PCM编码Simulink仿真实验报告.doc

《PCM编码Simulink仿真实验报告》 PCM编码Simulink仿真实验报告 一、实验目的 1、掌握Simulink仿真的基本过程和方法； 2、理解和掌握PCM编码的原理和方法。 二、实验原理 在PCM中，对模拟信号进行抽样、量化，将量化的信号电平值转化为对应的二进制码组的过程称为编码，其逆过程称为译码或解码。在PCM中使用的是折叠二进制码。 从理论上看，任何一个可逆的二进制码组均可用于PCM。目前最常见的二进制码组有三类：二进制自然码（NBC）、折叠二进制码组（FBC）、格雷二进制码（RBC）。如果把16个量化级分成两部分：0～7的8个量化级对于于负极性样值，8～15的8个量化级对应于正极性样值。自然二进制码就是一般的十进制正整数的二进制表示。在折叠码中，左边第一位表示正负号（信号极性），第二位开始至最后一位表示信号幅度。第一位用1表示正，用0表示负。绝对值相同的折叠码，其码组除第一位外都相同，并且相对于零电平（第7电平和第8电平之间）呈对称折叠关系，因此这种码组形象地称为折叠码。格雷码的特点是任何相邻电平的码组，只有一位码发生变化。 在A律13折线编码中，正负方向共16个段落，在每一个段落内有16个均匀分布的量化电平，因此总的量化电平数L=256。编码位数N=8，每个样值用8比特代码来表示，分为三部分。第一位C1为极性码，用1和0分别表示信号的正、负极性。第二到第四位码C2C3C4为段落码，表示信号绝对值处于那个段落，3位码可表示8个段落，代表了8个段落的起始电平值。上述编码方法是把非线性压缩、均匀量化、编码结合为一体的方法。在上述方法中，虽然各段内的16个量化级是均匀的，但因段落长度不等，故不同段落间的量化间隔是不同的。当输入信号小时，段落小，量化级间隔小；当输入信号大时，段落大，量化级间隔大。第一、二段最短，归一化长度为1/128，再将它等分16段，每一小段长度为1/2048，这就是最小的量化级间隔。根据13折线的定义，以最小的量化级间隔为最小计量单位，可以计算出A律13折线每个量化段的电平范围、起始电平、段内码对应电平、各段落内量化间隔i。 三、实验内容 设计一个13折线近似的PCM编码器模型，使它能够对取值在[-1,1]内的归一化信号样值进行编码，并能进行解码。 四、实验结果及分析 （一）PCM编码 测试模型和仿真结果如图1所示。 图1 A律13折线近似的PCM编码器测试模型和仿真结果 图2 A律13段折线PCM编码器 其中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，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Lookup Table模块进行13折线压缩，并用增益模块将样值范围放大到0～127，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7位二进制序列，作为PCM编码的低7位。 分析：PCM编码模块是利用13折线压缩进行的编码，运用增益模块和Quantizer进行取整，最后将整数编码为7位二进制序列，作为PCM编码的低7位，而Relay的输出作为编码的高位，所以进行模块整合后，正好输出8位，constant参数设置不同，编码结果就会不同。 (二)PCM解码 设计并测试一个对应于以上编码器的PCM解码器。测试模型和仿真结果如图3所示。 图3 A律13折线近似的PCM解码器测试模型和仿真结果 图4 A律13段折线PCM解码器 PCM解码器中首先分离并进行数据中的最高位（极性码）和7位数据，然后将7位数据转换为整数值，再进行归一化、扩张后与双极性的极性码相乘得出解码值。 分析：PCM解码是编码的逆过程，所以在模块中要加入编码好的子模块，解码器首先分离最高位和7位数据，再将7位数据进行归一化、扩张等得出解码值。