實(shí)驗(yàn)三 PCM編譯碼的MATLAB仿真

1、實(shí)驗(yàn)三PCM編譯碼的MATLAB仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆绽肕ATLAB進(jìn)行仿真的方法;理解PCM編譯碼的原理。二、實(shí)驗(yàn)儀器及軟件電腦、MATLAB7.0軟件三、實(shí)驗(yàn)原理1.脈沖編碼調(diào)制（PCM）脈沖編碼調(diào)制（PCM）是現(xiàn)代語音通信中數(shù)字化的重要編碼方式。利用MATLAB語音 實(shí)現(xiàn)語音信號的脈沖編碼調(diào)制（PCM）仿真，可以為硬件電路實(shí)現(xiàn)提供理論依據(jù)。通過仿 真展示了 PCM編碼實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)思路及具體過程，并加以進(jìn)行分析。PCM即脈沖編碼調(diào)制，在通信系統(tǒng)中完成將語音信號數(shù)字化功能。PCM的實(shí)現(xiàn)主要包 括三個(gè)步驟完成：抽樣、量化、編碼。分別完成時(shí)間上離散、幅度上離散、及量化信號的二 進(jìn)制表示。根據(jù)CCI

2、TT的建議，為改善小信號量化性能，采用壓擴(kuò)非均勻量化，有兩種建 議方式，分別為A律和u律方式，我國采用了A律方式，由于A律壓縮實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，常使用 13折線法編碼，采用非均勻量化PCM編碼示意圖見圖1。 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark24 o Current Document :A . D ik1III 叫；A 抽樣:A i.ut 1 冊g: A 信/一 F擾;I叫.（1）.依通 I泊凸 m中圖1 PCM原理框圖下面將介紹PCM編碼中抽樣、量化及編碼的原理：（a）抽樣所謂抽樣，就是對模擬信號進(jìn)行周期性掃描，把時(shí)間上連續(xù)的信號變成時(shí)間上離散的信 號。該模擬信號經(jīng)

3、過抽樣后還應(yīng)當(dāng)包含原信號中所有信息，也就是說能無失真的恢復(fù)原模擬 信號。它的抽樣速率的下限是由抽樣定理確定的。量化從數(shù)學(xué)上來看，量化就是把一個(gè)連續(xù)幅度值的無限數(shù)集合映射成一個(gè)離散幅度值的有限 數(shù)集合。模擬信號的量化分為均勻量化和非均勻量化。由于均勻量化存在的主要缺點(diǎn)是：無 論抽樣值大小如何，量化噪聲的均方根值都固定不變。因此，當(dāng)信號m (t)較小時(shí)，則信號 量化噪聲功率比也就很小，這樣，對于弱信號時(shí)的量化信噪比就難以達(dá)到給定的要求。通常， 把滿足信噪比要求的輸入信號取值范圍定義為動(dòng)態(tài)范圍，可見，均勻量化時(shí)的信號動(dòng)態(tài)范圍 將受到較大的限制。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，實(shí)際中，往往采用非均勻量化。非均勻量化

4、是根據(jù)信號的不同區(qū)間來確定量化間隔的。對于信號取值小的區(qū)間，其量化 間隔Av也?。环粗?，量化間隔就大。它與均勻量化相比，有兩個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)。首先，當(dāng)輸 入量化器的信號具有非均勻分布的概率密度(實(shí)際中常常是這樣)時(shí)，非均勻量化器的輸出 端可以得到較高的平均信號量化噪聲功率比；其次，非均勻量化時(shí)，量化噪聲功率的均方根 值基本上與信號抽樣值成比例。因此量化噪聲對大、小信號的影響大致相同，即改善了小信 號時(shí)的量化信噪比。實(shí)際中，非均勻量化的實(shí)際方法通常是將抽樣值通過壓縮再進(jìn)行均勻量化。通常使用的 壓縮器中，大多采用對數(shù)式壓縮。廣泛采用的兩種對數(shù)壓縮律是*壓縮律和A壓縮律。美 國采用*壓縮律，我國和歐洲各

5、國均采用A壓縮律，因此，PCM編碼方式采用的也是A壓 縮律。編碼所謂編碼就是把量化后的信號變換成代碼，其相反的過程稱為譯碼。當(dāng)然，這里的編碼 和譯碼與差錯(cuò)控制編碼和譯碼是完全不同的，前者是屬于信源編碼的范疇。在現(xiàn)有的編碼方法中，若按編碼的速度來分，大致可分為兩大類：低速編碼和高速編碼。 通信中一般都采用第二類。編碼器的種類大體上可以歸結(jié)為三類：逐次比較型、折疊級聯(lián)型、 混合型。在逐次比較型編碼方式中，無論采用幾位碼，一般均按極性碼、段落碼、段內(nèi)碼的 順序排列。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容假設(shè)輸入信號X(t)= sin2兀t，對x(t)信號進(jìn)行抽樣、量化和A律PCM編碼，經(jīng)過傳輸后，接收端進(jìn)行PCM譯碼，并畫出未編碼的波形、經(jīng)過PCM編碼后的波形和接收端譯 碼后的波形。抽樣t = ： a. ai ： 1 ；k = sini *十)歸一化xnax = max (abs (x) 0 ;K 二 K/sniaK ;A律壓縮A = 87. 6；Al二1H契:for i = 1:1enif kCl)=0if k(1X=L/Ay(i) = (A*qp)/Alielsey(i) = U+lcg(A*Kti)VAl; end.els已q = -x(i)；if xl=l/Ay(i) = -(A*k1VA1 : elsey(