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通信原理课程设计——基于C/C++的通信系统采用A律13折线进行pcm编码与解码一、课题内容二、设计目的三、设计要求四、实验条件五、系统设计六、详细设计与编码

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我是靠谱客的博主 完美钢笔，最近开发中收集的这篇文章主要介绍通信原理课程设计——基于C/C++的通信系统采用A律13折线进行pcm编码与解码一、课题内容二、设计目的三、设计要求四、实验条件五、系统设计六、详细设计与编码，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

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。
    在这里插入图片描述

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。
    在这里插入图片描述
  • 13折线时A律的x值与折线x值的比较表
    在这里插入图片描述
  • A律13折线
    在这里插入图片描述

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。
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
  • 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：
    在这里插入图片描述
  • 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

在这里插入图片描述

8）译码

  • 译码是编码的逆过程。译码的作用是把收到的PCM信号还原成量化后的原样值信号，即进行D/A变换。

六、详细设计与编码

1.编码代码的思路

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 <IOSTREAM>
#include <MATH.H>
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<0)//输入的值为负数
	{	
		OutputValue[0]=0;//C1=0
		InputValue=abs(InputValue);//对输入的值求绝对值
	}	
	else //输入的值为正数，C1=1
		OutputValue[0]=1;
	for (int i=0;i<=7;i++){
	if(InputValue<stardianping[i])//与起始电平比较，得到i
{
break;
}
}	
switch(i){
case 0://第一段
			OutputValue[1]=0;
			OutputValue[2]=0;
			OutputValue[3]=0;
			OutputValue[4]=InputValue/8;
			OutputValue[5]=(InputValue-OutputValue[4]*8)/4;
OutputValue[6]=(InputValue-OutputValue[4]*8-OutputValue[5]*4)/2;
	OutputValue[7]=(InputValue-OutputValue[4]*8-OutputValue[5]*4-OutputValue[6]*2)/1;						
			break;
		case 1://第二段
			OutputValue[1]=0;
			OutputValue[2]=0;
			OutputValue[3]=1;
			OutputValue[4]=(InputValue-16)/8;
	OutputValue[5]=(InputValue-16-8*OutputValue[4])/4;
	OutputValue[6]=(InputValue-16-8*OutputValue[4]-4*OutputValue[5])/2;
	OutputValue[7]=(InputValue-16-8*OutputValue[4]-4*OutputValue[5]-2*OutputValue[6])/1;
			break;
		case 2://第三段
			OutputValue[1]=0;
			OutputValue[2]=1;
			OutputValue[3]=0;
			OutputValue[4]=(InputValue-32)/16;
	OutputValue[5]=(InputValue-32-16*OutputValue[4])/8;
	OutputValue[6]=(InputValue-32-16*OutputValue[4]-8*OutputValue[5])/4;		OutputValue[7]=(InputValue-32-16*OutputValue[4]-8*OutputValue[5]-4*OutputValue[6])/2;
			break;
		case 3://第四段
			OutputValue[1]=0;
			OutputValue[2]=1;
			OutputValue[3]=1;
			OutputValue[4]=(InputValue-64)/32;		OutputValue[5]=(InputValue-64-32*OutputValue[4])/16;
	OutputValue[6]=(InputValue-64-32*OutputValue[4]-16*OutputValue[5])/8;
	OutputValue[7]=(InputValue-64-32*OutputValue[4]-16*OutputValue[5]-8*OutputValue[6])/4;
			break;
		case 4://第五段
			OutputValue[1]=1;
			OutputValue[2]=0;
			OutputValue[3]=0;
			OutputValue[4]=(InputValue-128)/64;
	OutputValue[5]=(InputValue-128-64*OutputValue[4])/32;
	OutputValue[6]=(InputValue-128-64*OutputValue[4]-32*OutputValue[5])/16;
	OutputValue[7]=(InputValue-128-64*OutputValue[4]-32*OutputValue[5]-16*OutputValue[6])/8;
			break;
		case 5://第六段
			OutputValue[1]=1;
			OutputValue[2]=0;
			OutputValue[3]=1;	
			OutputValue[4]=(InputValue-256)/128;
	OutputValue[5]=(InputValue-256-128*OutputValue[4])/64;
	OutputValue[6]=(InputValue-256-128*OutputValue[4]-64*OutputValue[5])/32;
	OutputValue[7]=(InputValue-256-128*OutputValue[4]-64*OutputValue[5]-32*OutputValue[6])/16;
			break;
		case 6://第七段
			OutputValue[1]=1;
			OutputValue[2]=1;
			OutputValue[3]=0;
			OutputValue[4]=(InputValue-512)/256;
	OutputValue[5]=(InputValue-512-256*OutputValue[4])/12;
	OutputValue[6]=(InputValue-512-256*OutputValue[4]-128*OutputValue[5])/64;
	OutputValue[7]=(InputValue-512-256*OutputValue[4]-128*OutputValue[5]-64*OutputValue[6])/32;
			break;
		case 7://第八段
			OutputValue[1]=1;
			OutputValue[2]=1;
			OutputValue[3]=1;
			OutputValue[4]=(InputValue-1024)/512;
OutputValue[5]=(InputValue-1024-512*OutputValue[4])/256;
OutputValue[6]=(InputValue-1024-512*OutputValue[4]-256*OutputValue[5])/128;		OutputValue[7]=(InputValue-1024-512*OutputValue[4]-256*OutputValue[5]-128*OutputValue[6])/64;
			break;
	}
   return OutputValue;
}
int main()
{int *a;
int temp,b;
	while(1)
	{	cout<<"输入13折线A律PCM抽样脉冲值:";
		cin>>temp;
		cout<<"13折线A律PCM编码的输出码组为:";
		a=PCM_StudentAlawEncode(temp);
		for (int j=0;j<=7;j++)
		{	cout<<a[j];
		}
		cout<<endl;	
		int i=a[1]*4+a[2]*2+a[3]*1;
			switch(i)
			{case 0:
				b=0+1*(a[4]*8+a[5]*4+a[6]*2+a[7]*1);
			cout<<"13折线A律PCM编码的编码电平为:"<<b;
			break;
		case 1:
			b=16+1*(a[4]*8+a[5]*4+a[6]*2+a[7]*1);
			cout<<"13折线A律PCM编码的编码电平为:"<<b;
			break;
		case 2:
			b=32+2*(a[4]*8+a[5]*4+a[6]*2+a[7]*1);
			cout<<"13折线A律PCM编码的编码电平为:"<<b;
			break;
		case 3:
			b=64+4*(a[4]*8+a[5]*4+a[6]*2+a[7]*1);
			cout<<"13折线A律PCM编码的编码电平为:"<<b;
			break;
		case 4:
			b=128+8*(a[4]*8+a[5]*4+a[6]*2+a[7]*1);
			cout<<"13折线A律PCM编码的编码电平为:"<<b;
			break;
		case 5:
			b=256+16*(a[4]*8+a[5]*4+a[6]*2+a[7]*1);
			cout<<"13折线A律PCM编码的编码电平为:"<<b;
			break;
		case 6:
			b=512+32*(a[4]*8+a[5]*4+a[6]*2+a[7]*1);
			cout<<"13折线A律PCM编码的编码电平为:"<<b;
			break;
		case 7:
			b=1024+64*(a[4]*8+a[5]*4+a[6]*2+a[7]*1);
			cout<<"13折线A律PCM编码的编码电平为:"<<b;
			break;
			}
			cout<<endl;	
	cout<<"13折线A律PCM编码的量化误差为:"<<(abs(abs(temp)-abs(b)))<<endl<<endl;
	}	
}

13折线A律PCM解码的源代码：

#include <iostream>
#include <MATH.H>
using namespace std;
extern int PCM_StudentAlawDecode(unsigned char CodeValue){
	int DecodeValue = 0;
	int duannum=0;//量化段序号
	/*Add your code here*/
	int a[8];
	for (int i=0;i<8;i++){
a[7-i]=((CodeValue>>i)&0x01);//将CodeValue的值转换为二进制每次右移i位与0X01的二进制做与运算，相当于把CodeValue的值转换为二进制从低位到高位依次存入数组a中。
}
	duannum=a[1]*4+a[2]*2+a[3]+1;//求出量化段序号存入duannum中。
	switch(duannum){//根据段落码求解码电平=编码电平+各段对应量化间隔的一半
case 1:
		DecodeValue=(a[4]*8+a[5]*4+a[6]*2+a[7])+1/2;
		break;
	case 2:
		DecodeValue=16+(a[4]*8+a[5]*4+a[6]*2+a[7])+1/2;
		break;
	case 3:
		DecodeValue=32+2*(a[4]*8+a[5]*4+a[6]*2+a[7])+2/2;
				break;
		case 4:
	DecodeValue=64+4*(a[4]*8+a[5]*4+a[6]*2+a[7])+4/2;
				break;
		case 5:
	DecodeValue=128+8*(a[4]*8+a[5]*4+a[6]*2+a[7])+8/2;
				break;
		case 6:
	DecodeValue=256+16*(a[4]*8+a[5]*4+a[6]*2+a[7])+16/2;
				break;
		case 7:
	DecodeValue=512+32*(a[4]*8+a[5]*4+a[6]*2+a[7])+32/2;
				break;
		case 8:
	DecodeValue=1024+64*(a[4]*8+a[5]*4+a[6]*2+a[7])+64/2;
				break;			
	}
	if (a[0]==0){	
DecodeValue=0-DecodeValue;
	}
	return DecodeValue;
}
void main(){
int b;
unsigned char temp;
int int_temp;
while(1){
cout<<"输入13折线A律PCM编码的十进制：";
	cin>>int_temp;
	temp=int_temp;
	b=PCM_StudentAlawDecode(temp);
cout<<"7位非线性PCM编码(除极性码外)的解码电平为："<<b<<endl<<endl;
	}	
}

4. 运行结果及分析

1️⃣ A律13折线PCM编码输出结果为：
在这里插入图片描述
2️⃣ A律13折线PCM解码输出结果为：
在这里插入图片描述

（这个是我们的通信原理的课程设计，代码思路较简单而且容易理解与系统的原理基本是对应的，有问题欢迎讨论。）

???? HAPPY EVERY DAY，加油！✨

在这里插入图片描述

最后

以上就是完美钢笔为你收集整理的通信原理课程设计——基于C/C++的通信系统采用A律13折线进行pcm编码与解码一、课题内容二、设计目的三、设计要求四、实验条件五、系统设计六、详细设计与编码的全部内容，希望文章能够帮你解决通信原理课程设计——基于C/C++的通信系统采用A律13折线进行pcm编码与解码一、课题内容二、设计目的三、设计要求四、实验条件五、系统设计六、详细设计与编码所遇到的程序开发问题。

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