1、科 技 學 院 綜合實驗報告( 2015-2016 年度 第 一 學期)名 稱： 通信系統仿真 題 目： 2-3增量調制系統院 系： 信息工程系 班 級： 通信12K1 學 號： 121903010133 學生姓名： 張雅玫 指導教師： 孫景芳、王雅寧 設計周數： 3 成 績： 日期： 2015 年 10 月 19 日華 北 電 力 大 學 科 技 學 院 實 驗 報 告實驗名稱實驗一：2-3增量調制系統實驗環境Matlab仿真平臺實 驗 目 的1、能夠熟練掌握和綜合運用通信領域中的基本理論和專業知識；2、能夠完成通信基本理論的仿真；3、鍛煉運用知識，獨立分析問題、解決問題的綜合能力。設計要求

2、 設計一個簡單的增量調制實驗系統，并通過實驗驗證抽樣頻率高低對實驗結果的影響情況設 計 方 案實驗原理：增量調制是由PCM發展而來的模擬信號數字化的一種編碼方式，它是PCM的一種特例。增量調制編碼基本原理是指用一位編碼，這一位碼不是表示信號抽樣值的大小，而是表示抽樣幅度的增量特性，即采用一位二進制數碼“1”或“0”來表示信號在抽樣時刻的值相對于前一個抽樣時刻的值是增大還是減小，增大則輸出“1”碼，減小則輸出“0”碼。輸出的“1”，“0”只是表示信號相對于前一個時刻的增減，不表示信號的絕對值。增量調制最主要的特點就是它所產生的二進制代碼表示模擬信號前后兩個抽樣值的差別(增加、還是減少)而不是代表

3、抽樣值本身的大小，因此把它稱為增量調制。在增量調制系統的發端調制后的二進制代碼1和0只表示信號這一個抽樣時刻相對于前一個抽樣時刻是增加(用1碼)還是減少(用0碼)。收端譯碼器每收到一個1碼，譯碼器的輸出相對于前一個時刻的值上升一個量化階，而收到一個0碼，譯碼器的輸出相對于前一個時刻的值下降一個量化階。 增量調制(DM)是DPCM的一種簡化形式。在增量調制方式下,采用1比特量化器,即用1位二進制碼傳輸樣值的增量信息,預測器是一個單位延遲器,延遲一個采樣時間間隔。預測濾波器的分子系數向量是0,1,分母系數為1。當前樣值與預測器輸出的前一樣值相比較,如果其差值大于零,則發1碼,如果小于零則發0碼。設

4、 計 方 案實驗內容：增量調制系統框圖如圖一所示,其中量化器是一個零值比較器,根據輸入的電平極性,輸出為 ,預測器是一個單位延遲器,其輸出為前一個采樣時刻的解碼樣值,編碼器也是一個零值比較器,若其輸入為負值,則編碼輸出為0,否則輸出為1。解碼器將輸入1,0符號轉換為 ,然后與預測值相加后得出解碼樣值輸出,同時也作為預測器的輸入圖一 增量調制原理框圖設輸入信號為: x(t)=sin250t+0.5sin2150t增量調制的采樣間隔為1ms,量化階距=0.2,單位延遲器初始值為0。建立仿真模型并求出前20個采樣點使客商的編碼輸出序列以及解碼樣值波形。根據圖一建立數學關系,編程中采用循環結構來模擬仿

5、真采樣時刻向前推進,并建立前后采樣時刻樣值的關系。實 驗 步 驟實驗程序：當采樣間隔fs=1kHz時Ts=1e-3; %采樣間隔fs=1kHzt=0:Ts:20*Ts; %仿真時間序列x=sin(2*pi*50*t)+0.5*sin(2*pi*150*t); %信號delta=0.2; %量化階距D(1+length(t)=0; %預測器初始狀態% 編碼 %for k=1:length(t) e(k)=x(k)-D(k); %誤差信號 e_q(k)=delta*(2*(e(k)=0)-1); %量化器輸出 D(k+1)=e_q(k)+D(k); %延遲器狀態更新 codeout(k)=(e_q

6、(k)0); %編碼輸出endsubplot(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);% 解碼端 %Dr(1+length(t)=0; %解碼端預測器初始狀態for k=1:length(t) eq(k)=delta*(2*codeout(k)-1); %解碼 xr(k)=eq(k)+Dr(k); Dr(k+1)=xr(k); %延遲器狀態更新endsubplot(3,1,3);stairs(t,xr);axis(0 20*Ts,-2 2

7、);hold on; %解碼輸出subplot(3,1,3);plot(t,x); %原信號當采樣間隔fs=2kHz時Ts=0.5*1e-3; %采樣間隔fs=2kHzt=0:Ts:40*Ts; %仿真時間序列x=sin(2*pi*50*t)+0.5*sin(2*pi*150*t); %信號delta=0.2; %量化階距=0.2D(1+length(t)=0; %預測器初始狀態for k=1:length(t) e(k)=x(k)-D(k); %誤差信號 e_q(k)=delta*(2*(e(k)=0)-1); %量化器輸出 D(k+1)=e_q(k)+D(k); %延遲器狀態更新 code

8、out(k)=(e_q(k)0); %編碼輸出end實 驗 步 驟subplot(3,1,1);plot(t,x,-o);axis(0 40*Ts,-2 2);hold on;subplot(3,1,2);stairs(t,codeout);axis(0 40*Ts,-2 2); %解碼端Dr(1+length(t)=0; %解碼端預測器初始狀態for k=1:length(t) eq(k)=delta*(2*codeout(k)-1); %解碼 xr(k)=eq(k)+Dr(k); Dr(k+1)=xr(k); %延遲器狀態更新endsubplot(3,1,3);stairs(t,xr);h

9、old on; %解碼輸出subplot(3,1,3);plot(t,x); %原信號實 驗 結 果 及 分 析采樣間隔fs=1kHz采樣間隔fs=2kHz實 驗 結 果 及 分 析實驗分析：程序執行結果如上兩圖所示。首先圖中原信號和解碼結果對比來看,在輸入信號變化平緩的部分,編碼器輸出1,0交替碼,相應的解碼結果以正負階距交替變化,形成顆粒噪聲,稱空載失真;在輸入信號變化過快的部分,解碼信號因不能跟上信號的變化而引起斜率過載失真。再者兩圖相比較，輸入的原信號不變，采樣間隔變大時碼元速率增大，且信號帶寬和信道帶寬的要求都會增加，但對系統而言采樣間隔變大一般量化噪聲減小，系統的性能有提高，空載失真的狀況得到改善。實驗名稱實驗二：（題目號或系統名稱）實驗環境Matlab仿真平臺實 驗 目 的1、能夠熟練掌握和綜合運用通信領域中的基本理論和專業知識；2、能夠