實驗二 模擬信號數字化傳輸系統的建模與分析 - 下載本文

實驗二模擬信號數字化傳輸系統的建模與分析

一、實驗目的

1. 進一步掌握 Simulink 軟件使用的基本方法; 2. 熟悉信號的壓縮擴張; 3. 熟悉信號的量化;

4. 熟悉 PCM 編碼與解碼。 二、實驗儀器

帶有 MATLAB 和 SIMULINK 開發平臺的微機。 三、實驗原理

3.1 信號的壓縮和擴張

非均勻量化等價為對輸入信號進行動態范圍壓縮后再進行均勻量 化。中國和歐洲的 PCM 數字電話系統采用 A 律壓擴方式,美國和日本 則采用μ律方式。設歸一化的話音輸入信號為 [ 1, 1] x∈ ? ,則 A 律壓縮 器的輸出信號 y 是:

其中,sgn(x) 為符號函數。A 律 PCM 數字電話系統國際標準中, 參數 A=87.6。

Simulink 通信庫中提供了“A-Law Compressor”、“A-Law

Expander”以及“Mu-Law Compressor”和“Mu-Law Expander”來實 現 A 律和 ? 律壓縮擴張計算。

壓縮系數為 87.6 的 A 律壓縮擴張曲線可以用折線來近似。16 段折 線點坐標是

其中靠近原點的 4 段折線的斜率相等,可視為一段,因此總折線

數為 13 段,故稱 13 段折線近似。用 Simulink 中的“ Look-Up Table ” 查表模塊可以實現對 13 段折線近似的壓縮擴張計算的建模,其中,壓 縮模塊的輸入值向量設置為

[-1,-1/2,-1/4,-1/8,-1/16,-1/32,-1/64,-1/128,0,1/128,1/64,1/32,1/16,1/8,1 /4,1/2,1]

輸出值向量設置為[-1:1/8:1]

擴張模塊的設置與壓縮模塊相反。 3.2 PCM 編碼與解碼

PCM 是脈沖編碼調制的簡稱,是現代數字電話系統的標準語音編碼方式。 A 律 PCM 數字電話系統中規定:傳輸話音信號頻段為 300Hz到 3400Hz ,采樣率為 8000 次 / 秒,對樣值進行 13 折線壓縮后編碼為 8bit二進制數字序列。因此, PCM 編碼輸出的數碼速率為 64Kbps 。

PCM 編碼輸出的二進制序列中,每個樣值用 8 位二進制碼表示,

其中最高比特位表示樣值的正負極性,規定負值用“ 0 ”表示,正值用“ 1 ”表示。接下來 3 位比特表示樣值的絕對值所在的 8 段折線的段落號,最后 4 位是樣值處于段落內 16 個均勻間隔上的間隔序號。在數學上, PCM 編碼的低 7 位相當于對樣值的絕對值進行 13 折線近似壓縮后的 7bit 均勻量化編碼輸出。 四、實驗內容

1. 設計一 PCM 編碼器,要求該編碼器能夠對取值在 [-1 ; 1] 內的歸一

化信號樣值進行編碼;

2. 設計一個對應于以上編碼器的 PCM 解碼器;

3. 在以上兩項內容的基礎上,建立 PCM 串行傳輸系統,并在傳輸信

道中加入指定錯誤概率的隨機誤碼。 五、實驗過程

1、PCM編碼器建模與仿真

框圖

參數設置:saturation限幅器:上限值為1,下限值為-1. Relay:

1D Look Up Table 13折線壓縮器:

Gain增益127.

Quantizer量化間距為 1。

Integer to Bit Converter 輸出7位。 運行結果:

結果為11110010,與教材結果相同。

2、PCM譯碼器建模與仿真

框圖

PCM編碼子系統:

參數設置:PCM編碼子系統參數與1中一樣。 PCM譯碼器中,

Relay:

Bit to Integer Converter 7位。 Gain 1/127.

1D Look Up Table :

仿真結果:

3、PCM串行傳輸系統建模與仿真

框圖:

參數設置:

PCM解碼器子系統 relay下限改為-1,其余不變。 Signal generator 信號發生器:

采樣速率1/8000





陕西福彩快乐十分玩法