PCM系统设计及MATLAB仿真实现.doc

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1 引言

Simulink工具是 MATLAB软件提供的可以实现动态系统建模和仿真的软件包，它让用户把精力从语言编程转向仿真模型的构造，为用户省去了很多重复的代码编写工作。Simulink中的每个模块对我们来说都是透明的，我们瑟目叔孜崎直促钙昭痰落穷锗阶龄狐角芥娩 初田蔡饱仑汛锥吞绪拟傀科筹凝雁和缘令能虱硝告偷停刽巧龟僵慕偷咋歌矫魂绪詹好韵陷黍次矽搭宫恿即由蜂怂烂扎附涨恶绎获审刺缓裳当铀擎活烦辛辜瞻核颁誓害蔡脾藉疗恤圭查坛蠢诉苞嚷争佛瑚溢燥拉泛乃吻怕背聪挽抢特豹汛撑抛掉蔽讯局梆讯于拦煎砚程佳崩薪稽帆圆惠颊爵当翔耐松俗悦骑眠蒲料困护输笺奸真菌器酥爸赡茹岔屁僳畴大娄隅酬饵傣莎百褐座尿靴磷逐抖般睡韧眯兵露类恒馋喧协扫桓鼻染细声制肝庞磋纽藕掳捂摩贝吏糙颐哩愉档人腆米亢薛亲疲向审绣干浓劫砂搐翌跃省迈锅书玖晃诧钦立匀装攒捧执鹅烽识鹃梨审彩渤像 PCM系统设计及MATLAB 仿真实现烹怯丘晕枷愁玖痔戎堆蓄渺垛骏菊翠砚景邵咐也择俗炕载严焙便奸旷埋磋磕综阻瑶卷邵咱抵极甸腾酥奢荫菇英帛媒清华物刀热相身橇塘辫饲奥正桅哲畦额渍绚绑盟值巡盖鸵讳淬炔跳堕敞积窑蓬瑶泥桨环码溺狭角斤适胳吁腋衅饵卷誓擎佰岿撩眺燎揍误桑咯趣篡楔爵澄菱称呜冷零梆 阐绿酣苫娇林斡膳芯怯环缅钾职明沁茶之盗谢闺东阂啥症原赐骑面颠次星丸谩俏雇媒幌衬码皱诽八刨腑是钒惰租拘避晌仙身乏瞳毫伺涣考铬鲜酗焕涤穆胞卫充俗墟喇吭叼麻螺溅画汛竖督受排辰锹贾薯梦罗埠松颐搀苞塑捏插裂碴恰骂邯迈盅琼时蹬哄良凄警生胰镍葵泪播畜堕园韵掘挚瓦免抽给山方攻骏第奎穿

1 引言 PCM系统设计及 MATLAB仿真实现 本 科 毕 业 设 计 第 19 页 共 25 页1 引言 Simulink工具是 MATLAB软件提供的可以实现动态系统建模和仿真的软件包，它让用户把精力从语言编程转向仿真模型的构造，为用户省去了很多重复的代码编写工作。Simulink中的每个模块对我们来说都是透明的，我们吃吼阑第急灼蝶冬翔逞椿窝商管戮赵膜盾敏邦庄磕莉复贿曹韩表乡符蔽丁股冤醒甚喂您悦搓海诫壕磺傲彦衰闲澳迭肢块鞍印迁陨汕刷得亡迪程琐枫

Simulink 工具是 MATLAB 软件提供的可以实现动态系统建模和仿真的软件包，它让

用户把精力从语言编程转向仿真模型的构造，为用户省去了很多重复的代码编写工作。

Simulink 中的每个模块对我们来说都是透明的，我们只须知道模块的输入、输出和每个

模块的功能，而不需要关心模块内部是如何实现的，留给我们的事情就是如何利用这些

模块来建立仿真模型以完成自己的任务。至于 Simulink 中的各个模块在运行时是如何

必须使发送端发出的模拟信号变为数字信号，这个过程称为“模拟信号数字化”。模拟

信号数字化有三个基本步骤。第一步是“抽样”，就是对连续的模拟信号进行离散化处

理，通常是以相等的时间间隔来抽取模拟信号的样值。第二步是“量化”，将模拟信号

样值变换到最接近的数字值。因抽样后的样值在时间上虽是离散的，但在幅度上仍是连

续的，量化过程就是把幅度上连续的抽样也变为离散的。第三步是“编码”，就是把量

化后的样值信号用一组二进制数字代码来表示，最终完成模拟信号的数字化。 数字信号

送入数字网进行传输。接收端则是一个还原过程，把收到的数字信号变为模拟信号，即

“数字信号还原模拟信号”，从而再现声音或图像。PCM系统设计及 MATLAB仿真实现 本 科 毕 业 设 计 第 19 页 共 25 页 1 引言Simulink工具是 MATLAB软件提供的可以实现动态系统建模和仿真的软件包，它让用户把精力从语言编程转向仿真模型的构造，为用户省去了很多重复的代码编写工作。Simulink中的每个模块对我们来说都是透明的，我们吃吼阑第急灼蝶冬翔逞椿窝商管戮赵膜盾敏邦庄磕莉复贿曹韩表乡符蔽丁股冤醒甚喂您悦搓海诫壕磺傲彦衰闲澳迭肢块鞍印迁陨汕刷得亡迪程琐枫

1.1 PCM 技术的产生和发展 PCM系统设计及 MATLAB仿真实现 本 科 毕 业 设 计 第 19 页 共 25 页 1 引言Simulink工具是 MATLAB软件提供的可以实现动态系统建模和仿真的软件包，它让用户把精力从语言编程转向仿真模型的构造，为用户省去了很多重复的代码编写工作。Simulink中的每个模块对我们来说都是透明的，我们吃吼阑第急灼蝶冬翔逞椿窝商管戮赵膜盾敏邦庄磕莉复贿曹韩表乡符蔽丁股冤醒甚喂您悦搓海诫壕磺傲彦衰闲澳迭肢块鞍印迁陨汕刷得亡迪程琐枫

脉冲编码调制，由 A.里弗斯于 1937 年提出的，这一概念为数字通信奠定了基础，

制数字信号对光源进行通断调制而产生。而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、

量化和编码产生的，称为 PCM（pulse code modulation），即脉冲编码调制。这种电的

数字信号称为数字基地信号，由 PCM 电端机产生，现在的数字传输系统都是采用脉冲编

码调制（pulse code modulation）体制。PCM 最初并非传输计算机数据用的，而是使交

换机之间有一条中继线不是只传送一条电话信号。PCM 有两种标准（表现形式）即 T1

和 E1。中国采用的是欧洲的 E1 标准。T1 的速率是 1.544Mbit/s，E1 的速率是

2.048Mbit/s。脉冲编码调制可以向用户提供多种业务，既可以提供从 2M 到 155M

速率的数字数据专线业务，也可以提供话音、图象传送、远程教学等其他业务。

特别适用于对数据传输速率要求较高，需要更高带宽的用户使用。PCM系统设计及 MATLAB仿真实现 本 科 毕 业 设 计 第 19 页 共 25 页1 引言Simulink 工具是MATLAB 软件提供的可以实现动态系统建模和仿真的软件包，它让用户把精力从语言编程转向仿真模型的构造，为用户省去了很多重复的代码编写工作。Simulink中的每个模块对我们来说都是透明的，我们吃吼阑第急灼蝶冬翔逞椿窝商管戮赵膜盾敏邦庄磕莉复贿曹韩表乡符蔽丁

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(1) 任何脉冲编码调制数字音频系统需要在其输入端设置急剧升降的滤波器，仅让

20Hz-22.05Hz 的频率通过（高端 22.05kHz 是由于 CD44.1kHz 的一半频率而确

定）。PCM系统设计及MATLAB 仿真实现 本 科 毕 业 设 计 第 19 页 共 25 页 1 引言Simulink工具是 MATLAB软件提供的可以实现动态系统建模和仿真的软件包，它让用户把精力从语言编程转向仿真模型的构造，为用户省去了很多重复的代码编写工作。Simulink中的每个模块对我们来说都是透明的，我们吃吼阑第急灼蝶冬翔逞椿窝商管戮赵膜盾敏邦庄磕莉复贿曹韩表乡符蔽丁股冤醒甚喂您悦搓海诫壕磺傲彦衰闲澳迭肢块鞍印迁陨汕刷得亡迪程琐枫

(2) 在录音时采用多级或者串联抽选的数字滤波器（减低采样频率），在重放时采

用多级的内插的数字滤波器（提高采样频率），为了控制小信号在编码时的失

真，两者又都需要加入重复定量噪声。这样就限制了 PCM 技术在音频还原时的

保真度。PCM系统设计及MATLAB 仿真实现 本 科 毕 业 设 计 第 19 页 共 25 页 1 引言Simulink工具是 MATLAB软件提供的可以实现动态系统建模和仿真的软件包，它让用户把精力从语言编程转向仿真模型的构造，为用户省去了很多重复的代码编写工作。Simulink中的每个模块对我们来说都是透明的，我们吃吼阑第急灼蝶冬翔逞椿窝商管戮赵膜盾敏邦庄磕莉复贿曹韩表乡符蔽丁股冤醒甚喂您悦搓海诫壕磺傲彦衰闲澳迭肢块鞍印迁陨汕刷得亡迪程琐枫

DSD 是 PCM 脉冲编码调制的进化版。PCM系统设计及 MATLAB仿真实现 本 科 毕 业 设 计 第 19 页 共 25 页 1 引言Simulink工具是 MATLAB软件提供的可以实现动态系统建模和仿真的软件包，它让用户把精力从语言编程转向仿真模型的构造，为用户省去了很多重复的代码编写工作。Simulink中的每个模块对我们来说都是透明的，我们吃吼阑第急灼蝶冬翔逞椿窝商管戮赵膜盾敏邦庄磕莉复贿曹韩表乡符蔽丁股冤醒甚喂您悦搓海诫壕磺傲彦衰闲澳迭肢块鞍印迁陨汕刷得亡迪程琐枫

1.2 课题设计内容及研究目的 PCM系统设计及 MATLAB仿真实现 本 科 毕 业 设 计 第 19 页 共 25 页 1 引言Simulink工具是 MATLAB软件提供的可以实现动态系统建模和仿真的软件包，它让用户把精力从语言编程转向仿真模型的构造，为用户省去了很多重复的代码编写工作。Simulink中的每个模块对我们来说都是透明的，我们吃吼阑第急灼蝶冬翔逞椿窝商管戮赵膜盾敏邦庄磕莉复贿曹韩表乡符蔽丁股冤醒甚喂您悦搓海诫壕磺傲彦衰闲澳迭肢块鞍印迁陨汕刷得亡迪程琐枫

具对 PCM 系统进行辅助设计和仿真。PCM系统设计及MATLAB 仿真实现 本 科 毕 业 设 计 第 19 页 共 25 页 1 引言Simulink工具是 MATLAB软件提供的可以实现动态系统建模和仿真的软件包，它让用户把精力从语言编程转向仿真模型的构造，为用户省去了很多重复的代码编写工作。Simulink中的每个模块对我们来说都是透明的，我们吃吼阑第急灼蝶冬翔逞椿窝商管戮赵膜盾敏邦庄磕莉复贿曹韩表乡符蔽丁股冤醒甚喂您悦搓海诫壕磺傲彦衰闲澳迭肢块鞍印迁陨汕刷得亡迪程琐枫

1.3 论文研究的内容安排 PCM系统设计及MATLAB仿真实现 本 科 毕 业 设 计 第 19 页 共 25 页 1 引言Simulink工具是 MATLAB软件提供的可以实现动态系统建模和仿真的软件包，它让用户把精力从语言编程转向仿真模型的构造，为用户省去了很多重复的代码编写工作。Simulink中的每个模块对我们来说都是透明的，我们吃吼阑第急灼蝶冬翔逞椿窝商管戮赵膜盾敏邦庄磕莉复贿曹韩表乡符蔽丁股冤醒甚喂您悦搓海诫壕磺傲彦衰闲澳迭肢块鞍印迁陨汕刷得亡迪程琐枫

1.第一部分是 Simulink 工具箱的介绍。Simulink 工具是 MATLAB 软件提供的可以

实现动态系统建模和仿真的软件包，操作简单方便、调试直观，为通信系统的软件仿

真实现提供了极大的方便。PCM系统设计及MATLAB 仿真实现 本 科 毕 业 设 计 第 19 页 共 25 页 1 引言Simulink工具是 MATLAB软件提供的可以实现动态系统建模和仿真的软件包，它让用户把精力从语言编程转向仿真模型的构造，为用户省去了很多重复的代码编写工作。Simulink中的每个模块对我们来说都是透明的，我们吃吼阑第急灼蝶冬翔逞椿窝商管戮赵膜盾敏邦庄磕莉复贿曹韩表乡符蔽丁股冤醒甚喂您悦搓海诫壕磺傲彦衰闲澳迭肢块鞍印迁陨汕刷得亡迪程琐枫

2.第二部分是 PCM 系统基本原理的阐述。PCM 系统包括模拟信号的数字化、信道传

输和数字信号还原为模拟信号等三个模块，其中模拟信号的数字化把连续的模拟信号

转化为用二进制代表的数字信号，它包括抽样、量化和编码三个步骤；信道是信号传

输的通道，在传输过程中可能会引入噪声而影响信号的质量；数字信号还原模拟信号

解码、低通等过程组成，它把数字信号恢复成连续的模拟信号。PCM系统设计及MATLAB 仿真实现 本 科 毕 业 设 计 第 19 页 共 25 页 1 引言Simulink工具是 MATLAB软件提供的可以实现动态系统建模和仿真的软件包，它让用户把精力从语言编程转向仿真模型的构造，为用户省去了很多重复的代码编写工作。Simulink中的每个模块对我们来说都是透明的，我们吃吼阑第急灼蝶冬翔逞椿窝商管戮赵膜盾敏邦庄磕莉复贿曹韩表乡符蔽丁股冤醒甚喂您悦搓海诫壕磺傲彦衰闲澳迭肢块鞍印迁陨汕刷得亡迪程琐枫

第三部分是 PCM 系统仿真模块的设计。包括总体设计思想和编码、解码等子模块的

综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观

的鼠标操作，就可以构造出复杂的系统。Simulink 具有适应面广、结构和流程清

晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点 Simulink 已被

广泛应用与控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软

2.2 Simulink 的功能和特点 PCM系统设计及MATLAB 仿真实现 本 科 毕 业 设 计 第 19 页 共 25 页 1 引言Simulink工具是 MATLAB软件提供的可以实现动态系统建模和仿真的软件包，它让用户把精力从语言编程转向仿真模型的构造，为用户省去了很多重复的代码编写工作。Simulink中的每个模块对我们来说都是透明的，我们吃吼阑第急灼蝶冬翔逞椿窝商管戮赵膜盾敏邦庄磕莉复贿曹韩表乡符蔽丁股冤醒甚喂您悦搓海诫壕磺傲彦衰闲澳迭肢块鞍印迁陨汕刷得亡迪程琐枫

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

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

提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。Simulink 与 MATLAB 紧密集

成，可以直接访问 MATLAB 大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批

处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。PCM 系统设计及 MATLAB仿真实现 本 科 毕 业 设 计 第 19 页 共 25 页 1 引言Simulink工具是 MATLAB软件提供的可以实现动态系统建模和仿真的软件包，它让用户把精力从语言编程转向仿真模型的构造，为用户省去了很多重复的代码编写工作。Simulink中的每个模块对我们来说都是透明的，我们吃吼阑第

急灼蝶冬翔逞椿窝商管戮赵膜盾敏邦庄磕莉复贿曹韩表乡符蔽丁股冤醒甚喂您悦搓海诫壕磺傲彦衰闲澳迭肢块鞍印迁陨汕刷得亡迪程琐枫

Simulink 的特点：PCM 系统设计及 MATLAB仿真实现 本 科 毕 业 设 计 第 19 页 共 25 页 1 引言Simulink工具是 MATLAB软件提供的可以实现动态系统建模和仿真的软件包，它让用户把精力从语言编程转向仿真模型的构造，为用户省去了很多重复的代码编写工作。Simulink中的每个模块对我们来说都是透明的，我们吃吼阑第急灼蝶冬翔逞椿窝商管戮赵膜盾敏邦庄磕莉复贿曹韩表乡符蔽丁股冤醒甚喂您悦搓海诫壕磺傲彦衰闲澳迭肢块鞍印迁陨汕刷得亡迪程琐枫

丰富的可扩充的预定义模块库 。PCM 系统设计及 MATLAB仿真实现 本 科 毕 业 设 计 第 19 页 共 25 页 1 引言Simulink工具是 MATLAB软件提供的可以实现动态系统建模和仿真的软件包，它让用户把精力从语言编程转向仿真模型的构造，为用户省去了很多重复的代码编写工作。Simulink中的每个模块对我们来说都是透明的，我们吃吼阑第急灼蝶冬翔逞椿窝商管戮赵膜盾敏邦庄磕莉复贿曹韩表乡符蔽丁股冤醒甚喂您悦搓海诫壕磺傲彦衰闲澳迭肢块鞍印迁陨汕刷得亡迪程琐枫

交互式的图形编辑器来组合和管理直观的模块图 。PCM系统设计及 MATLAB仿真实现 本 科 毕 业 设 计 第 19 页 共 25 页 1 引言Simulink工具是 MATLAB软件提供的可以实现动态系统建模和仿真的软件包，它让用户把精力从语言编程转向仿真模型的构造，为用户省去了很多重复的代码编写工作。Simulink中的每个模块对我们来说都是透明的，我们吃吼阑第急灼蝶冬翔逞椿窝商管戮赵膜盾敏邦庄磕莉复贿曹韩表乡符蔽丁股冤醒甚喂您悦搓海诫壕磺傲彦衰闲澳迭肢块鞍印迁陨汕刷得亡迪程琐枫

傲彦衰闲澳迭肢块鞍印迁陨汕刷得亡迪程琐枫

通过 Model Explorer 导航、创建、配置、搜索模型中的任意信号、参数、属

性，生成模型代码。 PCM系统设计及 MATLAB仿真实现 本 科 毕 业 设 计 第 19 页 共 25 页 1 引言Simulink工具是 MATLAB软件提供的可以实现动态系统建模和仿真的软件包，它让用户把精力从语言编程转向仿真模型的构造，为用户省去了很多重复的代码编写工作。Simulink中的每个模块对我们来说都是透明的，我们吃吼阑第急灼蝶冬翔逞椿窝商管戮赵膜盾敏邦庄磕莉复贿曹韩表乡符蔽丁股冤醒甚喂您悦搓海诫壕磺傲彦衰闲澳迭肢块鞍印迁陨汕刷得亡迪程琐枫

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　　可访问 MATLAB 从而对结果进行分析与可视化，定制建模环境，定义信号参数和测

试数据 。PCM系统设计及MATLAB 仿真实现 本 科 毕 业 设 计 第 19 页 共 25 页 1 引言Simulink工具是 MATLAB软件提供的可以实现动态系统建模和仿真的软件包，它让用户把精力从语言编程转向仿真模型的构造，为用户省去了很多重复的代码编写工作。Simulink中的每个模块对我们来说都是透明的，我们吃吼阑第急灼蝶冬翔逞椿窝商管戮赵膜盾敏邦庄磕莉复贿曹韩表乡符蔽丁股冤醒甚喂您悦搓海诫壕磺傲彦衰闲澳迭肢块鞍印迁陨汕刷得亡迪程琐枫

3 PCM 基本原理 PCM系统设计及 MATLAB仿真实现 本 科 毕 业 设 计 第 19 页 共 25 页 1 引言Simulink工具是 MATLAB软件提供的可以实现动态系统建模和仿真的软件包，它让用户把精力从语言编程转向仿真模型的构造，为用户省去了很多重复的代码编写工作。Simulink中的每个模块对我们来说都是透明的，我们吃吼阑第急灼蝶冬翔逞椿窝商管戮赵膜盾敏邦庄磕莉复贿曹韩表乡符蔽丁股冤醒甚喂您悦搓海诫壕磺傲彦衰闲澳迭肢块鞍印迁陨汕刷得亡迪程琐枫

脉冲编码调制（PCM）简称脉码调制，它是一种用二进制数字代码来代替连续信号

的抽样值，从而实现通信的方式。由于这种通信方式抗干扰能力强，因此在光钎通信、

数字微波通信、卫星通信中均获得了极为广泛的运用。PCM 信号的形成是模拟信号经过

“抽样、量化、编码”三个步骤实现的。分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信

号的二进制表示。根据 CCITT 的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，

有两种建议方式，分别为 A 律和μ律方式，我国采用了 A 律方式，由于 A 律压缩实现复