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1、大连海洋大学自编教材现代通信系统仿真技术实验指导书李春晖主编王化群审大连海洋大学二○一○年目录实验一均匀PCM1实验二非均匀PCM4实验三开关信号仿真8实验四多幅度信号仿真10实验五PAM仿真12实验六正交信号仿真15实验七FSK信号18实验八二进制FSK仿真21实验一均匀PCM一、实验目的脉冲编码调制（PCM）用于在数字传输媒体上传送模拟信号，在PCM中，首先对模拟信号以高于其带宽两倍的奈奎斯特率进行采样，然后对所得样本进行量化。采用不同量化级别生成的PCM编码会影响接收器重建模拟信号的质量。此程序设计练习将有助于观察和分析PCM不同量化级别的量化噪声（也称量化误差，定义为输入值与量化
2、值之间的差），使学生对PCM有更深入的理解。二、实验原理在均匀PCM中，长度为2x的区间被划分为N个相等的子区间，每个子区间长度为。如果N足够大，那么在每一个子区间内输入的密度函数就能认为是均匀的，产生的失真为（这里不加证明）。如果N是2的幂次，即，那么就要求用比特来表示每个量化电平。这就意味着，如果模拟信号的带宽为W，采样又是在奈奎斯特采样频率下完成的，则传输PCM信号所要求的带宽至少是（实际比较接近实际）。此时失真由下式给出：（1.1）如果模拟信号的功率表示为，则信号/量化噪声的比（SQNR）由下式给出：（1.2）式中表示归一化输入，定义为：25（1.3）以分贝计量的SQNR为：（1
3、.4）量化以后，用比特对这些已量化的电平中的每一个进行编码，编码方法通常使用自然二进制码（NBC），最低电平映射为全0序列，最高电平映射为全1序列，其余全部电平按已量化值的递增次序映射。一、实验仪器一台安装了windows或unix环境下matlab软件的计算机。二、实验步骤下面给出MATLAB函数u_pcm(a,n)，其文件名为u_pcm.m。该函数以样本序列和要求的量化电平数作为输入参数，求得已量化序列a_quan，编码序列code，以及SQNR。function[sqnr,a_quan,code]=u_pcm(a,n)amax=max(abs(a));a_quan=a/amax;b
4、_quan=a_quan;d=2/n;q=d.*[0:n-1];q=q-((n-1)/2)*d;fori=1:na_quan(find((q(i)-d/2<=a_quan)&(a_quan<=q(i)+d/2)))=...q(i).*ones(1,length(find((q(i)-d/2<=a_quan)&(a_quan<=q(i)+d/2))));b_quan(find(a_quan==q(i)))=(i-1).*ones(1,length(find(a_quan==q(i))));enda_quan=a_quan*amax;nu=ceil(log2(n));code=zeros(l
5、ength(a),nu);fori=1:length(a)25forj=nu:-1:0if(fix(b_quan(i)/(2^j))==1)code(i,(nu-j))=1;b_quan(i)-2^j;endendendsqnr=20*log10(norm(a)/norm(a-a_quan));下面给出利用MATLAB函数u_pcm(a,n)对一振幅为1和频率ω=1的正弦信号，用8电平和16电平进行量化，并画出量化误差的程序。echoont=[0:0.01:10];a=sin(t);[sqnr8,aquan8,code8]=u_pcm(a,8);[sqnr16,aquan16,code1
6、6]=u_pcm(a,16);pausesqnr8pausesqnr16pauseplot(t,a,'-',t,aquan8,'-.',t,aquan16,'-',t,zeros(1,length(t)))一、实验报告1、从均匀PCM方法入手，产生一振幅为1和频率ω=1的正弦信号，分别用8电平和16电平进行量化，在同一坐标轴上绘出原信号和已量化信号，并比较这两种情况下的信号/量化噪声比（SQNR）。2、对长度为500的高斯随机变量序列计算当量化电平数为64时所得的SQNR，并求出该序列的前5个值，相应的量化值以及相应的码字。最后，画出量化误差。3、分别以量化电平为16和128时重做练习2
7、，并对二者以及练习2的结果进行比较。25实验二非均匀PCM一、实验目的1、理解非均匀PCM的实现方法2、观察和分析不同量化级别的量化噪声。二、实验原理在非均匀PCM中，输入信号首先通过一个非线性环节，以减小输入的动态范围，再将输出加到某个均匀PCM系统上。在接收端，输出再通过另一个非线性环节，该环节是在发送端所用的非线性环节的逆特性。从数学上看，量化就是把一个连续幅值的无限数集合映射成一个离散幅值的有限数集合。非均匀量化是根据信号的
