【正文】 hold on。stairs(t,codeout)。 codeout(k)=(e_q(k)0)。 end 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 end 程序運(yùn)行結(jié)果 ： a_13code y = Columns 1 through 7 0 Columns 8 through 11 z = Columns 1 through 7 0 Columns 8 through 11 c = 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 程序 5： Ts=1e3。 y=fix(y)。 else if((x(i)=1/4)amp。 else if((x(i)=1/64)amp。 end else if(x(i)=t) 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 y(i)=(a*x(i))/(1+log(a))。時(shí)間 39。 figure subplot(2,1,1) plot(t,y) axis([0 ]) xlabel(39。 end。t=2*V/L。 ylabel(39。 title(39。 plot(t,y)。 if nargin==2 n1=0 else n1=fs/df end n2=length(m)。幅值 39。抽樣失真 (fs=100Hz)時(shí)的信號(hào)波形 39。 stem(t2,m2)。 w2=t0/(2*ts2)+1。)。頻率 39。幅值 39。N1=[M1,M1,M1,M1,M1,M1,M1,M1,M1,M1,M1,M1,M1]。 t1=[t0/2:ts1:t0/2]。)。 axis([,0,])。時(shí)間 39。 %確定 t=0 的點(diǎn) m(w)=1。 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 附 錄 程序 1： function sample() t0=10。今后，我要更加嚴(yán)格要求自己，主動(dòng)尋找通信專業(yè)方面進(jìn)行軟件仿真及硬件設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，通過(guò)實(shí)踐逐步提升自己的專業(yè)技術(shù)水平，為今后發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。掌握了用程序?qū)π盘?hào)進(jìn)行分析的基本方法，并畫(huà)出波形圖。 可見(jiàn)，通過(guò)增大量化臺(tái)階（增量）σ進(jìn)而提高階梯波形的最大跟蹤斜率，就可以減小過(guò)載噪聲；而降低σ則可減小一般量化噪聲。那么，如果原始模擬信號(hào)的變化率超過(guò)調(diào)制曲線的最 大斜率，則調(diào)制曲線就跟不上原始信號(hào)的變化，從而造成誤差。建立仿真模型并求出前 20個(gè)采樣點(diǎn)使客商的編碼輸出序列以及解碼樣值波形。對(duì)于給定的信號(hào)最大幅度，量化電平數(shù)越多，量化噪聲越小，信號(hào)量噪比越高。 第四章 PCM 與 ΔM的 MATLAB 實(shí)現(xiàn) PCM 抽樣的 MATLAB 實(shí)現(xiàn) PCM 抽樣的 MATLAB 程序設(shè)計(jì)按如下步驟進(jìn)行： 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 （ 1）確定輸入的模擬信號(hào)為 )200( tsa ； （ 2）根據(jù)輸入的模擬信號(hào)，確定抽樣頻率，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行抽樣，并將正常抽樣和會(huì)產(chǎn)生失真的抽樣進(jìn)行對(duì)比，對(duì)抽樣定理加以驗(yàn)證； （ 3）編寫(xiě)程序，畫(huà)出滿足采樣定理和不滿足的時(shí)、頻域圖形。 △ M 的性能 △ M 調(diào)制編碼譯碼很簡(jiǎn)單，但其缺點(diǎn)是可能出現(xiàn)過(guò)載失真。 tx . 圖 31 △ M原理圖 圖 32 △ M實(shí)現(xiàn)框圖 增量調(diào)制的過(guò)程 是將欲傳輸?shù)哪M信號(hào) )(tx 輸入到減法器，然后與本地譯碼器的輸出相減，最后得到差值信號(hào) )(te ,脈沖調(diào)制器中有一個(gè)采樣判決器，在時(shí)鐘脈沖的控制下對(duì)差值信號(hào) )(te 進(jìn)行正負(fù)極性判決。接收端譯碼每收到一個(gè)“ 1”碼，譯碼器 的輸出相對(duì)于前一時(shí)刻的值上升一個(gè)量階，每收到一個(gè)“ 0”碼，譯碼器的輸出相對(duì)于前一時(shí)刻的值下降一個(gè)量階。 圖 29 PCM 通信系統(tǒng)方框圖 第三章 ΔM 調(diào)制 ΔM 即增量調(diào)制，可以看成是一種最簡(jiǎn)單的 DPCM。對(duì)語(yǔ)音信號(hào)最典型的數(shù)字編碼就是脈沖編碼調(diào)制 (PCM)。量化噪聲隨量化級(jí)數(shù)的增多和級(jí)差的縮小而減小。現(xiàn)在由于數(shù)字電路技術(shù)的發(fā)展，這種特性很容易用數(shù)字電路來(lái)近似實(shí)現(xiàn)。 （ 2）按照量化的維數(shù)分，量化分為標(biāo)量量化和矢量量化。 而當(dāng) y=0， x=1/2^8。分別與 x軸的八段一一對(duì)應(yīng)。滿足上式的曲線如圖 25 所示，由于其沒(méi)有通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，所以還需要對(duì)它作一定的修改 。另外，需指出， μ 律壓縮特性曲線是以原點(diǎn)奇對(duì)稱的，圖中只畫(huà)出了正向部分。它與均勻量化相比，有兩個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)信號(hào)的變化范圍和量化電平數(shù)確定后，量化間隔也被確定。 利用預(yù)先規(guī)定的有限個(gè)電平來(lái)表示模擬抽樣值的過(guò)程稱為量化。一般不指定 N時(shí)， N默認(rèn)為 512，即簡(jiǎn)化為 )(bfftY? 。這意味著，若 )(tm 的頻譜在某一角頻率 H? 上為零，則 )(tm 中的全部信息完全包含在其 間隔不大于 1/2 Hf 秒的均勻抽樣序列里。圖中 )(tXa 表示模擬信號(hào)， )(nTXa表示采樣信號(hào)， T 為采樣周期， n=0， 1， 2， ? 。兩者可統(tǒng)一稱為量化噪聲。早期的語(yǔ)言增量調(diào)制編碼器是由分立元件組成的。另外，由于 PCM 可以把各種消息（聲音、圖像、數(shù)據(jù)等等）都變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行傳輸，因此可以實(shí)現(xiàn)傳輸和交換一體化的綜合通信方式，而且還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)處理一體化的綜合信息處理。于 20世紀(jì) 40年代，在通信技術(shù)中就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這種編碼技術(shù)。 MATLAB simulation Delta modulation. 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 緒 論 數(shù)字通信作為一種新型的通信手段，早在 20 世紀(jì) 30 年代就已經(jīng)提出。 增量調(diào)制（ Δ M）是一個(gè)微分脈沖碼調(diào)制的簡(jiǎn)化形式，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，高效率的編碼，誤碼性能特點(diǎn)。 本 論文 結(jié)合 PCM 與 Δ M 的抽樣、量化、編碼原理，利用 MATLAB 軟件編程和繪圖功能，完成了對(duì)脈沖編碼調(diào)制（ PCM）系統(tǒng)與增量調(diào)制系統(tǒng)（ Δ M）的建模與仿真分析。在1937 年，英國(guó)人里費(fèi)（ ）提出了脈沖編碼調(diào)制（ PCM）方式。由于當(dāng)時(shí)是從信號(hào)調(diào)制的觀點(diǎn)研究這種技術(shù)的，所以稱為脈碼調(diào)制。故它能較好地適應(yīng)信息化社會(huì)對(duì)通信的要求。隨著模擬集成電路技術(shù)的發(fā)展， 70 年代末出現(xiàn)了音節(jié)壓擴(kuò)增量調(diào)制集成單片， 80 年代出現(xiàn)了瞬時(shí)壓擴(kuò)集成單片，單片內(nèi)包括了開(kāi)關(guān)電容濾波器與開(kāi)關(guān)電容積分器，集成度不斷提 高，使增量調(diào)制的編碼器的體積減小，功耗降低。 本論文為實(shí)現(xiàn)基于 脈沖編碼調(diào)制（ PCM）與增量調(diào)制（ ΔM ）的波形編碼仿真，下文為具體介紹。一般可 以把采樣器視為一個(gè)每隔 T 秒閉合一次的電子開(kāi)關(guān) S。換句話說(shuō)，在信號(hào)最高頻率分量的每一個(gè)周期內(nèi)起碼應(yīng)抽樣兩次。 Y即為 FFT變換后得到的結(jié)果，與 b 的元素?cái)?shù)相等，為復(fù)數(shù)。抽樣是把一個(gè)時(shí)間連續(xù)信號(hào)變換成時(shí)間離散的信號(hào)，而量化則是將取值連續(xù)的抽樣變換成取值離散的抽樣。 上述均勻量化的主要缺點(diǎn)是，無(wú)論抽樣值的大小如何，量化噪聲的均方根都固定不變。首先，當(dāng)輸入量化器的信號(hào)具有非均勻分布的概率密度時(shí)，非均勻量化器的輸出端可 以得到較高的平均信號(hào)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基本上與信號(hào)抽樣值成比例。 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 圖 23 μ壓縮律特性 A 壓縮律： 所謂 A壓縮律也就是壓縮器具有如下特性的壓縮 律： 其中， A 為壓縮系數(shù)； y 為歸一化的壓縮器輸出電壓； x 為歸一化的壓縮器輸入電壓。 (21) (22) (23) (24) 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 圖 2 5 理想壓縮特性曲線 A 律壓縮特性就是對(duì)式 (24)修改后的函數(shù)。采用上述的方法就可以作出由八段直線構(gòu)成的一條折線，該折線和 A 壓縮律近似，圖 26中的八段線段的斜率分別為表 21所示： 表 21 各 段落的斜率 段落 1 2 3 4 5 6 7 8 斜率 16 16 8 4 2 1 1/2 1/4 從表 21 中可以看出，除一、二段外，其他各段折線的斜率都不相同。因此，需要對(duì)式 (28)的壓縮特性曲線作適當(dāng)?shù)男拚?，我們可以在原點(diǎn)和點(diǎn)(1/2^7,1/8) 之 間 用 一 段 直 線 代 替 原 來(lái) 的 曲 線 ， 這 段 直 線 的 斜 率 是1/8247。標(biāo)量量化是一維的量化，一個(gè)幅度對(duì)應(yīng)一個(gè)量化結(jié)果。 13 折線特性就是近似于 A 律的特性，如圖 27 所示，程序見(jiàn)第 4章。量化級(jí)數(shù)增多即樣值個(gè)數(shù)增多，就要求更長(zhǎng)的二進(jìn)制編碼。 所謂脈沖編碼調(diào)制 :就是將模擬信號(hào)的抽樣量化值轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼組的過(guò)程。當(dāng) DPCM 系統(tǒng)中量化器的量化電平數(shù)取為 2時(shí)，此 DPCM 系統(tǒng)就稱為增量調(diào)制系統(tǒng)。當(dāng)收到連“ 1”碼時(shí)，表示每隔一個(gè)取樣時(shí)間，連續(xù)上升一個(gè)量階，即表示信號(hào)的連續(xù)增長(zhǎng)。當(dāng) )(te 0時(shí)，脈沖調(diào)制器輸出一個(gè)正脈沖，即“ 1”碼；當(dāng) )(te 0時(shí)，脈沖調(diào)制器輸出一個(gè)負(fù)脈沖，即“ 0”山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 碼，這樣就形成了二進(jìn)制△ M 序列。 在正常情況下，△ M的量化誤差 )()(?)( txtxte ?? 不會(huì)超過(guò) ? △ (△表示量化電壓?jiǎn)挝恢担?，而在過(guò)載情況下，量化誤差會(huì)大大增加，應(yīng)當(dāng)避免發(fā)生過(guò)載。 PCM 抽樣的 MATLAB 實(shí)現(xiàn)源程序見(jiàn)附錄程序 1。 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 PCM A 律非均勻量化的 MATLAB 實(shí)現(xiàn) PCM A 律非均勻量化的 MATLAB 程序設(shè)計(jì)按如下步驟進(jìn)行： （ 1）確定輸入模擬信號(hào)； （ 2）根據(jù)非均勻量化的原理確定 A律非均勻量化的算法程序； （ 3）繪制并比較模擬輸入信號(hào)與量化輸出的波形。 根據(jù)增量調(diào)制原理圖建立數(shù)學(xué)關(guān)系 ,編程中采用循環(huán)結(jié)構(gòu)來(lái)模擬仿真采樣時(shí)刻向前推進(jìn) ,并建立前后采樣時(shí)刻樣值的關(guān)系。我們把這種因調(diào)制曲線跟不上原始信號(hào)變化的現(xiàn)象叫做過(guò)載現(xiàn)象，由此產(chǎn)生的波形失真或者信號(hào)誤差叫做過(guò)載噪聲。顯然，通過(guò)改變量化臺(tái)階進(jìn)行降噪出現(xiàn)了矛盾，因此，σ值必須兩頭兼顧，適當(dāng)選取。以前對(duì) PCM 跟 ΔM 編碼 的方法只是在理論上，經(jīng)過(guò)這t tf ( t )f ( t )′n ( t ) n ( t )f ( t )f ( t )′sKft? ????山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 次畢業(yè)設(shè)計(jì)，加深了對(duì) PCM 跟 ΔM 編碼的基本原理理解，并對(duì)其在實(shí)際中的應(yīng)用有了一定了解。山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 參考文獻(xiàn) [1]. 樊昌信 ，曹麗娜， 《 通信原理 》 [M]， 國(guó)防工業(yè)出版社 ， 2020年 [2]. 郭仕劍等，《 》 [M]，人民郵電出版社， 2020年 [3]. 陶然，張惠云，王越，《多抽樣率數(shù)字信號(hào)