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PCM系统设计

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摘要
本课程设计基于WINDOWS平台,利用MAXPLUSⅡ工具,用VHDL语言设计一无线对讲系统，并对其实施噪声调幅干扰。

PCM是一种概念简单，理论完善的编码系统。

针对共有均匀量化时,小信号量化误差大、音质差的这一问题，在实际中采用不均匀选取量化间隔的非线性量化方法，即量化特性在小信号时分层密、量化间隔小，而在大信号时分层疏、量化间隔大。

VHDL语言实现了PCM码的解调，这样，在不改变硬件电路的情况下，能够适应PCM码，传输速率和帧结构变化，从而正确解调数据。

关键词：无线对讲系统非线性量化方法 PCM码的解调
1.1 设计目的
本课程设计基于WINDOWS平台,利用MAXPLUSⅡ工具,用VHDL语言设计一无线对讲系统，并对其实施噪声调幅干扰。

针对共有均匀量化时,小信号量化误差大、音质差的这一问题，在实际中应该采用不均匀选取量化间隔的非线性量化方法。

PCM码解调电路VHDL程序模块设计，可使电路在发出请求脉冲之后，在移位脉冲的作用下，同步接收PCM数据，并输出8位并行数据，在帧尾处结束解调。

通过电路和最终仿真调试验证该PCM码系统的功能。

VHDL语言实现了PCM码的解调，这样，在不改变硬件电路的情况下，能够适应PCM码，传输速率和帧结构变化，从而正确解调数据。

1.2 设计要求
1. 设计一无线对讲系统，并对其实施噪声调幅干扰。

2. 根据所选题目，设计实现系统的原理框图。

3. 分析系统的原理及性能。

4. 写出设计报告，包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等。

2.1 PCM系统工作原理
本系统通过抽样、量化和编码，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，然后在信道中进行传输。

接收机将收到的数字信号经再生、译码、平滑后恢复出原始的模拟信号。

PCM系统的组成如图2-1所示。

图2-1 PCM原理框图
2.2 设计内容
本系统选择了TP3067芯片作为PCM编译码器，它功能比较强，既可以进行A律变换，也可以进行U律变换，它的数据既可用固定速率传送，也可用变速率传送，它既可以传输信令帧也可以选择它传送无信令帧，并且还可以控制它处于低功耗备用状态，到底使用它的什么功能可由用户通过一些控制来选择。

TP3067可以组成模拟用户线与程控交换设备间的接口，包含有话音A律编解码器。

自调零逻辑。

话音输入放大器、RC滤波器、开关电容低通滤波器、话音推挽功放等功能单元。

TP3067具有完整的话音到PCM和PCM到话音的A律压扩编解码功能。

它的编码和解码工作既可同时进行，也可异步进行。

第4章各部分仿真图形
4.1 帧同步波形
8.102MHz的外部时钟信号clk分频后得到2.048MHz的码同步时钟cp_out，
再经分频分相后得到8KHz的帧同步时钟incode信号。

Incode信号每256个
系统时钟周期(cp_out)出现一次脉冲,启动编码过程。

仿真波形如图4-1所示：I
图4-1帧同步波形
4.2某一编码时隙
当编码时序参量tim计数到0时开始编码过程。

编码时隙中,先逐位输出8位的帧同步码;随后输出编码输出允许信号,使pcm编码芯片输出pcm波,控制芯片取得pcm波后直接输出。

当然这个时序也可以根据芯片的实际速率做适当的修改。

边码结束后pcm芯片的代码输出脚将锁定在高阻状态,为了避免不定状态引入后级,控制芯片也将输出锁定在高阻态。

当然,为了避免给调制部分引入噪声也可以锁定在低电平。

仿真波形如图4-2所示：
图4-2 编码时隙波形
4.3 帧同步码不匹配
帧同步码不匹配时不输出帧同步信号,输出依旧保持高阻状态。

编解码时帧同步码的码型可由code_in和code_de端口别设置,这样可以方便信道的双向传输和时分复用。

为了提高系统的抗干扰能力减小误检测到帧同步码的概率,也可以增加帧同步码的位数。

仿真波形如图4-3所示：
图4-3 帧同步码不匹配波形
4.4 编解码过程
编解码过程其实是两个相互独立的过程,可以同时进行也可以不同时,主要看系统的设计。

仿真时只是为了方便,把编码身成的pcm波复制到解码输入端作为仿真输入。

仿真波形如图4-4所示：
图4-4 解编码波形。

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pcm编码解码课程设计

pcm编码解码课程设计

pcm编码解码课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解PCM编码的基本概念、原理和分类；2. 掌握PCM编码和解码的步骤，了解其在数字音频处理中的应用；3. 了解不同采样频率、位深度对PCM音频质量的影响。

技能目标：1. 培养学生运用PCM编码原理解决实际问题的能力；2. 学会使用相关软件或编程语言进行PCM音频的编码和解码；3. 能够分析不同PCM参数对音频质量的影响，并进行优化。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对数字音频处理的兴趣，培养其探索精神；2. 培养学生团队合作意识，学会在团队中分享和交流；3. 引导学生关注科技发展，了解数字化技术在实际应用中的价值。

课程性质：本课程为信息技术或电子学科相关课程，结合学生所在年级，注重理论联系实际，提高学生的动手能力和创新能力。

学生特点：学生具备一定的计算机和电子学科基础知识，对新鲜事物充满好奇心，具备一定的动手操作能力和问题解决能力。

教学要求：通过本课程的学习，要求学生掌握PCM编码解码的基本知识和技能，能够将所学知识应用于实际生活中，提高学生的数字化素养。

在教学过程中，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，培养其创新精神和团队合作能力。

课程目标分解为具体学习成果，以便于后续教学设计和评估。

二、教学内容1. PCM编码基本概念：介绍PCM的定义、作用及其在数字音频领域的地位；教材章节：第一章 数字音频基础2. PCM编码原理：讲解线性脉冲编码调制（PCM）的原理、步骤及关键参数；教材章节：第二章 PCM编码原理3. PCM编码分类：介绍不同类型的PCM编码方式，如标准PCM、差分PCM 等；教材章节：第二章 PCM编码原理4. 采样频率与位深度：分析采样频率、位深度对PCM音频质量的影响；教材章节：第三章 采样与量化5. PCM编码与解码实现：讲解如何使用软件或编程语言实现PCM音频的编码和解码；教材章节：第四章 PCM编码与解码实现6. 应用实例：分析PCM编码在实际应用中的案例，如数字录音、音频传输等；教材章节：第五章 数字音频应用实例7. PCM音频质量优化：探讨如何通过调整PCM参数提高音频质量；教材章节：第六章 音频质量优化教学内容安排与进度：第1课时：PCM基本概念、作用及其在数字音频领域的地位；第2课时：PCM编码原理、步骤及关键参数；第3课时：PCM编码分类、采样频率与位深度；第4课时：PCM编码与解码实现；第5课时：应用实例及PCM音频质量优化。

基于Matlab的脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真

基于Matlab的脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真

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)。

基于Systemview的PCM时分复用多路系统的课程设计祥解

基于Systemview的PCM时分复用多路系统的课程设计祥解

通信原理课程设计学院: 信息科学与工程学院班级: 通信11级姓名:学号:指导老师：济南大学2013年 12月 25 日通信原理课程设计一、设计目的通过通信原理实验箱或者Systemview软件仿真进一步深化通信原理课程知识，培养学生的专业素质，提高其利用通信原理知识处理通信系统问题的能力，为今后专业课程的学习、毕业设计打下良好的基础。

通过必要的工程设计、初步的科学研究方法训练和实践锻练，增强分析问题和解决问题的能力，了解通信系统的新发展。

二、设计内容基于Systemview的PCM时分复用多路系统设计要求：（1）基于Systemview软件实现；（2）实现单路话音信号的抽样、压缩、均匀量化与编码得到PCM信号；（3）实现多路PCM信号的时分复用；（4）实现接收端的分接与译码；（5）考虑实现位同步电路；（6）观察输出信号的眼图，得出误码率-信噪比曲线；（7）分别选择不同特性信道时考察误码率-信噪比曲线。

三、设计内容1、SystemView是一种电子仿真工具。

它是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路与通信系统的设计和仿真，是一个强有力的动态系统分析工具，能满足从数字信号处理，滤波器设计，直到复杂的通信系统等不同层次的设计，仿真要求。

此外SystemView具有良好的交互界面，简单易学，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。

本文主要阐述了如何利用SystemView设计PCM时分复用多路系统。

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。

此外该软件支持外部数据的输入和输出，支持用户自己编写代码(C/C＋＋)，兼容Matlab软件。

同时，提供了与硬件设计工具的接口，给使用者提供了很大的便利。

2、PCM 脉冲编码调制是Pulse Code Modulation的缩写，是数字通信的编码方式之一。

模拟信号数字化必须经过三个过程，即抽样、量化和编码，PCM 编码的主要过程是将话音、图像等模拟信号每隔一定时间根据抽样定理进行抽样,使其离散化,同时将抽样值按四舍五入取整量化,同时将抽样值按一组二进制码来表示抽样脉冲的幅值，以实现由模拟向数字的转换。

pcm论文

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通信系统仿真课程设计设计题目：班级：姓名：学号：起止日期：信息工程学院通信工程系目录一、设计内容见设计题目要求二、设计目的见设计题目要求三、设计要求见设计题目要求四、实验条件计算机，matlab软件五、系统设计1、系统原理简介2、设计方案3、方案实施（画程序流程图、阐述设计思路、编写程序或搭建系统仿真模型）4、仿真结果分析六、设计心得七、参考文献一设计内容输入信号为给定语音信号，对该信号进行抽样、量化和13折线PCM编码，经过传输后，接收端进行PCM译码。

用MATLAB编程实现：（1）画出A＝1时未编码的波形与PCM译码后的波形。

（2）设信道没有发生误码，画出不同幅度下（A取值为学号乘0.5）PCM译码后的量化信噪比曲线。

二设计目的1）培养学生熟练运用MATLAB语言进行通信系统仿真的能力；2）加深学生对模似信号数字化知识点的理解；3）培养学生系统设计与系统开的思想；三设计要求（1）独立完成课题设计题目；（2）对所设计的课题原理要有较深入的了解，画出原理框图；（3）提出设计方案；（4）通过编写程序完成设计方案；（5）中间各个过程的仿真过程给出仿真结果；四实验条件计算机，matlab软件五系统设计1系统原理简介（1）PCM编码包括三个过程：抽样，量化，编码。

抽样：将模拟信号转换为时间离散的样本脉冲序列。

该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是能失真的恢复原模拟信号。

其抽样速率下限有抽样定理确定。

量化：将离散时间连续幅度的抽样信号转换成离散时间离散幅度的数字信号。

量化分为均匀量化和非均匀量化。

本文采用非均匀量化。

非均匀量化就是对信号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，而对大信号部分采用较大的量化间隔。

实现方法：压缩与扩张。

编码：所谓编码就是把量化后的信号变换成代码，其相反过程称为译码。

（2）PCM压缩和扩张原理A率压缩所谓的A率压缩就是压缩器具有如下特性：上式中：x为归一化的压缩器输入电压，y为归一化的压缩器输出电压，A为压扩参数表示压缩程度。