基于Matlab的脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真(2)

2012 ~ 2013学年 第 1 学期

《专业综合课程设计》 课 程 设 计 报 告

题 目： 脉冲编码调制（PCM）的实现 专 业： 电子信息工程 班 级： 09电信（2）班 姓 名：

指导教师： 王银花

电气工程系 2012年11月16日

1

1、任务书 课题名称 脉冲编码调制（PCM）的实现 王银花（讲师） 指导教师（职称） 执行时间 学生姓名 设计目的 学号 2012~2013学年第1学期 第11周 承担任务 MATLA简介及程序设计方法 采样、量化和编码原理 PCM抽样的MATLAB实现 PCM量化的MATLAB实现 结合PCM的抽样、量化、编码原理，利用MATLAB软件编程 和绘图功能，完成了对脉冲编码调制（PCM）系统的建模与仿真分析。利用采样、量化和编码原理的建模仿真对脉冲编码调制（PCM）系统原理进行建模与仿真分析。 用仿真软件对其进行验证，使其满足以下要求： （1）实现脉冲编码调制（PCM）技术的三个过程：采样、量化与编码 （2）模拟信号的最高频率限制在4KHZ以内； （3）分别实现64级电平的均匀量化和A压缩率的非均匀量化； （4）按照13折线A律特性编成8位码。 设计要求 2

摘 要

本设计结合PCM的抽样、量化、编码原理，利用MATLAB软件编程和绘图功能，完成了对脉冲编码调制（PCM）系统的建模与仿真分析。课题中主要分为三部分对脉冲编码调制（PCM）系统原理进行建模与仿真分析，分别为采样、量化和编码原理的建模仿真。同时仿真分析了采样与欠采样的波形、均匀量化与A律13折线非均匀量化的量化性能及其差异。通过对脉冲编码调制（PCM）系统原理的仿真分析，设计者对PCM原理及性能有了更深刻的认识，并进一步掌握MATLAB软件的使用。

关 键 词：脉冲编码调制（PCM） 均匀与非均匀量化 MATLAB仿真

3

目 录

摘 要 ....................................................................... 3

第一章 绪论 ............................................................... 5 第二章 MATLAB简介 ........................................................ 5

2.1 MATLAB软件简介 ...................................................... 5 2.2 MATLAB程序设计方法 .................................................. 6

第三章PCM脉冲编码原理 .................................................... 6

3.1 模拟信号的抽样及频谱分析 ............................................ 6 3.1.1 信号的采样 ........................................................ 6 3.1.2 抽样定理 .......................................................... 7 3.1.3 采样信号的频谱分析 ................................................ 7 3.2 量化 ................................................................ 8

3.2.1 量化的定义 ..................................................... 8 3.2.2 量化的分类 ..................................................... 8 3.2.3 MATLAB的A律13折线量化 ...................................... 14 3.3 PCM编码 ............................................................ 15

3.3.1 编码的定义 .................................................... 15 3.3.2 码型的选择 .................................................... 15 3.3.3 PCM脉冲编码的原理 ............................................ 16

第四章 PCM的MATLAB实现 .................................................. 17

4.1 PCM抽样的MATLAB实现 ............................................... 17 4.2 PCM量化的MATLAB实现 ............................................... 21

4.2.1 PCM均匀量化的MATLAB实现 ..................................... 21 4.2.2 PCM A律非均匀量化的MATLAB实现 ............................... 22 4.3 PCM A律13折线编码的MATLAB实现 .................................... 24 参考文献 ................................................................... 27

4

正文

第一章 绪论 数字通信作为一种新型的通信手段，早在20世纪30年代就已经提出。在1937年，英国人里费（A.H.Reeves）提出了脉冲编码调制（PCM）方式。从此揭开了近代数字传输的序幕。PCM系统的优点是：抗干扰性强；失真小；传输特性稳定，远距离再生中继时噪声不累积，而且可以采用有效编码、纠错编码和保密编码来提高通信系统的有效性、可靠性和保密性。另外，由于PCM可以把各种消息（声音、图像、数据等等）都变换成数字信号进行传输，因此可以实现传输和交换一体化的综合通信方式，而且还可以实现数据传输与数据处理一体化的综合信息处理。故它能较好地适应信息化社会对通信的要求。PCM的缺点是传输带宽宽、系统较复杂。但是，随着数字技术的飞跃发展这些缺点也不重要。因此，PCM是一种极有发展前途的通信方式。

第二章 MATLAB简介

2.1 MATLAB软件简介

MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++ ，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。

MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用 MATLAB 函数集）扩展了 MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。其具有以下特点：友好的工作平台和编程环境；简单易用的程序语言；强大的科学计算机数据处理能力；出色的图形处理功能；应用广泛的模块集合工具箱；实用的程序接口和发布平台；应用软件开发（包括用户界面）。

5

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/cyu2.html