通信原理大型实验课程设计实验报告..doc

PAGE \* MERGEFORMAT19 通信原理大型实验课程设计实验报告 实验一 基于A律十三折和u律十五折的PCM编解码 班级：10通信（2）班 学号：X 姓名：张泽星 一、设计要求： 1、掌握Matlab的使用，掌握Simulink中建立通信模型的方法。 2、了解PCM编码的原理及在Simulink中的具体实现模块。 3、掌握如何观察示波器，来分析仿真模型的误差。 二、实验内容： 1、 设计一个A律13折线近似的PCM编解码器模型，能够对取值在[-1;1]?内的归一化信号样值进行编码。建立PCM串行传输模型，并在传输信道中加入指定错误概率的随机误码。 在解码端信道输出的码流经过串并转换后送入PCM解码，之后输出解码结果并显示波形。 仿真采样率必须是仿真模型中最高信号速率的整数倍，这里模型中信道传输速率最高，为64kbps，故设置仿真步进为1/64000?秒。信道错误比特率设为0.01，以观察信道误码对PCM传输的影响。仿真结果波形如图所示，传输信号为幅度是1，频率是200Hz正弦波，解码输出存在延迟。 2、设信道是无噪的。压缩扩张方式为u?律的，参数u=255?。试研究输入信号电平与PCM量化信噪比之间的关系。以正弦波作为测试信号。 PCM解码输出信号与原信号相减得出量化噪声信号，采用方差统计模块统计输出量化噪声以及原信号的功率，计算出信噪比。其中参数mu设置为255。 实验原理及结果： 1、编码原理： （1）PCM编解码的原理：PCM编码是一种用一组二进制数字代码来代替连续信号的抽样值，从而实现通信方式。PCM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。 （2）A律编码方式的原理： 如上图所示当A等于87.6时根据根据公式得到A律压缩曲线，图中横坐标和纵坐标都是归一化后的数值。从图中可以看到，输出信号的幅度方位与输入信号相同。当输入信号的幅度较小时，输出信号的变化幅度较大；而当输入信号的幅度较大时，输出信号的变化则相对变小，这就是非均匀量化的特征，他能有效的降低量化噪声。 （3）u律编码方式的原理： 2、Simulink仿真模型图： （1）A律十三折 PCM编码子模块：如图一 图一PCM编码模块 其中以“Saturation”作为限幅器，将输入信号幅度值限制在PCM编码的定义范围内[-1,1]，“Relay”模块的门限设置为0，其输出即可作为PCM编码输出的最高位极性码。样值取绝对值后，以实例所示的“Look-Up Table”查表模块进行13折线压缩，并用增益模块将样值范围放大到0到127内，然后用间距为1的“Quantizer”进行四舍五入取整，最后将整数编码为7bit二进制序列，作为PCM编码的低7位。可以将该模型中虚线所围部分封装为一个PCM编码子系统备用。 PCM解码子模块：如图二 图二PCM解码模块 解码器中首先分离并行数据中的最高位（极性码）和7位数据，然后将7bit数据转换为整数值，再进行归一化、扩张后与双极性的极性码相乘得出解码值。再将该模型封装为一个PCM解码子系统备用。 A律十三折仿真模型：如图三 图三A律PCM仿真模型 在上述做好的编码器和解码器基础上，建立PCM串行传输模型，并在传输信道中加入指定错误概率的随机误码。在解码端信道输出的码流经过串并转换后送入PCM解码，之后输出解码结果并显示波形。模型中没有对PCM解码结果作低通滤波处理，但实际系统中PCM解码输出总是经过低通滤波后送入扬声器的。 主要参数设置： 1、运行环境Simulation，Stop time： 0.01，Type：Fixed-step,Solver:orde5 (Dormand-Prince),Fixed-step size:1/64000 2、“Saturation”作为限幅器，将输入信号幅度值限制在PCM编码的定义范围内[-1,1]；“Relay”模块的门限设置为0。 3、量化器模块“Quantizer”的量化间隔为1。 4、 “Integer to Bit Converter”模块的转换比特数设置为7，进行7比特转换。 5、Look-Up Table”查表模块可以实现对13段折线近似的压缩扩张计算的建模，编码的输入值向量设置为 [0,1/128,1/64,1/32,1/16,1/8,1/4,1/2,1] 输出值向量设置为[0:1/8:1]，解码向量值设置为[0:1/8:1]，输出向量设置为[0,1/128,1/64,1/32,1/16,1/8,1/4,1/2,1]。 6、Zero-Order，Sample time设置为1/8000. 示波器结果：如图四 图四PCM串行传输仿真结果 由于在信道中加入了信道误码脉冲，所以导致解