基于MATLAB的PCM通信系统仿真

 2022-10-28 10:10

论文总字数:22339字

摘 要

随着时代的发展,通信已经成为人们生活中必不可少的一部分了。而通信的质量与速率则成为了人们所强烈需求的一种迫切渴望。在这个基础上,如何有效的改善通信过程中所面临的问题,如语音失真,延时过长等等,成为了研究人员所必须面临的重要问题。

本文首先对PCM编码方式进行深入研究与分析。理解了PCM编码过程中的相关处理技术,如抽样,量化和编码。对其进行相关参数的研究与设计,采用13折线量化参数,并对其进行编码,输出结果为8位2进制数组码。同时对PCM编码过程中可能应用的调制方式进行研究及设计。本文主要完成内容如下

  1. 完成PCM编码的理论研究;
  2. 通过Matlab将PCM编码予以实现;
  3. 通过Simulink将PCM编码予以实现;
  4. 仿真获得正弦信号以及线性调频信号的PCM编码结果;
  5. 通过Matlab仿真获得单纯PCM编码及线性调频后传输的性能对比。

关键词:PCM编码;13折线压缩量化;线性调频调制

Abstract

With the development of The Times, communication has become an indispensable part of people's life. The quality and speed of communication has become an urgent need for people. On this basis, how to effectively improve the communication process, such as voice distortion, delay too long, etc., has become an important issue researchers must face.

In this paper, the PCM encoding mode is firstly studied and analyzed. Understand relevant processing techniques in PCM coding, such as sampling, quantization and coding. The relevant parameters are studied and designed, in which the quantization process adopts the compression quantization method of 13 broken lines approximately A law, and the coding adopts the folded binary code. At the same time, the possible modulation methods in PCM coding are studied and designed. The main contents of this paper are as follows:

(1) complete the theoretical research of PCM coding;

(2) realize PCM coding through Matlab;

(3) realize PCM coding through Simulink;

(4) the PCM coding results of sinusoidal signal and LFM signal are obtained by simulation;

(5) Matlab simulation was used to obtain the performance comparison of pure PCM coding and LFM transmission.

Keywords: Complex network; Face recognition; Classifie

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 6

1.1课题研究的背景 6

1.2课题研究的意义 6

1.3发展现状与未来发展趋势 7

1.4 本文主要工作及内容安排 7

第二章 PCM编码理论研究 8

2.1模拟信号数字传输 8

2.2 PCM编码研究 8

2.2.1 模拟信号抽样 8

2.2.2 量化 9

2.2.3 编码 10

2.3信号调制 11

2.4本章小结 12

第三章 仿真算法 13

3.1仿真工具介绍 13

3.2 PCM编码算法流程图 13

3.2.1 信号的生成与抽样 14

3.2.2 信号的量化与编码 16

3.2.3 BOK调制 17

3.2.4 解调与译码 18

3.3 Simulink仿真 19

3.4 本章小结 20

第四章 结果探究 21

4.1 Simulink仿真结果 21

4.2 Matlab仿真结果 21

4.3分析与展望 23

总 结 24

致 谢 25

参考文献 26

附 录 27

  1. 绪 论

1.1课题研究的背景

通信方式可以依照信号形式不同分为模拟通信和数字通信。[1]在通信的过程中,通信信号采用正弦波(或正弦波叠加)形式时,通过处理它的频率、幅度和相位等参数来进行信息的传递时,即为模拟通信。同时当通过脉冲调节参数对信号进行模拟也可称为模拟通信。模拟信号为幅度连续或存在无数值得离散幅度信号。其按时间分类可分为连续的模拟信号以及离散的抽样信号。同时模拟信号有电视,传真等等。[2]

数字信号的幅度为有限的离散量。其中最广为使用的就是二进制编码的通信信号。而二进制信号在相同信噪比下相对于其他数字信号误码率最低,且便于进行数字处理。相比于模拟通信,数字通信在信源信道编码以及模拟调制上取得重大突破。通过信源信道编码使信息的压缩量大幅度提高,而且保密性能更好。同时利用信号调制使通信过程中所受到的信道影响也有效的减弱。将原始信号进行数据采集转换,并利用编码提高抗扰性能。通过数字调制把编码好的数字信号通过数字调制方式形成在信道中合适传输的频率,[3]接受过程反之

随着通信技术的飞速发展,模拟信号不稳定而易受信息干扰、保密性差、易被窃听等缺点使其已不能够很好的满足人们对于海量信息高质量、远距离传输的要求,而数字通信系统抗干扰能力强、传输信号质量高、可适应多种通讯要求、可进行信息加密,还可构建综合数字传输网等一系列突出优点,使得数字通信系统注定成为当今通信的主流发展方向。

通信技术的相关研究很早就出现了。1937年,英国人A.H.里夫斯提出脉码调制(PCM),脉冲编码调制(PCM)是概念上最简单、理论上最完善的编码系统。[4]从而推动了模拟信号数字化的进程,给数字通信的发展打下的扎实的基础。1947年,美国贝尔实验室研制出供实验用的24路电子管脉码调制装置,证实了实现PCM的可行性。[5]20世纪70年代后期,超大规模集成电路的脉冲编码调制(PCM) 编码器、解码器的出现,使PCM在光纤通信、数字微波通信、卫星通信中得到越来越广泛的应用。[6]

1.2课题研究的意义

将模拟通信和数字通信进行对比,可明显得出,其信号更加直观且便于实现,然而,由于直观,其保密性显然弱于数字通信。尤其以微波通信和明线通信两种通信方式极其容易进行窃听。当截获通信信号时,基本就意味着获得了通信信息。同时,由于电信号在传输过程中会受到外界与内部的多种干扰,如噪声,多途等。而使得信号与干扰不易分离,严重影响通信系统性能。同时传输距离越远信号所受干扰越严重,从而难以完成通信。[7]

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