一種基于matlab的pcm通信系統(tǒng)仿真方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及計算機仿真技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種基于MATLAB的PCM通信系 統(tǒng)仿真方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] Matlab是矩陣實驗室的簡稱，是目前國際上最流行、應(yīng)用最廣泛的科學(xué)工程計算 軟件，它廣泛應(yīng)用于控制仿真、算法開發(fā)、自動控制、數(shù)學(xué)運算、信號分析、計算機技術(shù)、圖像 處理、財務(wù)分析、航天工業(yè)、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)工程、語言處理和雷達工程等各行業(yè)，也是 國內(nèi)外高校和研究部門進行許多科學(xué)研究的主要工具。由于它具有強大的計算和繪圖功 能，大量穩(wěn)定可靠的算法庫和簡潔高效的編程語言，已成為數(shù)學(xué)計算工具方面事實上的標(biāo) 準。尤其是近年來，MATLAB中的SniULINK在控制系統(tǒng)仿真、分析和設(shè)計方面得到了廣泛應(yīng) 用。
[0003] PCM，即脈沖編碼調(diào)制，是把一個時間連續(xù)，取值連續(xù)的模擬信號變換成時間離散， 取值離散的數(shù)字信號后在信道中傳輸。脈沖編碼調(diào)制就是對模擬信號先抽樣，再對樣值幅 度量化，編碼的過程。抽樣，就是對模擬信號進行周期性掃描，把時間上連續(xù)的信號變成時 間上離散的信號，抽樣必須遵循奈奎斯特抽樣定理。該模擬信號經(jīng)過抽樣后還應(yīng)當(dāng)包含原 信號中所有信息，也就是說能無失真的恢復(fù)原模擬信號。它的抽樣速率的下限是由抽樣定 理確定的。量化，就是把經(jīng)過抽樣得到的瞬時值將其幅度離散，即用一組規(guī)定的電平，把瞬 時抽樣值用最接近的電平值來表示，通常是用二進制表示。
[0004] 仿真，即使用項目模型將特定于某一具體層次的不確定性轉(zhuǎn)化為它們對目標(biāo)的影 響，該影響是在項目仿真項目整體的層次上表示的。按所用模型的類型分為物理仿真、計算 機仿真和半實物仿真；按所用計算機的類型分為模擬仿真、數(shù)字仿真和混合仿真；按仿真 對象中的信號流分為連續(xù)系統(tǒng)仿真和離散系統(tǒng)仿真；按仿真時間與實際時間的比例關(guān)系分 為實時仿真、超實時仿真和亞實時仿真；按對象的性質(zhì)分為宇宙飛船仿真、化工系統(tǒng)仿真、 經(jīng)濟系統(tǒng)仿真等。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)的PCM通信系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜，而且PCM信號傳輸時占用頻帶帶寬，難以達到 很高的壓縮比，信噪比小，可能導(dǎo)致信號轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)失真，從而導(dǎo)致信號不能在通信系 統(tǒng)中穩(wěn)定的傳輸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本申請所要解決的技術(shù)問題是提供了一種基于MATLAB的PCM通信系統(tǒng) 仿真方法及系統(tǒng)，設(shè)備簡單，而且能達到較高信噪比，使用PCM技術(shù)來對信號進行數(shù)/模和 模/數(shù)的轉(zhuǎn)換，可以使信號無失真的轉(zhuǎn)換并在數(shù)字通信系統(tǒng)中穩(wěn)定的傳輸。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本申請有如下技術(shù)方案：
[0008] 本發(fā)明提供一種基于MATLAB的PCM通信系統(tǒng)仿真方法，利用MATLAB工具實現(xiàn)對 PCM通信系統(tǒng)的仿真，所述仿真方法包括：
[0009] 產(chǎn)生模擬信號的步驟：通過信號發(fā)生器產(chǎn)生模擬信號；
[0010] 抽樣量化的步驟：將所述模擬信號進行抽樣，得到抽樣值，再將所述抽樣值量化， 得到數(shù)字信號；
[0011] PCM編碼的步驟：將所述數(shù)字信號進行編碼得到二進制碼；
[0012] BPSK調(diào)制的步驟：將得到的二進制碼進行BPSK調(diào)制，得到數(shù)據(jù)信號；
[0013] 加入高斯噪聲的步驟：在BPSK調(diào)制后的信號中加入高斯噪聲；
[0014] 低通濾波的步驟：將加了高斯噪聲的信號通過低通濾波的作用，濾掉高頻信號，留 下低頻信號；
[0015] 抽樣判決的步驟：將所述低頻信號進行抽樣判決，得到0、1比特率的信號；
[0016] PCM解碼的步驟：將抽樣判決后的信號進行解碼，得到模擬信號。
[0017] 優(yōu)選地，其中，在所述PCM解碼的步驟之后還包括：
[0018] 誤碼率計算的步驟：將解碼后的模擬信號和編碼前的模擬信號進行比對，得出誤 碼率。
[0019] 優(yōu)選地，其中，所述抽樣量化的步驟中，將所述模擬信號進行抽樣，得到抽樣值，再 將所述抽樣值量化，得到數(shù)字信號，進一步為：
[0020] 使用周期沖激信號或周期窄脈沖對所述模擬信號進行抽樣得到抽樣值，并暫時保 持其電流或電壓，再對保持的抽樣值進行量化，使其成為時間離散、幅值離散的數(shù)字信號。
[0021] 優(yōu)選地，其中，所述抽樣量化步驟中，采用13折線法對信號進行量化。
[0022] 本發(fā)明還提供一種基于MATLAB的PCM通信系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)，所述仿真系統(tǒng)包括：
[0023] 信號發(fā)生器：用于產(chǎn)生模擬信號；
[0024] 抽樣量化模塊：用于將所述模擬信號進行抽樣，得到抽樣值，再將所述抽樣值量 化，得到數(shù)字信號；
[0025] 編碼模塊：用于將所述數(shù)字信號進行編碼得到二進制碼；
[0026] BPSK調(diào)制模塊：用于將得到的二進制碼進行BPSK調(diào)制，得到數(shù)據(jù)信號；
[0027] 高斯噪聲信道：用于在BPSK調(diào)制后的信號中加入高斯噪聲；
[0028] 低通濾波模塊：用于將加了高斯噪聲的信號通過低通濾波的作用，濾掉高頻信號， 留下低頻信號；
[0029] 抽樣判決模塊：用于將所述低頻信號進行抽樣判決，得到0、1比特率的信號；
[0030] 解碼模塊：用于將抽樣判決后的信號進行解碼，得到模擬信號。
[0031] 優(yōu)選地，其中，所述仿真系統(tǒng)還包括：誤碼率計算模塊：用于將解碼后的模擬信號 和編碼前的模擬信號進行比對，得出誤碼率。
[0032] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請所述的方法和系統(tǒng)，達到了如下效果：
[0033] 第一，本發(fā)明基于MATLAB對PCM通信系統(tǒng)進行仿真，設(shè)備簡單。能達到較高信噪 比，使用PCM技術(shù)來對信號進行數(shù)/模和模/數(shù)的轉(zhuǎn)換，可以使信號無失真的轉(zhuǎn)換并在數(shù)字 通信系統(tǒng)中穩(wěn)定的傳輸。
[0034] 第二，在本發(fā)明所提供的基于MATLAB的PCM通信系統(tǒng)仿真方法及系統(tǒng)中加入了 BPSK調(diào)制，使得本發(fā)明的通信系統(tǒng)更加完整。通過BPSK調(diào)制的作用，可把信號的頻譜搬移 到高頻，使之產(chǎn)生適合在信道中傳輸?shù)母哳l信號，還可實現(xiàn)信道的多路復(fù)用，并能改善系統(tǒng) 的抗噪聲性能。
[0035] 第三，本發(fā)明在仿真過程中加入高斯噪聲，用以模擬信號在實際傳輸過程中會受 到干擾信號的影響，還可利用高斯噪聲對通信系統(tǒng)的誤碼率進行測量，以便于分析信道信 噪比與誤碼率之間的關(guān)系，從而說明PCM通信系統(tǒng)的性能。
[0036] 第四，本發(fā)明采用13折線法對信號進行量化，采用折線的形狀不但更加易于用數(shù) 字電路來近似實現(xiàn)，而且基本上保持了連續(xù)壓縮特性曲線的優(yōu)點，使得誤差更小。
【附圖說明】
[0037] 此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本申 請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0038] 圖1為本發(fā)明的所述一種基于MATLAB的PCM通信系統(tǒng)仿真方法的流程圖；
[0039] 圖2為基于圖1所述一種基于MATLAB的PCM通信系統(tǒng)仿真方法的另一實施例的 流程圖；
[0040] 圖3為本發(fā)明計算誤碼率時所用到的誤碼率曲線圖。
【具體實施方式】
[0041] 如在說明書及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員 應(yīng)可理解，硬件制造商可能會用不同名詞來稱呼同一個組件。本說明書及權(quán)利要求并不以 名稱的差異來作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區(qū)分的準則。如在 通篇說明書及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的"包含"為一開放式用語，故應(yīng)解釋成"包含但不限定 于"。"大致"是指在可接收的誤差范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在一定誤差范圍內(nèi)解決所 述技術(shù)問題，基本達到所述技術(shù)效果。此外，"耦接"一詞在此包含任何直接及間接的電性 耦接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置，則代表所述第一裝置可直接電 性耦接于所述第二裝置，或通過其他裝置或耦接手段間接地電性耦接至所述第二裝置。說 明書后續(xù)描述為實施本申請的較佳實施方式，然所述描述乃以說明本申請的一般原則為目 的，并非用以限定本申請的范圍。本申請的保護范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準。
[0042] 參見圖1所示為本申請所述一種基于MATLAB的PCM通信系統(tǒng)仿真方法的具體實 施例，利用MATLAB工具實現(xiàn)對PCM通信系統(tǒng)的仿真，本實施例中所述方法包括以下步驟：
[0043] 步驟101、產(chǎn)生模擬信號的步驟：通過信號發(fā)生器產(chǎn)生模擬信號；
[0044] 步驟102、抽樣量化的步驟：將所述模擬信號進行抽樣，得到抽樣值，再將所述抽 樣值量化，得到數(shù)字信號；
[0045] 步驟103、PCM編碼的步驟：將所述數(shù)字信號進行編碼得到二進制碼；
[0046] 步驟104、BPSK調(diào)制的步驟：將得到的二進制碼進行BPSK調(diào)制，得到數(shù)據(jù)信號；
[0047] 步驟105、加入高斯噪聲的步驟：在BPSK調(diào)制后的信號中加入高斯噪聲；
[0048] 步驟106、低通濾波的步驟：將加了高斯噪聲的信號通過低通濾波的作用，濾掉高 頻信號，留下低頻信號；
[0049] 步驟107、抽樣判決的步驟：將所述低頻信號進行抽樣判決，得到0、1比特率的信 號；
[0050] 步驟108、PCM解碼的步驟：將抽樣判決后的信號進行解碼，得到模擬信號。
[0051] 本發(fā)明還提供了一種基于MATLAB的PCM通信系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)，該仿真系統(tǒng)包括：
[0052] 信號發(fā)生器：用于產(chǎn)生模擬信號；
[0053] 抽樣量化模塊：用于將所述模擬信號進行抽樣，得到抽樣值，再將所述抽樣值量 化，得到數(shù)字信號；
[0054] 編碼模塊：用于將所述數(shù)字信號進行編碼得到二進制碼；
[0055] BPSK調(diào)制模塊：用于將得到的二進制碼進行BPSK調(diào)制，得到數(shù)據(jù)信號；
[0056] 高斯噪聲信道：用于在BPSK調(diào)制后的信號中加入高斯噪聲；
[0057] 低通濾波模塊：用于將加了高斯噪聲的信號通過低通濾波的作用，濾掉高頻信號， 留下低頻信號；
[0058] 抽樣判決模塊：用于將所述低頻信號進行抽樣判決，得到0、1比特率的信號；
[0059] 解碼模塊：用于將抽樣判決后的信號進行解碼，得到模擬信號。
[0060] 上述方案達到了如下效果：
[0061] 第一，本發(fā)明基于MATLAB對PCM通信系統(tǒng)進行仿真，設(shè)備簡單。能達到較高信噪 比，使用PCM技術(shù)來對信號進行數(shù)/模和模/數(shù)的轉(zhuǎn)換，可以使信號無失真的轉(zhuǎn)