DPCM系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、通信原理課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告課題名稱： DPCM系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 系： XXXXXXXXXXXX 專業(yè)班級(jí)： xxxxxxxxxxxxxxxx 姓 名： XXXXXX 學(xué) 號(hào)： XXXXXXXXXX 指導(dǎo)老師： XXXXXXXXXX 時(shí) 間：2015年12月DPCM系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：通過研究，差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM）是用二進(jìn)制碼組對(duì)信號(hào)的差值進(jìn)行幅度量化和編碼。然而DPCM是利用信號(hào)的相關(guān)性找出可以反映信號(hào)變化特征的一個(gè)差值量進(jìn)行編碼?！安钪怠本褪切盘?hào)的當(dāng)前抽樣值與預(yù)測值之差。根據(jù)相關(guān)性原理，這一差值的幅度范圍一定要小于原信號(hào)的幅度范圍。但是差值編碼一般是以預(yù)測的方式來實(shí)現(xiàn)的。我們利用MATLAB集成

2、環(huán)境下的Simulink仿真平臺(tái), 根據(jù)DPCM 編碼及解碼原理圖設(shè)計(jì)一個(gè)DPCM編碼與解碼系統(tǒng)；改變不同模塊的數(shù)據(jù)并用示波器觀察編碼與解碼前后的信號(hào)波形；加上各種噪聲源,用誤碼測試模塊測量誤碼率最后根據(jù)運(yùn)行結(jié)果和波形來分析該系統(tǒng)性能。關(guān)鍵詞：MATLAB；Simulink平臺(tái)；DPCM差分編碼；仿真目錄前言41.課程設(shè)計(jì)的意義52.DPCM的介紹63.DPCM的基本原理63.1 DPCM編碼與解碼系統(tǒng)的研究內(nèi)容63.2 DPCM系統(tǒng)的編碼與解碼過程74.課程設(shè)計(jì)分析74.1 DPCM編碼與解碼的仿真電路圖74.2 DPCM編碼與解碼模塊的參數(shù)設(shè)置84.3編碼與解碼的仿真結(jié)果125.總結(jié)與體會(huì)

3、12參考文獻(xiàn)13前言本課程設(shè)計(jì)是通過DPCM系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真。根據(jù)DPCM編解碼原理，運(yùn)用正弦波模塊、零點(diǎn)保持模塊、量化模塊、積分器模塊、普通編碼模塊、普通解碼模塊、增益模塊、低通濾波器模塊。對(duì)語音信號(hào)基帶通信傳輸系統(tǒng)進(jìn)行繪制，設(shè)置模塊參數(shù)，然后運(yùn)行，最后通過示波器得到相應(yīng)的仿真波形。通過對(duì)仿真波形的觀察，能夠檢驗(yàn)該系統(tǒng)功能是否正確實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)過DPCM調(diào)制后的信號(hào)，其傳輸?shù)谋忍芈室萈CM的低，相應(yīng)要求的系統(tǒng)傳輸帶寬也大大地減小了。此外，在相同比特速率條件下，DPCM比PCM信噪比也有很大的改善。與M相比，由于它增多了量化級(jí)，因此，在改善量化噪聲方面優(yōu)于M系統(tǒng)。DPCM的缺點(diǎn)是易受到傳

4、輸線路上噪聲的干擾，在抑制信道噪聲方面不如M。1.課程設(shè)計(jì)的意義 （1）根據(jù)課堂講授內(nèi)容，我們做相應(yīng)的自主練習(xí)，消化課堂所講解的內(nèi)容。使我們對(duì)這門課程有一個(gè)很好的理解。 （2）我們在課堂上學(xué)的都是基礎(chǔ)理論知識(shí)，對(duì)于如何用MATLAB仿真語言來描述所學(xué)知識(shí)還是有一定難度。通過課程設(shè)計(jì)，可以使我們真正理解其內(nèi)涵。 （3）有利于我們邏輯思維的鍛煉，課程設(shè)計(jì)能直接有效地訓(xùn)練我們大腦的思維、培養(yǎng)分析問題、解決問題能力。即使是一個(gè)簡單的模塊，依然需要我們進(jìn)行數(shù)次的數(shù)據(jù)調(diào)試。 （4）在仿真模擬的過程里，當(dāng)我們對(duì)模塊輸入數(shù)據(jù)的時(shí)候，如果不夠認(rèn)真或細(xì)心，那么可能就導(dǎo)致最終結(jié)果的失敗，從而無法得出運(yùn)行結(jié)

5、果。我們反復(fù)調(diào)試，反復(fù)修改的過程，其實(shí)也是對(duì)我們認(rèn)真操作學(xué)習(xí)的一個(gè)鍛煉。2.DPCM的介紹DPCM編碼,簡稱差值編碼，是對(duì)模擬信號(hào)幅度抽樣的差值進(jìn)行量化編碼的調(diào)制方式。這種方式是用已經(jīng)過去的抽樣值來預(yù)測當(dāng)前的抽樣值，對(duì)它們的差值進(jìn)行編碼。差值編碼可以提高編碼頻率，這種技術(shù)已應(yīng)用于模擬信號(hào)的數(shù)字通信之中。對(duì)于有些信號(hào)(例如圖像信號(hào))由于信號(hào)的瞬時(shí)斜率比較大，很容易引起過載，因此，不能用簡單增量調(diào)制進(jìn)行編碼，除此之外，這類信號(hào)也沒有像話音信號(hào)那種音節(jié)特性，因而也不能采用像音節(jié)壓擴(kuò)那樣的方法，只能采用瞬時(shí)壓擴(kuò)的方法。但瞬時(shí)壓擴(kuò)實(shí)現(xiàn)起來比較困難，因此，對(duì)于這類瞬時(shí)斜率比較大的信號(hào)，通常采用一種綜合了增

6、量調(diào)制和脈沖編碼調(diào)制兩者特點(diǎn)的調(diào)制方法進(jìn)行編碼，這種編碼方式被簡稱為脈碼增量調(diào)制，或稱差值脈碼調(diào)制，用DPCM表示。3. DPCM的基本原理DPCM是廣泛運(yùn)用的預(yù)測編碼方法之一。在DPCM編碼中，每個(gè)抽樣值不是獨(dú)立的編碼，而是將前一個(gè)抽樣值當(dāng)做預(yù)測值，然后再取當(dāng)前抽樣值和預(yù)測值之差進(jìn)行編碼并傳輸。DPCM譯碼同樣是將前一個(gè)值當(dāng)做預(yù)測值，然后取當(dāng)前預(yù)測值之差進(jìn)行解碼，將一個(gè)個(gè)脈沖碼組轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的量化采樣值，最后經(jīng)過一個(gè)低通濾波器重建原模擬信號(hào)。3.1 DPCM編碼與解碼系統(tǒng)的研究內(nèi)容（1）利用MATLAB集成環(huán)境下的Simulink仿真平臺(tái)，設(shè)計(jì)一個(gè)DPCM編碼與解碼系統(tǒng)。（2）用示波器觀察編碼

7、與解碼前后的信號(hào)波形。（3）加上各種噪聲源，用誤碼測試模塊測量誤碼率。（4）最后根據(jù)運(yùn)行結(jié)果和波形來分析該系統(tǒng)性能。3.2 DPCM系統(tǒng)的編碼與解碼過程圖一 DCPM系統(tǒng)的原理框圖在圖一中，在發(fā)送端，X(k)為輸入信號(hào)，D(k)為差值信號(hào)，量化后得到信號(hào)Dq(k)一方面送入編碼器得到編碼后的信號(hào)I(k)，另一方面送入本地解碼器產(chǎn)生斜變信號(hào)Xe(k)；在接收端，先經(jīng)過PCM解碼恢復(fù)為Dq(k)，在經(jīng)過積分器和LPF恢復(fù)出模擬信號(hào)Xr(k)。4.課程設(shè)計(jì)分析4.1 DPCM編碼與解碼的仿真電路圖  此系統(tǒng)所用的仿真電路模塊有：正弦波模塊、零點(diǎn)保持模塊、量化模塊、積分器模塊、普通

8、編碼模塊、普通解碼模塊、增益模塊、低通濾波器模塊、示波器模塊。DPCM編碼與解碼的仿真電路圖二圖二 DPCM編碼與解碼的仿真電路圖4.2 DPCM編碼與解碼模塊的參數(shù)設(shè)置4.2.1正弦波模塊的參數(shù)設(shè)置4.2.2零點(diǎn)保持模塊的設(shè)置4.2.3量化模塊的參數(shù)4.2.4積分器模塊的參數(shù)設(shè)置4.2.5普通編碼的模塊參數(shù)設(shè)置4.2.6普通解碼的參數(shù)設(shè)置4.2.7增益模塊的參數(shù)設(shè)置4.2.8低通濾波器的參數(shù)設(shè)置4.2.9示波器的參數(shù)設(shè)置4.3編碼與解碼的仿真結(jié)果結(jié)論：原正弦信號(hào)的圖形與進(jìn)行DPCM編碼和解碼后的圖形是一致的。5.總結(jié)與體會(huì)通過本次課程設(shè)計(jì)，我了解DPCM系統(tǒng)的編碼與解碼原理，特別是DPCM編碼與解碼電路的MATLAB實(shí)現(xiàn)與調(diào)制性能分析，把通信原理等通信類科目的內(nèi)容應(yīng)用到本課程設(shè)計(jì)中來，進(jìn)一步鞏固復(fù)習(xí)通信原理，MATLAB等課程，以達(dá)到融會(huì)貫通的目的。在完成設(shè)計(jì)的過程中，我的收獲很大，不僅僅是對(duì)我們自己所學(xué)的專業(yè)知識(shí)加深了解，同時(shí)還熟練地掌握了MATLAB的軟件操作，熟悉了simulink環(huán)境。使我感受到一種成就感和要好好學(xué)習(xí)這門課的決心。參考文獻(xiàn)1張德豐等編著.MATLAB通信工程仿真M。機(jī)械工業(yè)出版社，2003，31-35。2蘇金明，阮沈勇編著。MATLAB實(shí)用教程M。電子工