通信原理课程设计-模拟信号数字化传输系统课程设计

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1、目录前言11模拟信号数字化传输原理21.1模拟信号的数字化传输21.2模拟信号的抽样21.3抽样信号的量化31.4脉冲编码调制61.5差分脉冲编码调制71.5.1预测编码 71.5.2DPCM的基本原理 71.6增量调制DM81.7自适应增量调制ADM91.8自适应差分脉冲编码（ADPCM）调制91.8.1ADPCM的概念101.8.2ADPCM的原理102模拟信号数字化传输系统设计与仿真122.1Simulink组件使用介绍122.2模拟信号抽样的设计132.3模拟信号量化的设计142.4PCM编译码系统的设计152.5DPCM编译码系统的设计163模拟信号数字化传输系统的实现与

2、分析183.1模拟信号抽样的观察与分析183.2模拟信号量化的观察与分析193.3PCM编译码系统的观察与分析203.4DPCM编译码系统的观察与分析21总结22参考文献23通信原理课程设计前言1837年，莫尔斯完成了电报系统，此系统于1844年在华盛顿和巴尔迪摩尔之间试运营，这可认为是电信或者远程通信，也就是数字通信的开始。数字化可从脉冲编码调制开始说起。1937年里夫提出用脉冲编码调制对语声信号编码，这种方法优点很多。例如易于加密，不像模拟传输那样有噪声积累等。但在当代代价太大，无法实用化；在第二次世界大战期间，美军曾开发并使用24路PCM系统，取得优良的保密效果。但在商业上应

3、用还要等到20世纪70年代。才能取代当时普遍采用的载波系统。我国70代初期决定采用30路的一次群标准，80年代初步引入商用，并开始了通信数字化的方向。数字化的另一个动向是计算机通信的发展。随着计算机能力的强大，并日益被利用，计算机之间的信息共享成为进一步扩大其效能的必需。60年代对此进行了很多研究，其结果表现在1972年投入使用的阿巴网。由此可见，通信系统中的信息传输已经基本数字化。在广播系统中，当前还是以模拟方式为主，但数字化的趋向也已经明显，为了改进质量，数字声频广播和数字电视广播已经提前到日程上来，21世纪已经逐步取代模拟系统。尤为甚者，设备的数字化，更是日新月异。近年来提出

4、的软件无线电技术，试图在射频进行模数，把调制解调和锁相等模拟运算全部数字化，这使设备超小型化并具有多种功能，所以数字化进程还在发展。23通信原理课程设计1模拟信号数字化传输原理1.1模拟信号的数字化传输模拟信号的数字传输是指把模拟信号先变换为数字信号后，再进行传输。由于与模拟传输相比，数字传输有着抗干扰能力强、差错可控等众多优点，因而此技术越来越受到重视。模/数变换是把模拟基带信号变换为数字基带信号，尽管后者的带宽会比前者大得很多，但本质上仍属于基带信号。这种传输可直接采用基带传输，或经过数字调制后再做频带传输。s(t)mq(kT)m(kT)m(t)抽样量化编码样图1-1模拟信号数

5、字化流程图数字化包括抽样、量化、编码三个步骤，如图1-1所示：抽样完成时间离散量化过程，所得抽样值m(kT)为PAM信号；量化完成复制离散化过程，所得量化信号值mq(kT)为多电平PAM信号；编码完成多进制到二进制的变化过程，所得s(t)是二进制编码信号。1.2模拟信号的抽样模拟信号通常是时间上连续的信号。在一系列离散点上，对这种信号抽取样值称为抽样，如图1-2所示。图中m(t)是一个模拟信号，在等时间间隔T上，对它抽取样值。在理论上，抽样过程可以看作使用周期性单位冲激脉冲（impulse）和此模拟信号相乘。抽样结果得到的是一系列周期性的冲激脉冲，其面积和模拟信号的取值成正比。冲激

6、脉冲在图1-2中用一些箭头表示，实际上，是用周期性窄脉冲代替冲激脉冲与模拟信号相乘。抽样定理指出：设一个连续模拟信号m(t)中的最高频率

7、-1）模拟信号、冲激脉冲和抽样信号的频谱如图1-2(b)，(d)，(f)所示。由图1-2可知：抽样信号ms(t)的频谱就是将原始信号m(t)的频谱M(ω)在频率轴上以采样角频率ωs=2fs为周期进行周期延拓后的结果。由抽样信号ms(t)的频谱Ms(ω)可以看出，如果ωs>2ωH（即fs>2fH），那么各相邻频移后的频谱不会发生重叠。23通信原理课程设计图1-2模拟信号的抽样过程这里就能设法（如利用低通滤波器）从抽样信号的频谱Ms(ω)中得到原信号的频谱，即从取样信号m