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脉冲编码调制（PCM）什么是脉冲编码调制（PCM）脉冲编码调制（Pulse Code Modulation，简称PCM）是一种数字通信技术，用于将模拟信号转化为数字信号进行传输。
PCM是一种有损压缩算法，它将连续模拟信号离散化成固定的采样值，并使用一定的编码方案进行表示。
脉冲编码调制的原理脉冲编码调制的原理主要包括三个步骤：采样、量化和编码。
采样采样是指对连续的模拟信号进行间隔一定时间采集取样。
采样过程中，将模拟信号的幅度值在时间轴上不断取样并离散化。
采样率是指每秒钟采集的样本数，通常以赫兹（Hz）为单位。
较高的采样率可以更准确地还原模拟信号。
量化量化是指将采样得到的模拟信号幅度值映射到离散的数值上，以减少数据量。
量化的单位被称为量化水平或量化位数，通常以比特（bit）为单位。
较高的量化位数可以提供更高的精度，但也会增加数据量。
编码编码是将量化后的离散信号转换为二进制码流，以便通过数字通信系统进行传输。
常用的编码方式包括直接二进制编码（Differential Pulse Code Modulation，DPCM）、调制码（Delta Modulation，DM）和PAM（脉冲幅度调制）等。
脉冲编码调制的应用脉冲编码调制广泛应用于音频、视频和数据传输等领域。
以下是一些常见的应用场景：电话通信脉冲编码调制被广泛应用于传统的电话通信系统中。
通过PCM，模拟信号可以转换成数字化的信号，并通过电话网络进行传输。
音频编码在音频编码中，PCM被用于将模拟音频信号转换为数字音频信号，以便于储存和传输。
常见的音频编码标准包括CD音质的16位PCM编码和DVD音质的24位PCM编码。
数字视频在数字视频处理中，PCM常用于将模拟视频信号转换为数字视频信号，以实现高质量的视频编码和传输。
PCM可以通过降低采样率和量化位数，来减小视频数据的体积。
数据传输PCM也广泛用于数据传输领域，特别是在传输需要高精度和可靠性的信号时。
pcm技术的理解PCM技术，即脉冲编码调制技术（Pulse Code Modulation），是一种用于模拟信号数字化的方法。
它是一种将连续时间和连续幅度的模拟信号转换为离散时间和离散幅度的数字信号的技术。
在PCM技术中，模拟信号首先经过采样过程，将连续时间的信号转变为离散时间的信号。
采样频率决定了信号在时间轴上的离散程度，采样频率越高，信号越接近原始信号。
接下来，经过量化过程，将离散幅度的信号转变为离散级别的信号。
量化级别决定了信号的精度，级别越高，信号的精度越高。
最后，经过编码过程，将离散级别的信号转换为二进制码，以便在数字系统中传输和处理。
PCM技术的主要优点是能够精确地复制和传输原始模拟信号，从而减少了信号传输过程中的失真和噪声。
同时，PCM技术还具有抗干扰性强、传输距离远、可靠性高等优点。
这使得PCM技术广泛应用于音频、视频、通信等领域。
在音频领域，PCM技术被广泛应用于音频采集、录制和传输等方面。
通过PCM技术，可以将声音转换为数字信号，并通过数字化的方式进行存储和传输。
这种数字化的方式不仅可以减少信号的失真和噪声，还可以方便地对音频信号进行处理和编辑。
在视频领域，PCM技术也被用于视频信号的采集和传输。
通过PCM技术，可以将模拟视频信号转换为数字信号，然后进行压缩和编码，以便在数字系统中进行存储和传输。
这种数字化的方式不仅可以提高视频信号的质量和清晰度，还可以方便地对视频信号进行编辑和处理。
在通信领域，PCM技术被广泛应用于电话和网络通信中。
通过PCM技术，可以将语音信号转换为数字信号，并通过数字化的方式进行传输和处理。
这种数字化的方式不仅可以提高通信的质量和可靠性，还可以方便地对语音信号进行压缩和加密。
总结起来，PCM技术是一种将模拟信号转换为数字信号的技术，通过采样、量化和编码等过程，将连续时间和连续幅度的信号转换为离散时间和离散幅度的信号。
PCM技术具有精确复制和传输原始信号、抗干扰性强、传输距离远、可靠性高等优点。
细述pcm编码流程实现方法英文回答：PCM encoding, or pulse code modulation, is a method used to digitally represent analog signals. It is commonly used in telecommunications and audio recording. The PCM encoding process involves several steps to convert an analog signal into a digital format.Step 1: Sampling.The first step in PCM encoding is to sample the analog signal at regular intervals. This involves measuring the amplitude of the analog signal at specific time intervals. The rate at which the signal is sampled is known as the sampling rate, and it is typically measured in kilohertz (kHz). Common sampling rates include 44.1 kHz for audio CDs and 48 kHz for digital audio broadcasting.Step 2: Quantization.Once the analog signal has been sampled, the next stepis quantization. Quantization involves measuring the amplitude of each sample and assigning it a numerical value. The range of possible values is determined by the bit depth, which is typically 8, 16, or 24 bits. The greater the bit depth, the more accurately the analog signal can be represented in digital form.Step 3: Encoding.After quantization, the numerical values are encodedinto a digital format using a specific coding scheme, such as pulse code modulation. This involves converting the numerical values into a binary representation, which can be stored and transmitted digitally.Step 4: Transmission or Storage.The final step in the PCM encoding process is totransmit or store the digital signal. This can be doneusing various methods, such as sending the digital signalover a telecommunications network or storing it on a digital storage medium.Overall, PCM encoding is a fundamental process for converting analog signals into a digital format, allowing for efficient storage, transmission, and processing of audio and other types of analog data.中文回答：PCM编码，即脉冲编码调制，是一种用于数字表示模拟信号的方法。
pcm脉冲编码调制发展史
脉冲编码调制（PCM）是一种将模拟信号转换为数字信号的
技术。
PCM的发展历史可以追溯到20世纪40年代。
1943年，英国科学家Arthur C. Clarke首次提出了脉冲编码调
制的概念。
他认为，通过适当的采样和量化技术，可以将模拟信号转换为一系列脉冲，并在接收端重新构建出原始信号。
在20世纪50年代，PCM技术得到了进一步的发展和应用。
美国电话实验室的研究人员在通信领域中采用了PCM技术，
用于传输语音信号。
随着数字电子技术的发展，PCM技术可
以更好地与其他数字设备集成，如计算机和数字电视。
到了20世纪60年代，PCM技术进一步发展，出现了一些新
的变体。
其中之一是Delta调制技术，它利用相邻脉冲之间的
变化来编码信号。
这种技术在无线通信和音频存储领域得到广泛应用。
随着时间的推移，PCM技术得到了不断改进和拓展。
例如，
增量脉冲编码调制（DPCM）技术在20世纪70年代出现，它
通过利用信号之间的差异性来减少传输和存储的数据量。
另外，8位PCM技术在20世纪80年代出现，它可以提供更高的信
噪比和动态范围。
到了21世纪，随着数字通信和多媒体技术的飞速发展，PCM
技术得到了广泛应用。
它被用于电话通信、音频和视频编码、数字音频存储等领域。
此外，随着高清视频和无线通信技术的
兴起，PCM技术也在不断进行改进和优化，以满足对更高质量和更高传输速率的需求。
模拟信号数字化的基本原理及编码技术【实用版】目录一、引言二、模拟信号数字化的基本原理1.抽样2.量化3.编码三、模拟信号数字化的编码技术1.PCM 波形2.量化与编码示例四、模拟信号数字化的应用五、总结正文一、引言随着科技的发展，数字信号的应用已经越来越广泛。
数字信号的优势在于其抗干扰能力强，传输质量稳定，易于存储和处理。
然而，我们生活中所接触到的信号，如声音、图像等，大多都是模拟信号。
因此，如何将模拟信号转化为数字信号，已经成为了一个重要的研究课题。
模拟信号数字化的基本原理及编码技术就是为了解决这个问题。
二、模拟信号数字化的基本原理模拟信号数字化主要包括三个过程：抽样、量化和编码。
1.抽样：抽样是将连续的模拟信号在时间上离散化的过程。
抽样的目的是为了将模拟信号转化为数字信号，便于计算机处理。
抽样的间隔时间称为采样周期。
2.量化：量化是将抽样后的模拟信号在数值上离散化的过程。
量化的目的是将模拟信号的连续数值转化为有限的数字值，便于计算机存储和处理。
量化的过程通常使用 A/D 转换器来实现。
3.编码：编码是将量化后的数字信号用二进制代码表示的过程。
编码的目的是将量化后的数字信号转化为计算机能够识别和处理的二进制代码。
编码的方式有很多种，如努塞尔编码、韦弗编码等。
三、模拟信号数字化的编码技术模拟信号数字化的编码技术主要包括 PCM 波形和量化与编码示例。
1.PCM 波形：PCM 波形是一种用脉冲编码调制表示数字信号的方式。
PCM 波形可以根据不同的采样频率和量化位数来表示不同的音频、视频信号。
PCM 波形的主要优点是信号还原质量高，但是存储和传输所需的带宽较宽。
2.量化与编码示例：在实际应用中，为了节省存储空间和传输带宽，通常需要对模拟信号进行量化和编码。
例如，对于音频信号，可以使用 16 位或 24 位的量化位数来表示每个采样值，然后使用努塞尔编码或韦弗编码等方式来表示量化后的数字信号。
这样，可以大大节省存储和传输的带宽。
模拟信号的数字化一、 实验原理与目的模拟信号的数字化包括:抽样，量化和编码。
本文主要是对模拟信号从采样到量化再到编码的整个过程做一个比较全面的matlab仿真，同时也对不同的采样频率所采取的信号进行了比较。
模拟信号首先被抽样，通常抽样是按照等时间间隔进行的，虽然在理论上并不是必须如此的。
模拟信号抽样后，成为了抽样信号，它在时间上离散的，但是其取值仍是连续的，所以是离散的模拟信号。
第二步是量化，量化的结果使抽样信号变成量化信号，其取值是离散的。
故量化信号已经是数字信号了，它可以看成多进制的数字脉冲信号。
第三步是编码，最基本的和最常用的编码方法是脉冲编码调制（PCM ），它将量化后的信号变成二进制码。
由于编码方法直接和系统的传输效率有关，为了提高传输效率，常常将这种PCM 信号进一步作压缩编码，再在通信系统中传输。
二、 抽样抽样：在等时间间隔T 上，对它抽取样值，在理论上抽样可以看作是用周期单位冲激脉冲和模拟信号相乘，在实际上是用周期性窄脉冲代替冲激脉冲与模拟信号相乘。
对一个带宽有限的连续模拟信号进行抽样时，若抽样速率足够大，则这些抽样值就能够完全代替原模拟线号，并且能够由这些抽样值准确地恢复出原模拟信号。
因此，不一定要传输模拟信号本身，可以只传输这些离散的抽样值，接受端就能恢复原模拟信号。
描述这一抽样速率条件的定律就是著名的抽样定律，抽样定律为模拟信号的数字化奠定了理论基础。
抽样定律指出采样频率是：2sH ff对于本文中的信号定义为()(sin)s t A t 其中2ft 。
三、 量化模拟信号抽样后变成在时间上离散的信号，但是仍然是模拟信号，这个抽样信号必须经过量化后成为数字信号。
本文主要采用的是均匀量化，设模拟信号的取值范围是在a 和b 之间，量化电平时M，则在均匀量化时的量化间隔为b a M且量化区间的端点为i a i m若量化输出电平是i q取为量化间隔的中点，则：12i i im m q显然，量化输出电平和量化前信号的抽样值一般不同，即量化输出电平有误差。
西南科技大学专业方向设计报告课程名称：通信专业方向设计设计名称：模拟信号PCM编码的实现姓名：杨广广学号: 20064690班级：通信0603指导教师：谭顺华起止日期：2009.12.5-2009.12.28西南科技大学信息工程学院制方向设计任务书学生班级：通信0603 学生姓名：杨广广学号：20064690 设计名称：模拟信号PCM编码的实现起止日期：2009.12.5-2009.12.28指导教师：谭顺华方向设计学生日志模拟信号PCM编码的实现一、摘要：脉冲编码调制(PCM)是模拟信号数字化的最基本的方法，在通信、电子、计算机领域得到了广泛的应用。
PCM理论自提出之后，随着通信技术、电子技术和计算机技术的发展，其实现办法也经历了不断的发展。
本文就PCM的基本原理以及PCM的各种实现方法作一介绍。
二、设计目的和意义脉冲编码调制(PCM)是模拟信号数字化的最基本的方法，理论简单，应用成熟。
脉冲编码调制的概念是1937年由法国工程师Alee Reeres最早提出来的。
随着集成电路技术的飞速发展，超大规模集成电路的PCM编、解码器出现，使它在光纤通信、数字微波通信、卫星通信、信号处理、军事及民用电子技术领域发挥着越来越重要的作用，目前广泛应用于通信、计算机、数字仪表、遥控遥测等领域，其应用广和深度也在不断地扩展和深化。
随着全球数字化、信息化的不断推进，脉冲编码调制会有更加良好的发展和应用前景。
三、设计原理PCM是一种将模拟信号转换为数字信号的基本方法。
主要包括抽样、量化与编码3个过程。
抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间上离散、幅度连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散、幅度离散的数字信号；编码是将量化后的信号编码形成多位二进制码组成的码组表示抽样值，完成模拟信号到数字信号的转换。
编码后的二进制码组经数字信道传输，在接收端，经过译码和滤波，还原为模拟信号。
1.抽样模拟信号数字化的第一步是在时间上对模拟信号进行离散化处理，将时间上连续的模拟信号处理成时间上离散的信号，这一过程称为抽样。
数字数据的模拟信号编码方法数字数据的模拟信号编码是将离散的数字数据转换为模拟信号的过程。
这一过程通常通过模拟信号编码器完成。
以下是几种常见的数字数据模拟信号编码方法：1. 脉冲编码调制（PCM）：- PCM 是一种将模拟信号离散化的方法。
模拟信号在时间上进行采样，每个采样值用一个固定位数的二进制数来表示。
-这些二进制数被发送到接收端，在那里它们被重新转换为模拟信号。
PCM 是一种广泛使用的数字到模拟信号编码方法。
2. 脉冲调制（PM）和频率调制（FM）：-这两种调制方法通常用于模拟信号的数字化。
在脉冲调制中，信号的幅度通过脉冲宽度或位置来表示。
在频率调制中，信号的幅度通过频率的变化来表示。
3. ΔΣ调制（Delta-Sigma Modulation）：-ΔΣ调制是一种高精度、低成本的模拟信号编码方法。
它通过将输入信号与前一时刻的编码值相比较，将差值传输，从而减小量化误差。
-ΔΣ调制在音频和精密测量等领域中被广泛使用。
4. 压缩编码：-压缩编码通过使用各种算法来减小所需的位数，从而减小数据量。
例如，脉冲编码调制可以与压缩算法结合使用，以降低数据传输和存储的成本。
5. 带通调制（AM、FM）：-数字数据也可以通过调制成为带通信号，然后传输。
例如，使用调频（FM）或调幅（AM）的方法将数字信息嵌入到模拟信号中。
6. 直接数字合成（DDS）：-DDS 是一种通过在数字域内合成模拟信号的方法。
它通常用于产生高精度的波形，例如用于射频通信和信号发生器。
每种方法都有其适用的场景和优势。
选择适当的数字到模拟信号编码方法通常取决于具体的应用需求、带宽、精度和成本等因素。
pcm编码原理PCM编码原理。
PCM（Pulse Code Modulation）脉冲编码调制是一种常用的数字信号处理技术，它将模拟信号转换为数字信号，广泛应用于语音、音频和视频等领域。
本文将介绍PCM编码的原理及其在数字通信中的应用。
PCM编码的原理是通过对模拟信号进行采样、量化和编码，将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
首先，模拟信号经过采样器进行采样，将连续的模拟信号转换为一系列离散的采样值。
然后，采样值经过量化器进行量化，将连续的幅度值转换为一系列离散的量化级别。
最后，量化后的采样值经过编码器进行编码，将量化级别转换为对应的二进制码字。
这样就得到了一系列离散的数字信号，即PCM信号。
在PCM编码中，采样频率、量化位数和编码方式是关键参数。
采样频率决定了信号的采样率，影响了信号的频率响应范围，常见的采样频率有8kHz、16kHz、44.1kHz等。
量化位数决定了信号的动态范围和分辨率，常见的量化位数有8位、16位、24位等。
编码方式通常采用直接编码或补偿编码，用于将量化级别转换为二进制码字。
PCM编码在数字通信中有着重要的应用。
在数字音频中，CD音质采用16位PCM编码，采样频率为44.1kHz，能够还原出高质量的音频信号。
在数字通信中，PCM信号可以通过数字信道进行传输，保证了信号的稳定性和可靠性。
此外，PCM编码还可以通过压缩算法进行数据压缩，减小数据量，提高传输效率。
总之，PCM编码是一种重要的数字信号处理技术，通过采样、量化和编码将模拟信号转换为数字信号，广泛应用于语音、音频和视频等领域。
在数字通信中，PCM编码保证了信号的稳定传输，为数字通信技术的发展提供了重要支持。
pcm量化编码原理
PCM量化编码原理
PCM量化编码是数字化声音处理的重要技术之一，也称为Pulse Code Modulation，是将模拟信号量化的一种编码方式。
Pulse Code Modulation的工作原理是：将模拟信号进行采样，然后用有限的离散值对采样值进行编码，形成数字信号。
Pulse Code Modulation量化编码的工作原理是先采样，再量化，然后编码。
通常会先采用一种叫做等间距量化的量化方法，即用一根细的水平线把信号的振幅空间分成多个相等的等间隔部分，然后对这些等间隔的部分进行量化编码，使同样的部分都编码为相同的数值，不同的部分编码为不同的数值。
接下来，Pulse Code Modulation会采用一种叫做可变字长编码的编码方法，将量化之后的数值编码成一种只有几个比特位的二进制编码，以比特位为单位传输。
另外，Pulse Code Modulation还有利用变长编码减少音频文件的大小的方法，即利用变长编码把数据流中常见的数值编码为比较短的二进制码，减少文件的大小。
总的来说，Pulse Code Modulation是一种以离散值作为参数的数字信号处理技术，既可以采用等间隔量化编码，也可以采用可变字长编码方式。
它不仅可以有效的减少音频文件的大小，而且可以降低信号处理的复杂度。
- 1 -。
pcm编码实现语音数字化的原理
PCM编码是一种语音数字化的原理，它将连续的模拟语音信
号转换为离散的数字信号，以便能够在数字设备上储存和传输。
PCM编码的原理是通过采样和量化来实现的。
下面是PCM编码实现语音数字化的详细步骤：
1. 采样：在一段时间内，连续的模拟语音信号被周期性地采样，即在每个采样周期内选取一个采样点，记录模拟信号的振幅。
采样的频率称为采样率，常见的采样率有8 kHz、16 kHz、44.1 kHz等。
2. 量化：采样得到的模拟信号振幅是连续的，为了将其转换为离散的数字信号，需要进行量化。
量化将每个采样点的振幅值映射为一个固定的数字值。
采样点的振幅范围被划分为若干个离散级别，每个离散级别对应一个数字值。
量化的级别称为量化位数，常见的量化位数有8位、16位等。
3. 编码：量化后的数字信号需要进行编码，以便在数字设备上储存和传输。
采用的编码方式是使用二进制表示每个量化值。
编码可以使用直接二进制编码（直接将量化值转换为二进制形式）或差分编码（对量化值与前一采样点的差值进行编码）等方式。
4. 储存和传输：经过编码后的数字信号可以被储存和传输。
由于数字信号是离散的，其储存和传输非常方便，可以使用计算机文件、数字音频格式（如WAV、MP3等）进行储存，也可
以通过数字通信方式进行传输。
通过以上步骤，连续的模拟语音信号被转换为一系列离散的数字信号，实现了语音的数字化。
在解码时，可以通过逆过程将数字信号恢复为模拟信号，使其能够被再次听到。
PCM原理及应用PCM（Pulse Code Modulation）脉冲编码调制是一种模拟信号数字化的技术，其原理是将连续的模拟信号离散化为脉冲序列，再将脉冲序列编码为二进制码。
PCM广泛应用于通信、音频编码和储存等领域。
PCM的原理是通过两个步骤来实现信号的离散化和编码。
首先，对模拟信号进行采样，将连续的模拟信号按照一定的时间间隔进行抽样，抽样频率越高，采样精度越高，得到的离散信号越接近原始模拟信号。
然后，将每个采样量化为离散的数值，量化的级别决定了PCM的分辨率。
量化过程通常采用均匀量化，即将连续的信号值映射到一定数量的离散级别中，通过数字编码表示。
PCM的应用非常广泛，以下介绍几个主要领域的应用：1.通信：PCM是现代通信系统中常用的调制和解调技术，可以将模拟信号转化为数字信号进行传输。
PCM通过将语音信号转换为数字信号，可以实现高质量的语音通信，而且可以方便地进行数字信号处理和编码，提高通信效率和质量。
2.音频编码：PCM是音频编码的基础技术。
在音频编码中，采样率和位深度决定了音频的质量和所占用的存储空间。
PCM可以将音频信号以高质量的方式进行编码和解码，保留原始音频信号的细节，广泛应用于CD、DVD、MP3等音频格式的编码和解码中。
3.储存：PCM是数字媒体存储中最常用的编码格式之一、将模拟信号转化为数字信号后，可以方便地存储到计算机、移动存储设备或云存储中，并可以随时进行读取和处理。
PCM在图像、视频、音频等媒体文件的存储过程中广泛应用，为数字媒体的存储、传输和处理提供了基础。
4.语音识别：PCM是语音识别中信号预处理的重要步骤。
在语音识别中，需要将语音信号转化为数字信号，并通过数字信号处理和分析来识别和理解语音内容。
PCM可以将连续的语音信号转换为数字信号，方便进行语音特征提取和语音模式识别，提高语音识别的准确率。
5.视频通信：PCM在视频通信中起到了重要的作用。
将模拟视频信号转化为数字信号后，可以方便地进行压缩和传输，并可以在接收端进行解码和显示。
PCM量化编码原理1. 概述脉冲编码调制 (Pulse Code Modulation, PCM) 是一种常用的数字信号编码技术，用于将模拟信号转换为数字信号。
PCM量化编码是PCM中的关键步骤之一，它将连续的模拟信号离散化，并将每个样本值映射到一个有限数量的离散级别上。
本文将详细解释PCM量化编码的基本原理。
2. PCM量化编码流程PCM量化编码包含以下主要步骤： - 采样：对模拟信号进行周期性采样，获取一系列离散时间点上的样本值。
- 量化：将每个样本值映射到一个有限数量的离散级别上。
- 编码：用二进制表示每个离散级别。
接下来，我们将详细解释每个步骤。
2.1 采样采样是将连续时间域上的模拟信号转换为离散时间域上的数字信号的过程。
在此过程中，模拟信号在固定时间间隔内被测量，并生成相应的采样值。
采样频率决定了每秒钟进行多少次采样，常用单位为赫兹（Hz）。
采样定理指出，为了保证采样后的数字信号能够准确地还原原始模拟信号，采样频率必须大于模拟信号中最高频率的两倍。
这是由于奈奎斯特-香农采样定理所决定的。
2.2 量化量化是将连续的模拟信号离散化的过程。
在量化过程中，每个采样值被映射到一个有限数量的离散级别上。
这些离散级别通常被称为量化级别或量化步长。
量化步长是指每个离散级别之间的幅度差。
较小的量化步长可以提供更高的精度和更好的信号还原能力，但会增加数据存储和传输的成本。
常见的量化方法有均匀量化和非均匀量化。
均匀量化将采样值范围均匀地划分为多个离散级别，而非均匀量化则根据信号幅度分布情况进行动态调整。
2.3 编码编码是将每个离散级别映射到相应二进制码字的过程。
编码后得到一系列二进制码字，表示了原始模拟信号的离散样本。
最常用的编码方式是自然二进制编码，其中每个离散级别被分配一个唯一的二进制码字。
例如，如果量化级别为8，则可以使用3位二进制码字来表示每个离散级别（000、001、010、011、100、101、110和111）。
通信原理课程设计题目模拟信号数字化PCM编码设计专业电子工程学号 2011014040姓名曹尚指导教师王荣之时间2013年11月13日牡丹江师范学院牡丹江师范学院本科学生课程设计指导书题目模拟信号数字化PCM编码设计班级电子工程学号2011014040姓名曹尚指导教师王荣之牡丹江师范学院2013 年11 月13 日单片机课程设计指导书课程名称：通信原理学时数：2周学分数：开课院、系（部）、教研室：工学院电子信息科学与技术系执笔人：王荣之编写时间： 2013.11.1一、设计目的（1）通过对模拟信号数字化PCM编码的分析，加强对PCM编码的了解，并掌握模拟信号数字化的方法。
（2）通过设计，培养分析问题解决问题的能力并掌握MATLAB 的使用。
二、设计任务对模拟信号进行数字化PCM编码设计三、设计内容与要求1. 模拟信号数字化的处理步骤：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μ律的压缩和扩张进行软件仿真四、设计资料及有关规定1.课程设计的内容独立自主完成，课程设计报告内容完整、格式规范、排版整洁美观2.设计选用的语言不限，推荐使用MATLAB五、设计成果要求设计论文六、物资准备1.到图书馆、工学院资料室查阅相关资料2.到实验室准备芯片作好实验准备七、主要图式、表式电路图要求用电路绘图软件画出八、时间安排2013.11.1 设计动员，发放设计任务书2013.11.2-2013.11.3 查阅资料、拟定设计程序和进度计划2013.11.4-2013.11.10 确定设计方案、实验、画图、编写设计说明书2013.11.11-2013.11.13 完成设计，交指导教师审阅2013.11.14 成绩评定九、考核内容与方式考核的内容包括：学习态度；技术水平与实际能力；论文(计算书、图纸)撰写质量；创新性；采取审定与答辩相结合的方式，成绩评定按百分制记分。
十、参考书目1.《通信原理》樊昌信曹丽娜国防工业出版社2.《数字信号处理教程——matlab释义与实现》陈怀琛电子工业出版社牡丹江师范学院本科学生课程设计任务书课程名称：通信原理目录摘要 (1)第一章基本原理 (2)1.1 对模拟信号进行抽样 (2)1.2 对离散数字信号序列量化 (4)1.3 对量化后的数字信号进行编码 (8)第二章仿真程序、程序编制、流程图、仿真结果 (12)2.1 抽样定理的验证 (12)2.2 量化与编码 (13)2.3 误码率 (15)第三章结论及其分析 (16)3.1 抽样定理的验证 (16)3.2 量化与编码分析 (19)3.3 误码率分析 (21)第四章心得体会 (22)4.1 心得体会 (22)第五章参考文献 (23)模拟信号数字化PCM编码设计摘要：本设计讨论的是模拟信号的数字传输。
数字化过程包括三个步骤：抽样(Sampling)、量化（quantization）和编码（coding）。
模拟信号首先被抽样。
通常抽样是按照等时间间隔进行的，瑞然在理论上并不是必须如此的。
模拟信号被抽样后，成为抽样信号，他在世界上是离散的，但是其取值仍然是连续的，所以是离散模拟信号。
第二步是量化。
量化的结果使抽样信号变成量化信号，其取值是离散的。
故量化信号已是数字信号了。
第三部是编码。
最基本和最常用的编码是脉冲编码调制（Pulse Code Modulation，PCM），他将量化后的信号变成二进制。
由于编码方法直接和系统的传输效率有关，为了提高传输效率，常常采用这种PCM信号进一步做压缩编码，再在通信系统中传输。
关键词：抽样;量化;编码；脉冲编码调制模拟信号数字化的处理第一章 基本原理通信系统可以分为模拟和数字通信系统两大类。
数字通信系统有很多的优点，应用非常广泛，已经成为现代通信的主要发展趋势。
自然界中很多信号都是模拟量，我们要进行数字传输就要将模拟量进行数字化，将模拟信号数字化，处理可以分为抽样，量化，编码，这三个步骤。
下图是模拟信号数字传输的过程原理图：下图是模拟信号数字化过程：1.1对模拟信号进行抽样抽样是把时间上连续的模拟信号变成一系列时间上离散的抽样值的过程。
抽样定理：设一个频带限制的（0，fH ）Hz 内的时间连续信号m （t ）如果它不少于2fH 次/s 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fs ≥2f H ，为了满足抽样定理，要求模拟信号的频谱限制在0～fH 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。
取样分为冲激取)(s t f D /A )(n f )(n g A/D )(t g )(t p )(t f 量化编码数字滤波器样和矩形脉冲取样，这里只详细介绍冲激取样的原理和过程，矩形脉冲取样的原理和冲激取样的是一样的，只不过取样函数变成了矩形脉冲序列。
数学运算与冲激取样是一样的。
冲激取样就是通过冲激函数进行取样。
上图左边就是简化的模拟信号转换离散的数字信号的抽样过程，其中f（t）是连续的时间信号，也就是模拟信号，在送到乘法器上与s(t)取样脉冲序列进行乘法运算，事实上取样脉冲序列就是离散的一个个冲激函数（冲激函数如上图右边的图），右边部分的fs(t)就是变成了一个个离散的函数点了。
下面给出抽样的数学运算过程。
下面给出抽样过程的冲激抽样的函数过程：因此：()()sTs t tδ=()snt nTδ∞=-∞=-∑()()()sf t f t s t=⋅()()()()()()sns s sn nf t t nTf t t nT f nT t nTδδδ∞=-∞∞∞=-∞=-∞=⋅-=-=-∑∑∑⨯=4f s(t)另外要注意的是，采样间隔的周期要足够的小，采样率要做够的大，要不然会出现如下图所示的混叠现象，一帮情况下TsWs=2π,Wn>2Wm 。
1.2对离散数字信号序列量化量化就是利用预先规定的有限个电平来表示模拟信号抽样值的过程。
时间连续的模拟信号经过抽样后的样值序列虽然在时间上离散，但是在幅度上仍然是连续的，也就是说，抽样值m(kT)可以取到无穷多个值，这个很容易理解的，因为在一个区间里面可以取出无数的不同的数值，这就可以看成是连续的信号，所有这样的信号仍然属于模拟信号范围。
因此这就有了对信号进行量化的概念。
在通信系统中已经有很多的量化方法了，最常见的就是均匀量化与非均匀量化。
均匀量化概念比较早出来。
因其有很多的不足之处，很少被使用，这就有了非均匀量化的概念。
均匀量化就是把信号的取值范围按照等距离分割，每个量化电平都取中间值（也就是平均值），落在这个区间的所有值都用这个值代替。
当信号的变化范围和量化电平被确定后，量化间隔也就被确定。
在语言信号数字化通信中，均匀量化有个明显不足之处：量化信噪比随信号的电平的减小而下降。
为了克服这个缺点，实际中往往采用非均匀量化。
非均匀量化是一种在整个动态范围内量化间隔不相等的量化。
它是根据输入信号的概率密度函数来分布量化电平的，以改善量化性能，它的特点是输入小时量阶也小，输入大时，量阶也大。
整个范围内信噪比几乎是一样的，缩短了码字∑∞-∞=-=⋅=k T kT t kT f t t f )()()()(δδ长度，提高了编码效率。
实际中非均匀量化的方法之一是把输入量化器的信号x 先进行压塑处理，再把压缩的信号y 进行非均匀量化。
压缩器其实就是一个非线性电路，微弱的信号被放大，强的信号被压缩，压缩器的输入输出关系可以这样表示：y=f(x)接受端采用一个与压缩特性相反的扩张器来恢复x 。
下图就是压缩与扩张的示意图:通常使用的压缩器中，大多数采用对数压缩，即y=lnx 。
广泛采用这两种对数压扩特性的是u/A 率压扩。
μ律压缩特性压缩规律：μ压缩特性近似满足下对数规律μ律压缩定性分析μ=0时:无压缩作用(直线) μ＞0时:μ↑→压缩明显压缩作用---y 是均匀的，而x 是非均匀的→信号越小△x 也越小A 压缩率所谓的 A 压缩率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；归一化的压缩器输出电压；A 为压扩参数，表示压缩程度。
下图是由抽样后的离散信号量化的过程其中量化过程如下如所示:x量化器，其输出信号x q (t)=x q (kT)=q i ， q i 为M 个量化电平q 1、q 2 ⋯q M 之一。
m 1、m 2 ⋯ m M-1为量化区间的端点。
在量化时候会产生量化误差，这里不作详细介绍，其量化误差计算公式如下：量化后量化输出为:我们衡量一个量化器的性能好坏用信噪比来表示: 信噪比定义如下：其中：xq(t) 与x(t) 近似程度的好坏用 Sq/Nq 衡量。
Sq /Nq 越大,说明近似程度越好。
在非均匀量化中有如下的压扩特性：iq i i q kT x m kT x m =<≤-)()(122)]()([)]([kT x kT x E kT x E N S q q q q-=yo2ΔΔ3Δ4Δ[][]22)()()(s q s s q qq kT m kT m E kT m E N S -=在实用中需按照不同情况对理想压缩特性作适当修正。
压扩特性数学分析:当量化区间划分很多时，在每一量化区间内压缩特性曲线可以近似看作为一段直线，其斜率为：对此压缩器的输入和输出电压范围均作归一化，且纵坐标y 在0和1之间均匀划分成N 个量化区间，则每个量化区间的间隔应该等于：为了对不同的信号强度保持信号量噪比恒定，当输入电压x 减小时，应当使量化间隔∆x 按比例地减小，即： ∆x ∝ x 。
将边界条件(当x=1时，y=1)，代入可得： k+c=0 → c=-k1.3 对量化后的数字信号进行编码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码是完全不同的，前者是属于信源编码的范畴。
在现有的编码方法中，若按编码的速度来分，大致可分为两大类：低速编码和高速编码。
通信中一般都采用第二类。
编码器的种类大体上可以归结为三类：逐次比较型、折叠级联型、混合型。
在逐次比较型编码方式中，无论采用几位码，一般均按极性码、段落码、段内码的顺序排列。
下面结合13折线的量化来加以说明。
在13折线法中，无论输入信号是正是负，均按8段折线（8个段落）进行编码。
y dx dyx y '==∆∆y dydxx ∆=∆Ny 1=∆dy dx N y dy dx x 1=∆=∆x N dydx∆=x dydx ∝kx dydx=cky x +=ln kky x -=ln xky ln 11+=若用8位折叠二进制码来表示输入信号的抽样量化值，其中用第一位表示量化值的极性，其余七位（第二位至第八位）则表示抽样量化值的绝对大小。
