PCM编码和解码仿真课件.ppt

实验4：PCM编码与解码仿真实验题目：PCM编码与解码仿真1．掌握PCM的编码原理和MatlabSimulink仿真方法

2．掌握PCM的解码原理和MatlabSimulink仿真方法

随着微电子技术的发展和计算机的应用和普及，数字传输的优越性日益明显。因此，以PCM为代表的编码调制技术极受重视。PCM的优点是：抗干扰性强，失真小，传输特性稳定，远距离再生中继时噪声不积累，而且可以采用有效编码、纠错编码和保密编码来提高系统通信的有效性、可靠性和保密性。
另外，由于数字信号可以存储，并能进行时间标度的变换，所以可以实现时间与信号功率的互换。由于PCM可以把各种消息（如声音、图像、数据等）都变换成数字信号进行传输，因此可以实现传输和交换一体化的综合通信方式，而且还可以实现数据传输与数据处理一体化的综合信息处理，故它能较好地适应信息化社会对通信的要求。PCM的缺点是：传输带宽宽、系统较复杂。但是，随着数字技术的飞跃发展，这些缺点已不重要。因此，PCM是一种使用十分广泛的通信方式。PCM编码与解码原理图PCM系统原理如图所示。在发送端，对输入的模拟信号m（t）进行抽样、量化和编码。编码后的PCM信号是一个二进制数字序列，其传输方式可以采用数字基带传输，也可以是对载波调制后的带通传输。在接收端，PCM信号经译码后还原为量化值序列（含有误差），再经低通滤波器滤除高频分量，便可得到重建的模拟信号m（t）。
SimulinkPCM编码和解码组成的MatlabSimulink仿真框图
1仿真框图中各部分的简介

1.1.信源
在通信系统中假定我们仅用来传送语音信号,因语音信号的频带范围为300Hz~3400Hz,为了更好的体现人的语音的频率的变化以及观察所采用的系统对语音频带范围内的信号恢复程度,我们采用了chirp函数。chirp函数是其频率时间线性增长的函数,在雷达系统中这样的信号称为线性调频信号,并用专用词汇Chrip表示。
1.2.模拟低通滤波器
按照采样定理的要求选择采样频率,即Ωs≥2Ωc,但考虑到信号的频谱不是锐止的,最高截止频率以上还有较小的高频分量,为此可选Ωs=(324)Ωc。另外可以在采样之前加一保护性的低通滤波器,滤去高于Ωs/2的一些无用的高频分量,以及其他的一些杂散信号,因此在采样前加入一低通滤波器。

1.3.矩形脉冲序列
由于产生和传输单位冲激函数难以实现,因此实际中通常采用矩形脉冲抽样,根据CCITT（国际电报电话咨询委员会）标准,留一定的防卫带则采样频率fs=8000Hz,T=1/8000=125μs用占空比为50%的矩形脉冲序列。
1.4.相乘器
通过相乘器使语音信号与矩形脉
冲相乘从而获得时域离散信号,此即信
号的抽样过程。

1.5.A率压缩
由于实现困难,因此工程上通常用十三折曲线来近似地表示A律曲线。
1.6.均匀量化和编码
根据语音信号的统计结果:在信号动态范围≥40dB的情况下信噪比不应低于26dB。因此用8位量化器,量化间隔为125μs。
1.7.编码器
编码器是将量化后信号编成适合信道传输的信号。
1.8.解码器
将从信道接受到信息进行解码
A率解压：
对解码后的信号量化值进行扩展,得到重建信号。

零阶保持器(Zero-OrderHold):
零阶保持完成将重建信号转换为连续信号。
浮点示波器(FloatingScope)：
将产生的信号波形显示出来。在本实验中将原信号波形与恢复后的信号波形同时显示在同一滤波器中,这样可以直观的比较信号的恢复程度。
2.用示波器scope观察输入的chirp信号和编码器输出的信号输入Chirp信号输出的信号波形是正弦波，而经过编码器输出的信号波形是一个部分失真的矩形脉冲波（二进制数字序列）。
图2-1是模拟信号，图2-2是数字信号。
3.用浮点示波器floatingscope观察输入的chirp信号和解码器输出的信号输入Chirp信号输出的信号波形是正弦波，而经过解码器输出的信号波形是一个矩形脉冲波（量化值序列），解码器把PCM信号还原成量化后的原样值信号，也就是进行D/A变换

图3-1是数字信号
图3-2是模拟信号。PCM（pulsecodemodulation）是模拟信号变换为数字信号的一种调制方式（模/数转换）。也就是把连续的输入信号变换为时间域和振幅上都离散的量，然后再把它变为代码进行传输。模拟信号数字化一般要经过三个步骤：
（1）抽样，就是以相等的间隔时间来抽取模拟信号的样值，使连续的信号变成离散的信号。
（2）量化，就是把抽取的样值变换为最接近的数字值，表示抽取样值的大小。
（3）编码，就是把量化的数值用一组二进制的数码来表示。在数字通信中，信息源给出的信号是模拟信号，经过抽样（模拟信号被抽样后，成为抽样信号，也就是时间上离散，取