脉冲编码调制
脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真
目录
一、前言 (2)
二，设计目的 (3)
三、脉冲编码调制介绍 (3)
3.1简介 (3)
3.2脉冲编码调制PCM的基本原理 (4)
3.3编码 (5)
四、设计步骤 (5)
4.1系统介绍 (5)
4.2PCM编码器组件功能实现 (9)
4.3 PCM编码器模块 (10)
4.4 PCM译码器模块 (11)
4.5、系统仿真模型 (12)
4.6仿真波形 (13)
五、设计过程中需解决的问题 (14)
六、设计心得......................... 错误！未定义书签。参考文献 (14)
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。
ABSTRACT
SystemView simulation software multi-level communication system simulation. Pulse code modulation (PCM) is a modern digital voice communication important encoding. SystemView achieved using pulse code modulation (PCM) emulation, the hardware circuit can provide a theoretical basis. The simulation shows the PCM code to implement the design concept and the specific process and analyze them.
关键词: PCM 编译码
一、前言
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。
二，设计目的
1、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。
2、学习现有流行的通信系统仿真软件的基本使用方法，如system view，利用这个软件解决通信中存在的问题。
三、脉冲编码调制介绍
3.1简介
脉冲编码调制(Pulse Code Modulation)是一种对模拟信号数字化的取样技术，将模拟语音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64 kbps。取样等级的编码有二种标准。北美洲及日本使用Mu-Law 标准，而其它大多数国家使用A-Law 标准。
脉冲编码调制主要经过3个过程：抽样、量化和编码。抽样过程将连续时间模拟信号变为离散时间、连续幅度的抽样信号，量化过程将抽样信号变为离散时间、离散幅度的数字信号，编码过程将量化后的信号编码成为一个二进制码组输出。
所谓量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的所谓编码，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。
3.2脉冲编码调制PCM的基本原理
脉冲编码调制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。
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。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
理确定的。抽样速率采用8Kbit/s。
量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅
度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。
一个模拟信号经过抽样量化后，得到已量化的脉冲幅度调制信号，它
仅为有限个数值。
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。
话音信号先经防混叠低通滤波器，进行脉冲抽
样，变成8KHz重复频率的抽样信号（即离散的脉冲编码调制工作原理
脉冲调幅PAM信号），然后将幅度连续的PAM信号用“四舍五入”办法量化为有限个幅度取值的信号，再经编码后转换成二进制码。对于电话，CCITT规定抽样率为8K Hz，每抽样值编8位码，即共有28=256个量化值，因而每话路PCM编码后的标准数码率64kb/s。为解决均匀量化时小信号量化误差大，音质差的问题，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。
在实际中使用的是两种对数形式的压缩特性：A律和U律，A律编码主要用于30/32路一次群系统，U律编码主要用于24路一次群系统。A律PCM
用于欧洲和中国，U律PCM用于北美和日本。
3.3编码
脉冲编码调制编码原理与规则：PCM数字接口Array是G.703标准，通过75Ω同轴电缆或120Ω双
绞线进行非对称或对称传输，传输码型为含有
定时关系的HDB3码，接收端通过译码可以恢
复定时，实现时钟同步。Fb为帧同步信号，脉冲编码调制编码C2为时钟信号，速率为2.048Mbps，数据在时钟下降沿有效，E1接口具有PCM帧结构，一个复帧包括16个帧，一个帧为125μs，分为32个时隙，其中偶帧的零时隙传输同步信息码0011011，奇帧的零时隙传输对告码，16时隙传输信令信息，其它各时隙传输数据，每个时隙传输8比特数据。
四、设计步骤
4.1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。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的。
(b) 量化
从数学上来看，量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散幅度值的有限数集合。如图2所示，量化器Q 输出L 个量化值k y ，k=1，2，3，…，L 。k y 常称为重建电平或量化电平。当量化器输入信号幅度x 落在k x 与1+k x 之间时，量化器输出电平为
k
y 。这个量化过程可以表达为：
{}1(),
1,2,3,,k k k y Q x Q x x x y k L +==<≤==
这里k x 称为分层电平或判决阈值。通常k
k k
x x -=?+1称为量化间隔。
图2 模拟信号的量化
模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。由于均匀量化存在的主要缺点是：无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变。因此，当信号()m t 较小时，则信号量化噪声功率比也就很小，这样，对于弱信号时的量化信噪比就难以达到给定的要求。通常，把满足信噪比要求的输入信号取值范围定义为动态范围，可见，均匀量化时的信号动态范围将受到较大的限制。为了克服这个缺点，实际中，往往采用非均匀量化。
非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。对于信号取值小的区间，其量化间隔v ?也小；反之，量化间隔就大。它与均匀量化相比，有两个突出的优点。首先，当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度（实际中常常是这样）时，非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比；
其次，非均匀量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。因此量化噪声对大、小信号的影响大致相同，即改善了小信号时的量化信噪比。
实际中，非均匀量化的实际方法通常是将抽样值通过压缩再进行均匀量化。通常使用的压缩器中，大多采用对数式压缩。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
A 律压扩特性是连续曲线，A 值不同压扩特性亦不同，在电路上实现这样的函数规律是相当复杂的。实际中，往往都采用近似于A 律函数规律的13折线（A=87.6）的压扩特性。这样，它基本上保持了连续压扩特性曲线的优点，又便于用数字电
路实现，本设计中所用到的PCM编码正是采用这种压扩特性来进行编码的。图3示出了这种压扩特性。
图3 13折线
表1列出了13折线时的x值与计算x值的比较。
表1中第二行的x值是根据6.
87
A时计算得到的，第三行的x值是13折线
=
分段时的值。可见，13折线各段落的分界点与6.
A曲线十分逼近，同时x按
=
87
2的幂次分割有利于数字化。
(c) 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。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。具体的做法是：用第二至第四位表示段落码，它的8种可能状态来分别代表8个段落的起点电平。其它四位表示段内码，它的16种可能状态来分别代表每一段落的16个均匀划分的量化级。这样处理的结果，8个段落被划分成27＝128个量化级。段落码和8个段落之间的关系如表2所示；段内码与16个量化级之间的关系见表3。
PCM编译码器的实现可以借鉴单片PCM编码器集成芯片，如：TP3067A、CD22357等。单芯片工作时只需给出外围的时序电路即可实现，考虑到实现细节，仿真时将PCM编译码器分为编码器和译码器模块分别实现。
4.2PCM编码器组件功能实现
（1）低通滤波器：为实现信号的语音频率特性，考虑到滤波器在通带和阻带之间的过渡，采用了低通滤波器，而没有设计带通滤波器。为实现信号在300Hz
－3400Hz的语音频带内，在这里采用了一个阶数为3阶的切比雪夫滤波器，其具有在通带内等波纹、阻带内单调的特性。
（2）瞬时压缩器：瞬时压缩器使用了我国现采用A律压缩，注意在译码时扩张器也应采用A律解压。对比压缩前后时域信号，明显看到对数压缩时小信号明显放大，而大信号被压缩，从而提高了小信号的信噪比，这样可以使用较少位数的量化满足语音传输的需要。
（3）A/D 转换器：完成经过瞬时压缩后信号时间及幅度的离散，通常认为语音的频带在300Hz－3400Hz，根据低通采样定理，采样频率应大于信号最高频率两倍以上，在这里A/D的采样频率为8Hz即可满足，均匀量化电平数为256级量化，编码用8bit表示，其中第一位为极性表示，这样产生了64kbit/s的语音压缩编码。
（4）数据选择器：为带使能端的8路数据选择器，与74151功能相同，在这里完成A/D转换后的数据的并/串转换，在这里控制轮流输出并行数据为串行数据。通过数据选择器还可以实现码速转换功能。
4.3 PCM编码器模块
信号源子系统的组成：由三个幅度相同、频率不同的正弦信号（图符7、8、9）合成，如下图所示:
PCM编码器模块主要由信号源（图符7）、低通滤波器（图符15）、瞬时压缩器（图符16）、A/D转换器（图符8）、并/串转换器（图符10）、输出端子构成（图符9），实现模型如下图所示:
信源信号经过PCM 编码器低通滤波器（图符15）完成信号频带过滤，由于PCM 量化采用非均匀量化，还要使用瞬时压缩器实现A律压缩后再进行均匀量化，A/D转换器（图符8）完成采样及量化，由于A/D转换器的输出是并行数据，必须通过数据选择器（图符10）完成并/串转换成串行数据，最后通过图符（9）输出PCM编码信号。
4.4 PCM译码器模块
PCM译码器是实现PCM编码的逆系统。PCM译码器模块主要由ADC出来的PCM数据输出端、D/A转换器、瞬时扩张器、低通滤波器构成。实现模型如下图所示：
4.5、系统仿真模型
系统模型子系统（图符12）如下图：
子系统
4.6仿真波形
（1）信号源的波形
（2）采样后信号波形
（3）编码后的波形
（4）译码后恢复源信号的输出波形
五、设计过程中需解决的问题
(1)首先，必须根据实际情况合理的设计采样频率和抽样脉冲的参数，以防波形的失真，由于在刚开始的时候,没有合理设置采样频率的参数,出现了在译码时恢复波形的失真,最后根据采样频率fs大于等于2fH条件,通过不断调试,最终可以合理地恢复源信号波形。但由于在信道传输过程中由于各种原因而引起译码波形有一定的延时现象。
(2)在调试带使能端的8路数据选择器在实现PCM编码输出的并行数据转换为串行数据输出时，起初由于没有合理应用选择控制端，而导致数据输出毫无规律，即八路数据当中随机地从哪一路输出，最后通过设置频率不同的三路脉冲方波作用于选择控制端，去控制每一路的数据输出，然后经过调试完成了PCM编码的正确输出。
(3)在设计滤波器时,首先要看系统信号源输出信号频率到底是处于在哪个频率范围,再根据其他参考参数和系统各项技术要求,决定是要设计哪种类型的滤波器,是低通型还是带通型滤波器。
参考文献
[1] 樊昌信，曹丽娜。通信原理（第6版），北京：国防工业出版社，2008；
[1] 吴伟陵,续大我,庞沁华．通信原理．北京邮电大学出版社，2005
[2] 青松，程岱松，武建华．数字通信系统的SystemView仿真与分析．北京航空航天大学出版社，2001
[3] 曹志刚，钱亚生. 现代通信原理．清华大学出版社，1992
[2] W.H.Tranter等编，肖明波等译,通信系统仿真原理与无线应用。北京：机械工业出版社,2005；
[4] 苗长云等主编.现代通信原理及应用．电子工业出版社，2005
[5]罗卫兵/孙桦/张捷．SystemView动态系统分析及通信系统仿真设计．西安电子科技大学出版社，2001
基于Matlab的脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真课程设计任务书
课程设计任务书 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....................................................................... I Abstract................................................................... II 1 绪论 (1) 2 MATLAB简介 (2) 2.1 MATLAB软件简介 (2) 2.2 MATLAB程序设计方法 (2) 3 PCM脉冲编码原理 (4) 3.1 模拟信号的抽样及频谱分析 (4) 3.1.1 信号的采样 (4) 3.1.2 抽样定理 (4) 3.1.3 采样信号的频谱分析 (5) 3.2 量化 (5) 3.2.1 量化的定义 (5) 3.2.2 量化的分类 (6) 3.2.3 MATLAB的A律13折线量化 (12) 3.3 PCM编码 (13) 3.3.1 编码的定义 (13) 3.3.2 码型的选择 (13) 3.3.3 PCM脉冲编码的原理 (13) 4 PCM的MATLAB实现 (15) 4.1 PCM抽样的MATLAB实现 (15) 4.2 PCM量化的MATLAB实现 (18) 4.2.1 PCM均匀量化的MATLAB实现 (18) 4.2.2 PCM A律非均匀量化的MATLAB实现 (20) 4.3 PCM A律13折线编码的MATLAB实现 (22) 5 结果分析及总结 (25) 参考文献 (26)
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
脉冲编码调制
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脉冲编码调制（PCM）系统 摘要： 脉冲编码调制（PulseCodeModulation），简称PCM。是数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生。PCM的优点就是音质好，缺点就是体积大。PCM可以提供用户从2M到155M速率的数字数据专线业务，也可以提供话音、图象传送、远程教学等其他业务。 关键字： 脉冲编码调制、取样、量化、编码、解码 Abstract: Pulse Code Modulation (PulseCodeModulation), referred to as PCM. Digital signal is a continuous change in analog signal sampling, quantization and coding production. PCM sound quality is good advantages and disadvantages are bulky. PCM can provide users from 2M to 155M line speed of digital data services, can also provide voice, video transmission, remote learning, and other businesses. Keywords: Pulse code modulation, modulation, demodulation
目录 一、工作原理 (4) 1.1 取样 (5) 1.2 量化 (5) 1.3 编码 (7) 1.4 再生 (10) 1.5 解码 (10) 二、芯片选择 (11) 2.1 TP3067管脚定义 (13) 三、电路设计 (14) 四、心得体会 (16)
脉冲编码调制(PCM)系统设计方案
数字通信原理与技术设计报告书 脉冲编码调制 脉冲编码调制 量化 PCM 编码示意图见图 1。 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。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的。 (b> 量化 从数学上来看，量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散 幅度值的有限数集合。如图 2所示，量化器 Q 输出 L 个量化值 yk ， k=1，2， 3，?， L 。 yk 常称为重建电平或量化电平。当量化器输入信号幅度 x 落在xk 与 xk 1 之间时，量化器输出电平为 yk 。这个量化过程可以表达为： y Q(x) Q x k x x k 1 y k , k 1,2,3, ,L 这里xk 称为分层电平或判决阈值。通常 k xk 1 xk 称为量化间隔。 x 模拟入 图 3.2 模拟信号的量化 模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。由于均匀量化存在的主要缺 点是：无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变。因此，当信号 m(t) 较小时，则信号量化噪声功率比也就很小，这样，对于弱信号时的 量化器 量化值 图 3.1 PCM 原理框 脉冲编码调制C M系统 设计与仿真 Company number【1089WT-1898YT-1W8CB-9UUT-92108】 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 脉冲编码调制(PCM)实验 一、实验目的 1.了解语音信号编译码的工作原理； 2. 验证PCM 编码原理； 3. 初步了解PCM 专用大规模集成电路的工作原理和应用； 4. 了解语音信号数字化技术的主要指标及测试方法。 二、实验仪器 双踪同步示波器1台；直流稳压电源l 台；低频信号发生器l 台；失真 度测试仪l 台；PCM 实验箱l 台。 三、实验原理 PCM数字终端机的结构示意图如下： PCM 原理图如下： PCM 编译码原理为： 1.PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。 2.抽样:把连续时间模拟信号转换成离散时间连续幅度的抽样信号； 3.量化:把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； 4.编码:将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。 5.国际标准化的PCM 码组(电话语音)是八位码组代表一个抽样值。 https://www.wendangku.net/doc/3313828401.html,ITT G.712 详细规定了它的S/N指标，还规定比特率为64Kb/s. 使用 A 律或u 律编码律。 内为均匀分层量化，即等问隔16 个分层。 系统性能测试有三项指标，即动态范围、信噪比特性和频率特性。在满足一定信噪比(SIN)条件下，编译码系统所对应的音频信号的幅度范围定义为动态范围。 PCM 编译码系统动态范围样板值图： 动态范围测试框图： （一）时钟部分： 1.主振频率为4096KHz；用示波器在测试点(1)观察主振波形，用 示波器测量其频率。同样在(2) 、(3)和(4)观察并测量其它时钟信 号，并记录各点波形的频率和幅度。 （二）PCM编译码器： 1.音频信号(f=1KHz,Vpp=2V) 从(5)、(5’)输入；在(6)观察到PCM 编 码输出的码流； 2.连接(6)-(7)，在测试点(8)可观察到经译码和接收低通滤波器恢复 出的输出音频信号，记录测试此点的波形参数。 （三）系统性能测试： 1.动态范围：取输入信号的最大幅度为5Vpp，信号由小至大调节， 测出此时的S/N值，记录于表。 2. 信噪比特性：在上一项测试中选择出最佳编码电平(S/N最高)， 在此电平下测试不同频率下的信噪比值。频率选择在500Hz、 1000Hz、1500Hz、2000Hz、3000Hz；记录对应的信噪比。 3.频率特性：选一合适的输入电平(Vin=2Vpp) ，改变输入信号的 频率，在(8)处逐频率点测出译码输出信号的电压值，频率特性 测试数据记录于表。 探※※※※※※※※ 探2007级学生数字通探 % 信原理课程设计% 探％ 数字通信原理课程设计报告书 脉冲编码调制（PCM）系统 课题名称 设计与仿真 姓名_______________________________________ 学号 院系物理与电信工程系专业通信工程 指导教师 2010年01月09日 一、设计任务及要求 (1)完成脉冲编码调制(PCM系统的设计与仿真。 ⑵ 用MATLAB^件将此次设计在电脑上实现，观察输出的波形 (3)要求有各种需要的信号波形输出，并记录。 指导教师签名： 2010年01月15日、指导教师评语: 指导教师签名：__________________ 2010 年01 月15 日 二、成绩 盖章验收 2010 年01 月15 日脉冲编码调制(PCM) 系统设计与仿真 一、设计目的 加深对《数字通信原理与技术》及《MATLA》课程的认识，进一步熟悉M语言编程中各个指令语句的运用；进一步了解和掌握数字通信原理课程设计中各种原理程序 的设计技巧；掌握宏汇编语言的设计方法；掌握MATLAB^件的使用方法，加深对试验设备的了解以及对硬件设备的正确使用。加强对于电路图的描绘技能，巩固独立设计实验的实验技能。提高实践动手能力。 二、设计要求 采用matlab或者其它软件工具实现脉冲编码调制 (PCM系统的设计与仿真，并且绘制相关的图形；通过编程设置对参数进行调整，可以调节输出信号的显示效果。所有设计要求，均必须在实验室调试，保证功能能够实现。 三、设计原理 在PCM中，波形的每个样本独立进行编码。然而，以奈奎斯特速率或更高速率采样的绝大多数信号(包括语音信号) ，其相邻的样本之间呈现明显的相关性，换言之，相邻采样幅度间的平均变化较小。所以，利用采样中多余度的编码方案将使语音信号的码率降低。 一种简单的解决方法就是对相邻样本之差编码而不是对样本本身编码，由于相邻样本之差比实际样本幅度小，所以表示差信号需要较小的位数。这种普通方法的一种改进方案是用前面的n 个样本根据一定的规律来预测当前的样本，然后将预测值与实际值的误差进行量化后传输，在根据误差信号，采用和发送端相同的预测方法恢复出原始信号。 k ■话音输 出 :诣 曰输入 1 F I fiKN I I一L—L:_| 抽祥 解码量化 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....................................................................... I Abstract................................................................... II 1 绪论 (1) 2 MATLAB简介 (2) 2.1 MATLAB软件简介 (2) 2.2 MATLAB程序设计方法 (2) 3 PCM脉冲编码原理 (4) 3.1 模拟信号的抽样及频谱分析 (4) 3.1.1 信号的采样 (4) 3.1.2 抽样定理 (4) 3.1.3 采样信号的频谱分析 (5) 3.2 量化 (5) 3.2.1 量化的定义 (5) 3.2.2 量化的分类 (6) 3.2.3 MATLAB的A律13折线量化 (12) 3.3 PCM编码 (12) 3.3.1 编码的定义 (12) 3.3.2 码型的选择 (13) 3.3.3 PCM脉冲编码的原理 (13) 4 PCM的MATLAB实现 (15) 4.1 PCM抽样的MATLAB实现 (15) 4.2 PCM量化的MATLAB实现 (18) 4.2.1 PCM均匀量化的MATLAB实现 (18) 4.2.2 PCM A律非均匀量化的MATLAB实现 (20) 4.3 PCM A律13折线编码的MATLAB实现 (22) 5 结果分析及总结 (25) 参考文献 (26) 第一章：多媒体计算机技术概述 1、什么是多媒体？ 答：多媒体是指信息表示媒体的多样化，常见的多媒体有文本、图形、图像、声音、音乐、视频、动画等多种形式。 2、多媒体的关键特性包刮哪些方面？ 答：多维化、集成性、交互性、实时性。 第二章多媒体计算机系统的组成 1、触摸屏分为几类？简述常见的触摸屏的工作原理。 答：触摸屏根据所用的介质以及工作原理可分为4种：电阻式、电容式、红外线式、声表面波式。 触摸屏的工作原理是：当用户手指或其他设备触摸安装在计算机显示器前面的触摸屏时，所摸到的位置（以坐标形式）被触摸屏控制器检测到，并通过串行口或其它接口送到CPU，从而确定用户所输入的信息。 2、什么是视频捕捉卡？它的主要作用是什么？ 答：视频捕捉卡是把输入的模拟视频信号，通过内置芯片提供的捕捉功能转换成数字信号的设备。 3、简述USB设备的的软件、硬件结构。 答：硬件：USB结构简单，采用四条电缆，信号定义由2条电源线和2条信号线组成。 软件：USB软件由USB总线接口和USB 系统组成。USB总线接口由主控制器事实现。 USB系统有3个组件：（1）住控制器驱动程序；（2）USB驱动程序；（3）USB客户软件。 4、简述CCD和CMOS影像感应器的主要特点。答：CCD（charge coupled device,电荷耦合元件）传感器包含像点，通常以横竖线短阵型式排列，各像点包含一个光电二极管和控制相邻电荷的单元。这种结构可产生低噪音、高性能的成像。 CMOS传感器是用标准硅处理方法加工而成的。与CCD相比有以下优点：地电源消耗、芯片上符合有额外的电路、地系统成本。 第三章数字图像处理技术 1、简述数据压缩的必要性和可能性。 答：必要性：对多媒体信息进行实时压缩和解压缩是十分必要的。如果没有数据压缩技术的进步，多媒体计算机就难以得到实际的应用；可能性：能够对多媒体数据进行压缩的前提是因为数据存在大量的冗余，尤其是声音和图像。数据压缩的目的就是尽可能的消除这些冗余。 2、常用的数据压缩算法有哪些？ 答：常用的数据压缩算法有信息熵编码（主要有行程长度编码、哈弗曼编码和算术编码）、词典编码、通用编码、预测编码、模型编码、变换编码、矢量量化编码、子带编码和混合编码。 3、矢量图和位图有哪些不同？ 答：矢量图，文件内容图形指令，文件大小与图的复杂度有关，显示速度图越复杂，需执行的指令越多，显示越慢，应用特点易于编辑，适于绘制和创建，便于网络传输。但表现力受限， 位映像图，文件内容图像点阵数据，文件大小与图的尺寸、彩色深度有关，显示速度与图的大小有关，应用特点适于获取和复制，表现力较丰富，但 编辑较复杂。图像文件大，不便于网络传输。 4、常用的几种图像文件格式BMP、GIF和PNG 各有什么特点？ 答：BMP是Windows操作系统中的标准图像文 件格式，能够被多种Windows应用程序所支 持。 这种格式的特点是包含的图像信息较丰富，几 乎不进行压缩，但由此导致了它与生俱生来的 缺点--占用磁盘空间过大。所以，目前BMP在 单机上比较流行。 GIF格式是用来交换图片的。GIF格式的特点 是压缩比高，磁盘空间占用较少，所以这种图 像格式迅速得到了广泛的应用。 PNG格式是一种能存储32位信息的位图文件 格式，它与gif和jpeg格式相比有以下优点： （1）兼有GIF和JPEG的色彩模式；（2）PNG 能把图像压缩到极限有利于网络的传输；（3） 更优化的传输显示；（4）PNG可以在所有系 统上显示完全一样；缺点有：（1）PNG不 支持像GIF可以存储多张图片；（2）压缩比 例不及JPEG格式的压缩；（3）不支持CMYK 模式（青、品红、黄、黑）。 5、除了本章介绍的几种图像格式，还了解哪 些图像文件格式？ 答：TGA格式:TGA的结构比较简单，属于一 种图形、图像数据的通用格式，在多媒体 领域有着很大影响，在做影视编辑时经常 使用,例如3DS MAX输出TGA图片序列导入 到AE里面进行后期编辑。EPS格式:苹果 Mac机的用户则用得较多。它是用 PostScript语言描述的一种ASCII码文件 格式，主要用于排版、打印等输出工作。 6、简单描述JPEG压缩算法的基本流程。 答： JPEG压缩是有损压缩，它利用了人的视 角系统的特性，使用量化和无损压缩编码相结 合来去掉视角的冗余信息和数据本身的冗余 信息。压缩编码大致分成三个步骤： （1）.使用正向离散余弦变换(forward discrete cosine transform，FDCT)把空间域 表示的图变换成频率域表示的图。 （2）.使用加权函数对DCT系数进行量化，这 个加权函数对于人的视觉系统是最佳的。 （3）.使用哈夫曼可变字长编码器对量化系数 进行编码。 7、与JPEG相比，JPEG2000有哪些优点？在 压缩算法上主要的不同是什么？ 答：与JPEG相比，JPEG2000的优势主要表现 在以下四个方面：（1）高压缩率；（2）无损压 缩；（3）渐进传输；（4）感兴趣区域压缩。在 压缩算法上放弃了JPEG所采用的以离散余弦 变换算法为主的区块编码方式，二改用以离散 小波变换算法为主的多解析编码方式。 7、MPEG-1标准中主要采用了什么技术来减少 视频图像的时间和空间上的冗余？ 答：MPEG-1标准中采用16×16块的运动补偿 缩减时间冗余；混合使用变换编码、基于视觉 加权的标准量化和行程编码技术减少空间冗 余。 8、简述AVS标准的主要特点。 答：1、AVS的性能高，与H.264的编码效率 相当；2、AVS的复杂度低，编码复杂度比H.264 明显低，软、硬件实现成本都低于H.264；3、 AVS编码技术为中国主导的知识产权，专利授 权模式简单，费用较H.264低。 9、日前常用的视频压缩标准是什么？试通过 几个具体的应用加以说明。 答：视频压缩标准是：H.264标准。H.264标 准是CCITT的VCEG和ISO/IEC的MPEG的联合 视频组开发的标准，也称MPEG-4 Part10------高级视频编码。 H.264标准的 关键技术包括如下几部分：（1）分层设计；（2） 高精度、多模式运动估计；（3）4*4块整数变 换；（4）统一的VLC；(5)帧内预测；(6)切换 帧；(7)面向IP和无线环境。 10、简述H.263标准中QCIF（174×144）图 像的帧结构。 答：H.263标准中QCIF（174×144）图像的帧 结构如下：每帧图像被分为若干个宏块，每个 宏块由4个8×8的亮度块、一个8×8Cb块和 一个8×8Cr块组成。由若干个宏块行组成的 块组称为一个GOD，行的数量取决于图像帧的 分辨率，如QCIF格式的图像中，一个GOB由 一行（11个）宏块组成，所以每帧图像由9 个GOB组成。 第四章音频信号和声卡 1、列出所知道的语音编码标准。 化？ 答：均匀量化是采用相等的量化间隔对采样得 到的信号进行量化，那么这种量化称为均匀量 化。 非均匀量化是根据信号的不同区间来确定 量化间隔的。对于信号取值小的区间，其量化 间隔也小;反之，量化间隔就大 3、什么叫做μ律压扩？什么叫做A律压 扩？ 答：μ 律压扩是非均匀量化的一种，又称 为对数PCM，其量化输出值与作为输入的采 样样本值之间的关系由如下的关系式规 批准人： 年月日 第一讲脉冲编码调制基本原理 教学提要 课目专业基础 目的了解脉冲编码调制的基本原理。 内容1、数的进制 2．语音信号的数字化 3．时分多路复用和PCM30/32系统 方法课堂讲解，电化教学。 时间45分钟 要求1．遵守课堂纪律，专心听讲，做好笔记； 2．勤于思考，积极发言，课后做好复习。器材保障教材、资料 教学进程 教学准备（5分钟） 1．清点人数，准备教学用具； 2．宣布作业提要。 教学实施（37分钟） 一、数的进制 (一)二进制数 (二)八进制数 (三)十六进制数 一、语音信号的数字化 大家都知道，语音信号是模拟信号，而数字程控交换机内部交换的却是数字信号，那么如何使模拟的语音信号数字化，可采用脉冲编码调制的方法，即PCM。我们知道，模拟信号数字化称为模/数（A/D）变换，而把数字信号还原成模拟信号称为数/模（D/A）变换，综合A/D和D/A的一般步骤，图1-3给出了PCM通信的简单模型。 图1-3 PCM 通信的简单模型 （一）抽样 语音信号在时间上是连续的，经过抽样后变成时间上离散的信号。简单的说，抽样就是将模拟信号在时间上离散的过程。抽样上每隔一定的时间间隔T ，在抽样器上接入一个抽样脉冲，通过抽样的脉冲去控制抽样器的开关电路，取出话音信号的瞬间电压值，即样值。如图1-4所示，抽样后的信号称为抽样信号，显然，它可以看作按幅度调制的脉冲信号，即PAM 信号，其幅度的取值仍是连续的，不能用有限个数字来表示，因此抽样值仍是模拟信号。 发送端 接收端 A/D 变换 D/A 变换 图1-4 语音信号的抽样 语音信号抽样后信号所占用的时间被压缩了，这是时分复用技术的必要条件。关于这一点将在本节课第三个内容讲解，但是，用抽样信号代替原信号必须要满足抽样定理，否则样值不能够完全表征原信号。 抽样定理：对于一个具有有限带宽的模拟信号f(t)，其最高频率分量为fm ,则当抽样频率fs ≥ 2fm 时，样值可以完全表征原信号。 我们的语音信号频率在300-3400HZ 之间，根据抽样定理，抽样频率fs=2x3400=6800HZ ，为了留一定的防卫 t t t 抽样脉冲１Ｔ ２Ｔ ３Ｔ ４Ｔ ５Ｔ ６Ｔ 深圳大学实验报告 课程名称：通信原理 实验项目名称：脉冲编码调制及系统 学院：信息工程学院 专业：通信工程 指导教师：李晓滨 报告人：学号：2011130145 班级：2班实验时间：2013年12月5日 实验报告提交时间：2013年12月19日 教务处制 实验目的与要求： 1．掌握PCM 编译码原理与系统性能测试。 2．熟悉PCM 编译码专用集成芯片的功能和使用方法。 3．学习PCM 编译码器的硬件实现电路，掌握它的调整测试方法。 实验原理： 脉冲编码调制（PCM ）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在信道中传输。脉冲编码调制是对模拟信号进行抽样，量化和编码三个过程完成的。 PCM 通信系统的实验方框图如图所示: 实验内容： 1．插入有关实验模块： 在关闭系统电源的条件下，将“时钟与基带数据发生模块”、“PCM/ADPCM 编译码模块”，插到底板“G 、H ”号的位置插座上。 2．信号线连接：用专用导线将P04、34P01；34P02、34P03；32P04、P15。 3．打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，立即关闭电源，查找异常原因。 4．PCM 的编码时钟设定： “时钟与基带数据产生器模块”上的拨码器4SW02设置“01000”，则PCM 的编码时钟为64KHZ （后面将简写为：拨码器4SW02）。拨码器4SW02设置“01001”，则PCM 的编码时钟为128KHZ 。 5．同步正弦波幅度调节及监测： “同步正弦波”上提供了频率2KHZ 的同步正弦波，幅度由W04电位器调节。满足PCM 输入模拟信号频率在300～3400HZ 语音范围内的要求，可用频率计监测此点信号频率。 6．时钟为64KHZ ，同步正弦波及 PCM 编码数据观察： 拨码器4SW02设置“01000”，则PCM 的编码时钟为64KHZ 。 7．时钟为128KHZ 同步正弦波及 PCM 编码数据观察： 拨码器4SW02设置“01001”，则PCM 的编码时钟为128KHZ 。 模拟 信号 抽 样 量 化 34P02 34P04 34P03 34P01 编 码 信 道 译 码 低 通 滤 波 再 生 工作时钟 A/D D/A TP3057 P04 收端 功放 P14 P15 数字通信原理课程设计报告书 课题名称 脉冲编码调制(PCM)系统 设计与仿真 姓 名 学 号 院 系 物理与电信工程系 专 业 通信工程 指导教师 2010年01月09日 ※※※※※※※※※ ※※ ※ ※ ※ ※ ※※ ※※※※※※ ※ 2007级学生数字通信原理课程设计 一、设计任务及要求 (1)完成脉冲编码调制（PCM）系统的设计与仿真。 (2)用MATLAB软件将此次设计在电脑上实现，观察输出的波形。 (3)要求有各种需要的信号波形输出，并记录。 指导教师签名： 2010年01月15日二、指导教师评语： 指导教师签名： 2010 年01月15 日三、成绩 盖章验收 2010年01月15 日 脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真 谢柯 （湖南城市学院物理与电信工程系电子信息工程专业,益阳,413000） 一、设计目的 加深对《数字通信原理与技术》及《MATLAB》课程的认识，进一步熟悉M语言编程中各个指令语句的运用；进一步了解和掌握数字通信原理课程设计中各种原理程序的设计技巧；掌握宏汇编语言的设计方法；掌握MATLAB软件的使用方法，加深对试验设备的了解以及对硬件设备的正确使用。加强对于电路图的描绘技能，巩固独立设计实验的实验技能。提高实践动手能力。 二、设计要求 采用matlab或者其它软件工具实现脉冲编码调制（PCM）系统的设计与 仿真，并且绘制相关的图形；通过编程设置对参数进行调整，可以调节输出 信号的显示效果。所有设计要求，均必须在实验室调试，保证功能能够实现。三、设计原理 在PCM中，波形的每个样本独立进行编码。然而，以奈奎斯特速率或更高速率采样的绝大多数信号（包括语音信号），其相邻的样本之间呈现明显的相关性，换言之，相邻采样幅度间的平均变化较小。所以，利用采样中多余度的编码方案将使语音信号的码率降低。 一种简单的解决方法就是对相邻样本之差编码而不是对样本本身编码，由于相邻样本之差比实际样本幅度小，所以表示差信号需要较小的位数。这种普通方法的一种改进方案是用前面的n个样本根据一定的规律来预测当前的样本，然后将预测值与实际值的误差进行量化后传输，在根据误差信号，采用和发送端相同的预测方法恢复出原始信号。 通信与网络复习笔记一一通信部分 第一讲信息论 信息的度量： 不确定度 仁―「―一阳r 平均不确定度，熵： ^ I 二 单位bit 定理：离散随机变量的最大熵’ ，S 表示该随机变量的取值集合 联合熵：pij 联合概率，则联合熵是? _ 条件熵：条件概率的熵 H (X|Y ) =EE p(i,j) log p(i|j) 关系：. ?， 互信息：?’… U 二：-;一「 ：■ 、■/ : ■ 互信息的理解：① X 的不确定度减去观测 Y 后X 残存的不确定度，通过观测 Y 帮助了解X ②Y 的不确定度减去观测 X 后Y 残存的不确定度，通过观测 X 帮助了解Y 的信息 集合对应：并一一联合熵；减一一条件熵；交一一互信息量 X 、Y 独立T 互信息量为 0 T H(XY)=H(x)+H(Y R H(X|Y)=H(X) X 、Y 相等T 互信息量=自身信息量，最大互信息T 条件熵为 信道：信息的通道。信息 _________ 信道容量：互信息最大值 C - 纽近 江―： 常见信道： I) BSC 对称二进制信道，差错概率「信道容量 C=1 + ￡ log ￡ +(1-￡ )log(1- ￡ ) II)高斯信道：描述信道转移的概率 I '" 上心2企 ，加性噪声 互信息量「 「一 「 = 「) ， \ 用到h(X|X)=0 。 Gauss 是最差的加性信道， h (N )最大 =丄 log 2^e{P + 2^e(r~ C=max I(X:Y) ： ' 1 ' 给定峰值约束，规定 '则最大微分熵的分布是均匀分布 p(X)=叭2A); h(N)扣皿 信道容量 (信号自己功率受限 P ) P^ 香农定理: 样 低信噪比: C=1.44P/n0 x2u^ = iriogj i-h *信号带宽 W ，单位时间最多 2W 个采 若能量受限' ■- -- ，最大熵是高斯分布，熵 一、实验目的 1．掌握PCM 编译码原理与系统性能测试。 2．熟悉PCM 编译码专用集成芯片的功能和使用方法。 3．学习PCM 编译码器的硬件实现电路，掌握它的调整测试方法。 二、实验仪器 1．PCM/ADPCM 编译码模块，位号：H 2．时钟与基带数据产生器模块，位号:G 3．20M 双踪示波器1台，低频信号源1台（选用），频率计1台（选用） 4．信号连接线3根，小平口螺丝刀1只 三、实验原理 脉冲编码调制（PCM ）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在信道中传输。脉冲编码调制是对模拟信号进行抽样，量化和编码三个过程完成的。 PCM 通信系统的实验方框图如图2-1所示。 图2-1 PCM 通信系统实验方框图 在PCM 脉冲编码调制中，话音信号经防混叠低通滤波器后进行脉冲抽样，变成时间上离散的PAM 脉冲序列，然后将幅度连续的PAM 脉冲序列用类似于“四舍五入”办法划归为有限种幅度，每一种幅度对应一组代码，因此PAM 脉冲序列将转换成二进制编码序列。对于电话，CCITT 规定抽样率为8KHz ，每一抽样值编8位码（即为28 =256个量化级），因而每话路PCM 编码后的标准数码率是64kB 。本实验应用的单路PCM 编、译码电路是TP3057芯片（见图6-1中的虚线框）。此芯片采用a 律十三折线编码，它设计应用于PCM 30/32系统中。它每一帧分32个时隙，采用时分复用方式，最多允许接入30个用户，每个用户各占据一个时隙，另外两个时隙分別用于同步和标志信号传送，系统码元速率为2.048MB 。各用户PCM 编码数据的发送和接收,受发送时序与接收时序控制,它仅在某一个特定的时隙中被发送和接收，而不同用户占据不同的时隙。若仅有一个用户，在一个PCM 帧里只能在某一个特定的时隙发送和接收该用户的PCM 编码数据，在其它时隙没有数据输入或输出。 本实验模块中，为了降低对测试示波器的要求，将PCM 帧的传输速率设置为64Kbit/s 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。 (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。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的。 (b) 量化 从数学上来看，量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散幅度值的有限数集合。如图2所示，量化器Q 输出L 个量化值k y ，k=1，2，3，…，L 。k y 常称为重建电平或量化电平。当量化器输入信号幅度x 落在k x 与1+k x 之间时，量化器输出电平为k y 。这个量化过程可以表达为： {}1(), 1,2,3, ,k k k y Q x Q x x x y k L +==<≤== 这里k x 称为分层电平或判决阈值。通常k k k x x -=?+1称为量化间隔。 图2 模拟信号的量化 模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。由于均匀量化存在的主要缺点是：无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变。因此，当信号() m t 第一章多媒体技术的基本概念 ◆选择题 1.键盘和显示器属于（显示媒体）。 2.音乐属于（感觉媒体）。 3.ASCII码属于（表示媒体）。 4.（信息的编码压缩）是多媒体关键技术。 5.计算机多媒体技术的特点中，（多样性）是指处理多种信息载体的能力。 ◆填空题 1.多媒体可按不同的标准分类，本书把多媒体分为感知媒体、表示媒体、显示媒体、存 储媒体、传输媒体、信息交换媒体。 2.多媒体计算机技术具有以下特征，信息载体的多样性、实时性、交互性、集成性。 3.多媒体技术在教育领域中的典型范例包括：计算机辅助教学CAI、计算机辅助学习 CAL、计算机化教学CBI、计算机化学习CBL、计算机辅助训练CAT、计算机管理CMI等。 ◆简答题 1.什么是多媒体？ 答：多媒体就是多重媒体的意思，可以理解为直接作用于人感官的文字、图形、图像、动画、声音和视频等各种媒体的统称，即多种信息载体的表现形式和传递方式。 2.简述多媒体技术的应用领域和发展前景。 答：多媒体技术应用领域集文字、声音、图像、视频、通信等多项技术于一体，采用计算机的数字记录和传输传送方式，对各种媒体进行处理，具有广泛的用途，甚至可代替目前的各种家用电器，集计算机、电视机、录音机、录像机、VCD机、DVD机、电话机、传真机等各种电器为一体。 3.举例说明多媒体给人类生活带来的各种影响。 第二章多媒体硬件系统 ◆选择题 1.以下不属于声卡功能的是（视频接口）。 2.目前，以下（20HZ）不是声卡主要支持的采样频率。 3.视频卡的功能很多，以下哪一项不是视频卡的功能（对视频字幕自动进行语音识别）。 4.对于显卡，一帧16b、1024*768的三维场景，所需的帧缓存为（8MB）。 5.数码照相机和扫描仪最关键的部件是（CCD）。 ◆填空题 1.触摸屏可以分为：矢量压力传感技术触摸屏、电阻技术触摸屏、电容技术触摸屏、红 外线技术触摸屏、表面声波技术触摸屏。 2.点距是指显示器上两个像素之间的距离，点距越小，显示精度越高，显示的画面越清 晰。 3.扫描仪是一种典型的静态图像输入设备，其基本功能是将反映图像特征的光信号转换成 可识别的数字信号。 4.投影机是指一种利用特殊结构的投影管或液晶板配合光学系统，将影像放大后投射到屏 幕上的一种显示设备。 5.数码相机中镜头将光线汇聚到感光器件CCD上，CCD是半导体材料，他代替了普通相 机中的胶卷的位置，其功能是把光信号转变成电信号。 ◆简答题脉冲编码调制CM系统设计与仿真
脉冲编码调制(PCM)实验报告
脉冲编码PCM调制设计
基于Matlab的脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真
多媒体计算机技术课后习题答案
脉冲编码调制的基本原理
脉冲编码调制及系统
脉冲编码调制(PCM)系统
通信原理学习笔记
脉冲编码调制(PCM)及系统实验报告
脉冲编码调制CM系统设计与仿真
多媒体实用技术课后习题