基于matlab的a律pcm编码系统设计与仿真.doc

现代通信原理课程设计报告 题 目： 姓 名： 学 院： 专 业： 指导教师： 完成日期： 2013 年 4 月 14日 基于Matlab的A律PCM编码系统设计与仿真 1 系统设计原理 1.1脉冲编码调制（PCM） 脉冲编码调制(PCM，Pulse Code Modulation)在通信系统中完成将语音信号数字化功能。是一种对模拟信号数字化的取样技术，将模拟信号变换为数字信号的编码方式，特别是对于音频信号。PCM 对信号每秒钟取样 8000 次；每次取样为8个位，总共64kbps。PCM的实现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。根据CCITT的建议，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,采用非均匀量化PCM编码示意图如图 1.2 A律压缩律原理 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。 所谓A压缩律也就是压缩器具有如下特性的压缩律： 式中，x为压缩器归一化输入电压；y为压缩器归一化输出电压；A为常数，决定压缩程度。A压缩律中的常数A不同，则压缩曲线的形状也不同，它将特别影响小电压时的信号量噪比的大小，在实用中，选择A等于87.6。 A律压缩律表示式是一条连续的平滑曲线，用电子线路很难准确的实现。由于A律压缩实现复杂，常使用 13 折线法编码, 压扩特性图如下图所示 A律函数13折线压扩特性图 图中横坐标x在0~1区间中分为不均匀的8段。~1间的线段称为第8段；~间的线段称为第7段；~间的线段称为第6段；依此类推，直到0~间的线段称为第1段。图中纵坐标y则均匀的划分为8段。将这8段相应的坐标点（x,y）相连，就得到了一条折线。本设计中所用到的PCM编码正是采用这种压扩特性来进行编码的。 1.3 PCM编码规则 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，大致可分为两大类：低速编码和高速编码。通信中一般都采用第二类。编码器的种类大体上可以归结为三类：逐次比较型、折叠级联型、混合型。在逐次比较型编码方式中，无论采用几位码，一般均按极性码、段落码、段内码的顺序排列。在13折线法中采用的折叠码有8位。其中第一位C1表示量化值的极性正负。后面的7位分为段落码和段内码两部分，用于表示量化值的绝对值。其中第2~4位（C2~C4）是段落码，共计3位，可以表示8种斜率的段落；其他4位（C5~C8）为段内码，可以表示每一段落内的16种量化电平。段内码代表的16个量化电平是均匀划分的。所以，这7位码总共能表示128种量化值。段落码和8个段落之间的关系如表1-1所示；段内码与16个量化级之间的关系见表1-2所示。 表1-1 段落码 表1-2 段内码 段落序号 段落码 量化级 段内码 8 111 15 1111 14 1110 7 110 13 1101 12 1100 6 101 11 1011 10 1010 5 100 9 1001 8 1000 4 011 7 0111 6 0110 3 010 5 0101 4 0100 2 001 3 0011 2 0010 1 000 1 0001 0 0000 2 程序块流程设计 2.1 A律PCM编码规则 在13折线法中采用的折叠码有8位。其中第一位C1表示量化值的极性正负。后面的7位分为段落码和段内码两部分，用于表示量化值的绝对值。其中第2~4位（C2~C4）是段落码，共计3位，可以表示8种斜率的段落；其他4位（C5~C8）为段内码，可以表示每一段落内的16种量化电平。段内码代表的16个量化电平是均匀划分的。所以，这7位码总共能表示128种量化值。 输入信号x后，极性码C1的判断方法是：x0,C1=0;x0,C1=1；段落码C2、C3、C4的判断方法是：；段内码C5、C6、C7、C8的判断方法是：，要注意x各段量化间隔不等。 图5. 段落码和段内码的编码规则 2.2 PCM编码函数设计流程图 输入信号x后，先判断x的符号，x0时C1=1，x0时C1=0；判断完符号后将信号进行归一化和量化，再进行段落判断以及段内判断，最后将C1~C8输出。流程图如下 3系统仿真模型 以MATLAB的Simulink为工具平台，根据PCM系统的组成原理，在Simulink模块库中找出