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语音信号频带传输通信系统仿真 ——基于PCM编码和PSK调制 摘 要本课程设计主要是设计一个基于PCM编码和PSK调制语音信号频带传输通信系统并对其进行仿真。本课程设计仿真平台为MATLAB/Simulink。在设计此语音信号频带传输通信系统时，首先对语音信号进行PCM编码和PSK调制，再通过加入高斯白噪声传输信道，接着在接收端对信号进行PSK解调和PCM译码，最后把输出的信号和输入的信号进行比较。通过最后仿真结果可知，该语音信号频带传输通信系统已初步实现了设计指标并可用于解决一些实际性的问题。 关键词 PCM编解码；PSK调制解调；高斯白噪；MATLAB/Simulink1 引 言 [1]。本课程设计主要是设计一个基于PCM编码和PSK调制的语音信号频带传输通信系统并对其进行仿真。在设计此语音信号频带传输通信系统时，首先对输入语音信号利用相关的模块进行PCM编码和PSK调制，再通过加入高斯白噪声传输信道，接着在接收端对信号进行PSK解调和PCM译码，最后把输出的语音信号和输入的语音信号进行比较。 1.1 课程设计的目的首先在MATLAB/Simulink模块下，学会对信号进行PCM编码、解码以及PSK调制解调的方法。然后设计一个基于PCM编码和PSK调制的语音信号频带传输通信系统，并对一段信号进行PCM编码后再进行PSK调制，送入加性高斯白噪声信道传输，在接收端对其进行PSK解调和PCM解码以恢复原信号。最后录制一段语音信号，对其进行PCM编码后再进行PSK调制，送入加性高斯白噪声信道传输，在接收端对其进行PSK解调和PCM解码以恢复原信号。 1.2 课程设计的要求（1）本设计开发平台为MATLAB/Simulink。 （2）模型设计应该符合工程实际，模块参数设置必须与原理相符合。 （3）处理结果和分析结论应该一致，而且应符合理论。 （4）独立完成课程设计并按要求编写课程设计报告书。 1.3 设计平台MATLAB/Simulink 2 设计原理2.1 带通通信概述 数字信号的传输方式分为基带传输（baseband transmission）和带通传输（bandpass transmission）。实际中的大多数信道（如无线信道）因具有带通特性而不能直接传送基带信号，这是因为数字基带信号往往具有丰富的低频分量。为了使数字信号在带通信道中传输，必须用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变为数字带通信号（已调信号）的过程称为数字调制（digital modulation）。在接收端通过解调器把带通信号还原称数字数字基带信号的过程称为数字解调（digital demodulation）。通常把包括调制和解调过程的数字传输系统叫做数字带通传输系统[1]。虽然数字基带传输系统可以在距离比较短的情况下直接传送，但是如果要远距离传输时，特别是无线或光纤信道传输时，则必须经过调制将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输[2]。一般来说，数字调制与模拟调制的基本原理相同，但是数字信号有离散取值的特点。因此数字调制技术有两种方法:①利用模拟调制的方法去实现数字式的调制，即把数字调制看成是模拟调制特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理；②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。这种方法通常称为键控法，比如对载波的振幅、频率和相位进行键控，便可获得振幅键控（Amplitude Shift Keying,ASK）、频移键控（Frequency Shift Keying,FSK）和相移键控（Phase Shift Keying,PSK）三种基本的数字调制方式[1]。语音信号是模拟信号，在对模拟信号进行远距离传输时。应先通过编码，将模拟信号变换为数字信号。在对语音信号进行编码的方法主要可以分为三类：波形编码（波形编码常用的编码类型有PCM、ADM、ADPCM、APC、SBC、ATC），参数编码和混合编码[]。 2.2 PCM编码原理 PCM是脉冲编码调制的简称，实际上就是实现模拟信号数字化的一个完整过程：首先对模拟信号波形进行时间离散化，再对每个样值幅度独立进行量化和编码，接收端则做完全相反的处理。PCM的组成方框图如图2-1所示。 对于语音信号，通常采用8kHz的抽样速率，由于是对每个样值独立编码，要求码组允许的信号动态范围就是原语音信号的动态范围。该范围很大，为保持一定的精度，需要较多的编码位数。PCM编码系统每一样值编码采用的是8位非线性码，对应线性编码需要11位，实际编码速率为64kbit/s。为了便于用数字电路实现对数量化和8位非线性编码，现在采用的都是A律13折线和μ率15折线近似的对数压扩特性，分别对应的参数为A=87.56，μ=255。A率的对