基于matlab的脉冲编码仿真_课程设计说明书(编辑修改稿)

基于matlab的脉冲编码仿真_课程设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

B 提供的用于对动态系统进行建摸、仿真和分析的工具包。 Simulink 提供了专门用于显示输出信号的模块，可以在仿真过程中随时观察仿真结果。 simulink 具有良好的交互界面，通过分析窗口和示波器模拟等方法，提供了一个可视的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域也得到认可，尤其在信号分析、通信系统等领域。 其可以实现复杂的模拟、数字及数模混合电路 及各种速率系统。 本文主要阐述了如何利用 simulink 实现脉冲编码调制（ PCM）。 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，分析电路仿真结果，为最终硬件实现提供理论依据。 在 MATLAB 工作区中输入 “ Simulink” 并回车，或单击 MATLAB 工具栏上的 按钮，就进入了 Simulink 模型库。 采用 Simulink 进行建摸和仿真时，一般是从 Simulink 模型库中提供的模块出发，通过组合各种模块来完成模块的设计。 Simulink 模型库提供了一 种模块的集成环境，通过它可以快速地开发各种仿真模型。 本课题用到 Source Coding（信源编码模块库），其包含各种用于实现抽样和量化功 能 的模块。 5 第三章 采样 抽样 所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。 该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。 它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。 它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。 如果一个连续信号 f(t)的频谱中最高频率不超过 fh，当抽样频率 fS≥ 2fh时，抽样后的信号就包含原连续的全部信息。 这就是抽样定理。 采样仿真 图 321 采样仿真 图 322 采样示波器参数设置 通过示波器观察 欠 采样结果如图 所示，采样周期为 1/8000。 6 图 323 采样仿真图 第一幅图为输入周期信号，第二幅图为采样信号，第三幅图为采样后的周期信号。 y(t)就是对 f(t)采样后的信 号或称样值信号，可以用下式表示： y(t)=f(t)k(t) 任何情况下，采样都应该满足采样定理，即一个频带限制在（ 0， fH）赫内的时间连续信号 m（ t），如果以 T≤1/2fH秒的间隔对它进行等间隔采样，则 m（ t）将被所得到的采样值完全确定。 7 第四章 量 化 量化原理 抽样信号虽然是时间轴上离散的信号，但仍然是模拟信号，其样值在一定的取值范围内，可有无限个值。 为了实现以数字码表示样值，必须采用“四舍五入”的方法把样值分级“取整”，使一定取值范围内的样值由无限多个值变为有限个值。 这一过程称为量化。 模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。 实际中，往往采用非均匀量化。 在非均匀量化时，量化间隔是随信号抽样值的不同而变化的。 信号抽样值小时，其量化间隔 v 也小；反之，量化间隔就大。 图 411 模拟信号的量化 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 ()mt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。 通常，把满足信噪比要求的输入信号取值范围定义为动态范围，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。 非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。 对于信号取值小的区间，其量化间隔 v 也小；反之，量化间隔就大。 它与均匀量化相比，有两个突出的优点。 首先，当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度（ 实际中常常是这样）时，非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比；其次，非均匀量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。 因此量化噪声对大、小信号的影响大致相同，即改善了小信号时的量化信噪比。 量化则是将取值连续的采样变成取值离散的采样 实际中，非均匀量化的实际方法通常是将抽样值通过压缩再进行均匀量化。 通常使用的压缩器中，大多采用对数式压缩。 广泛采用的两种对数压缩律是  压缩律和 A压缩律。 美国采用  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。 8 量化仿真 图 421 量化仿真图 量化过程是由采样量化编码器（ Scalar quantizer）来完成的。 如图所示，为一个采样量化编码器模块。 它有三个输出端口，第一个输出端口输出 均匀 量化，第二个输出端口输出信号的 非均匀 量化，第三个输出端口输出 A压缩律量化。 采样量化编码器模块及其参数设置对话框如 下图 所示： 图 422 均匀量化参数 图 423 非均匀量化参数 图 424 A 律量化参数 9 425 量化仿真图 根据以上参数得出仿真图形如上图所示，第一幅图为均匀量化仿真图，第二幅图为输入的正弦信号，第三幅图为非均匀量化仿真图，第一幅图为 A律量化仿真图。 当均匀量化时，每个量化区间的量化电平均取在各区间的中点，其量化间隔（量化台阶） △ v 取决于输入信号的变化范围和量化电平数。 当信号的变化范围和量化电平数确定后，量化间隔也被 确定。 假如输入信号的最小值和最大值分别用 a 和 b 表示，量化电平数为 M，那么，均匀量化时的量化间隔为： bav M 量化器输出 mq 为： mq = qi，当 mi1 m ≤ mi 式中 mi为 第 i 个量化区间的终点，可以写成 ： mi = a + i△ v qi为 第 i 个量化区间的量化电平，可以表示为 ： 12iii mmq  i=1,2,……,M 量化间隔设置为： [ ] 量化码本设置为： [ 0 ] 当非均匀量化时 ， 对于信号取值小的区间，其。