单路数字语音通信系统仿真通信原理优秀课程设计.doc

目录一设计思绪及系统总框图1二各模块电路设计和仿真2Ⅰ编码和译码21、基础原理22、设计和仿真4Ⅱ调制和解调71、基础原理72、设计和仿真9三系统总体设计及调试12四总结和体会15一设计思绪及系统总框图实际中语音信号为模拟信号，为实现信号有效高速传输，首先须将模拟信号转换为数字信号。实现这一转换过程称为语音编码。语音编码分为抽样、量化、编码三个步骤。这么，把取值连续模拟信号转换成为了离散数字基带信号。实际中大多数通信通道全部是带通信道，即频率通带远离f=0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，将载有信息信号频率搬迁到信道频带之内。频带调制能够有效地使信号和信道频谱特征相匹配，使信道噪声影响减小到最低。至此，能够实现信号发送。经过理想信道传输，在接收端收到了无损耗调制信号。对应于调制，在接收端首先对调制信号进行解调，恢复成原来基带信号。得到恢复出来数字基带信号后，再经过译码，便可将数字信号还原为原始模拟语音信号。由此得到系统框图图1所表示。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和仿真Ⅰ编码和译码1、基础原理脉冲编码调制PCM是将模拟信号变换成二进制信号基础和常见方法。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。从通信调制概念看，能够认为PCM编码过程是用模拟信号调制一个二进制脉冲序列，载波是脉冲序列，调制改变脉冲序列有没有（为“1”、“0”）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系统原理方框图图2所表示。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，但在幅度上取值还是连续，即有没有限多个取值。这么，就必需对样值深入处理，使它成为在幅度上是有限种取值离散样值。对样值幅度进行离散化处理过程称为量化。1）量化依据量化器特征，量化又分为均匀量化和非均匀量化，以量化间隔相等是否来区分。在数字电话通信中，均匀量化则有显著不足，关键是小信号信噪比小，大信号信噪比大，同时，在确保电话通话质量前提下，编码位数较多。为了降低编码位数和提升小信号信噪比，可采取非均匀量化措施。非均匀量化可经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。为了对不一样信号强度保持信号量噪比恒定，在理论上要求压缩特征为对数特征。国际电信联盟ITU提供两种提议，即A压缩律和压缩律。中国大陆采取A压缩律。实际中采取13折线法来近似A压缩律曲线。2）编码得到量化电压后，有不一样编码方法对其编码。即自然二进制码和折叠二进制码。因为折叠码误码对小电压影响较小，有利于较小语音信号平均量化噪声，故采取折叠码进行编码。在13折线法中采取折叠码有8位。其中第一位表示量化值极性正负，后面7位分为段落码和段内码两部分。其中第2~4位是段落码，其它4位为段内码。段内码代表16个量化电平是均匀划分。2、设计和仿真依据PCM原理系统框图，用SystemView做出仿真图3所表示。图3PCM系统SystemView仿真各图符功效及参数设置：①用图符0高斯噪声和图符9低通滤波器来产生一个400Hz随机模拟信号。②图符3为A率压缩器，用于对模拟信号非均匀量化。③图符6为8位A/D转换器，用于实现对信号抽样及编码，其中每一个抽样值编码为8位二进制码。④图符10为D/A转换器，用于将锁存器送来8位二进制码进行译码，转换为模拟值。⑤图符11为A率扩张器，用于对还原压缩信号进行扩张恢复。⑥图符13为400Hz低通滤波器，用于对还原信号滤除高频分量，恢复出原始信号。运行该PCM系统得到仿真图形图5所表示。图5中，第一个波形为输入模拟信号，第二个波形为模拟信号经A率压缩后信号。能够看出，信号源波形经过压扩后，小信号显著进行了放大。第三个波形为译码后得到波形。第四个波形为经过低通滤波还原出来波形。除了细微地方，信号基础得以恢复。图5PCM系统仿真波形图Ⅱ调制和解调1、基础原理数字调制三种基础方法为幅度键控调制（ASK）、频率键控调制（FSK）和相位键控调制（PSK）。三者中，2PSK信号含有最好误码率性能。不过2PSK信号传输系统中存在相位不确定性，造成接收码元“0”和“1”颠倒。为此，采取差分相移键控法（2DPSK）。1）调制2PSK是利用载波绝对相位传送数字信息，所以又称为绝对调相。而2DPSK是用前后码元载波相位相对改变来传送数字信息，所以又称为相对调相。2DPSK信号产生过程是，首先对数字基带信号进行码反变换，即由绝对码变为相对码，然后再进行绝对调相。码反变换规则为：(1.1)式1.1中为模2加，为前一个码元，