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课程设计(论文)任务书信息工程学院通信工程专业14-2 班一、课程设计(论文)题目脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真二、课程设计(论文)工作自2017年1 月3日起至2017年1月 13日止。
三、课程设计(论文) 地点: 图书馆、寝室、通信实验室（4-410）。
四、课程设计(论文)内容要求：1．本课程设计的目的（1）使学生掌握通信系统各功能模块的基本工作原理；（2）培养学生采用Matlab与Simulink相结合对各种编码与解码进行仿真的方法；（3）培养学生对PCM的理解能力；（4）能提高和挖掘学生对所学知识的实际应用能力即创新能力；（5）提高学生的科技论文写作能力。
2．课程设计的任务及要求1）基本要求：（1）学习Matlab与Simulink仿真软件的使用；（2）对PCM，DPCM，ΔM编码与解码各功能模块的工作原理进行分析；（3）提出各种编码与解码电路的设计方案，选用合适的模块；（4）对所设计系统进行仿真；（5）并对仿真结果进行分析。
a. 采样定理的原理仿真b. PCM编码与解码c. DPCM编码与解码；增量调制（至少选做一种）2）创新要求：3）课程设计论文编写要求（1）要按照书稿的规格打印誊写毕业论文（2）论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等（3）毕业论文装订按学校的统一要求完成4）答辩标准：（1）完成原理分析（20分）（2）系统方案选择（30分）（3）仿真结果分析（30分）（4）论文写作（20分）5）参考文献：（1）王俊峰.《通信原理MATLAB仿真教程》人民邮电出版社第1版 .2010.11.1 （2）赵静.《基于MATLAB的通信系统仿真》北京航空航天大学出版社6）课程设计进度安排内容天数地点构思及收集资料 2 图书馆仿真 5 实验室撰写论文 3 实验室学生签名：2017年1月3日课程设计(论文)评审意见（1）完成原理分析（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（2）系统方案选择（30分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（3）仿真结果分析（30分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（4）论文写作（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（5）格式规范性及考勤是否降等级：是（）、否（）评阅人：职称：副教授2017年1月13日目录摘要 (I)Abstract............................................................................................................................................................... I I1 绪论 (1)2 PCM脉冲编码原理 (2)2.1 模拟信号的抽样及频谱分析 (2)2.1.1 信号的采样 (2)2.1.2 抽样定理 (2)2.1.3 采样信号的频谱分析 (3)2.2 量化 (3)2.2.1 量化的定义 (3)2.2.2 量化的分类 (4)2.2.3 MATLAB的A律13折线量化 (10)2.3 PCM编码 (10)2.3.1 编码的定义 (10)2.3.2 码型的选择 (11)2.3.3 ＰＣM脉冲编码的原理 (11)3 PCM的MA TLAB实现 (13)3.1 PCM抽样的MATLAB实现 (13)3.2 PCM量化的MATLAB实现 (16)3.2.1 PCM均匀量化的MATLAB实现 (16)3.2.2 PCM A律非均匀量化的MATLAB实现 (18)3.3 PCM A律13折线编码的MATLAB实现 (20)4结果分析及总结 (23)参考文献 (24)。
脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真摘要: SystemView 仿真软件可以实现多层次的通信系统仿真。
脉冲编码调制（PCM）是现代语音通信中数字化的重要编码方式。
利用SystemView 实现脉冲编码调制(PCM)仿真，可以为硬件电路实现提供理论依据。
通过仿真展示了PCM编码实现的设计思路及具体过程，并加以进行分析。
关键词: PCM 编译码1、引言随着电子技术和计算机技术的发展，仿真技术得到了广泛的应用。
基于信号的用于通信系统的动态仿真软件SystemView具有强大的功能，可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用，并且提供了嵌入式的模块分析方法，形成多层系统，使系统设计更加简洁明了，便于完成复杂系统的设计。
SystemView具有良好的交互界面，通过分析窗口和示波器模拟等方法，提供了一个可视的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域也得到认可，尤其在信号分析、通信系统等领域。
其可以实现复杂的模拟、数字及数模混合电路及各种速率系统，并提供了内容丰富的基本库和专业库。
本文主要阐述了如何利用SystemView实现脉冲编码调制（PCM）。
系统的实现通过模块分层实现，模块主要由PCM编码模块、PCM译码模块、及逻辑时钟控制信号构成。
通过仿真设计电路，分析电路仿真结果，为最终硬件实现提供理论依据。
2、系统介绍PCM即脉冲编码调制，在通信系统中完成将语音信号数字化功能。
PCM的实现主要包括三个步骤完成：抽样、量化、编码。
分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。
根据CCITT的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种建议方式，分别为A律和μ律方式，我国采用了A律方式，由于A律压缩实现复杂，常使用13 折线法编码,采用非均匀量化PCM编码示意图见图1。
图1 PCM 原理框图下面将介绍PCM 编码中抽样、量化及编码的原理： (a) 抽样所谓抽样，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。
课程设计说明书
课程设计名称：专业课程设计
课程设计题目：基于Matlab的脉冲编码仿真
学院名称：信息工程学院
专业：通信工程班级：
学号：姓名：
评分：教师：
20 13 年7 月 3 日
专业课程设计任务书
20 12－20 13 学年第 2 学期第17 周－19 周
题目基于Matlab的脉冲编码调制
内容及要求
1．以TP3067为核心设计调制系统；
2．设计PCM解调系统；
3．调制、解调信号必须一致。
进度安排
17周：查找资料，进行系统软件方案设计；
18周：软件的分模块调试；
19周：系统联调；设计结果验收，报告初稿的撰写。
学生姓名：李明
指导时间：每周一、二、三、四指导地点：E楼 610 室任务下达20 13年 6月 17 日任务完成20 13年 7月 5 日
考核方式 1.评阅□ 2.答辩□ 3.实际操作□ 4.其它□指导教师程宜凡系（部）主任付崇芳
摘要
本课题结合MATLAB软件的Simulink仿真功能与S-函数的仿真扩展功能，完成了对脉冲编码调制（PCM）系统的仿真与建模分析。
课题中主要分为三部分对脉冲编码调制（PCM）系统原理进行仿真建模与仿真分析，它们分别为采样、量化和编码原理的仿真建模。
同时仿真分析了采样与欠采样的波形、均匀量化与非均匀量化的量化误差、A 律13折线和μ律15折线的量化误差、PCM与DPCM系统的量化噪声。
通过对脉冲编码调制（PCM）系统原理的这些仿真分析，在教学中将会有很大的应用价值。
关键词：脉冲编码调制（PCM）；Simulink仿真；量化误差。
脉冲编码调制(P C M)系统设计与仿真摘要 : SystemView 仿真软件可以实现多层次的通信系统仿真。
脉冲编码调制（PCM）是现代语音通信中数字化的重要编码方式。
利用SystemView 实现脉冲编码调制(PCM)仿真，可以为硬件电路实现提供理论依据。
通过仿真展示了PCM编码实现的设计思路及具体过程，并加以进行分析。
关键词: PCM 编译码1、引言随着电子技术和计算机技术的发展，仿真技术得到了广泛的应用。
基于信号的用于通信系统的动态仿真软件SystemView具有强大的功能，可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用，并且提供了嵌入式的模块分析方法，形成多层系统，使系统设计更加简洁明了，便于完成复杂系统的设计。
SystemView具有良好的交互界面，通过分析窗口和示波器模拟等方法，提供了一个可视的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域也得到认可，尤其在信号分析、通信系统等领域。
其可以实现复杂的模拟、数字及数模混合电路及各种速率系统，并提供了内容丰富的基本库和专业库。
本文主要阐述了如何利用SystemView实现脉冲编码调制（PCM）。
系统的实现通过模块分层实现，模块主要由PCM编码模块、PCM译码模块、及逻辑时钟控制信号构成。
通过仿真设计电路，分析电路仿真结果，为最终硬件实现提供理论依据。
2、系统介绍PCM即脉冲编码调制，在通信系统中完成将语音信号数字化功能。
PCM 的实现主要包括三个步骤完成：抽样、量化、编码。
分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。
根据CCITT的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种建议方式，分别为A律和μ律方式，我国采用了A律方式，由于A律压缩实现复杂，常使用 13 折线法编码,采用非均匀量化PCM编码示意图见图1。
图1 PCM原理框图下面将介绍PCM编码中抽样、量化及编码的原理：(a) 抽样所谓抽样，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。
毕业设计（论文）说明书院（系）：通信与控制工程学院专业：通信工程姓名：题目：基于MATLAB的脉冲编码仿真日期：2004年6月3日摘要：本课题结合MATLAB软件的Simulink仿真功能与S-函数的仿真扩展功能，完成了对脉冲编码调制（PCM）系统的仿真与建模分析。
课题中主要分为三部分对脉冲编码调制（PCM）系统原理进行仿真建模与仿真分析，它们分别为采样、量化和编码原理的仿真建模。
同时仿真分析了采样与欠采样的波形、均匀量化与非均匀量化的量化误差、A律13折线和μ律15折线的量化误差、PCM与DPCM系统的量化噪声。
通过对脉冲编码调制（PCM）系统原理的这些仿真分析，在教学中将会有很大的应用价值。
关键词：脉冲编码调制（PCM）；Simulink仿真；量化误差Abstract: In this task, combination the Simulink emulatation function and the S- function’s spread function of MATLAB software, have completed the systematic emulatation and modeling for pulse code modulation( PCM). In this task，divide into 3 parts mainly, emulate to build mould and emulate analysis for the principle of pulse code modulation( PCM) systematic. They are modeling and emulatation of sampling, quantizing and ecoding. At the same time, emulate to analyse the waveform of sampling and owe sampling , the quantizing error of uniform quantizing and nonuniform quantizing, the quantizing error of A-Law and μ- Law , the quantizing noise of PCM and DPCM system. Through the emulatation’s analysing for these pulse code modulation( PCM) of systematic principle, it will have a great value of application for teaching in the future.Keywords: Pulse coding modulation ( PCM); Simulink emulates ;Quantizing error目录第一章项目概述 (1)第二章MATLAB简介 (2)MATLAB与通信仿真 (2)2.1.1 MATLAB的概述 (2)2.1.2 MATLAB集成开发环境 (2)2.1.3通信仿真 (2)Simulink仿真系统 (4)2.2.1 Simulink的简介 (4)2.2.2 Simulink的工作环境 (5)2.2.3 Simulink扩展工具S-函数 (6)第三章脉冲编码仿真 (13)模拟信号采样的仿真 (13)窄脉冲采样仿真分析 (16)量化 (19)3.3.1量化的仿真 (19)3.3.2 A律13折线与μ律15折线的量化误差比较 (24)3.3.3 P CM与DPCM系统的量化噪声 (27)脉冲编码调制（PCM） (31)编码的MATLAB仿真 (31)第四章体会 (35)附录A：源程序 (36)附录B：翻译资料 (44)参考文献 (53)第一章项目概述数字通信作为一种新型的通信手段，早在20世纪30年代就已经提出。
如有帮助，欢迎下载支持课程设计说明书课程设计名称：专业课程设计课程设计题目：基于Matlab的脉冲编码仿真学院名称：信息工程学院专业：通信工程班级：学号：姓名：评分：教师：20 13 年7 月 3 日专业课程设计任务书20 12－20 13 学年第 2 学期第17 周－19 周题目基于Matlab的脉冲编码调制内容及要求1．以TP3067为核心设计调制系统；2．设计PCM解调系统；3．调制、解调信号必须一致。
进度安排17周：查找资料，进行系统软件方案设计；18周：软件的分模块调试；19周：系统联调；设计结果验收，报告初稿的撰写。
学生姓名：李明指导时间：每周一、二、三、四指导地点：E楼 610 室任务下达20 13年 6月 17 日任务完成20 13年 7月 5 日考核方式 1.评阅□ 2.答辩□ 3.实际操作□ 4.其它□指导教师程宜凡系（部）主任付崇芳摘要本课题结合MATLAB软件的Simulink仿真功能与S-函数的仿真扩展功能，完成了对脉冲编码调制（PCM）系统的仿真与建模分析。
课题中主要分为三部分对脉冲编码调制（PCM）系统原理进行仿真建模与仿真分析，它们分别为采样、量化和编码原理的仿真建模。
同时仿真分析了采样与欠采样的波形、均匀量化与非均匀量化的量化误差、A 律13折线和μ律15折线的量化误差、PCM与DPCM系统的量化噪声。
通过对脉冲编码调制（PCM）系统原理的这些仿真分析，在教学中将会有很大的应用价值。
关键词：脉冲编码调制（PCM）；Simulink仿真；量化误差目录前言 ................................................................................................. ....错误！未定义书签。
第一章设计任务 .......................................................................... ...错误！未定义书签。
课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 脉冲编码调制（PCM）的实现初始条件：1、MATLAB软件；2、脉冲编码调制相关知识。
要求完成的主要任务:1、任务实现脉冲编码调制（PCM）技术的三个过程：采样、量化与编码。
2、要求用仿真软件对其进行验证，使其满足以下要求：（1）模拟信号的最高频率限制在4KHZ以内；（2）分别实现64级电平的均匀量化和A压缩率的非均匀量化；（3）按照13折线A律特性编成8位码。
时间安排：第1，2天：分析题目，方案设计；第3，4，5天：软件设计；第6，7天：系统仿真；第8天：答辩，完成设计说明书。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要IAbstractII1 绪论12 MATLAB简介22.1 MATLAB软件简介22.2 MATLAB程序设计方法23 PCM脉冲编码原理43.1 模拟信号的抽样及频谱分析43.1.1 信号的采样43.1.2 抽样定理43.1.3采样信号的频谱分析53.2 量化53.2.1 量化的定义53.2.2 量化的分类63.2.3 MATLAB的A律13折线量化123.3 PCM编码123.3.1 编码的定义123.3.2 码型的选择133.3.3 PCM脉冲编码的原理134 PCM的MATLAB实现154.1 PCM抽样的MATLAB实现154.2PCM量化的MATLAB实现184.2.1 PCM均匀量化的MATLAB实现184.2.2 PCM A律非均匀量化的MATLAB实现204.3PCM A律13折线编码的MATLAB实现225结果分析及总结25参考文献26摘要本设计结合PCM的抽样、量化、编码原理，利用MATLAB软件编程和绘图功能，完成了对脉冲编码调制（PCM）系统的建模与仿真分析。
课题中主要分为三部分对脉冲编码调制（PCM）系统原理进行建模与仿真分析，分别为采样、量化和编码原理的建模仿真。
同时仿真分析了采样与欠采样的波形、均匀量化与A律13折线非均匀量化的量化性能及其差异。
基于MATLAB的PCM系统仿真摘要 :脉冲编码调制（PCM）是现代语音通信中数字化的重要编码方式。
学习通过利用计算机建立通信系统模型的基本方法和基本技能，学习会利用仿真的手段对通信系统的基本理论和基本算法进行验证。
学习现有流行的通信系统仿真软件的基本使用方法，利用Matlab软件解决通信中存在的问题。
关键词: PCM，Matlab目录1.前言 (2)2. PCM简介 (3)2.1 PCM的基本概念 (3)2.2 PCM的技术发展 (3)3. PCM原理及仿真 (4)3.1PCM编码原理 (4)3.1.1抽样 (5)3.1.2量化 (5)3.1.3编码 (6)3.1.4译码 (7)4.设计过程及结果 (7)4.1量化级为64，128，u律非线性程序及运行结果 (7)4.2 simulink A律非线性程序及运行结果 (9)5. 设计总结 (11)参考文献 (12)1.前言脉冲编码调制（PCM）就是把一个时间连续，取值连续的模拟信号变换成时间离散，取值离散的数字信号后在信道中传输。
脉冲编码调制就是对模拟信号先抽样，再对样值幅度量化、编码的过程。
PCM 在通信系统中完成将语音信号数字化功能，它的实现主要包括三个步骤完成：抽样、量化、编码。
分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。
其中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，抽样必须遵循奈奎斯特抽样定理。
该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，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。
抽样速率采用8Kbit/s。
而量化就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散。
最后编码就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。
然而，实际上量化是在编码过程中同时完成的，故编码过程也称为模/数变换，可记作A/D。
2. PCM简介2.1 PCM的基本概念在光纤通行系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲“0”码和“1”码，它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。
重庆三峡学院通信原理课程设计题目：脉冲编码调制（PCM）系统设计与仿真院（系）：物理与电子工程学院班级： 2007级1班负责人：学号: 小组成员：学号：指导教师：摘要 :脉冲编码调制（PCM）是现代语音通信中数字化的重要编码方式。
MATLAB 仿真软件可以实现多层次的通信系统仿真。
利用MATLAB 软件实现脉冲编码调制(PCM)仿真，可以为硬件电路实现提供理论依据。
通过仿真展示了PCM编码实现的设计思路及具体过程，并加以进行分析。
关键词: PCM 编译码1、脉冲编码调制（PCM）原理脉冲编码调制（PCM）简称脉码调制，它是一种用二进制数字代码来代替连续信号的抽样值，从而实现通信的方式。
由于这种通信方式抗干扰能力强，因此在光钎通信、数字微波通信、卫星通信中均获得了极为广泛的运用。
PCM信号的形成是模拟信号经过“抽样、量化、编码”三个步骤实现的。
分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。
根据CCITT的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种建议方式，分别为A律和μ律方式，我国采用了A律方式，由于A律压缩实现复杂，常使用 13 折线法编码。
PCM系统的原理框图如图1.1所示。
在编码器（1.1（a））中由冲击脉冲对模拟信号抽样，得到在抽样时刻上的信号抽样值。
这个抽样值仍是模拟量。
在它量化之前，通常用保持电路将其做短暂保存，以便电路有时间将其量化。
在实际电路中常把抽样和保持电路做在一起，称为抽样保持电路。
图中的量化器把模拟抽样信号变成离散的数字量，然后在编码器中进行二进制编码。
这样，每个二进制码组就代表一个量化后的信号抽样值。
图1.1（b）中的译码器的原理与编码过程相反，这里不再赘述。
模拟信号输入抽样保持量化器编码器 PCM信号输出冲激脉冲（a）编码器PCM信号输入译码器低通滤波器模拟信号输出（b）译码器图1.1 PCM原理方框图1.1 抽样所谓抽样，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。
课程设计评分标准目录课程设计评分标准 0基于MATLAB/SIMULINK的PCM编码的研究与仿真....... - 2 -摘要 ............................................................................. - 2 -ABSTRACT....................................................................... - 2 -1 背景知识 ....................................................................... - 3 -1.1PCM原理及仿真 (3)1.1.1脉冲编码调制................................................................ - 3 -1.1.2 PCM编码原理................................................................ - 4 -2 M文件仿真 .................................................................... - 8 -3 SIMULINK仿真 ............................................................ - 12 -3.1原始模拟信号电路图及仿真图 (12)3.2PCM编码器电路设计 (14)3.3PCM解码器电路设计 (20)4心得体会 ...................................................................... - 23 -参考文献 ......................................................................... - 24 -基于MATLAB/simulink的PCM编码的研究与仿真摘要本设计结合PCM的抽样、量化、编码原理，利用MATLAB软件编程和绘图功能，完成了对脉冲编码调制（PCM）系统的建模与仿真分析。
现代通信原理课程设计报告题目：基于Matlab的A律PCM编码系统设计与仿真*名：**学院：研究生院专业：电子与通信工程指导教师：**完成日期：2013 年4 月14日基于Matlab 的A 律PCM 编码系统设计与仿真1 系统设计原理1.1脉冲编码调制（PCM ）脉冲编码调制(PCM ，Pulse Code Modulation)在通信系统中完成将语音信号数字化功能。
是一种对模拟信号数字化的取样技术，将模拟信号变换为数字信号的编码方式，特别是对于音频信号。
PCM 对信号每秒钟取样 8000 次；每次取样为8个位，总共64kbps 。
PCM 的实现主要包括三个步骤完成：抽样、量化、编码。
分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。
根据CCITT 的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种建议方式，分别为A 律和μ律方式，我国采用了A 律方式，由于A 律压缩实现复杂，常使用 13 折线法编码,采用非均匀量化PCM 编码示意图如图1.2 A 律压缩律原理广泛采用的两种对数压缩律是μ压缩律和A 压缩律。
美国采用μ压缩律，我国和欧洲各国均采用A 压缩律，因此，PCM 编码方式采用的也是A 压缩律。
所谓A 压缩律也就是压缩器具有如下特性的压缩律：A X A Ax y 10,ln 1≤<+=11,ln 1ln 1<≤++=X A A Ax y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。
A 律压缩律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。
由于A律压缩实现复杂，常使用 13 折线法编码, 压扩特性图如下图所示A律函数13折线压扩特性图图中横坐标x在0~1区间中分为不均匀的8段。
2/1~1间的线段称为第8段；4/1~2/1间的线段称为第7段；8/1~4/1间的线段称为第6段；依此类推，直到0~128/1间的线段称为第1段。
课程设计(论文)任务书信息工程学院通信工程专业142 班一、课程设计(论文)题目脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真二、课程设计(论文)工作自1月3日起至1月13日止。
三、课程设计(论文) 地址: 图书馆、寝室、通信实验室（4410）。
四、课程设计(论文)内容要求：1．本课程设计的目的（1）使学生掌握通信系统各功能模块的基本工作原理；（2）培养学生采取Matlab与Simulink相结合对各种编码与解码进行仿真的办法；（3）培养学生对PCM的理解能力；（4）能提高和挖掘学生对所学知识的实际应用能力即立异能力；（5）提高学生的科技论文写作能力。
2．课程设计的任务及要求1）基本要求：（1）学习Matlab与Simulink仿真软件的使用；（2）对PCM，DPCM，ΔM编码与解码各功能模块的工作原理进行阐发；（3）提出各种编码与解码电路的设计计划，选用合适的模块；（4）对所设计系统进行仿真；（5）并对仿真结果进行阐发。
a. 采样定理的原理仿真b. PCM编码与解码c. DPCM编码与解码；增量调制（至少选做一种）2）立异要求：3）课程设计论文编写要求（1）要依照书稿的规格打印誊写结业论文（2）论文包含目录、绪论、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等（3）结业论文装订按学校的统一要求完成4）辩论标准：（1）完成原理阐发（20分）（2）系统计划选择（30分）（3）仿真结果阐发（30分）（4）论文写作（20分）5）参考文献：（1）王俊峰.《通信原理MATLAB仿真教程》人民邮电出版社第1版 ..11.1（2）赵静.《基于MATLAB的通信系统仿真》北京航空航天年夜学出版社6）课程设计进度安插内容天数地址构思及收集资料2图书馆仿真5实验室撰写论文3实验室学生签名：1月3日课程设计(论文)评审意见（1）完成原理阐发（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（2）系统计划选择（30分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（3）仿真结果阐发（30分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（4）论文写作（20分）：优（）、良（）、中（）、一般（）、差（）；（5）格式规范性及考勤是否降品级：是（）、否（）评阅人：职称：副教授1月13日目录摘要IAbstractI1 绪论02 PCM脉冲编码原理02.1 模拟信号的抽样及频谱阐发02.1.1 信号的采样02.1.2 抽样定理02.1.3 采样信号的频谱阐发12.2 量化22.2.1 量化的界说22.2.2 量化的分类22.2.3 MATLAB的A律13折线量化82.3 PCM编码92.3.1 编码的界说92.3.2 码型的选择102.3.3 ＰＣM脉冲编码的原理103 PCM的MATLAB实现113.1 PCM抽样的MA TLAB实现113.2 PCM量化的MA TLAB实现153.2.1 PCM均匀量化的MA TLAB实现153.2.2 PCM A律非均匀量化的MA TLAB实现163.3 PCM A律13折线编码的MA TLAB实现184结果阐发及总结20参考文献21摘要本设计结合PCM的抽样、量化、编码原理，利用MATLAB软件编程和绘图功能，完成了对脉冲编码调制（PCM）系统的建模与仿真阐发。
目录摘要 (I)1. PCM编码基本原理 (1)2. 抽样量化编码 (2)2.1 抽样 (2)2.2 量化 (2)2.3 编码 (4)3. 系统仿真 (7)3.1 A律非线性化准则程序及运行结果 (7)3.1.1 A律非线性程序 (7)3.1.2 量化误差图形 (9)3.1.3 量化器输出输入特性曲线 (9)3.2 U律非线性化准则程序及运行结果 (10)3.2.1 U律非线性程序 (10)3.2.2 量化误差图形 (12)3.2.3 量化器输出输入特性曲线 (12)总结 (13)参考文献 (14)摘要脉冲编码调制（PCM）是现代语音通信中数字化的重要编码方式。
脉冲编码调制是概念上最简单、理论上最完善的编码系统，是最早研制成功、使用最为广泛的编码系统，但也是数据量最大的编码系统。
运用 Matlab 软件仿真来实现 PCM 编解码芯片的部分功能，从而完成整个电路设计上的编解码，设计简单，灵活方便。
本文介绍用 Matlab 的 Simulink 来仿真实现 PCM 编解码器的方法和过程，采用 Matlab 通信仿真软件对应用于无线信道中的数字通信方式和主要通信过程的实际情况进行计算机模拟仿真。
主要通信过程为采样、量化、编码、调制解调等，为建立实际通信系统提供了实验仿真。
学习通过利用计算机建立通信系统模型的基本方法和基本技能，学会利用仿真的手段对通信系统的基本理论和基本算法进行验证。
学习现有流行的通信系统仿真软件的基本使用方法，利用Matlab软件解决通信中存在的问题。
关键字 PCM，Matlab，Simulink1. PCM编码基本原理脉冲编码调制(PCM，Pulse Code Modulation)在通信系统中完成将语音信号数字化功能。
是一种对模拟信号数字化的取样技术，将模拟信号变换为数字信号的编码方式，特别是对于音频信号。
就是把一个时间连续，取值连续的模拟信号变换成时间离散，取值离散的数字信号后在信道中传输。
基于MATLAB的脉冲编码调制仿真作者：张原魏璐璐王静来源：《电脑知识与技术》2016年第36期摘要：脉冲编码调制（Pulse Code Module，PCM）是实现模拟信号数字化传输的编解码系统。
该文利用MATLAB编程仿真实现脉冲编码调制系统的抽样、量化以及编码过程，把时域和振幅连续的模拟信号变换为离散的数字信号，以实现A/D转换，然后进行编码的MATLAB 仿真，使分析其量化误差以及译码误差，并在编码之后加入高斯白噪声，并在最终译码时统计其误码率。
PCM数字通信系统对信号的传输有一定的误差存在，但随着量化电平的增大，量化效果越来越好，脉冲编码调制在处理小信号时，PCM系统性能较好，大信号时就会出现较大的误差，且通信系统的信噪比越高，系统的有效性越好。
关键词：脉冲编码调制（PCM）；仿真；MATLAB；误差中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）36-0215-03PCM（Pulse Code Modulation），脉冲编码调制，将连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码以产生二进制符号的过程，对信号进行数字化传输，提高通信系统的有效性和可靠性。
其理论简单，应用成熟，因具有提供很高带宽，满足用户的大数据量的传输；噪声不积累；支持从 2M至155M的各种速率；通过SDH设备进行网络传输；线路协议简单；线路使用费用便宜；接口丰富便于用户连接内部网络；可以承载更多的数据传输业务等优点。
目前脉冲编码调制在通信、微波接力通信及同轴电缆等方面都获得广泛的应用。
下面，我们将通过MATLAB_R2014a软件对脉冲编码调制进行仿真，并分析其误差。
1 抽样的MATLAB仿真脉冲编码调制抽样的MATLAB程序设计步骤：1）确定话音信号为模拟信号；2）根据输入的话音信号，选择抽样频率，对原始话音信号进行抽样；3）编写程序，画出其抽样图形如图1所示。
图1是幅值为1、角频率为1的正弦信号，抽样周期为，采取的抽样频率，原始信号的频率为，远大于原始信号最大频率的2倍，满足奈奎斯特抽样定理，抽样后的信号包含原始信号的全部信息，故解调时可以恢复信号。
@＠@@＠@通信工程专业《通信原理课程设计》题目基于MATLAB的PCM脉冲编码调制仿真学生姓名＠@＠@@ 学号@＠＠＠＠@ 所在院(系）物理与电信工程学院专业班级通信工程专业@＠＠@＠@ 班指导教师@@@@＠@完成地点物理与电信工程学院实验室2017年3 月18 日@@@@@@@通信原理课程设计任务书院(系) 物理与电信工程学院专业班级通信工程专业＠＠＠@＠＠班学生姓名@＠＠@＠一、课程设计题目基于MATLAB的PCM脉冲编码调制仿真二、课程设计工作自2017 年 2 月27 日起至2017 年 3 月18 日止三、课程设计进行地点：物理与电信工程学院实验室四、课程设计的内容要求：通信系统的计算机仿真设计课程设计目的在于使学生在课程设计过程中能够理论联系实际，在实践中充分利用所学理论知识分析和研究设计过程中出现的各类技术问题，巩固和扩大所学知识面，为以后走向工作岗位进行设计打下一定的基础。
课程设计的任务是:（1）掌握一般通信系统设计的过程、步骤、要求、工作内容及设计方法;掌握用计算机仿真通信系统的方法，对PCM系统的了解掌握。
（2）掌握MATLAB语言的函数调用,提高编程编程能力。
(3）掌握量化信噪比的基本概念.（4）学习均匀量化和非均匀量化的基本原理，加深对非均匀量化的理解。
(5）训练学生项目设计能力，训练学生综合运用专业知识的能力，提高学生进行通信工程设计的能力。
指导教师系（教研室) 通信工程系接受任务开始执行日期2017年2月27日学生签名基于MATLAB的PCM脉冲编码调制仿真@＠＠@＠@（＠＠＠＠@@物理与电信工程学院通信@@@@@＠班,＠＠@＠＠@)指导教师：@@＠@［摘要］本设计结合PCM的抽样、量化、编码和译码原理,利用MATLAB软件编程,完成了对脉冲编码调制PCM系统的编译与仿真分析。
课题中主要分为五部分对脉冲编码调制PCM系统原理进行编译与仿真分析，分别为采样、量化和编码原理的程序仿真，同时仿真分析了采样的波形、均匀量化与A律13折线非均匀量化的量化性能及其差异,最后进行PCM 编码和译码从而分析PCM系统的特性以及最后的误码率。
基于MATLAB的脉冲编码仿真毕业设计(论文)说明书院(系):通信与控制工程学院专业:通信工程姓名: 题目:基于MATLAB的脉冲编码仿真日期: 2004年 6月 3日摘要:本课题结合MATLAB软件的Simulink仿真功能与S-函数的仿真扩展功能，完成了对脉冲编码调制(PCM)系统的仿真与建模分析。
课题中主要分为三部分对脉冲编码调制(PCM)系统原理进行仿真建模与仿真分析，它们分别为采样、量化和编码原理的仿真建模。
同时仿真分析了采样与欠采样的波形、均匀量化与非均匀量化的量化误差、A律13折线和μ律15折线的量化误差、PCM与DPCM系统的量化噪声。
通过对脉冲编码调制(PCM)系统原理的这些仿真分析，在教学中将会有很大的应用价值。
关键词:脉冲编码调制(PCM);Simulink仿真;量化误差Abstract: In this task, combination the Simulink emulatation function and the S- function’s spread function ofMATLAB software, have completed the systematic emulatation and modeling for pulse code modulation( PCM). In this task，divide into 3 parts mainly, emulate to build mould and emulate analysis for the principle of pulse code modulation( PCM) systematic. They are modeling and emulatation of sampling, quantizing and ecoding. At the same time,emulate to analyse the waveform of sampling and owe sampling , the quantizing error of uniform quantizing and nonuniform quantizing, the quantizing error of A-Law and μ- Law , the quantizing noise of PCM and DPCM system. Through the emulatation’s analysing for these pulse code modulation( PCM) of systematic principle, it will have a great value of application for teaching in the future.Keywords: Pulse coding modulation ( PCM); Simulinkemulates ;Quantizing error目录第一章项目概述 ..................................................................... ........................................................................ .. (1)第二章 MATLAB简介 ..................................................................... .......................................................................22.1 MATLAB与通信仿真 ..................................................................... .. (2)2.1.1 MATLAB的概述 ..................................................................... .. (2)2.1.2 MATLAB集成开发环境 ..................................................................... .. (2)2.1.3 通信仿真 ..................................................................... .. (2)2.2 Simulink仿真系统 ..................................................................... .. (4)2.2.1 Simulink的简介 ..................................................................... . (4)2.2.2 Simulink的工作环境 ..................................................................... .. (4)2.2.3 Simulink扩展工具S-函数 ..................................................................... ......................................... 6 第三章脉冲编码仿真 ..................................................................... ......................................................................123.1 模拟信号采样的仿真 ..................................................................... (13)3.2 窄脉冲采样仿真分析 ..................................................................... (16)3.3 量化 ..................................................................... ........................................................................ . (18)3.3.1 量化的仿真 ..................................................................... .. (18)3.3.2 A律13折线与μ律15折线的量化误差比较 ..................................................................... .. (22)3.3.3 PCM与DPCM系统的量化噪声 ..................................................................... .. (24)3.4编码的MATLAB仿真 ..................................................................... .. (28)第四章体会 ..................................................................... ........................................................................ .. (32)附录A:源程序 ..................................................................... ........................................................................ (33)附录B:翻译资料 ..................................................................... ........................................................................ .. (41)参考文献 ..................................................................... ........................................................................ .. (50)第一章项目概述数字通信作为一种新型的通信手段，早在20世纪30年代就已经提出。
2012 ~ 2013学年第1 学期《专业综合课程设计》课程设计报告题目：脉冲编码调制（PCM）的实现专业：电子信息工程班级：09电信（2）班姓名：指导教师：王银花电气工程系2012年11月16日1、任务书摘要本设计结合PCM的抽样、量化、编码原理，利用MATLAB软件编程和绘图功能，完成了对脉冲编码调制（PCM）系统的建模与仿真分析。
课题中主要分为三部分对脉冲编码调制（PCM）系统原理进行建模与仿真分析，分别为采样、量化和编码原理的建模仿真。
同时仿真分析了采样与欠采样的波形、均匀量化与A律13折线非均匀量化的量化性能及其差异。
通过对脉冲编码调制（PCM）系统原理的仿真分析，设计者对PCM原理及性能有了更深刻的认识，并进一步掌握MATLAB软件的使用。
关键词：脉冲编码调制（PCM）均匀与非均匀量化MATLAB仿真目录摘要 (3)第一章绪论 (5)第二章MATLAB简介 (5)2.1 MATLAB软件简介 (5)2.2 MATLAB程序设计方法 (6)第三章PCM脉冲编码原理 (6)3.1 模拟信号的抽样及频谱分析 (6)3.1.1 信号的采样 (6)3.1.2 抽样定理 (7)3.1.3 采样信号的频谱分析 (7)3.2 量化 (8)3.2.1 量化的定义 (8)3.2.2 量化的分类 (8)3.2.3 MATLAB的A律13折线量化 (14)3.3 PCM编码 (15)3.3.1 编码的定义 (15)3.3.2 码型的选择 (15)3.3.3 PCM脉冲编码的原理 (16)第四章 PCM的MATLAB实现 (17)4.1 PCM抽样的MATLAB实现 (17)4.2 PCM量化的MATLAB实现 (21)4.2.1 PCM均匀量化的MATLAB实现 (21)4.2.2 PCM A律非均匀量化的MATLAB实现 (22)4.3 PCM A律13折线编码的MATLAB实现 (24)参考文献 (27)正文第一章绪论数字通信作为一种新型的通信手段，早在20世纪30年代就已经提出。
在1937年，英国人里费（A.H.Reeves）提出了脉冲编码调制（PCM）方式。
从此揭开了近代数字传输的序幕。
PCM系统的优点是：抗干扰性强；失真小；传输特性稳定，远距离再生中继时噪声不累积，而且可以采用有效编码、纠错编码和保密编码来提高通信系统的有效性、可靠性和保密性。
另外，由于PCM可以把各种消息（声音、图像、数据等等）都变换成数字信号进行传输，因此可以实现传输和交换一体化的综合通信方式，而且还可以实现数据传输与数据处理一体化的综合信息处理。
故它能较好地适应信息化社会对通信的要求。
PCM 的缺点是传输带宽宽、系统较复杂。
但是，随着数字技术的飞跃发展这些缺点也不重要。
因此，PCM是一种极有发展前途的通信方式。
第二章MATLAB简介2.1 MATLAB软件简介MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。
它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。
MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。
在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++ ，JAVA的支持。
可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。
MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。
附加的工具箱（单独提供的专用MATLAB 函数集）扩展了MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。
其具有以下特点：友好的工作平台和编程环境；简单易用的程序语言；强大的科学计算机数据处理能力；出色的图形处理功能；应用广泛的模块集合工具箱；实用的程序接口和发布平台；应用软件开发（包括用户界面）。
2.2 MATLAB程序设计方法MATLAB有两种工作方式：一种是交互式的命令行工作方式；另一种是M文件的程序工作方式。
在前一种工作方式下，MATLAB被当做一种高级数学演算纸和图形表现器来使用，MATLAB提供了一套完整的而易于使用的编程语言，为用户提供了二次开发的工具，下面主要介绍MATLAB控制语句和程序设计的基本方法。
用MATLAB语言编写的程序，称为M文件。
M文件有两类：命令文件和函数文件。
两者区别在于：命令文件没有输入参数，也不返回输出参数；而函数文件可以输入参数，也可以返回输出参数。
命令文件对MATLAB工作空间的变量进行操作，而且函数文件中定义的变量为局部变量，当函数文件执行完毕时，这些变量被清除。
M文件可以使用任何编辑程序建立和编辑，而一般常用的是使用MATLAB提供的M文件窗口。
首先从MATLAB命令窗口的File菜单中选择New菜单项，在选择M-file命令，将得到的M文件窗口。
在M文件窗口输入M文件的内容，输入完毕后，选择此窗口File菜单的save as命令，将会得到save as 对话框。
在对话框的File 框中输入文件名，再选择OK 按钮即完成新的M文件的建立。
然后在从MATLAB 命令窗口的File 菜单中选择Open对话框，则屏幕出现Open对话框，在Open对话框中的框中输入文件名，或从右边的directories框中打开这个M文件。
在M文件所在的目录，再从下面的列表框中选中这个文件，然后按OK按钮即打开这个M文件。
在M文件窗口可以对打开的M文件进行编辑修改。
在编辑完成后，选择File菜单中的Save命令可以把这个编辑过的M文件报存下来。
当用户要运行的命令较多或需要反复运行多条命令时，直接从键盘逐渐输入命令显得比较麻烦，而命令文件则可以较好地解决这一问题。
我们可以将需要运行的命令编辑到一个命令文件中，然后再MATLAB命令窗口输入该命令文件的名字，就会顺序执行命令文件中的命令。
第三章PCM脉冲编码原理3.1 模拟信号的抽样及频谱分析3.1.1 信号的采样离散时间信号通常是有连续时间信号经周期采样得到的。
完成采样功能的器件称为采样器，下图所示为采样器的示意图。
图中Xa(t)表示模拟信号，Xa(nt)表示采样信号，T为采样周期，n=0，1，2，…。
一般可以把采样器视为一个每隔T秒闭合一次的电子开关S。
在理想情况下，开关闭合时间τ满足τ<<T。
实际采样过程可视为脉冲调幅过程，Xa(t)为调制信号，被调脉冲载波p(t)是周期为T、脉宽为τ的周期脉冲串。
当τ→0时的理想采样情况是实际采样的一种科学的、本质的抽象，同时可使数学推导得到简化。
下面主要讨论理想采样。
图3.1 采样器示意图及波形图3.1.2 抽样定理抽样也称取样、采样，是把时间连续的模拟信号变换为时间离散信号的过程。
抽样定理是指：一个频带限制在（0，fH）内的时间连续信号m(t)，如果以T≤1/2fH秒的间隔对它进行等间隔抽样，则m(t)将被所得到的抽样值完全确定。
这意味着，若m(t)的频谱在某一角频率ωH上为零，则m(t)中的全部信息完全包含在其间隔不大于1/2fH秒的均匀抽样序列里。
换句话说，在信号最高频率分量的每一个周期内起码应抽样两次。
根据抽样脉冲的特性，抽样分为理想抽样、自然抽样（亦称曲顶取样）、瞬时抽样（亦称平顶抽样）；根据被抽样信号的性质，抽样又分为低通抽样和带通抽样。
虽然抽样种类很多，但是间隔一定时间，抽样连续信号的样值，把信号从时间上离散，这是各种抽样共同的作用，抽样是模拟信号数字化及时分多路的理论基础。
我们考察一个频带限制在(0,fH)赫的信号m(t)。
假定将信号m(t)和周期性冲击函数δ(t)相乘，如图所示，乘积函数便是均匀间隔为T秒的冲激序列，这些冲激的强度等于相应瞬时上的m(t)值，它表示对函数m(t)的抽样。
我们用ms(t)表示此已抽样的函数，即有ms(t)=m(t)δ(t)上述关系如下图所示。
图3.2 抽样示意图3.1.3 采样信号的频谱分析频谱分析自然要使用快速傅里叶变换FFT了，对应的命令即fft ，简单使用方法为：Y=fft(b,N)，其中b即是采样数据，N为fft数据采样个数。
一般不指定N，即简化为Y=fft(b)。
Y即为FFT变换后得到的结果，与b的元素数相等，为复数。
以频率为横坐标，Y数组每个元素的幅值为纵坐标，画图即得数据b的幅频特性；以频率为横坐标，Y数组每个元素的角度为纵坐标，画图即得数据b的相频特性。
对于现实中的情况，采样频率fs一般都是由采样仪器决定的，即fs为一个给定的常数；另一方面，为了获得一定精度的频谱，对频率分辨率F有一个人为的规定，一般要求F<0.01，即采样时间ts>100秒；由采样时间ts和采样频率fs即可决定采样数据量，即采样总点数N=fs*ts。
这就从理论上对采样时间ts和采样总点数N提出了要求，以保证频谱分析的精准度。
3.2 量化3.2.1 量化的定义模拟信号进行抽样以后，其抽样值还是随信号幅度连续变化的，即抽样值m(kT)可以取无穷多个可能值，如果用N个二进制数值信号来代表该样值的大小，以便利用数字传输系统来传输该样值的信息，那么N个二进制信号只能同M=2^N个电平样值相对应，而不能同无穷多个电平值相对应。
这样一来，抽样值必须被划分成M个离散电平，此电平被称作量化电平。
或者说，采用量化抽样值的方法才能够利用数字传输系统来实现抽样值信息的传输。
利用预先规定的有限个电平来表示模拟抽样值的过程称为量化。
抽样是把一个时间连续信号变换成时间离散的信号，而量化则是将取值连续的抽样变换成取值离散的抽样。
通常，量化器的输入是随机模拟信号。
可以用适当速率对此随机信号m(t)进行抽样，并按照预先规定，将抽样值m(kT)变换成M个电平q1，q2，…，qM之一,有mq(kTs)=qi，若mi-1≤m(kTs)<mi,量化器的输出是一个数字序列信号。
3.2.2 量化的分类（1）按照量化级的划分方式分，有均匀量化和非均匀量化。
均匀量化：把输入信号的取值域按等距离分割的量化称为均匀量化。
在均匀量化中，每个量化区间的量化电平在各区间的中点。
其量化间隔Δv取决于输入信号的变化范围和量化电平数。
当信号的变化范围和量化电平数确定后，量化间隔也被确定。
上述均匀量化的主要缺点是，无论抽样值的大小如何，量化噪声的均方根都固定不变。
