【正文】 的采樣速率。在該環(huán)境中，無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標(biāo)操作，就可以構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)，它讓用戶把精力從語言編程轉(zhuǎn)向仿真模型的構(gòu)造，為用戶省去了很多重復(fù)的代碼編寫工作 。 MATLAB 用更直觀的、符合人們思維習(xí)慣的代碼，代替了 C 和 FORTRAN 語言的冗長代碼。不僅可以直接調(diào)用，用戶也可以將自己編寫的實用程序?qū)氲?MATLAB 函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的 MATLAB 愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進 行下載使用。目前的 MATLAB 版本已經(jīng)可以方便的設(shè)計漂亮的界面，它可以像 VB 等語言一樣設(shè)計漂亮的用戶接口，同時因為有最豐富的函數(shù)庫（工具箱），計算的功能實現(xiàn)也很簡單，進一步受到了科研工作者的歡迎。這種交互式的特征可以幫助我們快速的評估不同的算法，進行參數(shù)優(yōu)化。但在編程中，需設(shè)計 HDL 源代碼，可以使 VHDL 語言或 Verilog語言，在大學(xué)期間，我們接觸最多的是 C 語言，所以利用 FPGA 分析時會面臨最大的編程問題。單芯片工作時只需給出外圍的時序電路即可實現(xiàn)，它把編譯碼器（ Codec） 和濾波器（ Filter） 集成在一個芯片上，這樣它的功能比較強，不僅可以進行 A 律變換，也可以進行 u 律變換；它的數(shù)據(jù)既可用固定速率傳送，也可用變速率傳送；它既可以傳輸信令幀也可以選擇它傳送無信令幀，并且還可以控制它處于低功耗備用狀態(tài)，到底使用它的什么功能可由用戶通過一些控制來選擇。 信源 抽樣 量化 信道編碼 PCM 編碼 性能分析 信道譯碼 解調(diào) 信道 調(diào)制 噪聲 圖形或 HDL編輯 Analysis synthesis （分析與綜合） Filter （適配器） Assembler（編程文件匯編） 編程器 設(shè)計輸入 綜合或編輯 仿真 適配器件 下載 時序分析器 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 共 40 頁 SystemView 可以快速建立和修改系統(tǒng)，并在對話框內(nèi)快速訪問和調(diào)整參數(shù)，修改實時顯示。 本次設(shè)計系統(tǒng)可以通過模塊分層來實現(xiàn)。下排的流程框圖，是與上面的 Quartus II 設(shè)計流程相對照的標(biāo)準的 EDA。 Altera 是世界上最大可編程邏輯器件的供應(yīng)商之一。這樣，同一片 FPGA，不同的編程數(shù)據(jù)，就可以產(chǎn)生不同的電路功能 ]2[ 。加電時，芯片將 EPROM 中數(shù)據(jù)讀入片內(nèi)編程 RAM 中，等配置完成后， FPGA 進入工作狀態(tài)。 ? FPGA 是 ASIC 電路中設(shè)計周期最短、開發(fā)費用最低、風(fēng)險最小的器件之一。它的基本特點主要有： ? 采用 FPGA 設(shè)計電路，用戶不需要 投片生產(chǎn)就可以得到合用的芯片。 基于 FPGA 的 PCM 系統(tǒng)仿真 FPGA（ Field－ Programmable Gate Array） ：既現(xiàn)場可編程門陣列，它是在 PAL、 CPLD 等可編程器件的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展后的產(chǎn)物。重點運用在語音傳輸之中，并且在數(shù)字微波通信、衛(wèi)星通信、光纖通信當(dāng)中得到了廣闊的運用。首先進行自然二進制的模塊搭建，在運行分析之后，將其轉(zhuǎn)換為折疊二進制和格雷碼的模型，分析加入噪音前后波形輸出的變化，并且分析編碼時三種不同碼型的優(yōu)缺點。 第二部分為 PCM系統(tǒng)基本原理的闡述。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 共 40 頁 論文的主要內(nèi)容安排如下： 第一部分為設(shè)計方案的選擇。因抽樣后的樣值在時間上雖是離散的，但在幅度上仍是連續(xù)的，量化過程就是把幅度上連續(xù)的抽樣也變?yōu)殡x散的。實現(xiàn)數(shù)字通信，必須使發(fā)送端發(fā)出的模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號，既 ―模擬信號數(shù)字化 ‖。這就限制了 PCM 技 術(shù)在音頻還原時的保真度。PCM 脈沖編碼調(diào)制這項技術(shù)可以改善和提高的方面則越 來越小。脈沖編碼調(diào)制可以向用戶提供多種業(yè)務(wù)，既可以提供從 2M 到 155M 速率的數(shù)字數(shù)據(jù)專線業(yè)務(wù)，也可以提供話音、圖象傳送、遠程教學(xué)等其他業(yè)務(wù) ]1[ 。 PCM 最初并不是用來傳輸計算機數(shù)據(jù)的，而是使交換機之間有一條中繼線不只傳送一條電話信號。到了 80 年代初，脈碼調(diào)制已成功應(yīng)用在市話中繼傳輸、大容量干線傳輸以及數(shù)字程控交換機中，并且在用戶話機中采用。 PCM 通信系統(tǒng)就是采用了這種 技術(shù)。Pulse Code Modulation (PCM) III 目錄 引言 ..................................................... 1 1 研究方案 ............................................... 3 研究目標(biāo) .............................................. 3 方案選擇 .............................................. 3 基于 FPGA 的 PCM 系統(tǒng)仿真 ........................... 3 基于 Simulink 的 PCM 系統(tǒng)仿真 ....................... 4 軟硬件結(jié)合實現(xiàn) PCM 系統(tǒng)仿真 ........................ 4 方案比較 ............................................... 5 軟件介紹 ............................................... 6 MATLAB 簡介 ....................................... 6 Simulink 介紹 ..................................... 6 2 PCM基本原理 ............................................ 8 抽樣 .................................................. 8 量化 .................................................. 9 編碼 ................................................. 10 譯碼 ................................................. 12 3 PCM系統(tǒng)仿真 ........................................... 13 總體設(shè)計思想 ......................................... 13 各模塊的設(shè)計和仿真 ................................... 13 PCM 編碼模塊設(shè)計 ................................. 13 PCM 解碼模塊設(shè)計 ................................. 14 PCM 系統(tǒng)總體模塊 ................................. 15 格雷碼編譯碼設(shè)計 ..................................... 18 格雷碼的程序?qū)崿F(xiàn) ................................ 18 格雷碼的仿真設(shè)計 ................................ 19 折疊碼編譯碼設(shè)計 ..................................... 22 折疊碼的程序?qū)崿F(xiàn) ................................ 22 折疊碼的仿真設(shè)計 ................................ 23 性能分析 ............................................. 25 4 結(jié)束語 ................................................ 27 致謝 .................................................... 28 參考文獻 ................................................ 29 附錄 A 英文文獻 .......................................... 30 附錄 B 格雷碼系統(tǒng)總體設(shè)計 ................................ 39 附錄 C 折疊二進制系統(tǒng)總體設(shè)計圖 .......................... 40 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 共 40 頁 引言 當(dāng)今社會，人們無處不享受 著數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)給我們帶來的便利和數(shù)字化多媒體產(chǎn)品帶給我們的多彩的生活娛樂。詳細介紹了三種不同段內(nèi)碼的編碼方式下 PCM 編譯碼模塊的構(gòu)建；針對數(shù)字調(diào)制解調(diào)，構(gòu)建了含 BPSK、信道以及濾波器在內(nèi)的子系統(tǒng)；最后通過 仿真得出三種編碼方式下系統(tǒng)的誤碼率和頻譜圖 。 4月 21日 —— 5月 20日：進一步完善 PCM系統(tǒng)的仿真設(shè)計，準備作品驗收。 本次畢業(yè)設(shè)計要求： PCM系統(tǒng)的仿真并觀測調(diào)制解調(diào) 過程中觀察各個環(huán)節(jié)時域和頻域的波形； PCM系統(tǒng)的頻譜特點與誤碼率情況； 3. 對仿真結(jié)果進行分析。 題 目 PCM 系 統(tǒng) 的 性 能 分 析 I 畢業(yè)論文 ﹙ 設(shè)計 ﹚ 任務(wù)書 院 (系 ) 物理與電信工程學(xué)院 專業(yè)班級 通信 03班 學(xué)生姓名 劉 龍 娟 一、畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚題目 PCM系統(tǒng)的性能分析 二、畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚工作自 2020 年 1 月 10 日 起 至 2020 年 6 月 15 日 止 三、畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚進行地點 : 物理與電信工程學(xué)院實驗室 四、畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚的內(nèi)容要求： 數(shù)字通信系統(tǒng)己經(jīng)成為現(xiàn)今通信發(fā)展的方向，但是經(jīng)過傳感器的轉(zhuǎn)換以后自然界中的很多信息，大多數(shù)依舊為模擬量， PCM(脈沖編碼調(diào)制 )它是一種調(diào)制方式就是把模擬信號轉(zhuǎn)換作數(shù)字信號。本次畢業(yè)設(shè)計運用仿真軟件對 PCM系統(tǒng)進行性能分析。 3月 21日 —— 4月 20日：完成 PCM系統(tǒng)的基本仿真設(shè)計并提交中期檢 查報告。 本次設(shè)計建立了基于 Simulink 的PCM 仿真系統(tǒng)，系統(tǒng)包括 PCM 編譯碼模塊、數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊。Simulink simulation platform。但是，數(shù)字化的語音信號也有它的的缺點，就是數(shù)字語音信號的帶寬要遠遠高于模擬語音信號的帶寬， 因此要求傳輸數(shù)字語音信號的信道更大才能夠傳輸數(shù)字語音信號，為了來降低這種高成本從而促使發(fā)展了一種新的技術(shù)既壓縮編碼。到70 年代中、末期，在同軸電纜通信、微波接力通信、衛(wèi)星通信和光纖通信等中、大容量傳輸系統(tǒng)中，都相繼采用了脈碼調(diào)制?，F(xiàn)在的數(shù)字傳輸系統(tǒng)都是采用脈沖編碼調(diào)制（ pulse code modulation）體制，這種電的數(shù)字信號稱為數(shù)字基地信號，由 PCM 電端機產(chǎn)生。 E1 的速率是 ，而 T1的速率是 。脈沖編碼調(diào)制的比特率，從 14bit 發(fā)展到 16bit、 18bit、 20bit 一直到 24bit；而采樣頻率從 發(fā)展到 192kHz。 (2) 在錄音時采用多級或者串聯(lián)抽選的數(shù)字濾波器（減低采樣頻率），在重放時采用多級的內(nèi) 插的數(shù)字濾波器（提高采樣頻率），為了控制小信號在編碼時的失真，兩者又都需要加入 重復(fù)定量噪聲?？煽啃院?、抗干擾能力強、廉價格、易保密、便于加密處理和便于實現(xiàn)通信網(wǎng)的管理等都是它主要的特點。第二步是 ―量化 ‖，將 模擬信