基于SIMULINK的PCM编码与解码的研究

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郑州大学西亚斯国际学院

本科毕业论文（设计）

题目基于SIMULINK的PCM编码与解码的研究

指导教师职称

学生姓名学号 20091521222

专业电子信息工程班级 2

院（系）电子信息工程学院电子工程系

完成时间 2013年4月18日

基于SIMULINK的PCM编码与解码的研究

摘要

脉冲编码调制（pulse code modulation），简称脉码调制，就是我们所要研究的PCM。脉冲编码调制是不仅理论上已经很完善，而且在概念上也很简单的编码系统。它很早就被广大的通信研究者研制出来了，不仅使用广泛，而且原理简单。我们运用MATLAB软件中的Simulink工具来实现PCM编解与解码的仿真，其设计方便简单而且操作方便灵活，从使得整个电路设计上的编码和解码易于完成。本论文所要研究的通信过程主要为抽样、量化、编码等步骤，MATLAB软件中的Simulink工具就为建立实际的通信系统提供了实验仿真。

利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台提供的信号处理工具箱和通信工具箱中的模块，充分发挥了Simulink建模简单，参数易于调整的特点。用示波器观察所设计的PCM的编码与解码前后的信号波形，加上各种信号源，用误码测试模块测量误码率；最后根据运行结果和波形来分析该系统的性能。

关键词 MATLAB/Simulink仿真平台/PCM编码与解码

STUDY ON PCM ENCODING AND

DECODING BASED ON SIMULINK

ABSTRACT

Pulse Code Modulation (pulse code modulation), known as pulse code

modulation, which is what we want to research. Pulse code modulation is

not only theoretically have been perfect, but also conceptually very

simple coding system.Early on, its researchers developed a general

communications, not widely used, but also simple in principle. We use

Simulink in MATLAB software tools to decode PCM series solutions and

simulation, its design, simple and easy to operate flexibly, makes the

whole encoding and decoding on the circuit design is easy to complete.

This paper studies the communication process primarily for sampling,

quantization and coding procedures, Simulink in MATLAB software

provides the tools to build the actual communication system

simulation.

Using MATLAB Simulink simulation platform of integrated

environment provides communications and signal processing toolbox

tool box module, give full play to the Simulink model simple

parameters adjustment feature. Design of PCM encoding and decoding

using oscilloscope observation posts around signal waveform, plus

III

a variety of signal sources, measuring BER error test modules and

finally according to the operating result and waveform to analyze

the performance of the system.

KEY WORDS MATLAB，Simulink simulation，PCM coded and decode

摘要 ............................................... I

ABSTRACT ......................................... II

1. 绪论 .............................................. 1

1.1 研究的背景 ........................................ 1

1.2 设计的内容及目的 .................................. 2

2. Simulink工具介绍 ................................. 3

2.1 Simulink介绍...................................... 3

2.2 Simulink的功能和特点 .............................. 3

3. PCM基本原理 ...................................... 4

3.1 抽样 .............................................. 4

3.2 量化 .............................................. 4

3.3 编码 .............................................. 7

3.4 时分多路复用 ...................................... 9

4. PCM系统仿真电路设计 ............................ 10

4.1 总体设计思想 ..................................... 10

4.2 各模块的设计和仿真图形分析 ....................... 10

4.2.1 PCM编码模块设计 .............................................................................................. 10

4.2.2 PCM解码模块设计 .............................................................................................. 14

4．2. 3 PCM系统总体模块 .......................................................................................... 16

结束语 .............................................. 19

结论 .............................................. 21

致谢 .............................................. 22

参考文献 ......................................... 23

1. 绪论

1.1 研究的背景

PCM技术是英国人A.里弗斯提出来的，后来的数字移动通信技术则运用的就是PCM技术。室内电话网中PCM技术的使用使音频电缆芯线的传输容量大大提高了。70年代的中后期，PCM技术又成功的应用于各种中、大容量传输系统。随着电子信息产业的迅速发展，通信技术运用的范围越来越广泛，其中，市话中继传输和大容量干线传输以及数字程控交换机以及用户话机中都采用了PCM技术。

对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生了数字信号，这称为PCM（pulse code modulation），即脉冲编码调制。虽然目前数字移动通信中的PCM技术已经发展的相当成熟，但是，最开始传输计算机数据用的是使交换机之间有一条中继线，不是只传送一条电话信号。PCM有两种标准（表现形式）即T1和E1。中国采用的是欧洲的E1标准。T1的速率是1.544Mbit/s，E1的速率是2.048Mbit/s。PCM技术可以发展包括多项业务，其中，不仅包括数字数据专线的业务，而且包括图片传输、话音传输等其他的业务。

脉冲编码调制是70年代末发展起来的。80年代初飞利浦和索尼公司共同推出了记录媒体之一，CD。采用脉冲编码调制音频格式的就有DVD-A，它支持立体声和5.1环绕声。脉冲编码调制的比特率，采样频率从44.1kHz发展到192kHz。脉冲编码调制这项技术可以改善和提高的方面则越来越小。要想从根本上改变PCM技术上的各种问题，必须从各个方面入手，只是简单的增加脉冲编码调制比特率和采样率是不行的。其原因是脉冲编码调制的主要问题在于：

(1) 需要在脉冲编码调制数字音频系统的输入端设置急剧升降的仅让20Hz-22.05Hz的频率通过（高端22.05kHz是由于CD44.1kHz的一半频率而确定）的滤波器。

(2) 在录音时采用数字滤波器是为了减低采样频率，在重放时也采用数字滤波器为了提高采样频率，两者都需要加入重复定量噪声，这是为了控制小信号在编码时的失真。但是，这样就限制了PCM技术在音频还原时的真实度。

基于Matlab的16QAM通信系统的设计与仿真资料

淮海工学院

课程设计报告书

课程名称：通信系统的计算机仿真设计

题目： 16QAM通信系统性能分析

与MATLAB仿真

系（院）：电子工程学院

学期： 2013-2014-2

专业班级：

姓名：

学号：

评语：

成绩：

签名：

日期：课程设计报告专用纸

第 1 页共 17页基于Matlab的16QAM通信系统的设计与仿真

1 绪论

1.1 研究背景与研究意义

应用MATLAB的编程方法和功能模块可以搭建各种仿真系统，还可以应用丰富的时间域、频率域、相位域的仿真测量仪器。许多新一代通信系统的系统级仿真程序出现在MATLAB软件的演示实例中，这使得学习的效率大为提高，对技术与系统的理解已经从概念深入到电路方案和选取层面。

Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平台的著名仿真环境。Simulink作为一种专业和功能强大且操作简单的仿真工具，目前已被越来越多的工程技术人员所青睐，它搭建积木式的建模仿真方式既简单又直观，而且已经在各个领域得到了广泛的应用。

QAM（Quadrature Amplitude Modulation）：正交振幅调制。正交振幅调制，这是近年来被国际上移动通信技术专家十分重视的一种信号调制方式。QAM是数字信号的一种调制方式，在调制过程中，同时以载波信号的幅度和相位来代表不同的数字比特编码，把多进制与正交载波技术结合起来，进一步提高频带利用率。

基于Matlab的16QAM通信系统的设计与仿真

淮海工学院

课程设计报告书

课程名称：通信系统的运算机仿真设计

题目： 16QAM通信系统性能分析

与MATLAB仿真

系（院）：电子工程学院

学期： 2021-2021-2

专业班级：

姓名：

学号：

基于Matlab的16QAM通信系统的设计与仿真

1 绪论

1.1 研究背景与研究意义评语：

成绩：

签名：

日期：应用MATLAB的编程方式和功能模块能够搭建各类仿真系统，还能够应用丰硕的时刻域、频率域、相位域的仿真测量仪器。许多新一代通信系统的系统级仿真程序出此刻MATLAB软件的演示实例中，这使得学习的效率大为提高，对技术与系统的明白得已经从概念深切到电路方案和选取层面。

Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平台的闻名仿真环境。Simulink作为一种专业和功能壮大且操作简单的仿真工具，目前已被越来越多的工程技术人员所青睐，它搭建积木式的建仿照真方式既简单又直观，而且已经在各个领域取得了普遍的应用。

QAM（Quadrature Amplitude Modulation）：正交调制。正交振幅，这是最近几年来被上专家十分重视的一种信号调制方式。QAM是数字信号的一种调制方式，在调制进程中，同时以的幅度和相位来代表不同的数字比特，把多进制与正交载波技术结合起来，进一步提高频带。

正交调幅是一种将两种调幅信号汇合到一个的方式，因此会双倍扩展有效。正交调幅被用于脉冲调幅，专门是在无线网络应用。

1.2 课程设计的目的和任务

现代通信原理实验报告

太原理工大学现代科技学院

现代通信原理课程实验报告

专业班级通信17-3

学号 2017101086

姓名丁一帆

指导教师李化太原理工大学现代科技学院实验报告

实验名称 2ASK 调制与解调Matlab Simulink 仿真同组人

专业班级通信17-3 学号 2017101086 姓名丁一帆成绩

一、实验目的

1．掌握 2ASK 的调制原理和 Matlab Simulink 仿真方法

2．掌握 2ASK 的解调原理和 Matlab Simulink 仿真方法

二、实验原理

2ASK二进制振幅调制就是用二进制数字基带信号控制正弦载波的幅度，使载波振幅随着二进制数字基带信号而变化，而其频率和初始相位保持不变。信息比特是通过载波的幅度来传递的。其信号表达式为：0()()coscetStt，S(t)为单极性数字基带信号。由于调制信号只有0或1两个电平，相乘的结果相当于将载频或者关断，或者接通，它的实际意义是当调制的数字信号“1”时，传输载波；当调制的数字信号为“0”时，不传输载波。2ASK信号的时间波形e2ASK(t)随二进制基带信号S(t)通断变化。所以又被称为通断键控信号

三、实验内容、步骤

1 Simulink模型的建立

通过Simulink的工作模块建立2ASK二级调制系统，用频谱分析仪观察调制前后的频谱，用示波器观察调制信号前后的波形 ……………………………………装………………………………………订…………………………………………线……………………………………… 太原理工大学现代科技学院实验报告

正弦波源，这里使用的是Signal Processing Blockset\DSP Sources\Sine

可见光通信中高阶调制格式研究

赵婷;李洪祚;宫玉琳

【摘要】可见光通信（VLC）系统采用发光二极管（LED）作为光源，使得系统具有照明与通信的双重作用，从而极大地节约了能源。LED调制带宽有限是VLC技术发展的主要障碍，研究者们已经提出了用于扩展调制带宽、提高传输速率的多种技术，如蓝光过滤、均衡技术、多输入多输出（MIMO）技术、高阶调制格式、波分复用技术、离散多音调调制等。VLC系统的传输速率可以通过这些技术中的某种技术或者几种技术相结合得到大大提高。本文采用各子载波调制为MQAM的OFDM技术对可见光通信的影响，介绍了可见光通信系统，并通过SIMULINK仿真分析了MQAM调制的星座图，平均功率谱密度及误码率，进一步证明了高阶正交幅度调制（MQAM）可以调高频带利用率并降低误码率，采用256QAM调制频带利用率提高为16QAM调制的2倍。%Visible light communication

system using light emitting diode as light source, the system has the dual

role of lighting and communication,thereby greatly saving energy .The

bandwidth of LED modulation is a major obstacle to development of VLC

technology. Researchers have put forward a variety of techniques to

extend the modulation band-width and improve the transmission rate,

such as Blu-ray filtering, equalization, multiple-input multiple-output (MI-MO) technology, high ary modulation format, the wavelength division

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