基于μ律的PCM信号压扩器(simulink)设计通信原理仿真实验 - 图文

综合实验报告

( 2015--2016 年度 第 一 学期)

名 称： 通信系统仿真 题 目： （基本实验：注明题号） （系统设计，自拟题目） 院 系： 电子与通信工程系 班 级： 学 号：

学生姓名： 指导教师： 孙景芳、王雅宁 设计周数： 1

成 绩：

日期：2015年 月 日

华 北 电 力 大 学 实 验 报 告

实验名称 实验环境 实验2-3：基于μ律的PCM信号压扩器设计 Matlab仿真平台 1、能够熟练掌握和综合运用通信领域中的基本理论和专业知识； 2、能够完成通信基本理论的仿真； 3、锻炼运用知识，独立分析问题、解决问题的综合能力。 实验目的设计 利用μ律标准，设计一个PCM信号压缩与扩张的实验系统，要求将扩要求 张还原后的波形与原始波形进行对比，并说明压缩后的波形特点。 （1）数字通信系统的组成原理说明 设计方案 实现数字通信，首先必须使发送端发出的模拟信号变为数字信号，次过程称为“模数转换”。模拟信号数字化最基本的方法有三个过程，第一步是“抽样”，就是对连续的模拟信号进行离散化处理，可以以相等的时间间隔来抽取模拟信号的样值，也可以不等间隔抽取。第二步是“量化”，将模拟信号样值变换到最接近的数字值。因抽样后的样值在时间上虽是离散的，但在幅度上仍是连续的，量化过程就是把幅度上连续的抽样也变为离散的。第三步是“编码”，就是把量化后的样值信号用一组二进制数字代码来表示，最终完成模拟信号的数字化。数字信号送入数字网进行传输。接收端是一个还原过程，把收到的数字信号变为模拟信号，即“数模转换”，从而再现原始信号。 （2）μ律标准通信系统构建 量化后的信号，已经是取值离散的数字信号。传输是要对数字信号编码，最常用的编码是用二进制的符号，例如“0”和“1”，表示此离散数值。通常把从模拟信号抽样，量化，直到变换成为二进制符号的基本过程，称为脉冲编码调制（PCM），有时也将其称为“模拟/数字（A/D）变换”。在simulink工具箱中抽样量化编码器则实现了这一功能，为了使编码后的信号可以在带通信道中传输，必须用数字基带信号控制载波，进行数字调制，因此采用了M-FSK对其进行了调制，在接收端用相反的方式进行了解调及解码，得到恢复信号。PCM原理模型如下图所示： 2

华 北 电 力 大 学 实 验 报 告

（3）μ律压缩特性 μ律： 式中，x为归一化输入，y为归一化输出，u为压缩系数.数字压扩技术：一种通过大量的数字电路形成若干段折线，并用这些折线来近似A律或μ律压扩特性，从而达到压扩目的方法。即对数压扩特性的折线近似法。折线压扩特性：既不同于均匀量化的直线，又不同于对数压扩特性的光滑曲线。总的来说用折线作压扩特性是非均匀量化的， 但它既有非均匀量化(不同折线有不同斜率)， 又有均匀量化(在同一折线的小范围内)。 （3）采用折线压扩的特点 基本上保持了连续压扩特性曲线的优点，又便于数字电路的实现，实际中A律常采用15折线近似如下图所示： 具体分法如下： （5）采用8位非线性编码，其8位编码码组如下： 其中，第1位码M1的数值“1”或“0”分别代表信号的正、负极性，称为极性码。从折叠二进制码的规律可知，对于两个极性不同，但绝对值相同的样值脉冲，用折叠码表示时，除极性码M1不同外，其余几位码是完全一样的。因此在编码过程中，只要将样值脉冲的极性判出后，编码器便是以样值脉冲的绝对值进行量化和输出码组的。其用剩下的7位码(M2?? M8)就能表示出来。 3 华 北 电 力 大 学 实 验 报 告

实验步1、采用一个正弦信号产生器产生一个正弦信号，幅度是1，频率是0.25HZ（0.5*pi rad/s）的连续时间正弦信号； 2、建立一个抽样量化编码器Sampled Quantizer Encode用于产生u律十五折曲线，它把正弦信号产生器产生的正弦信号转换为量化信号； 3、把三个量化编码器信号分别输入到解码器Quantizer； 4、将正弦信号产生器、编码器和解码器的输出信号均连接到Score（示波器）上，观察原信号与PCM编解码恢复以后的信号。 Simulink整体构造如下： 正弦波信号发生器参数如下： 骤 4