基于MATLAB的模拟信号的数字传输研究与仿真本科毕业设计论文(3)

的误码率？通信系统模型的误码率计算主要是由设置相关参数、创建信号及信源编码、调制、对调制信号添加高斯噪声、解调、计算系统的误码率等步骤来组成的。

（2）误码率仿真界面

MATLAB 中提供了一种很有效的误码率分析工具——误码率仿真界面，我们可以用它来计算和比较不同调制方式、不同差错控制编码方式和不同信道噪声模型条件下通信系统的误码率。

在MATLAB 命令窗口中输入以下命令：

>>commgui

这时我们可以打开一个用户界面窗口——误码率仿真窗口。误码率仿真窗口如图2-4所示。

由图2-4可以看出，误码率仿真窗口中包括了通信系统中信号处理的全部过程。比如说原信号的生成、误码率的计算等过程都能够在误码率仿真窗口中得到实现。

图2-4误码率仿真窗口

由图2-4可以看出，误码率仿真窗口的上半部分分为了四个功能区域，它们

齐鲁工业大学 2015届本科毕业设计（论文）

分别是：

●Source（信号源）

●Err-Ctr-Code（差错控制编码）

●Modulation（信号调制编码）

●Channel（信道）

第三章模拟信号的数字传输

由于数字通信系统具有诸多优点，所以数字通信系统已成为当今社会通信的发展方向。但是自然界的许多信息经过各种各样的感知器感知后往往是模拟量，比如说电话、电视等，其信源发出的都是模拟信号。本章将着重介绍如何将模拟信号转换为数字信号。

3.1模拟信号的数字传输模型

模拟信号数字化就是将连续变化的物理量转换成可以用有限个数值来表示的离散数列。模拟信号数字化方法可以分为波形编码和参量编码。其中波形编码方法分为脉冲编码调制（PCM）和增量调制（△M）[4]。

模拟信号的数字化传输框图如图3-1:

图3-1 数字化传输框图

3.2抽样定理

抽样就是把模拟信号在时间上的连续变成离散的抽样值。而能不能用这一系列抽样值重新恢复原信号，就需要抽样定理来解决了。所以说，如果我们要传输模拟信号，可以通过传输抽样定理的抽样值来实现而不是非要传输原本的模拟信号。模拟信号数字化的理论基础就是抽样定理，抽样定理的作用不言而喻。

举例来说，生活中常见的语音信号就是模拟信号，语音信号在幅度取值上是连续的，并且在时间上它也是连续的。要想让语音信号实现数字化并实现时分多路复用，第一点就要对语音信号进行离散化处理，而这个处理过程就叫做抽样。换种说法，抽样就是隔一段时间T（固定的时间间隔），抽取语音信号的一个抽样值（瞬时幅度值）。这一系列在时间上离散的抽样值组成了样值序列。样值序

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13 列可以实现时分多路复用，还可以将每个抽样值经过量化和编码两种过程转换成二进制的数字信号。经多次理论研究和实践探索证明，抽样脉冲的时间间隔T ≤1/（2f H ）(或者是f ≥2f H )(f H 是语音信号的最高频率)，抽样以后的样值序列就

可以不失真的被还原成原本的语音信号。

比如说,一路电话信号的频带为300～3400Hz ，fm=3400Hz ，则抽样频率fs ≥2×3400=6800Hz 。如果按照抽样频率是6800Hz 来对300Hz ～3400Hz 的电话信号进行抽样，那么进行抽样后的样值序列就可以不失真的还原成原本的语音信号，而语音信号的抽样频率一般取值是8000Hz 。对于PAL 制电视信号，相信大家都非常熟悉。PAL 制电视信号的视频带宽通常为6MHz 。如果按照CCIR601的建议，亮度信号的抽样频率是13.5MHz ，色度信号的抽样频率则为6.75MHz 。

3.3模拟信号的量化

抽样转换后的脉冲信号的幅度仍然是模拟的，要用数码来进行表示，就必须进行离散化的处理。这就要求对幅值进行舍零取整的操作，此过程称为量化。量化中具有两种方法：只舍不入和有舍有入。量化方法中，取整的时候只舍不入，就是说0～1伏之间输入的所有电压输出都为0伏，1～2伏之间所有的输入电压输出都为1伏等等。使用只舍不入方式时，输入的电压总是大于输出的电压，所以产生的量化误差通常是正的。大小为两个相邻的量化级的间隔Δ。量化方法中，取整的时候有舍有入，即0～0.5伏之间的输入电压输出都为为0伏，0.5～1.5伏之间的输出电压输出都为1伏等等。采用有舍有入的方式时通常有正有负，量化的误差绝对值最大为Δ/2。所以，通常采用误差相对较小的有舍有入的方法进行量化。

仅仅使用量化的输出信号来代替原来的信号会存在失真。通常来说，我们可以把量化误差的幅度概率分布看做是-Δ/2～+Δ/2之间的均匀分布。这能够证明量化失真功率与最小的量化间隔的平方成正比例。所以说，最小的量化间隔越小，失真就会越小；最小量化的间隔越小，用以表现一定幅度的模拟信号时所需要的量化级数就会越多。所以，传输和处理起来就会越来越复杂。因此，量化时既要尽可能的减少量化的级数，又要使量化失真不容易被看出来。通常都要用一个二进制数来表达某一个量化级数，经过传输在接收端再依据这个表达量化级数的二进制数来恢复原来信号的幅值。我们所说的量化比特数是说的要区分所有量化级数所需要的多少位二进制数。比如说，现在有8个量化级，那么就可以用三位二进制数来进行区分，原因是，称8个量化级的量化是3比特量化。而8比特量化则指的是一共有3个量化级的量化。量化的误差与噪声相比，两者是有本质上的区别的。原因是任何时刻的量化误差都是能够从输入信号中求出来的，然而信号与噪声之间则并没有这种关系。这能够证明，量化的误差是高阶非线性失真的结果。但是量化失真在信号中的表现却相似于噪声，两者同样有很宽的频谱，