通信原理实验三 张倩雨

“通信原理”实验报告姓名：张倩雨 学号：2011329680211实验三 模拟信号数字化传输系统的建模与分析一、实验目的 1、进一步掌握Simulink软件使用的基本方法； 2、熟悉信号的压缩扩张； 3、熟悉信号的量化； 4、熟悉PCM编码与解码。二、实验仪器带有MATLAB和SIMULINK开发平台的微机。三、实验原理1、信号的压缩和扩张非均匀量化等价为对输入信号进行动态范围压缩后再进行均匀量化。中国和欧洲的PCM数字电话系统采用A律压扩方式，美国和日本则采用律方式。设归一化的话音输入信号为x-1,1，则A律压缩器的输出信号y是： 其中，sgn(x) 为符号函数。A律PCM数字电话系统国际标准中，参数A=87.6。Simulink通信库中提供了“A-Law Compressor”、“A-Law Expander”以及“Mu-Law Compressor”和“Mu-Law Expander”来实现A律和律压缩扩张计算。压缩系数为87.6的A律压缩扩张曲线可以用折线来近似。16段折线点坐标是其中靠近原点的4段折线的斜率相等，可视为一段，因此总折线数为13段，故称13段折线近似。用Simulink中的“Look-Up Table” 查表模块可以实现对13段折线近似的压缩扩张计算的建模，其中，压缩模块的输入值向量设置为-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 输出值向量设置为-1:1/8:1 扩张模块的设置与压缩模块相反。2、PCM编码与解码PCM是脉冲编码调制的简称，是现代数字电话系统的标准语音编码方式。A律PCM数字电话系统中规定：传输话音信号频段为300Hz到3400Hz，采样率为8000次/秒，对样值进行13折线压缩后编码为8bit二进制数字序列。因此，PCM编码输出的数码速率为64Kbps。PCM编码输出的二进制序列中，每个样值用8位二进制码表示，其中最高比特位表示样值的正负极性，规定负值用“0”表示，正值用“1”表示。接下来3位比特表示样值的绝对值所在的8段折线的段落号，最后4位是样值处于段落内16个均匀间隔上的间隔序号。在数学上，PCM编码的低7位相当于对样值的绝对值进行13折线近似压缩后的7bit均匀量化编码输出。四、实验内容1、设计一PCM编码器，要求该编码器能够对取值在-1；1 内的归一化信号样值进行编码。当样值为正时,最高比特位为1。当样值为负时，最高比特位为0。如图。参数设置如下：Saturation： Quantizer：Integer to Bit ConverterLookup Table：2、设计一个对应于以上编码器的PCM解码器。当样值为0.3108时：当样值为-0.3108时：子系统subsystem：参数设置如下：Relay：Bit to Integer Converter：Lookup Table：3、在以上两项内容的基础上，建立PCM串行传输系统，并在传输信道中加入指定错误概率的随机误码。子系统subsystem:子系统subsystem1:参数设置如下:Signal Generator: Zero-Order Hold:Buffer: Buffer1: Binary Symmetric Channel:Configuration Parameter：Scope显示：Scope1显示：五、实验心得 设计PCM编码解码器与串行传输系统时，要注意子系统的正确建立。 Simulink中的Relay为滞环比较器，一般用来作为调节有波动的系统的缓冲。parameters里的设置为：switch on point-阈值上限，switch off point-阈值下限，output when on-阈值上限输出值，output when off-阈值下限输出值。例如某个信号的阈值上限为1.5，下限为0.5，上限输出为1，下限输出为0。当该信号上升到大于1.5时，relay的输出为1。若信号下一个周期小于1.5，但仍大于0.5时，其输出仍保持为1。只有当信号下降到小于0.5时，才会输出0。它的意义是使信号调节有一个足够的范围宽度，而不至于因为每个周期都进行调节。