数字通信课程设计--模拟信号数字化PCM编码设计

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1、 数字通信技术课程设计 模拟信号数字化 PCM 编码设计 姓 名： 学 号： 专 业： 通信工程 指导老师： 学 院： 电气信息学院 日 期： 2014 年 09 月 25 日 目目 录录 一设计题目设计题目.4 二二具体要求具体要求.4 三主要内容主要内容.4 第一节：基本原理.4 第二节：流程图1313 四进度安排四进度安排13 五成绩评定五成绩评定13 第一节：课程设计报告要求14 第二节：正文14 六心得体会六心得体会18 七七. .参考资料参考资料19 一设计题目一设计题目：模拟信号数字化模拟信号数字化 PCM 编码设计编码设计 二具体要求二具体要求： 1.模拟信号数字化的处理步骤：

2、抽样、量化、编码 2.PCM 编码的压缩和扩张原理； 3.用 MATLAB 或其它 EDA 工具软件对 PCM 编码进行使用 A 律和律的压缩和扩张 进行软件仿真； 4.对仿真进行分析比较。 5PCM 的 8 位编码 C1C2C3C4C5C6C7C8 三主要内容三主要内容 第一节：基本原理第一节：基本原理 下图是模拟信号数字传输的过程原理图： 1 抽样抽样 (1)定义： 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的信息，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)抽样定理 设

3、一个频带限制的（0，fH）Hz内的时间连续信号 m（t）如果它不少于 2fH 次每秒的速率进行抽样，则 m(t)可以由抽样值完全确定。 抽样定理指出，由样值序列无失真恢复原信号的条件是 f S2 f h ，为了满足抽 样定理，要求模拟信号的频谱限制在 0f h之内（fh为模拟信号的最高频率） 。 为此，在抽样之前，先设置一个前置低通滤波器，将模拟信号的带宽限制在 fh 以下，如果前置低通滤波器特性不良或者抽样频率过低都会产生折叠噪声。抽样 频率小于 2 倍频谱最高频率时，信号的频谱有混叠。抽样频率大于 2 倍频谱最高 频率时，信号的频谱无混叠。 另外要注意的是，采样间隔的 周期要足够的小，采样

4、率要做够的大，要不 )( s tf D/A )(nf)(ng A/D )(tg )(tp )(tf 量化编码量化编码 数字数字 滤波器滤波器 然会出现如下图所示的混叠现象，一般情况下 TsWs=2,Wn2Wm。 (3)抽样过程 如图所示： 2 量化量化 (1)定义 所谓量化就是把一个连续函数的无限个数值的集合映射为一个离散函数的 有限个数值的集合。量化分为均匀量化和非均匀量化。 (2)量化过程： 同一值，表示在一个间隔内为 sssqq TktkTkTmtm)1()()( -mq(t)与 mS(t)的近似程度用下参数衡量: 量化噪声功率 量化器输出信号功率 q q N S t 00 tt 0 f

5、 (t)y (t) k (t) 量化器 mq(t)m(t) (3)分类 A 均匀量化 定义：所谓均匀量化就是指量化间隔相等的量化。 分类：均匀中升型（无 0 电平）均匀中平型（含 0 电平） 量化间隔-设 mS(t)幅值域为（a,b） 则量阶 v=(b-a)M 量化输出 qi=(mi+mi-1)/2 当 mi-1mmi mi(=a+iv )-第 i量化级终点电平 qi -第 i量化级的量化电平 特点： （1）量化间隔与量化级数成反比。 （2）量化噪声与量化间隔成正比，即量化间隔愈大，最大量化噪声的绝对值越 大。 （3）量化噪声与量化级数成反比，量化级数越大，量化噪声越小。 （4）无论信号抽样值

6、大小如何，量化噪声的功率值固定不变，因此在小信号时 （信号功率相对较小） ，信号的量化信噪比也很小。 B 非均匀量化 定义：就是对信号的不同部分用不同的量化间隔，具体地说，就是对小信号部分 采用较小的量化间隔，而对大信号部分就用较大的量化间隔。 实现方法：压缩与扩张法 0 1 2 3 4 5 6 t t 0 t 00 0 01 0 01 1 10 0 10 1 11 0 11 0 10 0 01 0 00 1 Ts2Ts3Ts4Ts5Ts6Ts7Ts8Ts9Ts10Ts Ts2Ts3Ts4Ts5Ts6Ts7Ts8Ts9Ts10Ts Ts2Ts3Ts4Ts5Ts6Ts7Ts8Ts9Ts10Ts (a) 抽样脉冲 (c) PCM量化 (b ) PCM抽样(d ) PCM量化 p(t) v (t) k (t) m (t) d(t) 6 5 4 3 2 1 0 t 3编码编码 定义 所谓编码就是把量化后的信号变换成代码，其相反的过程称为译码。当然这 里的编码和译码与差错控制编码和译