DPCM和PCM系统的量化噪声与matlab实现.docVIP

实验四 DPCM和PCM系统的量化噪声 一、[实验目的] (1) 了解脉冲编码调制的原理。 (2) 了解均匀量化、非均匀量化的原理。 (3) 掌握均匀量化的缺点、非均匀量化的优点，从感性上知道为什么要引入非均匀量化。 (4) 了解增量调制的原理和特点。 (5) 学会用MATLAB 软件进行增量调制( ΔM)仿真实验。 二、[实验器材] 1．计算机 一台 三、[实验原理] (1)图 1 为 PCM 系统的原理框图。由该图及所学知识可知，PCM 系统主要由抽样、量化和编码 3部分组成。 1) 抽样 根据抽样定理，若x (t)表示信号源发出的样本函数，抽样器以抽样率 fs ≥ fm采得样值，则可以由样值无失真恢复原始信号，这里 m f 是x(t)频谱中的最高频率。 2) 量化 每个信号样值量化成2^L个幅度电平之一，L是样值量化后的二进制位数。 对于均匀量化器，输出电平标定为，对应的输入信号幅度范围是 ，这里的Δ 是步长，它的值是量化范围与量化级数的商。 图1 3) 编码 编码器根据 PCM 编码规则将量化值数字化。编码方法也是多种多样的，现有的编码方法中，若按编码的速度来分大致可分为低速编码和高速编码两大类。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3 种：逐次比较型、折叠级联型和混合型。 经过信道传输的二进制码按照与上面3 步相反的逆过程进行解码、扩张和滤波得到输出信号。 (2)增量调制( ΔM)是在PCM 方式的基础上发展而来的另一种模拟信号数字化的方法。ΔM可以看成是DPCM 的一种简化形式，它们都是用二进制形式去表示模拟信号的方法。在增量调制方式下，采用1比特量化器，即用1 位二进制码传输样值的增量信息，预测器是一个单位延迟器，延迟一个采样时间间隔。预测滤波器的分子系数向量是[0，1]，分母系数为 1。当前样值与预测器输出的前一样值进行比较，如果其差值大于零，则发 1 码，如果小于零，则发0 码。 四、[实验内容] 使用抽样量化编码器和DPCM编码器分别对同一正弦信号进行量化和编码 五、[实验结果] PCM实验程序代码： 1) 连续信号的均匀量化的主程序 t=[0:0.01:10]; a=sin(t); [sqnr8,aquan8,code8]=u_pcm(a,8); [sqnr16,aquan16,code16]=u_pcm(a,16); sqnr8 %N=8 时的信号量化噪声比 sqnr16 %N=16 时的信号量化噪声比 % 信号波形及其量化后的曲线 plot(t,a,-,t,aquan8,-.,t,aquan16,-,t,zeros(1,length(t))); legend(信号波形,8电平量化,16电平量化,Location,SouthEast) 量化及PCM 编码程序 function [sqnr,a_quan,code]=u_pcm(a,n) amax=max(abs(a)); a_quan=a/amax; b_quan=a_quan; d=2/n; q=d.*[0:n-1]; q=q-((n-1)/2)*d; %量化值的计算 for i=1:n a_quan(find((q(i)-d/2 = a_quan) (a_quan = q(i)+d/2)))=... q(i).*ones(1,length(find((q(i)-d/2 = a_quan) (a_quan = q(i)+d/2)))); b_quan(find( a_quan==q(i) ))=(i-1).*ones(1,length(find( a_quan==q(i) ))); end a_quan=a_quan*amax; %PCM编码 nu=ceil(log2(n)); code=zeros(length(a),nu); for i=1:length(a) for j=nu:-1:0 if ( fix(b_quan(i)/(2^j)) == 1) %fix(x)对x向 0取整的函数 code(i,(nu-j)) = 1; b_quan(i) = b_quan(i) - 2^j; end end end %SQNR的计算 sqnr=20*log10(norm(a)/norm(a-a_quan)); %norm(a)求a的均方根值 DPCM 实验程序代码： clear;clc; Ts=1e-3