55、现代设计与应用：从调制系统到软计算算法的探索

现代设计与应用：从调制系统到软计算算法的探索

1. 概述

在当今的技术领域中，将数字设计与实时系统相结合并验证其性能，对于确保所构建系统的可靠性至关重要。本文将介绍几种实时系统的设计，包括差分脉冲编码调制（DPCM）系统、数据加密系统以及软计算算法（如人工神经网络和模糊逻辑控制器）。

2. 差分脉冲编码调制（DPCM）系统设计

2.1 目标

DPCM是将模拟信号转换为数字信号的过程。它对模拟信号进行采样，量化实际采样值与其预测值（基于先前的采样值）之间的差异，然后进行编码形成数字值。与脉冲编码调制（PCM）不同，DPCM代码字表示样本之间的差异，这是因为大多数信号源的连续样本之间存在显著的相关性，编码样本值的冗余信息可以降低比特率。

2.2 原理

DPCM系统由比较器、量化器、编码器、加法器和延迟元件组成。假设 (x[n]) 是输入样本，(e[n]) 是比较器输出，(q[n]) 是量化噪声，(eq[n]) 是量化器输出，(mq[n]) 是加法器输出，(mq1[n]) 是预测器输出。则DPCM系统的操作可以用以下方程表示：
- (e[n] = x[n] - mq1[n])
- (eq[n] = e[n] + q[n])
- (mq[n] = mq1[n] + eq[n])

通过推导可得：(mq[n] = x[n] + q[n])，这表明整个DPCM系统处理的是输入样本加上量化噪声。

2.3 解决方案

以下是实现DPCM系统的VHDL代码：

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