实验一 MATLAB验证抽样定理.docx

【实验一 MATLAB 验证抽样定理】 实验的目的在于理解和掌握脉冲编码调制（PCM）的工作原理，并通过MATLAB编程实现抽样定理的验证。这有助于深入理解抽样定理，并提升利用计算机分析问题的能力。实验预习需复习PCM和ADPCM的相关章节，了解PCM通信系统的组成部分，如编译码器和话路滤波器，并预习相关仪器的使用。 实验环境是PC电脑，配合MATLAB软件进行。在数字通信系统中，PCM技术广泛应用，得益于超大规模集成技术的发展，使得PCM设备在体积、重量、功耗、调试和维护等方面都有显著改进。实验模型以PCM编译码系统为基础，模拟数字电话终端机的工作流程，但不包括全部硬件部分，仅关注PCM编码和解码的核心过程。 抽样定理是数字信号处理的基础，它指出为了无损地恢复模拟信号，抽样频率必须至少是信号最高频率的两倍，即奈奎斯特定理。在PCM中，抽样是将连续信号转化为离散信号的第一步。接着是量化，即将抽样值映射到有限的离散电平集合中，分为均匀量化和非均匀量化两种。均匀量化中，量化间隔固定，但可能导致量化噪声对小信号的影响较大，不利于动态范围的扩展。非均匀量化则根据信号幅度调整量化间隔，优化了小信号的量化效果，常用的是A律或μ律压缩，以提高信噪比。 A律压缩常用于电话系统，13折线法是其典型代表，通过压缩后再均匀量化实现非均匀量化。编码过程中，信号的极性和绝对值分别由折叠二进制码的第一位和其余位表示。实验中，学生将使用MATLAB编程实现这一过程，验证抽样定理的有效性，通过编程模拟信号的抽样、量化和编码，从而加深对通信系统中数字信号处理原理的理解。 实验中，量化是关键步骤，量化间隔的选取和量化方式直接影响到信号重建的质量和信噪比。通过对不同量化方法的模拟和分析，学生可以直观地看到各种量化策略对信号失真和信噪比的影响，进一步巩固抽样定理的理论知识。通过MATLAB的图形用户界面和编程能力，学生能够直观地观察和分析结果，增强理论与实践的结合，提高问题解决能力。