实验三 PCM编译码的MATLAB仿真

1、实验三PCM编译码的MATLAB仿真一、实验目的掌握利用MATLAB进行仿真的方法;理解PCM编译码的原理。二、实验仪器及软件电脑、MATLAB7.0软件三、实验原理1.脉冲编码调制（PCM）脉冲编码调制（PCM）是现代语音通信中数字化的重要编码方式。利用MATLAB语音 实现语音信号的脉冲编码调制（PCM）仿真，可以为硬件电路实现提供理论依据。通过仿 真展示了 PCM编码实现的设计思路及具体过程，并加以进行分析。PCM即脉冲编码调制，在通信系统中完成将语音信号数字化功能。PCM的实现主要包 括三个步骤完成：抽样、量化、编码。分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二 进制表示。根据CCI

2、TT的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种建 议方式，分别为A律和u律方式，我国采用了A律方式，由于A律压缩实现复杂，常使用 13折线法编码，采用非均匀量化PCM编码示意图见图1。 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark24 o Current Document :A . D ik1III 叫；A 抽样:A i.ut 1 册g: A 信/一 F扰;I叫.（1）.依通 I泊凸 m中图1 PCM原理框图下面将介绍PCM编码中抽样、量化及编码的原理：（a）抽样所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信 号。该模拟信号经

3、过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟 信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。量化从数学上来看，量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散幅度值的有限 数集合。模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。由于均匀量化存在的主要缺点是：无 论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变。因此，当信号m (t)较小时，则信号 量化噪声功率比也就很小，这样，对于弱信号时的量化信噪比就难以达到给定的要求。通常， 把满足信噪比要求的输入信号取值范围定义为动态范围，可见，均匀量化时的信号动态范围 将受到较大的限制。为了克服这个缺点，实际中，往往采用非均匀量化。非均匀量化

4、是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。对于信号取值小的区间，其量化 间隔Av也小；反之，量化间隔就大。它与均匀量化相比，有两个突出的优点。首先，当输 入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度(实际中常常是这样)时，非均匀量化器的输出 端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比；其次，非均匀量化时，量化噪声功率的均方根 值基本上与信号抽样值成比例。因此量化噪声对大、小信号的影响大致相同，即改善了小信 号时的量化信噪比。实际中，非均匀量化的实际方法通常是将抽样值通过压缩再进行均匀量化。通常使用的 压缩器中，大多采用对数式压缩。广泛采用的两种对数压缩律是*压缩律和A压缩律。美 国采用*压缩律，我国和欧洲各

5、国均采用A压缩律，因此，PCM编码方式采用的也是A压 缩律。编码所谓编码就是把量化后的信号变换成代码，其相反的过程称为译码。当然，这里的编码 和译码与差错控制编码和译码是完全不同的，前者是属于信源编码的范畴。在现有的编码方法中，若按编码的速度来分，大致可分为两大类：低速编码和高速编码。 通信中一般都采用第二类。编码器的种类大体上可以归结为三类：逐次比较型、折叠级联型、 混合型。在逐次比较型编码方式中，无论采用几位码，一般均按极性码、段落码、段内码的 顺序排列。四、实验内容假设输入信号X(t)= sin2兀t，对x(t)信号进行抽样、量化和A律PCM编码，经过传输后，接收端进行PCM译码，并画出未编码的波形、经过PCM编码后的波形和接收端译 码后的波形。抽样t = ： a. ai ： 1 ；k = sini *十)归一化xnax = max (abs (x) 0 ;K 二 K/sniaK ;A律压缩A = 87. 6；Al二1H契:for i = 1:1enif kCl)=0if k(1X=L/Ay(i) = (A*qp)/Alielsey(i) = U+lcg(A*Kti)VAl; end.els已q = -x(i)；if xl=l/Ay(i) = -(A*k1VA1 : elsey(