matlab 通信仿真设计模拟信号的数字化

  基带信号的采样定理是指，对于一个频谱宽度为 BHz 的基带信号，可惟一地被均匀

间隔不大于 1/(2B) 秒的样值序列所确定。采样定理表明，如果以不小于 1/(2B) 次 / 秒的速率

对基带模拟信号均匀采样，那么所得到样值序列就包含了基带信号的全部信息，这时对该

序列可以无失真地重建对应的基带模拟信号。例如，电话话音信号的最高频率为 3400Hz ，

为了保证无失真采样，对其进行采样的最低速率必须大于等于 6800 次 / 秒，考虑到实际低

通滤波器的非理想特性，数字电话通信系统中规定采样率为 8000 次 / 秒。

为了保证在足够大的动态范围内数字电话话音具有足够高的信噪比，提出了非均匀

量化：在小信号时采用较小的量化间距，而在大信号时用大的量化间距。在数学上，非均

匀量化等价于对输入信号进行动态范围压缩后再进行均匀量化。小信号通过压缩器时增益

大，大信号通过压缩器时增益小。这样就使小信号在均匀量化之前得到较大的放大，等价

于以较小间距直接对小信号进行量化，而以较大间距对大信号进行量化。在接收端要进行

相应的反变换，即扩张处理，以补偿压缩过程引起的信号非线性失真。中国和欧洲的 PCM

数字电话系统采用 A 律压扩方式。

  PCM 编码的二进制序列中，每个样值用 8 位二进制码表示，其中最高比特位表示样

值的正负极性，规定负值用 0 表示，正值用 1 表示。接下来的 3 位比特表示样值的绝对值

所在的 8 段折线的段落号，最后 4 位是样值处于段落内 16 个均匀间隔上的间隔序号。在

数学上， PCM 编码较低的 7 位相当于对样值的绝对值进行 13 折线近似压缩后的 7 位均匀

量化编码输出。

  实例 1 ：设计一个 13 折线近似的 PCM 编码器模型，使它能够对取舍在 [-1,1] 内归一

化信号样值进行编码。

测试模型和仿真结果如图 2-1 所示。其中信号源用一个常数表示。以 Saturation 作为

限幅器， Relay 模块的门限设置为 0 ，其输出即可作为 PCM 编码输出的最高位，即确定极

性码。样值取绝对值后，以 Look-Up Table( 查表 ) 模块进行 13 折线压缩，并用增益模块将

样值范围放大到 0~127 ，然后用间距为 1 的 Quantizer 模块进行四舍五入取整量化，并用

Integer to Bit Converter 将整数转换成长度为 8 个比特的二进制数据，最后用 Display 模块

显示编码结果。将 PCM 编码器封装成一个子系统，整个文件模型保存为 ex2_1.mdl 。