【正文】 行代碼即可建立用戶的子系統(tǒng)庫（MetaSystem）。 MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用FORTRAN，C等語言完成相同的事情簡便的多，并且Mathworks也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點，使MATLAB成為一個強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。 Simulink是用于動態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng)域仿真和基于模型的設(shè)計工具。分別完成時間上離散、幅度上離散、及量化信號的二進(jìn)制表示。常稱為重建電平或量化電平。通常使用的壓縮器中，大多采用對數(shù)式壓縮。編碼器的種類大體上可以歸結(jié)為三類：折疊級聯(lián)型、逐次比較型、混合型。在信道傳輸中有誤碼時，各種碼組在解碼時產(chǎn)生的后果是不同的。其中模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號模塊把連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換為用二進(jìn)制代表的數(shù)字信號，它由抽樣、量化、編碼三個步驟組成；用程序?qū)崿F(xiàn)折疊二進(jìn)制和格雷碼的封裝，在simulink下直接調(diào)用封裝模塊；信道是信號傳輸?shù)耐ǖ?，在傳輸過程中可能會引入噪聲而影響信號的質(zhì)量；數(shù)字信號還原模擬信號解碼、低通、放大等過程組成，它把數(shù)字信號恢復(fù)稱連續(xù)的模擬信號。本設(shè)計中此模塊的門限值設(shè)為0，其輸出即可作為PCM編碼輸出的最高位，也就是極性碼，當(dāng)抽樣值為正值時就輸出1，為負(fù)值時就輸出0。在此解碼模塊中信號應(yīng)分離成一路極性脈沖和7路數(shù)值脈沖，因此輸出參數(shù)設(shè)為8。： 自然二進(jìn)制在高斯信道下波形上圖中一路為原始正弦波形；二路為經(jīng)過編碼譯碼后的波形，仿真為無噪音環(huán)境下的輸出，由波形也可看出，譯碼后的信號無失真，說明系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)可行；三路為采樣波形，；四路是經(jīng)編碼后的波形，編碼時段內(nèi)碼采用自然二進(jìn)制；五路為未加低通濾波器時，A率壓擴(kuò)后的PCM信號波形，為了便于觀察后面加入噪音后系統(tǒng)波形的影響。 end y = g39。因此，采用折疊二進(jìn)碼可以簡化編碼的過程。： 折疊碼經(jīng)高斯信道下的波形經(jīng)加入了噪音信道的系統(tǒng)明顯受到了影響，由于信噪比設(shè)置為5dB，.原始波形頻譜與無噪音時的頻譜圖與自然二進(jìn)制的一樣，：（a）編碼后頻譜 （b）譯碼后加噪音頻譜 折疊碼頻譜圖 性能分析在三種段內(nèi)碼的設(shè)計中都采用了三種信道，在搭建中只需將上面設(shè)計中的高斯信道分別替換為瑞利信道和萊斯信道。由于從來沒做過畢業(yè)設(shè)計，怎么做，做到什么程度都是一頭霧水。致謝在馬上要離開這個美麗校園的時候，我的感觸很多，不僅僅是陪伴我大學(xué)的好朋友們讓我舍不得，更讓我心存感激的，還有大學(xué)教會我們好多的老師們。s fidelity to the original analog signal: the sampling rate, which is the number of times per second that samples are taken。Language[M].第五，完成論文。下面我對整個畢業(yè)設(shè)計的過程做一下簡單的總結(jié)： 第一，選題。 y(2:8) = ~y(2:8)。原始波形頻譜與無噪音時的頻譜圖與自然二進(jìn)制的一樣，格雷碼編碼后的頻譜與譯碼后加了噪音的頻譜圖如下圖所示： （a）編碼后頻譜 （b）譯碼后加噪音頻譜 格雷碼頻譜圖 改變加入噪音的大小，波形頻譜變化不明顯，但輸出波形受影響很大。 g(1) = b(1)。此濾波器的最高頻率設(shè)為250*pi，符合條件，可以恢復(fù)原始的模擬信號。 Buffer：緩沖器。： 13折線近似的PCM編碼器測試模型其中各個模塊功能和參數(shù)設(shè)置如下： ZeroOrder Hold ：零階保持器，它的作用是對輸入的一段采樣時間進(jìn)行保持。極性控制部分：根據(jù)接收到的極性碼來控制譯碼后的PAM信號的極性，恢復(fù)原信號極性。自然二進(jìn)制碼就是一般的十進(jìn)制正整數(shù)的二進(jìn)制表示。若將有限個量化樣值的絕對值從小到大依次排列，并對應(yīng)的依次賦予一個十進(jìn)制數(shù)字代碼，在碼前以“+”、“—”號為前綴，來區(qū)分樣值的正負(fù)，則量化后的抽樣信號就轉(zhuǎn)化為按抽樣時序排列的一串十進(jìn)制數(shù)字碼流，即十進(jìn)制數(shù)字信號。對于信號取值大的區(qū)間，其量化間隔也大；反之，量化間隔就小?？梢?，如果讓開關(guān)受一個窄脈沖串（序列）的控制，則脈沖出現(xiàn)時開關(guān)閉合，則脈沖消失時開關(guān)斷開，此輸出y(t)就是一個幅值變化的脈沖串（序列），每個脈沖的幅值就是該脈沖出現(xiàn)時刻輸入信號f(t)的瞬時值，因此，y(t)就是對f(t)抽樣后的信號或稱樣值信號。? 可訪問MATLAB從而對結(jié)果進(jìn)行分析與可視化，定義信號參數(shù)，定制建模環(huán)境和測試數(shù)據(jù)。同時有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于Simulink。 MATLAB簡介 MATLAB是一種具有強(qiáng)大的計算、仿真、繪圖等功能的解釋性執(zhí)行語言。：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 PCM原理框圖隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)仿真技術(shù)在電子工程領(lǐng)域的應(yīng)用已越來越廣泛，而信號級系統(tǒng)仿真軟件SystemView的出現(xiàn)則標(biāo)志著仿真技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用達(dá)到了一個新的水平。當(dāng)我們需要修改功能時，只需要更換一片EPROM即可。 方案選擇 分析PCM系統(tǒng)可以有多種手段，最常用的就是基于單片機(jī)的硬件電路實現(xiàn)、基于FPGA的軟件仿真和MATLAB環(huán)境下的Simulink仿真實現(xiàn)，方案選擇時對以上幾種方法都進(jìn)行分析，綜合確定自己的方案。接收端則是一個還原過程，把收到的數(shù)字信號變?yōu)槟M信號，即“數(shù)字信號還原模擬信號”，從而再現(xiàn)聲音或圖像。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。PCM 通信系統(tǒng)就是采用了這種技術(shù)。 五、畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚應(yīng)收集資料及參考文獻(xiàn)： 閱讀和學(xué)習(xí)關(guān)于PCM系統(tǒng)和計算機(jī)仿真技術(shù)方面的專業(yè)資料，參閱的外文文獻(xiàn)不少于3篇。 指 導(dǎo) 教 師 系(教 研 室) 系(教研室)主任簽名 批準(zhǔn)日期 接受論文 (設(shè)計)任務(wù)開始執(zhí)行日期 學(xué)生簽名 IPCM系統(tǒng)的仿真與分析劉龍娟（陜西理工學(xué)院 物理與電信工程學(xué)院 通信工程專業(yè) 2011級3班，陜西 漢中 723003）指導(dǎo)教師：魏瑞[摘要] 脈沖編碼調(diào)制(PCM)是將模擬語音信號變換成數(shù)字信號的一種方式。 本次設(shè)計是利用Simulink強(qiáng)大的工具箱和其建模的優(yōu)勢建立了PCM通信系統(tǒng)的仿真模型。 第二部分為PCM系統(tǒng)基本原理的闡述。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。Altera是世界上最大可編程邏輯器件的供應(yīng)商之一。PCM編譯碼器的實現(xiàn)可以借鑒單片如MC14550的PCM編碼器集成芯片。在新的版本中也加入了對C++ 、FORTRAN、C、JAVA的支持。對各種時變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號處理、視頻處理和圖像處理等系統(tǒng)，Simulink提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫對其進(jìn)行設(shè)計、仿真、執(zhí)行和測試。根據(jù)CCITT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μ律方式，我國和歐洲各國均采用了A律方式，由于A律壓縮實現(xiàn)復(fù)雜，常使用 13 折線法編碼。量化過程可以用式（）表達(dá)為： （） 量化器這里稱為分層電平或判決閾值。廣泛采用的兩種對數(shù)壓縮律是壓縮律和A壓縮律。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。如果第一位碼發(fā)生變化，自然碼解碼后，引起的幅度誤差是信號最大幅度的一半，這樣會使恢復(fù)出的模擬電話信號出現(xiàn)明顯的誤碼噪聲，在小信號時這種噪聲尤為突出。信源的作用是把待傳輸?shù)南⑥D(zhuǎn)換成原始的電信號，比如電話系統(tǒng)中電話機(jī)可以看成是信源。 Abs：絕對值模塊，它的作用是對輸入數(shù)值取絕對值。 Mux：復(fù)用器。 設(shè)置高斯信道參數(shù)信噪比為5dB時，： 噪音影響下的波形輸出在高斯信道5dB的影響下。在編碼模塊將輸入設(shè)為constant，驗證程序的準(zhǔn)確性。 折疊碼的程序?qū)崿F(xiàn) 折疊二進(jìn)制與自然二進(jìn)制碼的對應(yīng)關(guān)系為： （） （） 式中，是自然二進(jìn)制碼。參數(shù)設(shè)置根據(jù)要觀察的圖形來設(shè)置范圍。后來學(xué)姐推薦我去研學(xué)論壇去搜索資料，果然在上面找到了很多與PCM相關(guān)的論文和期刊。在這次畢業(yè)設(shè)計中，更要感謝我的指導(dǎo)老師魏老師。 and the bit depth, which determines the number of possible digital values that can be used to represent each sample.History Early electrical munications started to sample signals in order to interlace samples from multiple telegraphy sources and to convey them over a single telegraph cable. The American inventor Moses G. Farmer conveyed telegraph timedivision multiplexing (TDM) as early as 1853. Electrical engineer W. M. Miner, in 1903, used an electromechanical mutator for timedivision multiplexing multiple telegraph signals。Programming通過改變信道的信噪比等再一步步觀察各個輸入信號和相應(yīng)輸出信號。畢業(yè)設(shè)計不僅是對幾年所學(xué)知識的總結(jié)，更是對自己能力的一種提高。 else y = u。（信道參數(shù)設(shè)置不變）： 加入了噪音的系統(tǒng)明顯受到了影響，信噪比設(shè)置為5dB。 b = u。它的作用是得到回復(fù)原始的模擬信號。 To Frame：裝幀器。利用輸出波形觀察解碼后的模擬信號。： 數(shù)字壓擴(kuò)折線解碼器原理框圖 A率13折線譯碼器原理框圖與逐次比較型編碼器中的本地譯碼器基本相同，所不同的是增加了極性控制部分和帶有寄存讀出的7/12位碼變換電路，各部分的作用如下：串/并變換記憶電路：將增加的串行PCM碼變?yōu)椴⑿写a，并記憶下來，與編碼器中譯碼器的記憶作用基本相同。，如果把16個量化級分成兩部分：0～7的8個量化級對應(yīng)于負(fù)極性樣值，8～15的8個量化級對應(yīng)于正極性樣值。量化后的抽樣信號在一定的取值范圍內(nèi)僅有有限個可取的樣值，且信號正、負(fù)幅度分布的對稱性使正、負(fù)樣值的個數(shù)相等，正、負(fù)向的量化級對稱分布。非均勻量化是根據(jù)信號的不同區(qū)間來確定量化間隔的。假設(shè)某個模擬信號f(t)通過一個開關(guān)，則開關(guān)的輸出則與開關(guān)的狀態(tài)有關(guān)，當(dāng)開關(guān)處于閉合狀態(tài)的時候，開關(guān)的輸出就是輸入，即y(t)=f(t)；若開關(guān)處在斷開位置，輸出y(t)就為零。 ? 交互式的圖形編輯器來組合和管理直觀的模塊圖。Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實際、效率高、靈活等優(yōu)點，并基于以上優(yōu)點Simulink已被廣泛應(yīng)用與控制理論和數(shù)字信號處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計。基于上述三種方案的優(yōu)缺點及自己在大學(xué)過程中對各種軟件的熟悉程度，我最終選擇了第二種方案，利用Simulink來做。PCM系統(tǒng)主要包括模擬信號的數(shù)字化、信道傳輸和數(shù)字信號還原模擬信號三部分，在編碼模塊采用三種不同的段內(nèi)碼進(jìn)行編碼，最后用示波器觀察輸入信號和輸出信號的波形，加上含有噪聲的信道，最后運(yùn)行結(jié)果并通過波形來分析該系統(tǒng)的性能。FPGA的編程不需要專用的編程器，只須用通用的EPROM、PROM編程器即可。 本次畢業(yè)設(shè)計要求： ? 實現(xiàn)三種不同段內(nèi)碼的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； ? 結(jié)合三種不同信道環(huán)境對比三種不同段內(nèi)碼的PCM系統(tǒng)的頻譜特點與誤