MATALAB仿真设计实验一讲课.doc

编制一个函数实现PCM量化编码，自己选定一个模拟信号，利用PCM技术对已选定的信号进行数字化，已数字化的信号通过一个AWGN的信道（AWGN信道的均值为0，方差自己任意选定），信宿对信号进行PCM译码，求出原始模拟信号 脉冲编码调制（PCM）： 脉冲编码调制（PulseCodeModulation），是对信号进行抽样和量化时，将所得的量化值序列进行编码，变换为数字信号的调制过程。它主要经过3个过程：抽样、量化和编码。抽样过程将连续时间模拟信号变为离散时间、连续幅度的抽样信号，量化过程将抽样信号变为离散时间、离散幅度的数字信号，编码过程将量化后的信号编码成为一个二进制码组输出。 A律PCM编码规则： A律压缩律原理： 理想对数压缩： 需对的小信号段进行修正 图1. 对数压缩特性曲线 A律修正思想： .过原点做的切线，切点b; .切线ob段+曲线bc——A律压缩曲线。 A压缩律是指符合下式的对数压缩规律： 式中，x为压缩器归一化输入电压；y为压缩器归一化输出电压；A为常数，决定压缩程度。A压缩律中的常数A不同，则压缩曲线的形状也不同，它将特别影响小电压时的信号量噪比的大小，在实用中，选择A等于87.6。 13折线近似的原理 A律压缩表示式是一条连续的平滑曲线，用电子线路很难准确的实现。现在由于数字电路技术的发展，这种特性很容易用数字电路来近似实现，13折线特性就是近似于A压缩律的特性，其曲线见图2. 图2. 13折线压缩特性曲线 图中横坐标x在0~1区间中分为不均匀的8段。~1间的线段称为第8段；~间的线段称为第7段；~间的线段称为第6段；依此类推，直到0~间的线段称为第1段。图中纵坐标y则均匀的划分为8段。将这8段相应的坐标点（x,y）相连，就得到了一条折线。 PCM编码规则 输入信号x进行A律压缩，取A=87.6.采用13折线近似，在第一象限，输出x端点对应：x=（），图形表示如图1. 在13折线法中采用的折叠码有8位。其中第一位C1表示量化值的极性正负。后面的7位分为段落码和段内码两部分，用于表示量化值的绝对值。其中第2~4位（C2~C4）是段落码，共计3位，可以表示8种斜率的段落；其他4位（C5~C8）为段内码，可以表示每一段落内的16种量化电平。段内码代表的16个量化电平是均匀划分的。所以，这7位码总共能表示128种量化值。 图3. A律曲线与13折线近似 实验意义 本课程设计试图通过亲自完成均匀量化和非均匀量化的编码、译码的整体设计，加深对PCM编码的原理的理解，提高系统编程、系统测试以及系统分析的能力。 总体系统设计框图 图4. A律PCM编解码的系统框图 A律PCM编码模块 A律PCM编码规则： 在13折线法中采用的折叠码有8位。其中第一位C1表示量化值的极性正负。后面的7位分为段落码和段内码两部分，用于表示量化值的绝对值。其中第2~4位（C2~C4）是段落码，共计3位，可以表示8种斜率的段落；其他4位（C5~C8）为段内码，可以表示每一段落内的16种量化电平。段内码代表的16个量化电平是均匀划分的。所以，这7位码总共能表示128种量化值。 输入信号x后，极性码C1的判断方法是：x0,C1=0;x0,C1=1；段落码C2、C3、C4的判断方法是：；段内码C5、C6、C7、C8的判断方法是：，要注意x各段量化间隔不等。 图5. 段落码和段内码的编码规则 PCM编码流程 输入信号x后，先判断x的符号，x0时C1=1，x0时C1=0；判断完符号后将信号进行归一化和量化，再进行段落判断以及段内判断，最后将C1~C8输出。流程图如下 A律PCM译码模块 对已经编码的信号进行译码时，先输入已经编码的码组，根据极性码的规则提取符号，判断符号位，接着再判断段落位置和段内位置，最后将译码后的结果输出，其译码流程图如下： 均匀量化编码模块 在均匀量化时，设模拟抽样信号的取值范围为a~b，量化电平数是M，则在均匀量化时的量化间隔是：。 在编程时首先将抽样信号归一化： amax=ma