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语音信号基带传输通信系统仿真——基于DPCM编码和BCH码
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2009-12-08
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本课程设计的目的主要是仿真通信系统中的信源编码和纠错编码。录制一段语音信号,对其进行DPCM编码后再进行BCH编码,送入二进制对称信道传输,在接收端对其进行BCH解码和DPCM解码以恢复原信号,回放比较传输前后的语音质量,改变信道差错率绘制误码率曲线,并结合理论进行说明。
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语音信号基带通信传输系统仿真
—基于 DPCM 编码和 BCH 码
学生姓名:XX 指导老师:XXX
摘 要 本课程设计的主要任务是完成语音信号基带通信传输系统基于 DPCM 编
码和 BCH 码的仿真,观察仿真波形,并进行结果分析。本课程设计的系统开发
平 台 为 MATLAB 集 成 环 境 下 的 Simulink 仿 真 模 块 , 程 序 运 行 平 台 为
Windows98/2000/XP。本次课程设计通过 DPCM 编解码和 BCH 编解码原理,运
用 Simulink 仿真模块进行绘图、设置参数,最后完成仿真。
关键词 MATLAB7.0;Simulink 平台;DPCM 编解码;BCH 编解码;仿真;
1 引 言
本课程设计是通过 DPCM 编码和 BCH 码对语音信号基带通信传输系统进
行仿真
[1] [2]
。根据 DPCM 编解码和 BCH 编解码原理,运用 DPCM Encoder 等模
块,对语音信号基带通信传输系统进行绘制,设置模块参数,然后运行,最后
通过示波器得到相应的仿真波形。通过对仿真波形的观察,能够检验该系统功
能是否正确实现。
1.1 课程设计目的
学习并熟悉 MATLAB 平台及 Simulink 仿真模块的一般操作和运用
[3]
,在加
深对通信原理课本知识的理解的基础上,学会运用已学的知识设计或分析一个
简单的通信系统
[4]
,并且进一步理解通信系统的基本组成、模拟通信和数字通
信的基础理论、通信系统发射端信号的形成及接收端信号解调的原理、通信系
统信号传输质量的检测等方面的相关知识,使学生在知识的综合运用能力上以

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及分析问题、解决问题能力上得到一定的提高。
1.2 课程设计的要求
( 1 ) 、 学 习 MATLAB 的 基 本 知 识 , 熟 悉 MATLAB 集 成 环 境 下 的
Simulink 仿真平台的特点、规范及语法结构、编写方法。
(2)、利用通信原理中学习的内容,在 Simulink 仿真平台中设计基带传
输系统,并按题目要求运行、检测系统仿真结果。
(3)、 按要求编写课程设计报告书,能正确阐述设计和实验结果。
(4)、在老师的指导下,要求每个学生独立完成课程设计的全部内容。
1.3 设计平台
MATLAB7.0
MATLAB 编程语言被业界称为第四代计算机语言,它允许按照数学推导的
习惯编写程序。MATLAB7.0 的工作环境包括当前工作窗口、命令历史记录窗口、
命令控制窗口、图形处理窗口、当前路径选择菜单、程序编辑器、变量查看器、
模型编辑器、GUI 编辑器以及丰富的函数库和 MATLAB 附带的大量 M 文件。
2 设计原理
本次课程设计是进行语音信号基带通信传输系统基于 DPCM 编码和 BCH
码的仿真,运用 MATLAB 中的 Simulink 仿真模块,根据 DPCM 编解码和 BCH
纠错码的原理完成对语音信号的仿真。
2.1 MATLAB 技术
MATLAB 是由美国 Math Works 公司生产的一个为科学和工程计算专门设
计的交互式大型软件,是一个可以完成各种计算和数据处理的、可视化的、强
大的计算工具。它集图示和精确计算于一身,在应用数学、物理、化工、机电
工程、医药、金融和其他需要进行复杂计算的领域得到了广泛应用。MATLAB
作为一种科学计算的高级语言之所以受欢迎,就是因为它有丰富的函数资源和

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工具箱资源,编程人员可以根据自己的需要选择函数,而无需再去编写大量繁
琐的程序代码,从而减轻了编程人员的工作负担,被称为第四代编程语言。
2.2Simulink 仿真模块
Simulink 仿真模块以 MATLAB 核心数学运算、图形处理和编程语言为基础,
结合了含有框图界面和交互仿真能力飞非线性动态系统的仿真工具,使仿真编
程更为方便、快捷。Simulink 是 MATLAB 中的一种可视化仿真工具, 是一
种基于 MATLAB 的框图设计环境,是实现动态系统建模、仿真和分析的一
个软件包,被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理
的建模和仿真中。Simulink 可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合
的采样时间进行建模,它也支持多速率系统,也就是系统中的不同部分具有
不同的采样速率。为了创建动态系统模型,Simulink 提供了一个建立模型方
块图的图形用户接口(GUI) ,这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完
成,它提供了一种更快捷、直接明了的方式,而且用户可以立即看到系统的
仿真结果。
2.3 系统功能介绍
进行语音信号基带通信传输系统基于 DPCM 编码和 BCH 码的仿真,首先
要对输入信号进行 DPCM 编码。DPCM 编码是经过抽样、量化、编码等过程,
将输入的模拟信号编程数字信号。DPCM 编码是广泛运用的预测编码方法之一。
在 DPCM 编码中,每个抽样值不是独立的编码,而是将前一个抽样值当做预测
值,然后再取当前抽样值和预测值之差进行编码并传输。DPCM 译码同样是将
前一个值当做预测值,然后取当前值与预测值之差进行解码,将一个个脉冲码
组转 换成对应的量 化采样值,最后经过一个 低通 滤波 器重 建原 模拟 信号 。
DPCM 系统原理方框图如图 2.1 所示。

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图 2.1 DPCM 系统原理方框图
根据课程题目,在进行完 DCPM 编码后,要利用 BCH 码进行纠错编解码。
BCH 码是一种获得广泛应用的能够纠正多个错码的循环码。BCH 码是一类能够
先确定纠错能力 t,然后设计码长和生成多项式的码。对于任意的整数 m 和可
达到的纠错数 t,都可以构造出一个设计距离为 的二元本原 BCH 码满足:
BCH 码的码长 n 与监督位、纠错个数 t 之间的关系如下:对于正整数
m(m>3)和正整数 t<m/2,必定存在一个码长为 ,监督位为 ,
能纠正所有不多余 t 个随机错误的 BCH 码。若码长 n=( -1)/I (i>1,且除得尽 (
-1)),则为非本原 BCH 码。
3 设计步骤
本次课程设计是运用 Simulink 仿真模块完成通信系统中的信源编码和纠错
编码。输入一个正弦信号,对其进行 DPCM 编码后再进行 BCH 编码,送入二
进制对称信道传输,在接收端对其进行 BCH 解码和 DPCM 解码以恢复原信号。
完成正弦信号的编解码后,用自己录制的一个信号替代正弦信号,进过编解码,
回放比较传输前后的语音质量
3.1 正弦信号基带传输通信系统仿真
进行正弦信号的系统仿真,首先要新建一个 Simulink 文件起步骤是:打开
MATLAB→单击工具栏中的 Simulink 选项打开 Simulink 对话框→选择菜单栏中
抽样 量化器 编码器 信道 译码器
延迟
Ts
延迟
Ts

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的 File/New/Modle,这样就完成了 Simulink 文件的新建。完成文件的新建后,
就可以进一步进行正弦信号的模型建立及仿真了。
进行正弦信号的系统仿真,首先要在 Simulink 模块库中找到正弦信号的模
块,然后调用模块产生模拟正弦信号。或者单击 Edit/Find block,在弹出的对话
框中输入要寻找的模块名称,即可方便快捷的找到需要的模块。找到正弦信号
模块后,可直接将模块拖入模型建立对界面,也可以右击模块,选择下拉菜单
中的“Add to the current modle”选项添加模块。在模型建立界面中加入正弦信号
后,双击正弦信号模块,可对正弦信号进行设置。在 Frequency 栏中填入正弦
信号的频率,本次课程设计中我用的是频率为 2*pi 的模拟正弦信号。进行完正
弦信号模块参数的设置后,添加一个示波器模块观察正弦信号的仿真波形。
双击示波器设置示波器的参数,单击示波器 Scopes 界面左上角第二个
Parameters 键,在弹出的对话框中设置参数:在 General 页面的 Numbers of Axes
项中设置需要观察的波形路数,在 Data History 页面的 Limit data points to last 项
中设置采集点数。示波器参数设置如图 3.1、图 3.2 所示。
图 3.1 示波器观察路数设置
图 3.2 示波器采样点数设置
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