PCM編码器与PCM解码器的MATLAB实现及性能分析.doc

PCM编码器与PCM解码器的MATLAB实现及性能分析 摘 要：利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台,设计一个PCM编码与解码系统.用示波器观察编码与解码前后的信号波形;加上各种噪声源,用误码测试模块测量误码率;最后根据运行结果和波形来分析该系统性能。 关键词：MATLAB7.1 ；Simulink仿真平台；PCM编码器与解码器； 1 引言 1.1 课程设计目的 通过本课程的学习我们不仅能加深理解和巩固理论课上所学的有关 PCM编码和解码的基本概念、基本理论和基本方法，而且能锻炼我们分析问题和解决问题的能力；同时对我们进行良好的独立工作习惯和科学素质的培养，为今后参加科学工作打下良好的基础。 1.2 课程设计内容 利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台,设计一个 PCM编码与解码系统.用示波器观察编码与解码前后的信号波形;加上各种噪声源,或含有噪声的信道，最后根据运行结果和波形来分析该系统性能。 1.3 课程设计要求 1．熟悉MATLAB环境下的Simulink仿真平台，熟悉PCM编码与解码原理，构建PCM编码与解码电路图. 2. 对模拟信号进行采样、量化、编码(PCM), 将编码后的信号输入信道再进行PCM解码，还原出原信号.建立仿真模型,分析仿真波形. 3. 在编码与解码电路间加上噪声源，或者加入含有噪声源的信道，并给出仿真波形。 4. 在老师的指导下，要求独立完成课程设计的全部内容，并按要求编写课程设计学年论文，能正确阐述和分析设计和实验结果。 2 脉冲编码调制 2.1 PCM简介 现在的数字传输系统都是采用脉码调制（Pulse Code Modulation） 体制。PCM最初并非传输计算机数据用的，而是使交换机之间有一条中继线不是只传送一条电话信号。PCM有两个标准即E1和T1。 　　我国采用的是欧洲的E1标准。T1的速率是1.544Mbit/s,E1的速率是2.048Mbit/s。 　　PCM：相变存储器(Phase-change memory,PCM)是由IBM公司的研究机构所开发的一种新型存储芯片,将有望来替代如今的闪存Flash和硬盘驱动器HDD。 　　PCM在光纤通信系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲0码和1码，它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的，称为PCM（pulse code modulation），即脉冲编码调制。这种电的数字信号称为数字基带信号，由PCM电端机产生。 　　PCM可以向用户提供多种业务，既可以提供从2M到155M速率的数字数据专线业务，也可以提供话音、图象传送、远程教学等其他业务。特别适用于对数据传输速率要求较高，需要更高带宽的用户使用。 PCM线路的特点： ?PCM线路可以提供很高的带宽，满足用户的大数据量的传输。 ?支持从 2M开始的各种速率,最高可达155M的速率。 ?通过SDH设备进行网络传输，线路协议简单。 与传统的DDN技术相比,PCM具有以下特点： ?线路使用费用相对便宜。 ?能够提供较大的带宽。 ?接口丰富便于用户连接内部网络。 ?可以承载更多的数据传输业务。 PCM （动力控制模块）： 汽车电控部分，电控单元的动力控制模块，有存储器、输入、输出。 2.2 PCM原理 ?? 所谓脉冲编码调制，就是将模拟信号抽样量化，然后将已量化值变换成代码。下面将用一个PCM系统的原理框图简要介绍。原理框图如图2-1所示。 图2-1 PCM原理方框图 在编码器中由冲激脉冲对模拟信号抽样，得到在抽样时刻上的信号抽样值。这个抽样值仍是模拟量。在它量化之前，通常由保持电路（holding circuit）将其作短暂保存，以便电路有时间对其量化。在实际电路中，常把抽样和保持电路作在一起，称为抽样保持电路。图中的量化器把模拟抽样信号变成离散的数字量，然后在编码器中进行二进制编码。这样，每个二进制码组就代表一个量化后的信号抽样值。图中的译码器的原理和编码过程相反。其中，量化与编码的组合称为模/数变换器(A/D变换器)； 译码与低通滤波的组合称为数/模变换器(D/A变换器)。 抽样是对模拟信号进行周期性的扫描， 把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。我们要求经过抽样的信号应包含原信号的所有信息， 即能无失真地恢复出原模拟信号， 抽样速率的下限由抽样定理确定。  量化是把经抽样得到的瞬时值进行幅度离散，即指定Q规定的电平，把抽样值用最接近的电平表示。  编码是用二进制码组表示有固定电平的量化值。实际上量化是在编码过程中同时完成的。图1是PCM单路抽样、量化、 编码波形图。 μ律与A律压缩特性 μ律：