课程设计---pcm编译码器设计

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1、本科生学年论文（设计）PCM编译码器设计学院电气信息工程学院专业电子信息工程班级09级电子1班学生姓名肖继博郭鹏飞联系方式指导教师孙刚2012年5月20日14目录目录2摘要3一课程设计的要求4二．课程设计应用的理论基础知识41.系统介绍42.PCM编码中抽样、量化及编码的原理42.1抽样42.2量化52.3编码6三．课程设计的分析7四课程报告硬件设计71各元件说明82参数设置93示波器输出波形12五．应用的举例阐明12六．课程设计总结13七．参考文献1414摘要MATLAB是美国MathWorks公司开发的一套面向理论分析研究和工程设计处理的系统仿真软件，Simulink是MAT

2、LAB提供的实现动态系统建模和仿真的科技发展的主流中，随着电子技术和计算机技术的发展，仿真技术得到了广泛的应用。基于信号的用于通信系统的动态仿真软件simulink具有强大的功能，可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用，形成多层系统便于完成复杂系统的设计。在这个课程设计中，我们利用simulink来对PCM便译码器进行设计。系统的实现通过模块分层实现，模块主要由PCM编码模块、PCM译码模块、及逻辑时钟控制信号构成。通过仿真设计电路对PCM便译码器设计过程，分析电路仿真结果，为最终硬件实现提供理论依据。14一课程设计的要求以MATLAB的Simulink为软件平台，充分利用

3、其提供的通信工具箱和信号处理工具箱中的模块，充分发挥了SIMULINK功能强大，建模简单，参数易于调整的特点，对脉冲编码调制PCM系统进行了模型构建。（1）用simulink对系统建模设计一个PCM便译码器。（2）输入模拟话音信号观察其输出波形。（3）再输入数字信号观察其译码波形。（4）对系统设计进行仿真演示以及结果分析。（5）对应用举例阐明。二．课程设计应用的理论基础知识1.系统介绍数字通信系统己成为当今通信的发展方向，然而自然界的许多信息通过传感器转换后，绝大部分是模拟量，脉冲编码调制PCM是把模拟信号变换为数字信号的一种调制方式，PCM即脉冲编码调制，定义是对信号进行抽样和

4、量化时，将所得的量化值序列进行编码，变换为数字信号的调制过程。在通信系统中完成将语音信号数字化功能。PCM是实现语音信号数字化的一种方法。是语音信号的数字化，语音信号是连续变化的模拟信号，实现PCM主要包括三个步骤完成：抽样、量化、编码。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。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.PCM编码中抽样、量化及编码的原理2.1抽样把连续信号变为时间轴上离散的信号的过程称为抽样，抽样必须遵循奈奎斯特抽样定理，离散信号才可以完全代替

5、连续信号。低通连续信号抽样定理内容：一个频带限制在赫内的时间连续信号,若以的间隔对它进行等间隔抽样，则将被所得到的抽样值完全确定。语音信号经过抽样变成一种脉冲幅度调制（PAM）信号。142.2量化量化是把幅度连续变化的模拟量变成用有限位二进制数字表示的数字量的过程。从数学上来看，量化就是把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。如图1-2所示，量化器Q输出L个量化值y(k)，k=1，2，3，…，L。y(k)常称为重建电平或量化电平。当量化器输入信号幅度x落在x(k)与x(k+)1之间时，量化器输出电平为y(k)。这个量化过程可以表达为：。这里xk称为分层电平或

6、判决阈值。通常称为量化间隔。如下图：模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。由于均匀量化存在的主要缺点是：无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变。因此，当信号m(t)较小时，则信号量化噪声功率比也就很小，这样，对于弱信号时的量化信噪比就难以达到给定的要求。可见，均匀量化时的信号动态范围将受到较大的限制。为了克服这个缺点，实际中，往往采用非均匀量化；非均匀量化的实现方法有两种：一种是北美和日本采用的μ律压扩，一种是欧洲和我国采用的A律压扩。在PCM-30/32通信设备中，采用A律13折线的分段方法，如图1-2Y轴均匀分为8段，每段均匀分为16份，每份表示一个量化级，则Y轴

7、一共有16×8＝128个量化级。X轴采用非均匀划分来实现非均匀量化的目的，划分规律是每次按二分之一来进行分段。由于分成128个量化级，故有7位二进制码（27＝128），又因为Y轴有正值和负值之分，需加一位极性码，故共有8位二进制码。14图1-2这样，他基本保持了连续特性曲线的优点，又便于用数字电路实现。本设计中所用的PCM编码正是采用这种压扩特性实现的。2.3编码编码所谓编码就是把量化后的信号变换成代码，其相反的过程称为译码。在现有的编码方法中，若按编码的速度来分，大致可分为两大