单路数字语音通信系统仿真通信原理课程设计.docx

目录

TOC\o"1-3"\h\uHYPERLINK\l_Toc16119一设计思路及系统总框图 PAGEREF_Toc161191
HYPERLINK\l_Toc1859二各模块电路设计与仿真 PAGEREF_Toc18592
HYPERLINK\l_Toc6278Ⅰ编码与译码 PAGEREF_Toc62782
HYPERLINK\l_Toc85731、基本原理 PAGEREF_Toc85732
HYPERLINK\l_Toc78762、设计与仿真 PAGEREF_Toc78764
HYPERLINK\l_Toc13079Ⅱ调制与解调 PAGEREF_Toc130797
HYPERLINK\l_Toc50161、基本原理 PAGEREF_Toc50167
HYPERLINK\l_Toc50822、设计与仿真 PAGEREF_Toc50829
HYPERLINK\l_Toc32563三系统总体设计及调试 PAGEREF_Toc3256312
HYPERLINK\l_Toc17532四总结与体会 PAGEREF_Toc1753215


一设计思路及系统总框图
实际中的语音信号为模拟信号，为实现信号有效高速的传输，首先须将模拟信号转换为数字信号。实现这一转换的过程称为语音编码。语音编码分为抽样、量化、编码三个步骤。这样，把取值连续的模拟信号转换成为了离散的数字基带信号。
实际中大多数通信通道都是带通信道，即频率通带远离f=0的信道。基带信号只适合在低通型信道中传输。为了使数字信息在带通信道中传输，须用数字基带信号对载波进行调制，将载有信息的信号频率搬迁到信道的频带之内。频带调制可以有效地使信号与信道的频谱特性相匹配，使信道噪声的影响减小到最低。
至此，可以实现信号的发送。经过理想信道的传输，在接受端收到了无损耗的调制信号。对应于调制，在接收端首先对调制信号进行解调，恢复成原来的基带信号。
得到恢复出来的数字基带信号后，再经过译码，便可将数字信号还原为原始的模拟语音信号。
由此得到的系统框图如图1所示。
模拟语音信号
编码
调制
解调
译码
信道传输
图1系统总框图

二各模块电路设计与仿真
Ⅰ编码与译码
1、基本原理
脉冲编码调制PCM是将模拟信号变换成二进制信号的基本和常用方法。在脉冲编码调制中，首先对模拟信号最低以奈奎斯特速率进行抽样，然后对抽样值进行量化和编码，从而得到数字信号。从通信的调制概念看，可以认为PCM编码过程是用模拟信号调制一个二进制的脉冲序列，载波是脉冲序列，调制改变脉冲序列的有无（为“1”、“0”）的过程。
模拟信号输入
抽样保
持电路
量化器
编码器
PCM
信号
译码器
低通滤
波器
图2PCM系统的原理方框图
模拟信号输出
实质上，脉码调制和A/D转换时一回事。PCM系统的原理方框图如图2所示。图中模拟信号经抽样后得到了样值序列，样值序列在时间上是离散的，但在幅度上的取值还是连续的，即有无限多种取值。这样，就必须对样值进一步处理，使它成为在幅度上是有限种取值的离散样值。对样值幅度进行离散化处理的过程称为量化。
1）量化
根据量化器的特性，量化又分为均匀量化和非均匀量化，以量化间隔相等与否来区分。在数字电话通信中，均匀量化则有明显的不足，主要是小信号的信噪比小，大信号的信噪比大，同时，在保证电话通话质量的前提下，编码位数较多。为了减少编码位数和提高小信号的信噪比，可采用非均匀量化的办法。
非均匀量化可通过对信号非线性变换后再进行均匀量化来实现。进行非线性变换也即进行压缩变换。为了对不同的信号强度保持信号量噪比恒定，在理论上要求压缩特性为对数特性。国际电信联盟ITU提供两种建议，即A压缩律和压缩律。我国大陆采用A压缩律。实际中采用13折线法来近似A压缩律的曲线。
2）编码
得到量化电压后，有不同的编码方法对其编码。即自然二进制码和折叠二进制码。由于折叠码的误码对小电压的影响较小，有利于较小语音信号的平均量化噪声，故采用折叠码进行编码。
在13折线法中采用的折叠码有8位。其中第一位表示量化值的极性正负，后面的7位分为段落码和段内码两部分。其中第2~4位是段落码，其他4位为段内码。段内码代表的16个量化电平是均匀划分的。

2、设计与仿真
根据PCM原理的系统框图，用SystemView做出的仿真如图3所示。

图3PCM系统的SystemView仿真

各图符功能及参数设置：
①用图符0的高斯噪声和图符9的低通滤波器来产生一个400Hz的随机模拟信号。
②图符3为A率压缩器，用于对模拟信号的非均匀量化。
③图符6为8位的