基于SystemView的增量调制仿真

1、通信原理课程设计报生口题目：增量调制专业：电子信息工程班级：电子2班姓名：庄昆瑜学号：0804030221湖南科技大学信息与电气工程学院二。一一年六月、课程设计的目的、课程设计的内容和原理三、设计的要求及各具体模块的实现四、设计结果分析及比较五、课程设计的总结及体会六、参考文献一、课程设计的目的1. 通过实验加深对课本理论知识的理解。2. 掌握SystemView进行通信原理仿真的方法。3. 通过实验进一步掌握增量调制系统的构成及其工作原理。4. 通过实验现象对比，了解系统各项参数对系统性能的影响。5. 通过实验提高自己独立分析问题和解决问题的能力。二、课程设计的内容和原理本课程设计通过SystemView仿真对模数转换和压缩编码的重要方法-增量调制(DM)进行了验证和研究，增量调制(DM)是对信号相邻样值的增加量进行1 比特量化编码的方式。它是在脉冲编码调制(PCM)方式的基础之上发展起来的一种模拟信号的数字化传输方式。增量调制是差值脉冲编码调制的一个重要特例,也称为1bit量化的差值脉冲编码调制。在增量调制系统中,抽样频率要比PCM高得多,叫做过抽样。量化器把预测差值仅量化为+或-

2、1两值之一,即1bit量化器,预测器常用一阶预测,可用积分器实现，由于抽样频率增加,相邻样值之间的相关性增加,因而使预测增益提高。线性增量调制原理基本思想是对抽样值与预测值的差值进行量化。当-分脉冲编码调制（DPCM）系统的量化电平取为2和预测器是一个延迟为Ts的延迟线时，该DPCM系统被称作为增量调制系统。当量化台阶（也称量化间距）为常数时，系统预测值或者系统恢复值以线性变化的趋势跟踪输入信号，也叫线性增量调制（LDM）。其编码、解码原理及框图如上述所示。这里量化实质上就是一个常数（此常数为量化台阶）和符号函数（sign）的乘积。线性增量调制编码与解码设计实现如下图1和图2所示:图1增量调制系统的编码器系统设计如图1（编码器）、图2（解码器）所示:差分m（k）-mk=e,被量化成+或-，即eok=+或-,值称之为量化台阶。eok是二进制符号，可经信道传输给远方的增量调制解码器三、设计的要求及各具体模块的实现1 .设计的要求（1）分析各个模块在系统中的作用，并说明系统构成的原理（2）说明系统各个参数设定的具体依据。（3）改变系统参数，结合输出波形分析造成输出波形失真的原因。该系统是一个

3、简单的基于SystemView的增量调制仿真实验电路图，系统信号源通过frequencesweep（图符32）产生起始频率100Hz,终止频率10Khz的波形来模拟。图符5为一个比较器（作为判决器），图符29、21、10构成了一个预测器，判决器输入信号a与预测器的预测值b进行比较，当a=b时判决器输出+1,否则输出-1。预测器预测值实际就是上一时刻的抽样值与差值（）的叠加，图符10改变增益就可以改变大小，而图符21（加法器）正是完成了上一时刻的抽样值与差值（）的叠加。解码器部分直接使用积分器和巴特沃斯低通滤波器组成，低通滤波器主要用来滤除输出信号中的高频成分，使输出波形更加平滑。图符13,26,28分别输出显示输出波形、经过判决器抽样后的波形、输入波形。3.系统各个参数设定和具体依据（1）输入信号频率设置输入信号频率设置不能过高，本系统设置为初始频率100Hz,终止频率10e+3,频率过高会产生斜率过载（量化）失真，这是因为频率过高，会导致输入信号频率的斜率增大，当其大于抽样周期决定的固定斜率时，量化阶（）便跟不上信号斜率的变化,因而产生斜率过载（量化）失真。（2）比较器（判决器设置）

4、输入信号为a,预测采样值为b,根据增量调制原理，当a=b时输出为1,反之为-1O（3）预测器增益设置预测器增益设置要根据输入信号的频率设置，因为这个增益值决定了量化阶()的大小，频率越大，量化阶应该设置更大一些，否则会发生量化失真。(4)输出信号低通滤波器参数设置根据采样定理低通滤波器车入信号采样频率(Filterinputsample)必须大于输入信号频率的2倍，本系统输入频率为10KHz,因此我们将采样频率设置为30KHz而低通滤波器截止频率(LowCuttoff)最大不能高于采样频率两倍，当然截止频率不宜设置得过高，否则会引入高频噪声，也不可以设置得过低，否则会将有用信号也滤掉，本系统我们选用1KHz。四、设计结果分析及比较Sink13显示波形Sink25显示波形Sink28显示波形有实验结果分析可知，输出端（Sink13）较好的还原了输入信号（Sink25）,经过判决器后输出的波形为连续的1和-1,从波形上来看，就是一些看似无规律的方波，而积分器正是在这些方波为高（即1）时积分，而在为低（-1）时反积分，从而还原输入信号。但是在上图中我们看到在信号低频部分（即波形左边部分）有失

5、真现象，这是因为量化阶（公设置比较大，虽然能够较好的还原高频部分，但却在低频部分却产生了失真，下面我们通过减小预测器中增益器（图符10）的增益来减小量化阶（公。将增益改为100e-3原输入信号增益改变后（100e-3）的输出信号通过以上两张输出波形对比，我们发现增益减小后低频部分曲线明显圆滑了很多，说明改变前低频失真是由于量化阶过大，曲线的变化梯度要小于量化阶。但是我们同时也发现增益改变后输出信号的高频部分（波形的右边部分）出现了交严重的失真，这个失真就是我们前面所讲到的斜率过载（量化）失真。下面我们再来讨论下滤波器参数对系统的影响。首先我们改变改变一下滤波器的截止频率，看看会对系统产生什么影响将滤波器采样频率减小到20e+3原输入信号波形采样频率改变前（30e+3）的输出波形采样频率（20e+3）改变后的输出波形通过以上两输出波形图对比可知，采样频率减小后，输出波形发生严重失真，说明采样频率设置较高可以更好的还原输入信号接着我们改变一下滤波器的截止频率，看看会对系统产生什么影响将截止频率调高至5e+3Hz截止频率调高后（5e+3Hz）的输出波形将截止频率调低至100Hz将截止频率调低后（100Hz）的输出波形截止频率改变前（1e+3Hz）的输出波形通过对比以上三张输出波形图，可以明显看到，当截止频率调的过高时引入了高频噪声，导致输出波形出现毛刺；而将频率调的过低后将输入滤波器的有用高频信号滤除了，只剩下低频信号。五、课程设计的总结及体会通过这次课程设计，我较熟练的掌握了SystemView进行通信原理仿真的方法和技巧。之前也经历了很多失败，一是对软件还不够熟悉，更主要的是因为没有充分理解增益调制的原理，懵懵懂懂的开始操作失败是必然的。通过认真查阅资料、仔细看书我对试验原理有了较为全面的理解。实验初步成功后我反复改变实验参数，并猜测其可能导致的实验结果，期间有不少试验结果与我的猜想一致，这令我十分兴奋。这个过程是新奇和快乐的，它不仅加深了我对理论知识的理解，同时也提高了自身独立思考问题和解决问题的能力。六、参考文献 1） 罗卫兵SYSTEMVIEW动态系统分析及通信系统仿真设计,西安电子科技大学，2001； 2） 2）樊昌信，通信原理教程，电子工业出版社，2008； 3） 3）青松数字通信系统的SystemView仿真与分析，北京航空航天大学出版社，2001；-

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