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通信原理课程设计
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目录
一、课题内容二、设计目的三、设计要求四、实验条件五、系统设计1、通信系统的原理（阐述整个通信系统原理，最后指出你主要负责哪一部分）2. 所设计子系统的原理1）PCM的基本原理2）抽样3）量化4）均匀量化5）非均匀量化6）编码7）脉冲编码调制8）译码
六、详细设计与编码1.编码代码的思路2.解码代码的思路3. 编码与测试（写出源代码，分析核心代码完成的功能)4. 运行结果及分析
一、课题内容
本课题是基于C/C++的通信系统，来实现对输入的即将要编码的值，采用A律13折线进行pcm编码与解码。 二、设计目的1、培养采用VC6.0对pcm编码与解码进行编译与调试的方法； 2、培养学生对PCM的理解能力； 3、掌握PCM编码和译码的工作原理与系统性能测试； 4、能提高和挖掘学生对所学知识的实际应用和创新的能力； 5、熟悉VC6.0中对pcm编码与解码相关函数的具体使用方法。 三、设计要求用基于C/C++的通信系统，来实现对A律13折线PCM编码对输入的模拟信号进行采样、量化、编码； 将编码后的信号输入信道再进行PCM解码，还原出原信号。 四、实验条件1、一本《通信原理》（第七版）大学教科书； 2、一台安装有VC6.0的个人电脑； 3、记有pcm相关知识的笔记本。 五、系统设计 1、通信系统的原理（阐述整个通信系统原理，最后指出你主要负责哪一部分） 本教材以现代通信系统为背景，系统介绍通信的基本原理，加深学生对通信基本理论的理解；密切跟踪通信技术的发展，将现代通信的最新理论与技术引入课堂，加强理论与实际的联系；利用通信系统仿真方法，激发学生的创新实践能力，更好地掌握现代通信技术。全面阐述了现代通信系统分析和设计所必需的基本原理，并对重要的数学基础知识进行了回顾。涉及的内容包括信号与信道、模拟调制系统、数字基带传输系统、数字带通传输系统、噪音对模拟通信系统的影响、新型数字带通调制技术、数字信号的最佳接收、信源编码、通过载波调制进行数字信息传输、差错控制编码等。我主要负责信源编码模块的脉冲编码调制（A律13折线PCM编码与解码）。 2. 所设计子系统的原理 1）PCM的基本原理 脉冲编码调制（PCM）简称脉码调制，它是一种用二进制数字代码来代替连续信号的抽样值，从而实现通信的方式。因为此种通信方式抗干扰能力强，因此在光钎通信、数字微波通信、卫星通信中均获得了极为广泛的运用。PCM信号的形成是模拟信号经过“抽样、量化、编码”三个步骤实现的。分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。根据CCITT的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种建议方式，分别为A律和μ律方式，我国采用了A律方式，由于A律压缩实现复杂，常使用 13 折线法编码。 2）抽样 抽样，即是对模拟的信号所进行的周期性的扫描，将在时间上连续的信号变为在时间上离散的信号。 3）量化 抽样信号虽然是时间轴上离散的信号，但仍然是模拟信号，其样值在一定的取值范围内，可有无限多个值。量化噪声的大小取决于把样值分级“取整”的方式，分的级数越多，即量化级差或间隔越小，量化噪声也越小。模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。 4）均匀量化 均匀量化，即量化间隔相等，均匀量化输出与输入关系为均匀阶梯关系。
5）非均匀量化
非均匀量化的量化间隔是依据信号的不同的区间来定的。信号取值大的区间，它的量化间隔△v大；在信号的取值小的区间，它的量化间隔△v小。  13折线时A律的x值与折线x值的比较表  A律13折线 
6）编码
在13折线法中，无论输入信号正还是负，都依8段折线（8个段落）来编码。要是输入信号抽样量化值由8位折叠二进制码表示，在此间量化值极性就要用第一位表示，抽样量化值其绝对的大小就要用其余七位（第2至8位）来表示。详细的做法是：用第2到第4位表示段落码，八个段落的起点电平由它的八种可能状态来分别表示。其它四位表示段内码，每一个段落它的16个均匀的划分地量化级由它的16种可能状态来分别的代表。这样处理的结果，8个段落被划分成128个量化级。PCM编码8位二进制码的具体组成结构如下： C1C2C3C4C5C6C7C8 C1是极性码，“1”表示正极性，“0”表示负极性；C2C3C4这3位二进制码表示段落码，3位二进制码共可以表示8个段落；剩余的4位二进制码，C5C6C7C8表示的是每一段内的16个量化电平，每一段内的量化电平是等间隔分布的，但是量化电平间隔的大小是随着段落序号的增加而以2倍的速度增加的。其中段落码和段内码分别如下表2和表3所示。   为了确定样值的幅度所在的段落和量化级，必须知道每个段落的起始电平和各段内的量化间隔。在A律13折线中，由于各段长度不等，因此各段内的量化间隔也是不同的。第一段、第二段最短，只有归一化值的1/128，再将它等分16级，每个量化级间隔为=1/128(1/16)=1/2048式中，表示最小的量化间隔,称为一个量化单位，它仅有输入信号归一化值的1/2048。第八段最长，它的每个量化级间隔为（1-1/2）(1/16)=1/32=64即包含64个最小量化间隔。若以为单位,则各段的起始电平和各段内的量化间隔如图：  以上是非均匀量化情况，若以量化间隔进行均匀量化，则13折线正极性所包含的均匀量化级数分别为16、16、32、64、128、 256、 512、 1024，共计2048=211个量化级或量化电平，需要进行11位（线性）编码。而非均匀量化只有128个量化电平，只要编7位（非线码）。由此可见，在保证小信号量化间隔相同条件下，非均匀量化的编码位数少，所需传输系统宽带减小。
7）脉冲编码调制
1）利用输入要编码的值，确定pcm码组的极性码C1；数组outputvalue[0]正数写入1负数写入0；将输入的值取绝对值。 2）因为段落码有3位8段，采用与段落起始电平Iw比较的方法，确定该值位于哪一段，通过该值和各段对应的段落起始电平与量化间隔利用switch函数将段内码outputvalue[1]到outputvalue[7]依次求出来；相当于C1C2C3C4C5C6C7。 3）而outputvalue在第二步骤上的基础加上outputvalue[0]的值；此步骤结束后，在main函数中用循环输出的方法以及通过调用函数实现就可以得到相应pcm码组。 4）计算相对于的编码后的误差以及编码电平。 2.解码代码的思路1）利用输入解码的十进制值； 2）将该值codevalue从低位到高位依次存入数组a中； 3）求出量化段序号存入duannum中； 4）利用duannum的值、段落起始电平、量化级序号及switch()函数求出各个编码电平； 5）如果为负数，即a[0]==0时求补极为它十进制的值； 6）然后main()函数调用解码函数求出解码电平。 3. 编码与测试（写出源代码，分析核心代码完成的功能)13折线A律PCM编码的源代码： #include #include using namespace std; static int OutputValue[8]={0,0,0,0,0,0,0,0}; int * PCM_StudentAlawEncode(int InputValue) { // unsigned char OutputValue = 0x00; //起始电平 int stardianping[8]={16,32,64,128,256,512,1024,2048}; //int OutputValue[8]={0}; /*Add your code here*/ if (InputValue |
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