计算机与信息工程学院实验报告PCM编码

计算机与信息工程学院实验报告 专业：通信工程 年级/班级：10级通信一班 2012—2013学年第二学期 课程名称 通信原理 指导教师 学号与姓名 实验地点 计科楼215机房 实验时间 5月26日 实验名称 量化与PCM编码 实验类型 设计型实验 实验目的: 1、​ 了解并学习PCM的编码原理； 2、​ 了解A律13折线的国际标准PCM编码规则； 3、​ 用MATLAB编程实现A律13编码折线进行PCM的编码过程； 实验内容与步骤 1、​ 实验原理 1、量化 量化是把离散时间连续幅度的抽样信号转换成离散时间离散幅度的数字信号。量化误差：量化后的信号和抽样信号的差值。量化误差在接收端 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现为噪声，称为量化噪声。量化级数越多误差越小，相应的二进制码位数越多，要求传输速率越高，频带越宽。 为使量化噪声尽可能小而所需码位数又不太多，通常采用非均匀量化的方法进行量化。非均匀量化：根据幅度的不同区间来确定量化间隔，幅度小的区间量化间隔取得小，幅度大的区间量化间隔取得大。 量化的物理过程如图1所示： 图1 量化过程 图1中, m(t)是模拟信号; 抽样速率为fs=1/Ts; 抽样值用“·”表示； 第k个抽样值为m(kTs)；mq(t)表示量化信号；q1~qM是预先规定好的M个量化电平（这里M=7）；mi为第i个量化区间的终点电平（分层电平）；电平之间的间隔Δi=mi-mi-1称为量化间隔。 均匀量化：ADC输入动态范围被均匀地划分为2^n份。 非均匀量化的实现方法有两种：一种是北美和日本采用的μ律压扩，一种是欧洲和我国采用的A律压扩。 A律对数压缩特性定义为： 2、A律13折线编码规则 在PCM-30/32通信设备中，采用A律13折线的分段方法，具体是：Y轴均匀分为8段，每段均匀分为16份，每份表示一个量化级，则Y轴一共有16×8＝128个量化级。；X轴采用非均匀划分来实现非均匀量化的目的，划分规律是每次按二分之一来进行分段。 编码：每个值用8比特进行量化 极性码 段落码 段内码 C1 C2C3C4 C5C6C7C8 说明：其中第1位码C１的数值“1”或“0”分别表示信号的正、负极性，称为极性码。 第2至第4位码C2C3C4为段落码，表示信号绝对值处在哪个段落，如表1所示。 表1 段落码 第5至第8位码C5C6C7C8为段内码，这4位码的16种可能状态用来分别代表每一段落内的16个均匀划分的量化级。如表2所示。 表2 段内码 电平序号 段内码 电平序号 段内码 c5c6c7c8 c5c6c7c8 15 14 13 12 11 10 9 8 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 7 6 5 4 3 2 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 A律13折线每一量化段的起始电平Ii、量化间隔Δi及各位幅度码的权值（对应电平）。如表3所示。 表3 13折线幅度码及其对应电平 3、编码过程如下：  （1）确定极性码C1；（2） 确定段落码C2C3C4；（3） 确定段内码C5C6C7C8； 2、​ 程序源代码 1、主函数 %PCM编码过程； %invol输入电平，要编码的电平； %scope输入的要编码的范围 function inpcm_code=pcm_code(invol,scope) % global modeinterP pass share global pcmcode if invol>=0 flag='1'; else flag='0'; end %输入信号的幅度进行归一化 measvol=invol/scope; measunit=measvol*4096; interP=abs(measunit); %段落间，即c2~c4段的编码; %mode_interP段落间的编码，share为段内每一段代表的份数 [modeinterP,share,pass]=mode_interP(interP) %段落内，即c5~c8的编码过程； %interp所在段落内的哪一份 if pass==0 interp=floor(interP/share); else interp=floor((interP-2.^(pass+4))/2.^pass); end if interp>15 interp=interp-1; end if interp==0 mode_interp='0000'; else if interp>0&interp<=1 mode_interp=char(dec2bin(interp)); mode_interp=['0','0','0',mode_interp]; else if interp>1&interp<=3 mode_interp=char(dec2bin(interp)); mode_interp=['0','0',mode_interp]; else if interp>=4&interp<=7 mode_interp=char(dec2bin(interp)); mode_interp=['0',mode_interp]; else if interp>7 mode_interp=char(dec2bin(interp)); end end end end end pcmcode=[flag,modeinterP,mode_interp] leg=length(pcmcode) %in_code=incode(pcmcode,scope);译码函数 %inpcm_code=in_code 2、段落码的编码过程 function [modeinterP,share,pass]=mode_interP(interP) % global modeinterP pass share if interP>=0&&interP<=31 code='000'; share=2; pass=0; else if interP>=32&interP<=63 code='001'; share=2; pass=1; else if interP>=64&interP<=127 code='010'; share=4; pass=2; else if interP>=128&interP<=255 code='011'; share=8; pass=3; else if interP>=256&interP<=511 code='100'; share=16; pass=4; else if interP>=512&interP<=1023 code='101'; share=32; pass=5; else if interP>=1024&interP<=2047 code='110'; pass=6; share=64; else if interP>=2048&interP<=4096 code='111'; share=128; pass=7; end end end end end end end end modeinterP=code; share=share; pass=pass; end 3、​ 实验结果 >>pcm_code(-2.4,6) 编码输出结果为：pcmcode =01101001 leg =8 >>pcm_code(3,6) 编码输出结果为：pcmcode =11110000 leg = 8 >> pcm_code(6,6) 编码输出结果为：pcmcode =11111111 leg =8 分析与体会 通过本次实验理解了PCM编码量化和编码的过程，进一步体会了A律13折线的国际标准PCM编码规则。 在实验过程中，需要注意多位与少位的情况，1、少位：MATLAB中的dec2bin函数将0，1转化为1位；2，3转化为2位，所以在段内码编码的过程中要对这几个值进行特殊处理，否则，编码的结果将不会是8位的。2、多位当段内码为16时候应该将段落码减1这样转化为二进制的时候就是1111，否则的的话，就会成为10000，使得编码的结果为9位长度。 教师签名： 年 月 日