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1、 通信原理课程设计 题 目 基于Matlab程序的PCM系统仿真 学生姓名 赵欣 学号 1213024111 所在学院 物理与电信工程学院 专业班级 通信工程1204班 指导教师 魏瑞 完成地点 博远楼 2015年 3月 28日基于Matlab程序的PCM系统仿真 xx（陕西理工学院 物理与电信工程学院 通信工程专业xx班，陕西 汉中 723003）指导教师：xx 摘要在数字通信传输系统中，都是采用脉冲编码调制（pulse-code-modulation） ，简称 PCM。 PCM 是对模拟信号进行抽样、量化和编码产生数字信号。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
2、散的信号。量化，就是把经过抽样 得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。一个模拟信号经过抽样量化后，得到已量化的脉冲幅度调制信号，它仅为有限个 数值。编码，就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。 关键词PCM 量化 编码 压缩律The PCM System Based On Matlab Simulation xxx(Grade 20xxClass xxMajor of Communication Engineering,School of Physics and Telecommunication Engineering of Shaa
3、nxi University of Technology,Hanzhong 723003,Shaanxi)xx Abstract: In digital communication transmission system,using pulse code modulation,HereinafterReferred to as PCM.PCM is carried out on the analog signal digital signal sampling,quantization and coding.Periodically scan,an analogue signal sampli
4、ng,that is,the continuous time signal into a discrete time signal.Quantitative,is after sampling the instantaneous value of the amplitude of discrete,which USES a set of rules of level,the instantaneous sampling value of the most close to the level of value.An analog signal after sampling quantizati
5、on has quantitative pulse amplitude modulation signal,it is only a finite number of values.Coding,which is expressed in a group of binary code group each have a fixed level of quantitative values. Key words: PCM，quantization，coding，The compression law of 任 务 书设计题目 基于MATLAB的PCM系统仿真学生信息姓名xx性别女班级xxxxx学
6、号xxxx任务要求 掌握模拟信号数字化的基本原理，研究15折线法在编码译码过程的应用，并通过MATLAB语言平台仿真验证抽样定理、抽样信号的量化、编码、译码。 所需实验设备、器材、软件 设备：计算机软件：Matlab设计与制作方案、所用方法及技术路线掌握模拟信号数字化基本原理，熟悉方法。熟练掌握MATLAB语言，能够独立编写程序，完成对相应方法的计算机仿真。研究快速傅里叶变换在信号谱分析中的应用，并通过计算机仿真验证抽样定理、抽样信号的量化、编码、译码。研究基于15折线的PCM系统，并用 Matlab对算法进行仿真实验。设计与制作进度课设在3月8日初步确定方案，3月12日开始软件的编写，3月1
7、6日完成软件的调试，3月18日开始课设报告的撰写。设计与制作完成情况本次课程设计基于MATLAB仿真，已经完成并可以通过程序实现15折线PCM系统仿真研究。设计与制作收获及总结熟悉了MATLAB软件，掌握了模拟信号数字化的完整过程，本次课设在以后进一步对信号处理与分析以及有关于PCM系统的数据处理的学习中有很大的帮助。 学生签字 年 月 日设计与制作成绩（五级制） 指导老师签字 年 月 日 教研室意见 教研室主任签字 年 月 日备注：学生除填写本表相应的内容外，还应撰写一份完整的设计与制作报告（1.题目；2.目的；3.原理；4.器材；5.方案；6.说明等）目录一、绪论11.1课题研究背景11.
8、2课题研究目的与意义1二、基本原理22.1对模拟信号进行抽样22.2对离散数字信号序列量化32.3对量化后的数字信号进行编码52.3.1编码52.3.2律15折线52.4对编码后的信号进行译码82.4.1译码准则82.4.2译码算法8三、PCM系统仿真 83.1 抽样定理的验证83.2量化、编码与译码10四、仿真结果及其分析104.1抽样定理的验证104.2 量化与编码分析12五、结论13致谢14参考文献15附录16 第 1 页 共 18页通信原理课程设计 一、绪论1.1课题研究背景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，
9、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19
10、72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。1.2课题研究目的与意义我的课题是模拟信号数字化，在PCM系统下利用15折线法对抽样数据进行量化编码译码。一方面通过学习掌握模拟信号数字化的基本原理，传输的过程和分析方法，能懂得通信系统的基本原
11、理和构成，了解有关通信系统的中的技术指标及改善系统性能的一些基本技术措施，为我们全面、系统的了解信号传输过程提供了理论依据。另一方面，使我们了解到MATLAB软件程序仿真有着更深的了解。传统的实验教学方法是要求学生完成某一典型电路的验证。其实验步骤等都是事先安排好的，实验结果往往也大同小异，学生得不到创新能力的培养，故实验教学有待于改革。然而，仿真实验的应用改变了传统教育模式，使教育的模式发生了根本性的变化，大大提高了学生的综合、设计、创新能力的培养。而且研发经费不断增加，也制约着技术的发展。对于正在规划和设计中的通信系统项目，可先建立相应的方案模型。通过计算机软件仿真对系统进行多种方案设计和
12、参数实验，得到最佳方案。二、基本原理通信系统可以分为模拟和数字通信系统两大类。数字通信系统有很多的优点，应用非常广泛，已经成为现代通信的主要发展趋势。自然界中很多信号都是模拟量，我们要进行数字传输就要将模拟量进行数字化，将模拟信号数字化，处理可以分为抽样，量化，编码译码这三个步骤。下图是模拟信号数字传输的过程原理图：A/D量化编码数字滤波器D/A f(t) f(t) f(n) g(n) g(t) p(t)图2.1模拟信号数字传输过程原理图 下图是模拟信号数字化过程：模拟信号源抽样编码量化译码图2.2模拟信号数字化过程2.1对模拟信号进行抽样 抽样是把时间上连续的模拟信号变成一系列时间上离散的抽样值的过程。抽样定理：设一个频带限制的（0，）Hz内的时间连续信号如果它不少于2fH次/s的速率进行抽样，则可以由抽样值完全确定。抽样定理指出，由样值序列无失真恢复原信号的条件是 ，为了满足抽样定理，要求模拟信
