单路数字语音通信系统仿真__通信原理课程设计

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1、目录一设计思路及系统总框图1二各模块电路设计与仿真2Ⅰ编码与译码21、基本原理22、设计与仿真4Ⅱ调制与解调71、基本原理72、设计与仿真9三系统总体设计及调试12四总结与体会15一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

2、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17二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

3、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

4、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17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

5、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

6、16个量化电平是均匀划分的。172、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A/D转换器，用于实现对信号的抽样及编码，其中每一个抽样值编码为8位的二进制码。④图符10为D/A转换器，用于将锁存器送来的8位二进制码进行译码，转换为模拟值。⑤图符11为A率的扩张器，用于对还原的压缩信号进

7、行扩张恢复。⑥图符13为400Hz的低通滤波器，用于对还原的信号滤除高频分量，恢复出原始信号。运行该PCM系统得到的仿真图形如图5所示。17图5中，第一个波形为输入的模拟信号，第二个波形为模拟信号经A率压缩后的信号。可以看出，信号源波形经过压扩后，小信号明显进行了放大。第三个波形为译码后得到的波形。第四个波形为经过低通滤波还原出来的波形。除了细微的地方，信号基本得以恢复。17图5PCM系统仿真波形图17Ⅱ调制与解调1、基本原理数字调制的三种基本方式为幅度键控调制（ASK）、频率键控调制（FSK）和相位键控调制（PSK）。三

8、者中，2PSK信号具有最好的误码率性能。但是2PSK信号传输系统中存在相位不确定性，造成接受码元“0”和“1”的颠倒。为此，采用差分相移键控法（2DPSK）。1）调制2PSK是利用载波的绝对相位传送数字信息，因此又称为绝对调相。而2DPSK是用前后码元的载波相位相对变化来传送数字信息的，因此又称为相对调