论文总字数：14106字

摘 要

自然界里的许多信息经各种传感器感知后都是模拟量。随着数字信号处理技术的快速发展，一般将模拟信号经过抽样、量化、编码后转成数字信号，然后再通过数字通信系统进行传输和交换。模拟信号被数字化后在数字通信系统中传输，被称为模拟信号的数字化传输，目前已广泛应用于现代通信的各个领域。

本次设计是为了理解抽样定理，非均匀量化与编码调制PCM原理，通过运用MATLAB软件的Simulink模块来实现PCM编码器建模与仿真、PCM解码器建模与仿真、PCM串行传输系统建模与仿真过程并制作PCM串行传输系统音质测试模型来观察模拟信号数字化传输的过程。

关键词：抽样 ；量化 ；编码 ；建模与仿真

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Study Digital Transmission Of Analog Signals

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Abstract

Much of the information in nature after various sensor senses are analog. With the rapid development of digital signal processing technology, usually to convert analog signals into digital signals, and then transmitted through the exchange of digital communications systems. Analog signals are digitized and transmitted in a digital communication system, referred to as the analog transmission of digital signals, has been widely used in various fields of modern communications.

This is designed to understand the sampling theorem, and non-uniform quantization PCM coded modulation principle, by using MATLAB software PCM encoder modeling and simulation, modeling and simulation PCM decoder, PCM serial transmission system modeling and simulation and serial production of PCM transmission system quality testing model to observe.

Keywords: Sampling ; Quantization ; Coding ;The modeling and simulation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1 课题背景及意义 1

1.2 论文的主要内容 1

第二章 模拟信号数字化过程 2

2.1 模拟信号数字化的原因 2

2.2 模拟信号数字化过程 3

2.2.1 抽样 3

2.2.2量化 3

2.2.3脉冲编码调制 4

2.2.4逐次反馈型编码实现 5

2.2.5逐次反馈型译码实现 6

第三章 MATLAB软件的建模与仿真 8

3.1 MATLAB Simulink简介 8

3.2 PCM编码器建模与仿真 8

3.2.1编码器模型 8

3.2.2模块介绍及参数设置 9

3.2.3 仿真结果 12

3.3 PCM译码器建模与仿真 12

3.3.1译码器模型 12

3.3.2模块介绍及参数设置 13

第四章 传输系统模型的仿真与测试 14

4.1 PCM串行传输系统建模与仿真 14

4.1.1 传输系统模型 14

4.1.2 模块介绍及参数设置 14

4.1.2 仿真结果 17

4.2 PCM串行传输系统音质测试 17

结束语 19

致 谢 20

参考文献 21

第一章 引 言

1.1 课题背景及意义

在实践生活中，我们所接触到的信号大多是模拟信号，而模拟信号经过多次中继后会产生比较严重的信噪比恶化，这将会降低传输信号的质量，无法实现远距离的传输、无失真的恢复原始信号。但数字信号经过多次转换、中继、远距离传输后信噪比会降低，能够在传输过程中尽量保证信号不受干扰。因此，在实际应用中，为了降低信噪比，提高通讯系统的稳定性，往往对信号进行数字化处理,所以我们需要对模拟信号进行数字化后再进行传输，从而实现数字通信系统的可靠性与有效性。数字化的一般过程：抽样、量化、编码。

通过本次课题设计，一方面，更深入地学习了模拟信号数字化的转换原理及其传输过程，不仅掌握了模拟信号的特性及相关参数的设定，而且增加了对现代通讯系统的了解。对抽样、量化、编码这一过程重新分析研究，加深了对模拟信号数字化的理解，为后面的通信系统建模与仿真提供了理论知识，同时为以后更深入的研究提供了经验指导。

1.2 论文的主要内容

本论文主要研究的是模拟信号数字化传输的仿真过程，第二章主要讲了模拟信号与数字信号的概念、相互关系及其优劣对比，从而引申出为何要将模拟信号数字化后再传输。着重介绍数字化的过程：抽样、量化、编码，对其每一个过程进行深入分析研究，为下面章节的建模与仿真提供足够的理论支持。第三章先简单介绍MATLAB的工作原理与操作说明，然后运用MATLAB完成PCM编码器建模与仿真与PCM解码器建模与仿真。第四章介绍PCM串行传输系统的建模与仿真和PCM串行传输系统音质测试模型，并对相关参数设置和仿真图形进行介绍分析。

第二章 模拟信号数字化过程

2.1 模拟信号数字化的原因

模拟信号就是在某一特定时间段里，任一时间点所对应的信息化资源特征值为任意数值的信号。简单地说，就是在时域上数学形式为连续函数的信号，如常见的：我们说话的声音、电视信号还有我们周围可以察觉到的温度变化。这些都是模拟信号。

模拟和数字通信，同属于广义上的通信范畴，他们的根本区别在于传输形式的差异。

举个简单的例子，电话在我们日常生活随处可见，当我们接听电话时，电线通过电信号连接彼此的声音。而且它会随着双方声音的高低，而不断改变信号的强弱。在专业技术领域，我们将一段时间内，彼此连续的信号称之为模拟信号，而将模拟信号在电线中传输的过程称之为“模拟通信”。

模拟通信具有二个致命的缺点：

1.  保密性差 

模拟通信的保密性非常得差，如短波通信和有线通信，很容易被窃听。其他用户若不小心收到了传输的模拟信号，就能得到通信的全部内容。  

1.  抗干扰能力弱  

只要是介质传输，就会不可避免的产生噪声，当然在模拟信号传输中也不例外，它不仅会受到内部自身的轻微干扰，而且还会受外部环境的影响，产生不同强度的噪声。在接打电话时，通信信号与噪声不可避免地会发生混合，这将严重影响通话效果，降低通讯质量。信号被多次复制，或者长距离传输后，这些随机的噪声将会变得十分明显。噪声效应会使信号受到损伤，受损后的信号几乎不可能被还原。由噪声效应我们可以预见到在之后对信号进行放大的同时会使噪声信号也被放大，无法还原成原来的信号。

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