一种基于matlab的pcm通信系统仿真方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及计算机仿真技术领域，具体地说，涉及一种基于MATLAB的PCM通信系 统仿真方法及系统。
【背景技术】
[0002] Matlab是矩阵实验室的简称，是目前国际上最流行、应用最广泛的科学工程计算 软件，它广泛应用于控制仿真、算法开发、自动控制、数学运算、信号分析、计算机技术、图像 处理、财务分析、航天工业、汽车工业、生物医学工程、语言处理和雷达工程等各行业，也是 国内外高校和研究部门进行许多科学研究的主要工具。由于它具有强大的计算和绘图功 能，大量稳定可靠的算法库和简洁高效的编程语言，已成为数学计算工具方面事实上的标 准。尤其是近年来，MATLAB中的SniULINK在控制系统仿真、分析和设计方面得到了广泛应 用。
[0003] PCM，即脉冲编码调制，是把一个时间连续，取值连续的模拟信号变换成时间离散， 取值离散的数字信号后在信道中传输。脉冲编码调制就是对模拟信号先抽样，再对样值幅 度量化，编码的过程。抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时 间上离散的信号，抽样必须遵循奈奎斯特抽样定理。该模拟信号经过抽样后还应当包含原 信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定 理确定的。量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬 时抽样值用最接近的电平值来表示，通常是用二进制表示。
[0004] 仿真，即使用项目模型将特定于某一具体层次的不确定性转化为它们对目标的影 响，该影响是在项目仿真项目整体的层次上表示的。按所用模型的类型分为物理仿真、计算 机仿真和半实物仿真；按所用计算机的类型分为模拟仿真、数字仿真和混合仿真；按仿真 对象中的信号流分为连续系统仿真和离散系统仿真；按仿真时间与实际时间的比例关系分 为实时仿真、超实时仿真和亚实时仿真；按对象的性质分为宇宙飞船仿真、化工系统仿真、 经济系统仿真等。
[0005] 现有技术的PCM通信系统设备复杂，而且PCM信号传输时占用频带带宽，难以达到 很高的压缩比，信噪比小，可能导致信号转换过程中出现失真，从而导致信号不能在通信系 统中稳定的传输。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本申请所要解决的技术问题是提供了一种基于MATLAB的PCM通信系统 仿真方法及系统，设备简单，而且能达到较高信噪比，使用PCM技术来对信号进行数/模和 模/数的转换，可以使信号无失真的转换并在数字通信系统中稳定的传输。
[0007] 为了解决上述技术问题，本申请有如下技术方案：
[0008] 本发明提供一种基于MATLAB的PCM通信系统仿真方法，利用MATLAB工具实现对 PCM通信系统的仿真，所述仿真方法包括：
[0009] 产生模拟信号的步骤：通过信号发生器产生模拟信号；
[0010] 抽样量化的步骤：将所述模拟信号进行抽样，得到抽样值，再将所述抽样值量化， 得到数字信号；
[0011] PCM编码的步骤：将所述数字信号进行编码得到二进制码；
[0012] BPSK调制的步骤：将得到的二进制码进行BPSK调制，得到数据信号；
[0013] 加入高斯噪声的步骤：在BPSK调制后的信号中加入高斯噪声；
[0014] 低通滤波的步骤：将加了高斯噪声的信号通过低通滤波的作用，滤掉高频信号，留 下低频信号；
[0015] 抽样判决的步骤：将所述低频信号进行抽样判决，得到0、1比特率的信号；
[0016] PCM解码的步骤：将抽样判决后的信号进行解码，得到模拟信号。
[0017] 优选地，其中，在所述PCM解码的步骤之后还包括：
[0018] 误码率计算的步骤：将解码后的模拟信号和编码前的模拟信号进行比对，得出误 码率。
[0019] 优选地，其中，所述抽样量化的步骤中，将所述模拟信号进行抽样，得到抽样值，再 将所述抽样值量化，得到数字信号，进一步为：
[0020] 使用周期冲激信号或周期窄脉冲对所述模拟信号进行抽样得到抽样值，并暂时保 持其电流或电压，再对保持的抽样值进行量化，使其成为时间离散、幅值离散的数字信号。
[0021] 优选地，其中，所述抽样量化步骤中，采用13折线法对信号进行量化。
[0022] 本发明还提供一种基于MATLAB的PCM通信系统的仿真系统，所述仿真系统包括：
[0023] 信号发生器：用于产生模拟信号；
[0024] 抽样量化模块：用于将所述模拟信号进行抽样，得到抽样值，再将所述抽样值量 化，得到数字信号；
[0025] 编码模块：用于将所述数字信号进行编码得到二进制码；
[0026] BPSK调制模块：用于将得到的二进制码进行BPSK调制，得到数据信号；
[0027] 高斯噪声信道：用于在BPSK调制后的信号中加入高斯噪声；
[0028] 低通滤波模块：用于将加了高斯噪声的信号通过低通滤波的作用，滤掉高频信号， 留下低频信号；
[0029] 抽样判决模块：用于将所述低频信号进行抽样判决，得到0、1比特率的信号；
[0030] 解码模块：用于将抽样判决后的信号进行解码，得到模拟信号。
[0031] 优选地，其中，所述仿真系统还包括：误码率计算模块：用于将解码后的模拟信号 和编码前的模拟信号进行比对，得出误码率。
[0032] 与现有技术相比，本申请所述的方法和系统，达到了如下效果：
[0033] 第一，本发明基于MATLAB对PCM通信系统进行仿真，设备简单。能达到较高信噪 比，使用PCM技术来对信号进行数/模和模/数的转换，可以使信号无失真的转换并在数字 通信系统中稳定的传输。
[0034] 第二，在本发明所提供的基于MATLAB的PCM通信系统仿真方法及系统中加入了 BPSK调制，使得本发明的通信系统更加完整。通过BPSK调制的作用，可把信号的频谱搬移 到高频，使之产生适合在信道中传输的高频信号，还可实现信道的多路复用，并能改善系统 的抗噪声性能。
[0035] 第三，本发明在仿真过程中加入高斯噪声，用以模拟信号在实际传输过程中会受 到干扰信号的影响，还可利用高斯噪声对通信系统的误码率进行测量，以便于分析信道信 噪比与误码率之间的关系，从而说明PCM通信系统的性能。
[0036] 第四，本发明采用13折线法对信号进行量化，采用折线的形状不但更加易于用数 字电路来近似实现，而且基本上保持了连续压缩特性曲线的优点，使得误差更小。
【附图说明】
[0037] 此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申 请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0038] 图1为本发明的所述一种基于MATLAB的PCM通信系统仿真方法的流程图；
[0039] 图2为基于图1所述一种基于MATLAB的PCM通信系统仿真方法的另一实施例的 流程图；
[0040] 图3为本发明计算误码率时所用到的误码率曲线图。
【具体实施方式】
[0041] 如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员 应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以 名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在 通篇说明书及权利要求当中所提及的"包含"为一开放式用语，故应解释成"包含但不限定 于"。"大致"是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所 述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，"耦接"一词在此包含任何直接及间接的电性 耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电 性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说 明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目 的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[0042] 参见图1所示为本申请所述一种基于MATLAB的PCM通信系统仿真方法的具体实 施例，利用MATLAB工具实现对PCM通信系统的仿真，本实施例中所述方法包括以下步骤：
[0043] 步骤101、产生模拟信号的步骤：通过信号发生器产生模拟信号；
[0044] 步骤102、抽样量化的步骤：将所述模拟信号进行抽样，得到抽样值，再将所述抽 样值量化，得到数字信号；
[0045] 步骤103、PCM编码的步骤：将所述数字信号进行编码得到二进制码；
[0046] 步骤104、BPSK调制的步骤：将得到的二进制码进行BPSK调制，得到数据信号；
[0047] 步骤105、加入高斯噪声的步骤：在BPSK调制后的信号中加入高斯噪声；
[0048] 步骤106、低通滤波的步骤：将加了高斯噪声的信号通过低通滤波的作用，滤掉高 频信号，留下低频信号；
[0049] 步骤107、抽样判决的步骤：将所述低频信号进行抽样判决，得到0、1比特率的信 号；
[0050] 步骤108、PCM解码的步骤：将抽样判决后的信号进行解码，得到模拟信号。
[0051] 本发明还提供了一种基于MATLAB的PCM通信系统的仿真系统，该仿真系统包括：
[0052] 信号发生器：用于产生模拟信号；
[0053] 抽样量化模块：用于将所述模拟信号进行抽样，得到抽样值，再将所述抽样值量 化，得到数字信号；
[0054] 编码模块：用于将所述数字信号进行编码得到二进制码；
[0055] BPSK调制模块：用于将得到的二进制码进行BPSK调制，得到数据信号；
[0056] 高斯噪声信道：用于在BPSK调制后的信号中加入高斯噪声；
[0057] 低通滤波模块：用于将加了高斯噪声的信号通过低通滤波的作用，滤掉高频信号， 留下低频信号；
[0058] 抽样判决模块：用于将所述低频信号进行抽样判决，得到0、1比特率的信号；
[0059] 解码模块：用于将抽样判决后的信号进行解码，得到模拟信号。
[0060] 上述方案达到了如下效果：
[0061] 第一，本发明基于MATLAB对PCM通信系统进行仿真，设备简单。能达到较高信噪 比，使用PCM技术来对信号进行数/模和模/数的转换，可以使信号无失真的转