PCM编解码仿真系统

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1、序言本课程设计试图通过亲自完成均匀量化和非均匀量化的编码、译码的整体设计，加深对PCM编码的原理的理解，提高系统编程、系统测试以及系统分析的能力。近十年来,随着大规模集成电路的飞速发展,已将滤波器和PCM(pulsecodemodulation)编码器集成在同一芯片上,这使PCM在光纤通信,数字微波通信,卫星通信等数字通信领域中获得了更广泛的应用。然而在某些需要PCM编码器的实际应用中,如数字交换机中的信号音的产生和实现,单靠PCM编解码芯片来完成整个编解码功能,在电路设计和实现上都显得繁琐和笨拙,相反如果运用软件方法

2、来实现PCM编解码芯片的部分功能并与PCM编解码芯片相结合来共同完成整个电路设计上的编解码,设计简单,灵活方便,往往可以达到事半功倍的结果。另外,在国际流行的科技应用软件中,Matlab具有广泛的影响,在数字信号处理领域中,这一软件的应用占据重要的地位。PCM线路的特点：1、PCM线路可以提供很高的带宽，满足用户的大数据量的传输：2、支持从2M开始的各种速率，最高可达155M的速率：3、通过SDH设备进行网络传输，线路协议简单对输入的信号进行抽样、量化、A律PCM编码，经过传输后，接收端进行PCM译码，根据模拟信号数字

3、化的原理，基于Simulink设计出PCM编解码过程。并能显示出PCM编解码的波形，与基带信号的波形。第1章功能指标与原理1.1功能指标要求1、设输入信号x（t）=Asin2πt,对x(t)信号进行抽样、量化、A律PCM编码，进过传输后，接收端进行PCM译码2、根据模拟信号数字化的原理，确定系统设计方案3、画出PCM编码、译码波形与基带信号波形1.2PCM基本原理脉冲编码调制（PCM）简称脉码调制，它是一种用二进制数字代码来代替连续信号的抽样值，从而实现通信的方式。因为此种通信方式抗干扰能力强，因此在光钎通信、数字微波

4、通信、卫星通信中均获得了极为广泛的运用[1]。PCM信号的形成是模拟信号经过“抽样、量化、编码”三个步骤实现的。分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。根据CCITT的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种建议方式，分别为A律和μ律方式，我国采用了A律方式，由于A律压缩实现复杂，常使用13折线法编码[2]。抽样抽样，即是对模拟的信号所进行的周期性的扫描，将在时间上连续的信号变为在时间上离散的信号[1]。这个模拟信号经过抽样以后还应要包含原有信号当中所有信息，也就是说能够无失真的恢复原有模

5、拟信号。抽样定理可确定其抽样速率下限。于一个频带限制在(0，fh)内的时间连续信号f(t)，若以1/2fh的时间间隔对它进行抽样，以此能完全恢复有原信号依靠这些个抽样值。也就是说，要是一个连续信号f(t)的频谱当中其最高的频率不大于fh，在抽样的频率fs≥2fh时候，原有连续的所有信息也就包含于抽样后的信号[1]。这就是抽样定理。量化从数学上来看，量化是将一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散幅度值的有限数集合[5]。像图3.1所展现出来的量化器Q传输出来M个量化的值yk，k=1，2，3，…，M。yk常被称作量化电平

6、或者是重建电平。在量化器所要输进去的信号的幅度值x落在xk和xk+1当中的时候，量化器就传送输出的电平是yk。此量化过程就可写成表达式为：Y=Q(x)=Q{Xk

7、化噪声也越小。模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。在现实中，一般爱采用非均匀量化。非均匀量化的量化间隔是依据信号的不同的区间来定的。信号取值大的区间，它的量化间隔△v大；在信号的取值小的区间，它的量化间隔△v小[5]。将它和均匀量化作比较，它有俩主要好处。首先，在信号具非均匀的分布概率密度（现实中经常如此）时当在输入量化器的时候，能够取得比更加高地的平均信号的量化噪声的功率比在非均匀量化器输出端上；第二是，量化噪声功率的它均方根值大体上和信号的抽样值成比例在非均匀量化的时候。所以说大信号和小信号在量化噪声影响下大体

8、是一样的，也就是改良小信号的时候其量化的信噪比。在实际中，非均匀的量化的办法通常是将获得的抽样值经过压缩然后再均匀量化。通常使用的压缩器中，大多数是采用对数式压缩。广泛被采用的两种对数压缩律是μ压缩律和A压缩律。美国μ采用压缩律，我国和欧洲各国均采用A压缩律，因此，PCM编码方式采用的也是A压缩律[5]。编码所谓编码就是把量化后的