实验二-模拟信号数字化传输系统的建模与分析

-------------精选文档-----------------

实验二 模拟信号数字化传输系统的建模与分析

一、实验目的

1. 进一步掌握 Simulink 软件使用的基本方法； 2. 熟悉信号的压缩扩张； 3. 熟悉信号的量化； 4. 熟悉 PCM 编码与解码。 二、实验仪器

带有 MATLAB 和 SIMULINK 开发平台的微机。 三、实验原理

3.1 信号的压缩和扩张

非均匀量化等价为对输入信号进行动态范围压缩后再进行均匀量 化。中国和欧洲的 PCM 数字电话系统采用 A 律压扩方式，美国和日本 则采用μ律方式。设归一化的话音输入信号为 [ 1, 1] x∈ ? ，则 A 律压缩 器的输出信号 y 是：

其中，sgn(x) 为符号函数。A 律 PCM 数字电话系统国际标准中， 参数 A=87.6。

Simulink 通信库中提供了“A-Law Compressor”、“A-Law

Expander”以及“Mu-Law Compressor”和“Mu-Law Expander”来实

可编辑

-------------精选文档-----------------

现 A 律和 ? 律压缩扩张计算。

压缩系数为 87.6 的 A 律压缩扩张曲线可以用折线来近似。16 段折 线点坐标是

其中靠近原点的 4 段折线的斜率相等，可视为一段，因此总折线

数为 13 段，故称 13 段折线近似。用 Simulink 中的“ Look-Up Table ” 查表模块可以实现对 13 段折线近似的压缩扩张计算的建模，其中，压 缩模块的输入值向量设置为

[-1,-1/2,-1/4,-1/8,-1/16,-1/32,-1/64,-1/128,0,1/128,1/64,1/32,1/16,1/8,1 /4,1/2,1]

输出值向量设置为[-1:1/8:1] 扩张模块的设置与压缩模块相反。 3.2 PCM 编码与解码

PCM 是脉冲编码调制的简称，是现代数字电话系统的标准语音编码方式。 A 律 PCM 数字电话系统中规定：传输话音信号频段为 300Hz到 3400Hz ，采样率为 8000 次 / 秒，对样值进行 13 折线压缩后编码为 8bit二进制数字序列。因此， PCM 编码输出的数码速率为 64Kbps 。

PCM 编码输出的二进制序列中，每个样值用 8 位二进制码表示，

其中最高比特位表示样值的正负极性，规定负值用“ 0 ”表示，正值用“ 1 ”表示。接下来 3 位比特表示样值的绝对值所在的 8 段折线的段落号，最后 4 位是样值处于段

可编辑

-------------精选文档-----------------

落内 16 个均匀间隔上的间隔序号。在数学上， PCM 编码的低 7 位相当于对样值的绝对值进行 13 折线近似压缩后的 7bit 均匀量化编码输出。 四、实验内容

1. 设计一 PCM 编码器，要求该编码器能够对取值在 [-1 ； 1] 内的归一

化信号样值进行编码；

2. 设计一个对应于以上编码器的 PCM 解码器；

3. 在以上两项内容的基础上，建立 PCM 串行传输系统，并在传输信

道中加入指定错误概率的随机误码。 五、实验过程

1、PCM编码器建模与仿真

框图

参数设置：saturation限幅器：上限值为1，下限值为-1.

Relay：

可编辑

-------------精选文档-----------------

1D Look Up Table 13折线压缩器：

Gain增益127.

Quantizer量化间距为 1。

Integer to Bit Converter 输出7位。 运行结果：

可编辑