DPCM和PCM系统的量化噪声与matlab实现.doc

实验四 DPCM和PCM系统的量化噪声一、实验目的 (1) 了解脉冲编码调制的原理。 (2) 了解均匀量化、非均匀量化的原理。 (3) 掌握均匀量化的缺点、非均匀量化的优点，从感性上知道为什么要引入非均匀量化。(4) 了解增量调制的原理和特点。(5) 学会用MATLAB 软件进行增量调制( M)仿真实验。二、实验器材 1计算机 一台 三、实验原理 (1)图 1 为 PCM 系统的原理框图。由该图及所学知识可知，PCM 系统主要由抽样、量化和编码 3部分组成。 1) 抽样 根据抽样定理，若x (t)表示信号源发出的样本函数，抽样器以抽样率 fs fm采得样值，则可以由样值无失真恢复原始信号，这里 m f 是x(t)频谱中的最高频率。 2) 量化 每个信号样值量化成2L个幅度电平之一，L是样值量化后的二进制位数。对于均匀量化器，输出电平标定为，对应的输入信号幅度范围是，这里的 是步长，它的值是量化范围与量化级数的商。图13) 编码 编码器根据 PCM 编码规则将量化值数字化。编码方法也是多种多样的，现有的编码方法中，若按编码的速度来分大致可分为低速编码和高速编码两大类。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3 种：逐次比较型、折叠级联型和混合型。 经过信道传输的二进制码按照与上面3 步相反的逆过程进行解码、扩张和滤波得到输出信号。(2)增量调制( M)是在PCM 方式的基础上发展而来的另一种模拟信号数字化的方法。M可以看成是DPCM 的一种简化形式，它们都是用二进制形式去表示模拟信号的方法。在增量调制方式下，采用1比特量化器，即用1 位二进制码传输样值的增量信息，预测器是一个单位延迟器，延迟一个采样时间间隔。预测滤波器的分子系数向量是0，1，分母系数为 1。当前样值与预测器输出的前一样值进行比较，如果其差值大于零，则发 1 码，如果小于零，则发0 码。四、实验内容 使用抽样量化编码器和DPCM编码器分别对同一正弦信号进行量化和编码五、实验结果PCM实验程序代码：1) 连续信号的均匀量化的主程序 t=0:0.01:10; a=sin(t);sqnr8,aquan8,code8=u_pcm(a,8); sqnr16,aquan16,code16=u_pcm(a,16); sqnr8 %N=8 时的信号量化噪声比 sqnr16 %N=16 时的信号量化噪声比 % 信号波形及其量化后的曲线 plot(t,a,-,t,aquan8,-.,t,aquan16,-,t,zeros(1,length(t); legend(信号波形,8电平量化,16电平量化,Location,SouthEast) 量化及PCM 编码程序 function sqnr,a_quan,code=u_pcm(a,n) amax=max(abs(a); a_quan=a/amax; b_quan=a_quan; d=2/n; q=d.*0:n-1; q=q-(n-1)/2)*d; %量化值的计算 for i=1:n a_quan(find(q(i)-d/2 = a_quan) & (a_quan = q(i)+d/2)=. q(i).*ones(1,length(find(q(i)-d/2 = a_quan) & (a_quan =0)-1); %量化器输出 D(k+1)=e_q(k)+D(k); %延迟器状态更新 codeout(k)=(e_q(k)0); %编码输出 end subplot(3,1,1);plot(t,x,-o);axis(0 20*Ts,-2 2);hold on; subplot(3,1,2);stairs(t,codeout);axis(0 20*Ts,-2 2); %解码端 Dr(1+length(t)=0; %解码端预测器初始状态 for k=1:length(t) eq(k)=delta*(2*codeout(k)-1); %解码 xr(k)=eq(k)+Dr(k); Dr(k+1)=xr(k);