【文章內容簡介】 1 x 0 1281 1 按折線 分段時的 x 0 1281 641 321 161 81 41 21 1 段落 1 2 3 4 5 6 7 8 斜率 16 16 8 4 2 1 21 41 表 13折線 x值與計算 x值的比較 表 中第二行的值是根據(jù)計算得到的，第三行的值是 13 折線分段時的值?？梢姡?13 折線各段落的分界點與曲線十分逼近，同時按 2 的冪次分割 有利于數(shù)字化。 A 律 PCM 編碼 所謂編碼就是把量化后的信號變換成代碼，其相反的過程稱為譯碼。當然，這里的編碼和譯碼與差錯控制編碼和譯碼是完全不同的，前者是屬于信源編碼的范疇。 在現(xiàn)有的編碼方法中，若按編碼的速度來分，大致可分為兩大類：低速編碼和高速編碼。通信中一般都采用第二類。編碼器的種類大體上可以歸結為三類：逐次比較型、折疊級聯(lián)型、混合型。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、段內碼的順序排列。本設計采用 A 律 13 折線編碼。 律 PCM 編碼 的規(guī)則 在 13 折線法中，無論輸入信號是正是負，均按 8 段折線（ 8 個段落）進行編碼。若用 8位折疊二進制碼來表示輸入信號的抽樣量化值，其中用第一位表示量化值的極性，其余七位（第二位至第八位）則表示抽樣量化值的絕對大小。 具體的做法是：用第二至第四位表示段落碼，它的 8種可能狀態(tài)來分別代表8 個段落的起點電平。其它四位表示段內碼，它的 16 種可能狀態(tài)來分別代表每一段落的 16個均勻劃分的量化級。這樣處理的結果， 8個段落被劃分成 27＝ 128個量化級。段落碼和 8 個段落之間的關系如表 (a)所示；段內碼與 16 個量化通信原理課程設計 —— 模擬信號數(shù)字化 第 13 頁 共 32 頁 級之間的關系見表 (b)。 段落序號 段落碼 量化級 段內碼 8 111 15 1111 14 1110 7 110 13 1101 12 1100 6 101 11 1011 10 1010 5 100 9 1001 8 1000 4 011 7 0111 6 0110 3 010 5 0101 4 0100 2 001 3 0011 2 0010 1 000 1 0001 0 0000 (a) 段落碼 (b) 段內碼 表 段落碼與段內碼 編碼流程 輸入信號 x 后，先判斷 x 的符號， x0 時 C1=1， x0 時 C1=0；判斷完符號后將信號進行歸一化和量化，再進行段落判斷以及段內判斷，最后將 C1~C8 輸出。流程圖如下： 通信原理課程設計 —— 模擬信號數(shù)字化 第 14 頁 共 32 頁 圖 PCM 編碼流程圖 增量調制 增量調制簡介 增量調制簡稱 ΔM 或增量脈碼調制方式（ DM），它是繼 PCM 后出現(xiàn)的又一種模擬信號數(shù)字化的方法。 1946 年由法國工程師 De Loraine 提出，目的在 于簡化模擬信號的數(shù)字化方法。主要在軍通信和衛(wèi)星通信中廣泛使用，有時也作為高速大規(guī)模集成電路中的 A/D 轉換器使用 。 對模擬信號采樣，并用每個樣值與它的預測值的差值對周期脈沖序列進行 調制 ， 就是增量調制。 它是一種最簡單的差值脈沖編碼。已調脈沖序列以脈沖的有、無來表征差值的正負號，也就是差值只編成一位二進制碼 。早期的語言增量調制編碼器是由分立元件組成的。隨著模擬集成電路技術的發(fā)展， 70年代末出現(xiàn)了音節(jié)壓擴增量調制集成單片， 80年代出現(xiàn)了瞬時壓擴集成單片，單片內包括了開關電容濾波器與開關電容積分器，集成度不斷提高，使增量調制的編碼器的體積減小，功耗降低 。 增量調制的原理 如圖 所示， 在模擬信號 f(t)的曲線附近，有一條階梯狀的變化曲線判斷符號 輸入信號 S 歸一化 、量化 段落判斷 段內判斷 輸出 通信原理課程設計 —— 模擬信號數(shù)字化 第 15 頁 共 32 頁 f′(t),f′(t)與 f(t)的形狀相似。顯然，只要階梯 “ 臺階 ” σ和時間間隔 Δt 足夠小，則f′(t)與 f(t)的相似程度就會提高。對 f′(t)進行濾波處理，去掉高頻波動，所得到的曲線將會很好地與原曲線重合，這意味著 f′(t)可以攜帶 f(t)的全部信息（這一點很重要）。因此， f′(t)可以看成是用一個給定的 “ 臺階 ” σ對 f(t)進行抽樣與量化后的曲線。我們把 “ 臺階 ” 的高度 σ 稱為增量，用 “1” 表示正增量，代表向上增加一個 σ；用 “0” 表示負增量，代表向下減少一個 σ。 則這種階梯狀曲線就可用一個 “0” 、 “1” 數(shù)字序列來表示（如圖 所示），也就是說，對 f′(t)的編碼只用一位二進制碼即可。此時的二進制碼序列不是代表某一時刻的抽樣值，每一位碼值反映的是曲線向上或向下的變化趨勢。 圖 增量調制原理圖 t1 1 1 1 1 1 1 110 0 0 0 0?0t? t二 進 制 碼 序 列編 碼 后 的 數(shù) 字 信 號f ( t )′f ( t )通信原理課程設計 —— 模擬信號數(shù)字化 第 16 頁 共 32 頁 2. 仿真 程序、程序 編制、仿真結果 仿真程序編制 抽樣定理的驗證 首先我們先要通過 matlab 軟件產(chǎn)生一個模擬信號，然后才能對模擬信號進行抽樣等等一系列的操作，下面先給出 matlab 軟件建立 m 文件產(chǎn)生一個比較熟悉的時域連續(xù)的周期函數(shù)： f(t)= cos(2*pi*40*t)+sin(2*pi*60*t)，可以看出這個信號就是由兩個最常用的函數(shù)復合而成。 產(chǎn)生原始連續(xù)信號的 matlab 源代碼： %該程序用于畫出原信號的圖形 clear。 t = ::。 %該參數(shù)用于畫原信號圖形 f = cos(2*pi*40*t)+sin(2*pi*60*t)。 %原函數(shù) , 由 t的取值可得 f 有 201個 subplot(2,1,1) %matlab 矩陣區(qū)域設置 plot(t, f)； %畫出采原函數(shù)序列圖 title(39。原信號 39。)。 xlabel(39。時間 t/s)。 接下來就是對原始信號進行抽樣了，下面給出對信號進行抽樣的源代碼 ： %該函數(shù)用于畫出原始波形和抽樣后離散的采 樣波形圖 T = 1/500。 %抽樣周期， 500 是抽樣頻率，可以調整抽樣頻率 gs = :T:。 fg = cos(2*pi*40*gs)+sin(2*pi*60*gs)。 %對信號進行以 T周期抽樣 subplot(2,1,2) stem(gs, fg,39。.39。) %畫圖 title(39。采樣信號 39。)。 xlabel(39。時間 t/s39。)。 量化與編碼 在抽樣以后我們得到了一個個的離散的數(shù)字信號序列，但是這個序列并不 是通信原理課程設計 —— 模擬信號數(shù)字化 第 17 頁 共 32 頁 我們想要的數(shù)字信號序列，因為前面已經(jīng)說過，這個不是真正的離散數(shù)字信號，它只是在時間上是離散的，在幅度上仍然是連續(xù)的。所以就要進行下一步操作 —量化。在實際中量化和編碼是一起進行的，下面給出量化編碼的 matlab 源代碼： %建立原信號 T=。 %取時間間隔為 t=:T:。 %時域間隔 dt 為間隔從 0到 10 畫圖 xt=cos(2*pi*40*t)+sin(2*pi*60*t)。 %xt 方程 %采樣：時間連續(xù)信號變?yōu)闀r間離散模擬信號 fs=500。 %抽樣 fs=2fc，每秒鐘內的抽樣點數(shù)目將等于或大于 2fc 個 sdt=1/fs。 %頻域采樣間隔 t1=:sdt:。 %以 sdt 為間隔從 到 畫圖 st=cos(2*pi*30*t1)+sin(2*pi*65*t1)。 % 離散的抽樣函數(shù) figure(1)。 subplot(3,1,1)。 plot(t,xt)。title(39。原始 信號 39。)。 %畫出原始的信號圖 ,以好對比 grid on %畫背景 subplot(3,1,2)。 stem(t1,st,39。.39。)。 %這里畫出來的是抽樣后的離散圖 title(39。抽樣信號 39。)。 grid on %畫背景 %量化過程 n=length(st)。 %取 st 的長度為 n M=max(st)。 A=(st/M)*2048。 %a1(極性碼 ) a2a3a4（段落碼） a5a6a7a8（段內電平碼） code=zeros(i,8)。 %產(chǎn)生 i*8 的零矩陣 %極性碼 a1 for i=1:n %if 循環(huán)語句 if A(i)=0 通信原理課程設計 —— 模擬信號數(shù)字化 第 18 頁 共 32 頁 code(i,1)=1。 %代表正值 else code(i,1)=0。 %代表負值 end % 這里就是量化的過程，劃分成幾個不等的段，然后用碼元來代替，也就是俗稱編碼