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PCM编译码器设计及应用的设计
摘要:在科学技术高速发展的今天,通信原理技术已广泛运用于制造业、农业、交通、
航空航天等众多部门,极大的提高了社会劳动生产率,改善了人们的劳动环境,丰富和
提高了人民的生活水平。在今天的社会生活中,自动化装置已经无所不在,为人类文明
进步做出了重要的贡献。通信原理系统的课程设计是检验我们学过知识扎实程度的好机
会,也让我们的知识体系更加系统,更加完善。在不断学习新知识的基础上得到了动手
能力的训练,启发创新思维及独立解决实际问题的能力,提高设计、装配、调试能力。
关键词:PCM;编译码器;simulink。抽样;量化;脉冲
引言
随着电子技术和计算机技术的发展,仿真技术得到了广泛的应用。基于信号的用于
通信系统的动态仿真软件simulink具有强大的功能,可以满足从底层到高层不同层次的
设计、分析使用,形成多层系统,使系统设计更加简洁明了,便于完成复杂系统的设
计。
simulink具有良好的交互界面,通过分析窗口和示波器模拟等方法,提供了一个可
视的仿真过程,不仅在工程上得到应用,在教案领域也得到认可,尤其在信号分析、通
信系统等领域。其可以实现复杂的模拟、数字及数模混合电路及各种速率系统。本文主
要阐述了如何利用simulink实现脉冲编码调制(PCM)。系统的实现通过模块分层实
现,模块主要由PCM编码模块、PCM译码模块、及逻辑时钟控制信号构成。通过仿真设计
电路,分析电路仿真结果,为最终硬件实现提供理论依据。
1、系统介绍
PCM即脉冲编码调制,在通信系统中完成将语音信号数字化功能。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μ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编码示意图见图1。
话音输入低通滤波瞬时压缩抽样量化编码
话音输出
信
道
图1-1PCM原理框图
低通滤波瞬时扩张解调解码再生
2、PCM编码中抽样、量化及编码的原理
2.1抽样
所谓抽样,就是对模拟信号进行周期性扫描,把时间上连续的信号变成时间上离散
的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息,也就是说能无失真的恢
复原模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。
2.2量化
从数学上来看,量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散幅度值的
有限数集合。如图1-2所示,量化器Q输出L个量化值y,k=1,2,3,…,L。y常称
kk
为重建电平或量化电平。当量化器输入信号幅度落在与之间时,量化器输出电平
xxx
kk1
为y。这个量化过程可以表达为:yQ(x)Qxxxy,k1,2,3,,L
kkk1k
这里x称为分层电平或判决阈值。通常xx称为量化间隔。
k
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