通信系统仿真-模拟信号的数字化.doc

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1、课题名称：通信系统仿真-模拟信号的数字化院（系）：信息科学与工程学院专业：通信工程专业班级：学生姓名：学号：指导教师：2013年12月15日10摘要：在模拟信号数字化进程中，最早应用的是脉冲编码调制，本设计结合PCM的抽样、量化、编码原理，利用MATLAB仿真软件编程和绘图功能，完成了脉冲编码调制的建模与仿真分析。主要分为三部分即采样、量化和编码原理的建模仿真，同时分析了均匀量化和非均匀量化（A律13折线）的量化性能及其差异。一、设计目的1．掌握脉冲编码调制的基本原理。2．理解均匀PCM与非均匀PCM。3．利用MATLAB对抽样值进行A律13折线编码。二、设计原理(一)脉冲码调制的基本原理脉冲

2、调制有两种含义。一是指脉冲本身的参数（幅度、宽度、相位）随信号发生变化的过程。脉冲幅度随信号变化，称为脉冲振幅调制；脉冲相位随信号变化，称为脉冲相位调制；同理还有脉冲宽度调制、双脉冲间隔调制、脉冲编码调制等。其中，脉冲编码调制的抗干扰性最强，故在通信中应用最有前途。二是指用脉冲信号去调制高频振荡的过程。脉冲振幅调制，简称脉幅调制，对脉冲载波进行调幅的方式。脉冲宽度调制，简称脉宽调制，脉冲载波的脉冲持续时间(脉宽)随调制波的样值而变的脉冲调制方式。，脉冲位置调制，简称脉位调制，脉冲载波的时间位置(脉位)随调制波的样值而变的脉冲调制方式。脉冲编码调制，简称脉码调制对信号进行抽样，并把样值量化，通过

3、编码转换为数字信号的调制方式。在模拟信号数字化方式中，出现最早且应用最广泛的是脉冲编码调制，通常把从模拟信号抽样、量化，直到变换成为二进制符号的基本过程，称为脉冲编码调制（PulseCodeModulation）,简称脉码调制。脉冲码是将模拟信号变成二进制信号的常用方法。在通信领域中常将其称为“模拟/数字变换”。实质上，脉码调制和A/D变换的原理是一样的。PCM系统的原理方框图如下10(二)抽样模拟信号通常是在时间上连续的信号，在一系列离散点上，对这种信号抽取值称为抽样。抽样所得离散冲激脉冲和原始连续模拟信号形状不一样，但对一个带宽有限的连续模拟信号进行抽样时，若抽样速率足够大则这些抽样值就可

4、以完全代表原模拟信号，并且可以有这些抽样值准确的恢复出原模拟信号。抽样定理指出：设一个连续模拟信号m(t)中的最高频率

5、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。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

6、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1所示；段内码与16个量化级之间的关系见表2所示。表1段落码表2段内码段落序号段落码段落范围量化间隔段内码量化间隔段内码81111024-2048151111701117110512-1024141110601106101256-512131101501015100128-25612110040100401164-12811101130011301032-641010102001010200116-32910011000110000-168100000000(五)均匀量化和非均匀量化1、均匀量化与非均匀量化原理（1）均匀量化

7、均匀量化的表示式设模拟抽样信号的取值范围在a和b之间，量化电平数为M，则在均匀量化时的量化间隔为Δv=(b-a)/M且量化区间的端点为Mi=a+iΔvi=0,1,...,M若量化输出电平qi取为量化间隔的中点，则qi=(mi+mi-1)/2显然，量化输出电平和量化前信号的抽样值一般不同，即量化输出电平有误差。这个误差常称为量化噪声，并用信号功率与量化噪声之比衡量其对信号影响的大小。（2）非均匀量化