娐芳案鞣N速率系統(tǒng)。 本文主要研究了如何利用simulink實現(xiàn)脈沖編碼調(diào)制（PCM）。系統(tǒng)的實現(xiàn)通過模塊分層實現(xiàn)，模塊主要由PCM編碼器模塊、PCM譯碼器模塊構(gòu)成。通過仿真設計電路，分析電路仿真結(jié)果，為最終硬件實現(xiàn)提供理論依據(jù)。目錄1緒論

7、5課題研究背景及意義51.2 MATLAB/Simulink軟件簡介51.3 本文主要內(nèi)容62 PCM系統(tǒng)82.1 PCM系統(tǒng)簡介82.2 PCM系統(tǒng)編碼原理92.3 PCM系統(tǒng)譯碼原理122.4 本章小結(jié)123 PCM系統(tǒng)的仿真133.1 PCM編碼系統(tǒng)的仿真13仿真模型及參數(shù)設置133.1.2 仿真結(jié)果及分析143.2 PCM譯碼系統(tǒng)的仿真16仿真模型及參數(shù)設置163.2.2 仿真結(jié)果及分析173.3 本章小結(jié)184.結(jié)論19工作總結(jié)19工作展望19致 謝20參考文獻211緒論數(shù)字通信系統(tǒng)己經(jīng)成為現(xiàn)今通信發(fā)展的方向，但是經(jīng)過傳感器的轉(zhuǎn)換以后自然界中的很多信息，大多數(shù)依舊為模擬量，PCM(脈

8、沖編碼調(diào)制)它是一種調(diào)制方式就是把模擬信號轉(zhuǎn)換作數(shù)字信號。重點運用在語音傳輸，并且在數(shù)字微波通信、衛(wèi)星通信、光纖通信當中得到了廣闊的運用，通過憑借MATLAB軟件，能夠更便捷、直接的來仿真與計算。因此可以通過運行出的結(jié)果，分析系統(tǒng)特性。MATLAB是美國Math Works公司開發(fā)的一套面向理論分析研究和工程設計處理的系統(tǒng)仿真軟件。MATLAB具有強大的圖形處理的能力，功能強大的數(shù)值運算功能 ，豐富的工具箱，高級且簡單的程序環(huán)境。它被廣泛應用在通信仿真中。課題研究背景及意義脈沖編碼調(diào)制（PCM），它是一種用二進制數(shù)字代碼來代替連續(xù)信號的抽樣值，從而實現(xiàn)通信的方式。由于這種通信方式抗干擾能力強，

9、因此在光釬通信、數(shù)字微波通信、衛(wèi)星通信中均獲得了極為廣泛的運用。 PCM信號的形成是模擬信號經(jīng)過“抽樣、量化、編碼”三個步驟實現(xiàn)的。分別完成時間上離散、幅度上離散、及量化信號的二進制表示。根據(jù)CCITT的建議，為改善小信號量化性能，采用壓擴非均勻量化，有兩種建議方式，分別為A律和律方式，我國采用了A律方式，由于A律壓縮實現(xiàn)復雜，常使用 13 折線法編碼當信源為模擬信號時，在發(fā)端需要進行模/數(shù)變換，即經(jīng)抽樣、量化、編碼，對其幅度和時間離散化處理，使之變成數(shù)字信號后再進行傳輸；在收端將收到的數(shù)字信號進行數(shù)/模變換，使之還原成模擬信號再送至信宿。Simulink具有良好的交互界面，通過分析窗口和示波

10、器模擬等方法，提供了一個可視的仿真過程，不僅在工程上得到應用，在教學領(lǐng)域也得到認可，尤其在信號分析、通信系統(tǒng)等領(lǐng)域。其可以實現(xiàn)復雜的模擬、數(shù)字及數(shù)?；旌想娐芳案鞣N速率系統(tǒng)1.2 MATLAB/Simulink軟件簡介MATLAB是美國Math Works公司開發(fā)的一套面向理論分析研究和工程設計處理的系統(tǒng)仿真軟件。MATLAB具有強大的圖形處理的能力，功能強大的數(shù)值運算功能 ，豐富的工具箱，高級且簡單的程序環(huán)境。它被廣泛應用在通信仿真中。Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具，也是目前在動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等方面應用最廣泛的工具之一 。確切的說，Simulink是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)

11、進行建模、仿真和分析的軟件包，它支持線性和非線性系統(tǒng)，連續(xù)、離散時間模型，或者是兩者的混合。Simulink工作環(huán)境進過幾年的發(fā)展，已經(jīng)成為學術(shù)和工業(yè)界用來建模和仿真的主流工具包。在Simulink環(huán)境中，它為用戶提供了方框圖進行建模的圖形接口，采用這種結(jié)構(gòu)畫模型圖就如同用手在紙上畫模型一樣自如、方便，故用戶只需進行簡單的點擊和拖動就能完成建模，并可直接進行系統(tǒng)的仿真，快速的得到仿真結(jié)果。它的主要特點在于：（1）、建模方便、快捷；（2）、易于進行模型分析；（3）、優(yōu)越的仿真性能。它與傳統(tǒng)的仿真軟件包微分方程和差分方程建模相比，具有更直觀、方便、靈活的優(yōu)點。Simulink模塊庫（或函數(shù)庫）包含

12、有Sinks（輸出方式）、Sources（輸入源）、Linear（線性環(huán)節(jié)）、Nonlinear（非線性環(huán)節(jié)）、Connection（連接與接口）和Extra（其他環(huán)節(jié)）等具有不同功能或函數(shù)運算的Simulink庫模塊（或庫函數(shù)）創(chuàng)建模型。用戶可以從最高級開始觀看模型，然后用鼠標雙擊其中的子系統(tǒng)模塊，來查看其下一級的內(nèi)容，以此類推，從而可以看到整個模型的細節(jié)，幫助用戶理解模型的結(jié)構(gòu)和各模塊之間的相互關(guān)系。在定義完一個模型后，用戶可以通過Simulink的菜單或MATLAB的命令窗口鍵入命令來對它進行仿真。采用Scope模塊和其他的顯示模塊，可以在仿真進行的同時就可立即觀看到仿真結(jié)果，若改變模塊

13、的參數(shù)并再次運行即可觀察到相應的結(jié)果，這適用于因果關(guān)系的問題研究。仿真的結(jié)果還可以存放到MATLAB的工作空間里做事后處理。模型分析工具包括線性化和整理工具，MATLAB的所有工具及Simulink本身的應用工具箱都包含這些工具。由于MATLAB和Simulink的集成在一起的，因此用戶可以在這兩種環(huán)境下對自己的模型進行仿真、分析和修改模型。但是Simulink不能脫離MATLAB而獨立工作。 本文主要內(nèi)容首先根據(jù)論文設計的具體要求，研究課題的背景及意義，PCM的研究現(xiàn)狀；其次本設計是在掌握PCM基本原理的基礎上，通過通信系統(tǒng)建模與仿真的實際操作，利用MATLAB/Simulink軟件完成PC

14、M系統(tǒng)的建模仿真，實現(xiàn)模擬信號數(shù)字化。最后對通信系統(tǒng)中的各個仿真結(jié)果進行詳細的分析。本文共分四章：第1章為緒論。簡單介紹了PCM系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀、研究意義，以及對仿真軟件Matlab/Simulink的認識。第2章研究了PCM基本原理。簡介PCM系統(tǒng)，研究了編碼器和譯碼器的原理。第3章研究PCM系統(tǒng)的建模和仿真。主要介紹了以PCM原理為基礎的編碼器和譯碼器的Simulink仿真模型的設計，以及仿真參數(shù)設置和結(jié)果分析。第4章總結(jié)。對全文進行總結(jié)，對未解決的問題和將來的研究方向進行探討。2 PCM系統(tǒng)2.1 PCM系統(tǒng)簡介Pulse-code modulation（PCM），即脈沖編碼調(diào)制提出的，這

15、一概念為數(shù)字通信奠定了基礎，60年代它開始應用于市內(nèi)電話網(wǎng)以擴充容量，使已有音頻電纜的大部分芯線的傳輸容量擴大2448倍。到70年代中、末期，各國相繼把脈碼調(diào)制成功地應用于同軸電纜通信、微波接力通信、衛(wèi)星通信和光纖通信等中、大容量傳輸系統(tǒng)。80年代初，脈碼調(diào)制已用于市話中繼傳輸和大容量干線傳輸以及數(shù)字程控交換機，并在用戶話機中采用。在光纖通信系統(tǒng)中，光纖中傳輸?shù)氖嵌M制光脈沖“0”碼和“1”碼，它由二進制數(shù)字信號對光源進行通斷調(diào)制而產(chǎn)生。而數(shù)字信號是對連續(xù)變化的模擬信號進行抽樣、量化和編碼產(chǎn)生的，稱為PCM（Pulse-code modulation），即脈沖編碼調(diào)制。這種電的數(shù)字信號稱為數(shù)字

16、基帶信號，由PCM電端機產(chǎn)生?，F(xiàn)在的數(shù)字傳輸系統(tǒng)都是采用脈碼調(diào)制（Pulse-code modulation）體制。PCM最初并非傳輸計算機數(shù)據(jù)用的，而是使交換機之間有一條中繼線不是只傳送一條電話信號。PCM有兩個標準（表現(xiàn)形式）即E1和T1。中國采用的是歐洲的E1標準。T1的速率是1.544Mbit/s，E1的速率是2.048Mbit/s。脈沖編碼調(diào)制可以向用戶提供多種業(yè)務，既可以提供從2M到155M速率的數(shù)字數(shù)據(jù)專線業(yè)務，也可以提供話音、圖象傳送、遠程教學等其他業(yè)務。特別適用于對數(shù)據(jù)傳輸速率要求較高，需要更高帶寬的用戶使用。話音通信中的PCM調(diào)制系統(tǒng)原理框圖如圖-1所示。抽樣器完成對模擬信

17、號的抽樣得到。壓縮器與量化器構(gòu)成非均勻量化器（圖中的量化器是均勻量化器），壓縮器是對進行非線性變換，經(jīng)非均勻量化后可以壓縮數(shù)字信號的等效比特率和提高小信號的量化信噪比。編碼器完成將變成數(shù)字代碼的功能。收端經(jīng)譯碼和擴張器得到重建的量化樣值信號，再經(jīng)低通濾波器得到重建信號。實際上與之差就是量化誤差。 圖2-1 PCM系統(tǒng)原理方框圖對于電話信號，由于其頻帶寬度為3003400Hz，抽樣頻率為8000Hz，為了保證一定的話音質(zhì)量，對每一抽樣脈沖采用8bit編碼，即用8位二進制數(shù)字進行編碼，因此每一路標準話路的等效比特速率為。2.2 PCM系統(tǒng)編碼原理1）碼位的選擇與安排PCM編碼時，碼位數(shù)的選擇不僅關(guān)

18、系到通信質(zhì)量的好壞，而且還涉及到設備的復雜程度。在輸入信號變化范圍一定時，用到的碼位數(shù)越多，量化分層就越細，量化誤差就越小，通信質(zhì)量當然也越好。但碼位數(shù)越多，設備越復雜，同時還會使總的傳碼率增加，傳輸帶寬增大。一般從語音信號的可懂度來說，采用34位非線性編碼（非均勻量化編碼）即可，但有明顯失真。當編碼位數(shù)增至78位時，通信質(zhì)量就比較理想了。根據(jù)CCITT建議，對語音信號采用律13折線編碼時，量化級數(shù)，即正、負輸入幅度范圍內(nèi)各有128個量化級，因此PCM編碼時需要的碼位數(shù)。這8位二進制碼表示為、。是極性碼，表示量化信號的極性，通?！?”表示正極性，“0”表示負極性；、是段落碼，它的8個狀態(tài)分別表

19、示8個不同的段；、為段內(nèi)碼，它的16個狀態(tài)表示每段內(nèi)均勻劃分的16個量化級。段落碼與段落之間的關(guān)系、段內(nèi)碼與16個量化級之間的關(guān)系分別見表2-2和表2-3。表2-2段落碼、起始電平與段落的關(guān)系段落序號段落碼各段起始電平（量化單位）段落序號段落碼各段起始電平（量化單位）8111102440116471105123010326101256200116510012810000表2-3段內(nèi)碼與16個量化級的關(guān)系段內(nèi)量化級序號段內(nèi)碼段內(nèi)量化級序號段內(nèi)碼151 1 1 170 1 1 1141 1 1 060 1 1 0131 1 0 150 1 0 1121 1 0 040 1 0 0111 0 1 1

20、30 0 1 1101 0 1 020 0 1 091 0 0 110 0 0 181 0 0 000 0 0 02） 編碼器實現(xiàn)將樣值脈沖變成二進制代碼的編碼器種類很多，例如有計數(shù)型、直讀型、逐次比較型、折疊級聯(lián)型及混合型等。計數(shù)型編碼器是把量化抽樣值直接轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù)（例如取脈沖數(shù)等于其量化級數(shù)），然后給以計數(shù)，得自然二進碼，這種編碼方法簡單，但編碼速度慢，故采用不多；直讀型編碼器是一種把量化的抽樣值直接轉(zhuǎn)換成相應代碼的方法。這種編碼方法要求事先準備好所有代碼發(fā)生器，每一發(fā)生器對應于不同的量化電平，當量化抽樣值落在某一量化級時，代碼直接讀出，故編碼速度高，但電路比較復雜，采用也不多，但是，隨

21、著數(shù)字技術(shù)和大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，這種方法將日益得到廣泛應用；逐次比較型編碼器也稱逐次反饋型編碼器，是目前采用較多的一種；折疊級聯(lián)型編碼器是一種把量化抽樣值直接轉(zhuǎn)換成折疊二進碼的裝置，它是一種高速編碼器；混合型則是上述幾種編碼器的混合裝置。這里只介紹逐次比較型編碼器。逐次比較型編碼方法類似于天平稱重。天平稱重時，一邊放被測物體，一邊放砝碼。假設天平的測量范圍為0128g（相當于抽樣值的取值范圍），7個砝碼分別為64g，32g，16g，8g，4g，2g，1g（相當于7位二進制碼的權(quán)值）。當被測物重量為90g（相當于某一時刻的量化抽樣值），測量過程如下：在天平的一邊先放64g的砝碼，判定被測物

22、比砝碼重還是輕，如果重，砝碼保留；如果輕，去掉該砝碼。然后用同樣的方法將32g，16g，8g，4g，2g，1g的砝碼依次測定。于是，90g被測物體有如下結(jié)果：64g（留）+32g（去）+16g（留）+8g（留）+4g（去）+2g（留）+1g（去）=90g如果以二進制碼0和1分別代表砝碼的去和留，則可得到自然二進制碼1011010。逐次比較型編碼器就是參照上述原理構(gòu)成的，其原理如圖2-4所示，它由整流器、保持電路、比較器及本地譯碼電路組成。圖2-4 逐次比較型編碼器整流器用來判別輸入樣值脈沖的極性，編出第一位碼（極性碼）。同時將雙極性脈沖變換成單極性脈沖。比較器是編碼器的核心，它通過對輸入樣值電

23、流的絕對值和標準電流進行比較，從而對輸入信號的抽樣值實現(xiàn)非線性量化編碼。每比較一次便輸出一位二進制代碼，且當時，輸出“1”碼；反之輸出“0”碼。由于在13折線律中用7位二進制代碼來代表段落碼和段內(nèi)碼，所以對一個輸入信號的抽樣值需要進行7次比較。每次所需的標準電流均由本地譯碼電路提供。本地譯碼電路包括記憶電路、7/11變換電路和恒流源。記憶電路用來寄存二進制碼，因除第一次比較外，其余各次比較都要依據(jù)前幾次比較的結(jié)果來確定標準電流。因此，7位碼組中的前6位的狀態(tài)均應由記憶電路寄存下來。7/11變換電路是非線性量化至線性量化的轉(zhuǎn)化器。因為非均勻量化的7位碼等效于線性量化的11位碼，而恒流源有11個基

24、本權(quán)值電流支路，需要11個控制脈沖來進行控制，所以必須經(jīng)過變換，把7位碼變成11位碼。恒流源用來產(chǎn)生各種標準電流值。為了獲得各種標準電流，在恒流源中，有數(shù)個基本權(quán)值電流支路?；镜臋?quán)值電流個數(shù)與量化級有關(guān)。例如：128個量化級需編7位碼，它要求11個基本的權(quán)值電流支路，它的權(quán)值電流分別為1，2，4，8，16，32，64，128，256，512，1024。每個支路均有一個控制開關(guān)，每次由相應的那幾個開關(guān)接通組成比較用的標準電流，7/11變換電路輸出的11位脈沖就是這些開關(guān)的控制信號。保持電路的作用是保持輸入信號的抽樣值在整個比較過程中具有一定的幅度。由于逐次比較型編碼器編7位碼（極性碼除外）需與

25、比較7次，在每個比較過程中都應保持輸入信號的幅度不變，故需采用保持電路。 PCM系統(tǒng)譯碼原理譯碼就是將收到的PCM碼組還原為相應的PAM樣值信號。譯碼得到樣值信號經(jīng)過低通濾波器后，就可恢復出原始的模擬基帶信號。常用的譯碼器大致可分為3種類型：電阻網(wǎng)絡型、級聯(lián)型和混合型。這里以電阻網(wǎng)絡型譯碼器為例來說明PCM譯碼過程。電阻網(wǎng)絡型譯碼器的原理框圖如圖2-5所示，它與逐次比較型編碼器中的局部譯碼器類似。從原理上說，兩者都是用來譯碼，但編碼器中的譯碼，只譯出信號的幅度，不譯出極性。而收端的譯碼器在譯出信號幅度值的同時，還要恢復出信號的極性。電阻網(wǎng)絡型譯碼器各部分電路的作用簡述如下。記憶電路用來將串行碼

26、變成并行碼，故可稱為“串/并變換”電路。7/12變換電路與編碼器中7/11變換電路的作用類似，起非線性變換作用。為了減少量化誤差，譯碼時補了半個量化級（所處段的半個量化級）故為12位線性碼。極性控制電路用來恢復譯碼后的脈沖極性。寄存讀出電路把寄存的信號在一定時刻并行輸出到恒流源中的譯碼邏輯電路上去，使之產(chǎn)生所需的各種邏輯控制脈沖。這些邏輯控制脈沖加到恒流源的控制開關(guān)上，從而驅(qū)動權(quán)值電流電路產(chǎn)生譯碼輸出。圖2-5電阻網(wǎng)絡型譯碼器2.4 本章小結(jié)本章主要對PCM系統(tǒng)做了簡單的介紹，其中主要研究了PCM原理中的編碼原理和逐次比較型編碼器的工作原理；PCM譯碼的原理和電阻網(wǎng)絡型譯碼器的工作原理。在編碼

27、和譯碼的理論基礎上，給出了相應編碼器模型和譯碼器模型的原理框圖3 PCM系統(tǒng)的仿真3.1PCM編碼系統(tǒng)的仿真圖3-1編碼器模型PCM編碼模塊是利用13折線壓縮進行的編碼，運用增益模塊和Quantizer進行取整，最后將整數(shù)編碼為7位二進制序列，作為PCM編碼的低7位，而Relay的輸出作為編碼的高位，所以進行模塊整合后，正好輸出8位，constant參數(shù)設置不同，編碼結(jié)果就會不同。參數(shù)設置如下：abcde圖3-23.1.2 仿真結(jié)果及分析仿真結(jié)果：在Constant輸入為1270/2048時，Display的仿真輸出為11110011。分析：1) 確定極性碼輸入信號抽樣值為正，故極性碼=1。即

28、Relay模塊的輸出為“1”。2) 確定段落碼顯然，=1270，因此選=128，確定，因=1270，所以=1，處于58段；選=512，確定，因=1270，所以=1，處于7、8段；選=1024，確定，因=1270，=1，確定處于第8段；上述3次比較得到了段落碼為111，=1270處在第8段。3) 確定段內(nèi)碼段內(nèi)碼是在已經(jīng)確定輸入信號所處段落的基礎上，用來表示輸入信號處于該段的哪一量化級的。第8段的起始電平1024個量化單位，該段的量化間隔為64個量化單位。確定選標準電流= 段落起始電平 + 8 = 1024+864 = 1536個量化單位，=0，處于第8段中07級；確定選標準電流 = 段落起始電

29、平 + 4 = 1024+464 = 1280個量化單位，=0，處于第8段中03級；確定選標準電流 = 1024+2 = 1024+264 = 1152個量化單位，D7=1，處于第8段中23級。確定選標準電流 = 1024+3 = 1024+364 = 1216個量化單位，=1，說明輸入信號處在第8段中3量化級。經(jīng)上述7次比較，編出的8位碼為11110011。它表示輸入抽樣值處于第8段3量化級，其量化后的電平值為1216個量化單位，故量化誤差等于54個量化單位。通過上述編碼過程可以看出，原理上模擬信號數(shù)字化的過程是抽樣、量化以后才進行編碼，但實際上PCM編碼器本身包含了量化和編碼兩個功能，也就

30、是說量化是在編碼過程中完成的。以上討論的是非均勻量化編碼，當采用均勻量化編碼時，除極性碼外還需11位碼。因為在律13折線的量化中，其量化級數(shù)為128，即非線性編碼位數(shù)為7位；如果以為量化間隔進行均勻量化，其量化級數(shù)為2048，此時線性編碼位數(shù)為11位。也就是說，在保證小信號時量化間隔相同的條件下，11位線性編碼等效于7位非線性編碼。在本次仿真中，除極性碼外的7位非線性碼1110011，對應的11位線性碼為。顯然，仿真結(jié)果與理論分析結(jié)果一致。PCM譯碼系統(tǒng)的仿真3.2.1仿真模型及參數(shù)設置圖3-3譯碼器模型PCM譯碼是編碼的逆過程，所以在模塊中要加入編碼好的子模塊，譯碼器首先分離最高位和7位數(shù)據(jù)

31、，再將7位數(shù)據(jù)進行歸一化、擴張等得出譯碼值。參數(shù)設置如下：a bcd圖3-43.2.2 仿真結(jié)果及分析仿真結(jié)果：本次仿真Constant輸入為1270/2048，Display的輸出為，為1274個量化單位。即輸出的碼組為11110011。本次譯碼器的仿真的輸入采用上一小節(jié)編碼器的輸出碼組，即譯碼器接收到的PCM碼組為11110011。分析：，所以樣值脈沖極性為正。由段落碼111可知，樣值脈沖處于第8段，起始電平為1024，量化間隔為64；由段內(nèi)碼0011可知，樣值脈沖處于該段的3量化級；同時為了減少量化誤差，必須加上所在段的半個量化間隔，因此譯碼值理論所以譯碼器輸出為+1248個量化單位。與

32、Display輸出結(jié)果一致。3.3 本章小結(jié)本章主要研究的是PCM編碼系統(tǒng)的模型搭建和編碼模型中相關(guān)的參數(shù)設置;PCM譯碼系統(tǒng)的模型搭建和譯碼模型中的相關(guān)參數(shù)的設置。并進行了在Simulink環(huán)境下的PCM編碼器和譯碼器的建模與仿真，然后對相應的編碼、譯碼仿真結(jié)果進行分析。4.結(jié)論本次設計主要是根據(jù)脈沖編碼調(diào)制原理，通過Simulink仿真軟件進行建模及仿真分析。目的是通過軟件仿真的結(jié)果清晰的表現(xiàn)出各模塊的組成和性能參數(shù)，并確定最佳的參數(shù)指標應用于通信系統(tǒng)設計中。主要工作內(nèi)容如下：1）介紹了PCM的基本原理2）運用simulink進行編碼器模型和譯碼器模型的設計及仿真。其中包括各模塊的參數(shù)設置

33、，仿真結(jié)果分析。各模塊的輸出基本與原理一致。望仿真過程中存在的問題：1）仿真實現(xiàn)過程中，通過改變參數(shù)以獲得較好的顯示結(jié)果。2）個別模塊參數(shù)設置有問題，查閱相關(guān)資料后才修改正確，3）仿真設計過程中需以理論指導進行不斷改進、完善。對今后工作的展望：在掌握通信原理的基礎上，搭建PCM模型運用Matlab/Simulink軟件搭建一個合適的simulink仿真的PCM模型分析誤碼特性。在今后的工作中，應作進一步研究，主要工作如下：1）研究PCM系統(tǒng)在有干擾的環(huán)境下的誤碼特性及信噪比。2）改進并完善PCM串行傳輸模型。致 謝畢業(yè)設計即將結(jié)束，在老師的指導和同學的幫助下，讓我對自己對所學的知識有了更深刻的理解。作為一個大專生的畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，在這里衷心感謝指導老師的督促指導，以及一起學習