基于Systemview的脉冲编码调制系统仿真

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1、2010年第9期福建电脑9基于Systemview的脉冲编码调制系统仿真周锋1，211，卞金洪，曹瑞（1、盐城工学院信息工程学院江苏盐城2240512.东南大学信息科学与工程学院江苏南京210096）【摘要】：本文利用SystemView软件,完成一个完整的PCM语音通信系统。详细地描述了Sys-temView通信系统仿真的过程和仿真的结果分析。本文的仿真过程可以很容易的推广到其他的通信系统仿真，从而加深了对各种通信过程的原理认识。【关键词】：SystemView；PCM；数字通信系统；仿真0、

2、引言缩。广泛采用的两种对数压缩律是压缩律和A压缩随着电子技术和计算机技术的发展，仿真技术得律。美国采用压缩律，我国和欧洲各国均采用A压缩到了广泛的应用。用于实时通信系统的动态仿真软件律，因此，本文PCM编码方式采用的也是采用A压缩SystemView具有强大的功能，可以满足从底层到高层律。所谓A压缩律也就是压缩器具有公式1的压缩不同层次的设计、分析使用，并且提供了嵌入式的模块律。采用非均匀量化PCM编码示意图见图1。分析方法。SystemView使得通信系统设计变得简洁明了，比较容易完成复杂通信

3、系统的设计。SystemView具有良好的交互界面，通过分析窗口和示波器模拟等方法，提供了一个可视的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域也得到认可，尤其在信号分析、通信系统等领域。其可以实现复杂的模拟、数字及数模混合电路及各种速率系统，并提供了内容丰富的基本模块库和专业模块库。本文主要阐述了利用SystemView实现脉冲编码调制（PCM）的编解码。图1PCM编解码原理框图该系统的主要由PCM编码模块、PCM译码模块、及逻2、PCM编解码仿真辑时钟控制信号构成。通过仿真展示了PCM编码实现

4、2.1、信号源子系统的组成的设计思路及具体过程，并加以进行分析。PCM编解码的对象主要是语音信号，我们采用多1、PCM编解码原理个频率在300～3400Hz（语音信号频率范围）的不同频PCM即脉冲编码调制，在通信系统中完成将语音率、不同幅度的正弦信号叠加来模拟语音信号。我们在信号数字化功能。脉冲编码调制就是把一个时间连续、仿真中采用了4个频率和幅度都不同的正弦信号叠取值连续的模拟信号变换为时间离散、取值离散的数加，模拟语音信号，当然也可以用更多的正弦信号叠加字信号在信道中传输。PCM的实现主要包

5、括三个步骤模拟语音信号。组成如图2所示。完成：抽样、量化、编码。这三个步骤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。所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中的所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。在本文中采用8Kbit/s。所谓量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值表示。根据CCITT图2语音信号源子系统的

6、模块的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量2.2、PCM编码器模块仿真化。实际中，非均匀量化的通常是将抽样值压缩再进行PCM编码器仿真模块主要由语音信号源、低通滤均匀量化。通常使用的压缩器中，大多采用对数式压波器、瞬时压缩器、A/D转换器、并/串转换器、输出端子资助项目：盐城工学院2009年度教学研究与改革课题：大学生电子设计竞赛培训方法研究10福建电脑2010年第9期构成。它们的连接关系如图3所示。编码模块中相同的3阶的切比雪夫低通滤波器。2.4PCM解码器仿真波形PCM系统仿真波形见

7、图4-8。图4为原始语音信号波形，图5为经过A律压缩后的语音信号波形，图6是压缩语音信号编码后的PCM数据，图7是PCM译码后经D/A转换A律扩张的输出波形，图8是恢复出来的语音信号波形。由数据波形可以看出在PCM编码的过程中，解码输出的波形具有一定的延迟，其波形基图3PCM系统编解码仿真模型本上不失真。整个传输的过程中实现了数字化的传输为实现信号的语音频率特性，考虑到滤波器在通过程。带和阻带之间的过渡，采用了低通滤波器，而没有设计带通滤波器。为实现信号在300Hz～3400Hz的语音频带内，在

8、这里设计了3阶的切比雪夫低通滤波器（图符21），其在通带内具有等波纹、阻带内单调的特性。由于PCM量化采用非均匀量化，故先要使用瞬时图4原始语音信号波形压缩器（图符22），实现A律压缩后再进行均匀量化。瞬时压缩器采用A律压缩，同时注意在译码时，瞬时扩张器也应采用A律解压。对比压缩前后时域信号（见图4,图5），明显看到对数压缩时小信号明显放大，而大信号被压缩，从而提高了小信号的信噪比，这样可图5经过A律压缩后的语音信号波形以使用较少量化位数，满足语音传输的需要。A/D转换器（图符15）完成采样及量