模拟信号数字化传输系统课程设计

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1、 目录 前言 1 1 模拟信号数字化传输原理 2 1.1 模拟信号的数字化传输 2 1.2 模拟信号的抽样 2 1.3 抽样信号的量化 3 1.4 脉冲编码调制 6 1.5 差分脉冲编码调制 7 1.5.1 预测编码 . 7 1.5.2 DPCM 的基本原理 . 7 1.6 增量调制 DM 8 1.7 自适应增量调制 ADM 9 1.8 自适应差分脉冲编码（ADPCM）调制 . 9 1.8.1 ADPCM 的概念. 10 1.8.2 ADPCM 的原理. 10 2 模拟信号数字化传输系统设计与仿真 12 2.1 Simulink 组件使用介绍 . 12 2.2 模拟信号抽样的设计 13 2.3

2、 模拟信号量化的设计 14 2.4 PCM 编译码系统的设计 . 15 2.5 DPCM 编译码系统的设计 16 3 模拟信号数字化传输系统的实现与分析 18 3.1 模拟信号抽样的观察与分析 18 3.2 模拟信号量化的观察与分析 19 3.3 PCM 编译码系统的观察与分析 . 20 3.4 DPCM 编译码系统的观察与分析 21 总结 22 参考文献 23 通信原理课程设通信原理课程设计计 1 前言 1837 年，莫尔斯完成了电报系统，此系统于 1844 年在华盛顿和巴尔迪摩尔之 间试运营，这可认为是电信或者远程通信，也就是数字通信的开始。 数字化可从脉冲编码调制开始说起。 1937 年

3、里夫提出用脉冲编码调制对语声信 号编码，这种方法优点很多。例如易于加密，不像模拟传输那样有噪声积累等。但 在当代代价太大，无法实用化；在第二次世界大战期间，美军曾开发并使用 24 路 PCM 系统，取得优良的保密效果。但在商业上应用还要等到 20 世纪 70 年代。才能 取代当时普遍采用的载波系统。我国 70 代初期决定采用 30 路的一次群标准，80 年 代初步引入商用，并开始了通信数字化的方向。数字化的另一个动向是计算机通信 的发展。随着计算机能力的强大，并日益被利用，计算机之间的信息共享成为进一 步扩大其效能的必需。60 年代对此进行了很多研究，其结果表现在 1972 年投入使 用的阿巴

4、网。 由此可见，通信系统中的信息传输已经基本数字化。在广播系统中，当前还是 以模拟方式为主，但数字化的趋向也已经明显，为了改进质量，数字声频广播和数 字电视广播已经提前到日程上来，21 世纪已经逐步取代模拟系统。尤为甚者，设备 的数字化，更是日新月异。近年来提出的软件无线电技术，试图在射频进行模数， 把调制解调和锁相等模拟运算全部数字化，这使设备超小型化并具有多种功能，所 以数字化进程还在发展。 通信原理课程设通信原理课程设计计 2 1 模拟信号数字化传输原理 1.1 模拟信号的数字化传输 模拟信号的数字传输是指把模拟信号先变换为数字信号后，再进行传输。由于 与模拟传输相比，数字传输有着抗干扰

5、能力强、差错可控等众多优点，因而此技术 越来越受到重视。模/数变换是把模拟基带信号变换为数字基带信号，尽管后者的带 宽会比前者大得很多，但本质上仍属于基带信号。这种传输可直接采用基带传输， 或经过数字调制后再做频带传输。 图 1-1 模拟信号数字化流程图 数字化包括抽样、量化、编码三个步骤，如图 1-1 所示：抽样完成时间离散量 化过程，所得抽样值 m(kT)为 PAM 信号；量化完成复制离散化过程，所得量化信号 值 mq(kT)为多电平 PAM 信号；编码完成多进制到二进制的变化过程，所得 s(t)是二 进制编码信号。 1.2 模拟信号的抽样 模拟信号通常是时间上连续的信号。在一系列离散点上

6、，对这种信号抽取样值 称为抽样，如图 1-2 所示。图中 m(t)是一个模拟信号，在等时间间隔 T 上，对它抽 取样值。在理论上，抽样过程可以看作使用周期性单位冲激脉冲（impulse）和此模 拟信号相乘。抽样结果得到的是一系列周期性的冲激脉冲，其面积和模拟信号的取 值成正比。冲激脉冲在图 1-2 中用一些箭头表示，实际上，是用周期性窄脉冲代替 冲激脉冲与模拟信号相乘。 抽样定理指出：设一个连续模拟信号 m(t)中的最高频率2fH），那么各相 邻频移后的频谱不会发生重叠。 s(t) mq(kT) m(kT) m(t) 抽样 量化 编码 通信原理课程设通信原理课程设计计 3 m (t) t M () O H H T (t) t T ( ) T 2 t m s(t) O M s( ) H H T 2 (a )(b ) (c)(d ) (e)(f ) 图 1-2 模拟信号的抽样过程 这里就能设法（如利用低通滤波器）从抽样信号的频谱 Ms()中得到原信号的 频谱，即从取样信号 ms(t)中恢复原信号 m(t)，如图 1-3 所示。如果 s2H