设计制作2路全双工PCM通信系统.docx

《设计制作2路全双工PCM通信系统.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《设计制作2路全双工PCM通信系统.docx（29页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、目录第1章绪论错误!未定义书签。第2章总体电路设计思绪与原理错误!未定义书签。2.2 PCM编码原理简介错误!未定义书签。2.3 时分复用原理简介错误!未定义书签。2.4 单元电路的设计错误!未定义书签。3.1 PCM编译码电路的设计错误!未定义书签。3.2 复接电路错误!未定义书签。3.3 系统总电路图错误!未定义书签。第4章系统的systemview仿真错误!未定义书签。4.1 信号源的构成错误!未定义书签。4.2 PCM编码器子系统模块错误!未定义书签。4.3 PCM分接译码模块错误!未定义书签。4.4 系统的仿真错误!未定义书签。第5章总结与体会错误!未定义书签。参照文献错误!未定义书

2、签。第1章绪论伴随电子技术和计算机技术的发展，仿真技术得到了广泛的应用。基于信号的用于通信系统的动态仿真软件SystemView具有强大的功能，可以满足从底层到高层不一样层次的设计、分析使用，并且提供了嵌入式的模块分析措施，形成多层系统，使系统设计愈加简洁明了，便于完毕复杂系统的设计。SyStenIVieW具有良好的交互界面，通过度析窗口和示波器模拟等措施，提供了一种可视的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域也得到承认，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多种速率系统，并提供了内容丰富的基本库和专业库。本文重要论述了怎样运用SyStemView实现脉

3、冲编码调制（PCM）。系统B实现通过模块分层实现，模块重要由PCM编码模块、PCM译码模块、及逻辑时钟控制信号构成。通过仿真设计电路，分析电路仿真成果，为最终硬件实现提供理论根据。伴随现代通信技术0发展，为了提高通信系统信道0运用率，话音信号的传播往往采用多路复用通信0方式。这里所谓0多路复用通信方式一般是指：在一种信道上同步传播多种话音信号0技术，也称复用技术。复用技术有多种工作方式，例如频分复用，时分复用以及码分复用等。在本文中运用的是两路日勺时分复用技术。时分复用（TDM：TimeDivisionMultiplexing）B特点是，对任意特定的通话呼喊,为其分派一种固定速率的信道资源，且

4、在整个通话区间专用。TDM把若干个不一样通道（channel）的数据按照固定位置分派时隙（TimeSlot：8Bit数据）合在一定速率B通路上，这个通路称为一种基群。时分复用是建立在抽样定理基础上的。抽样定理使持续（模拟）0基带信号有也许被在时间上离散出现B抽样脉冲所替代。这样，当抽样脉冲占据短时间时，在抽样脉冲之间就留有时间空隙，运用这个时间空隙便可以传播其他信号0抽样值。因此，这就有也许沿一条信道同步传送若干个基带信号。当采用单片集成PCM编解码器时（如本文采用TP3057）,其时分复用方式是先将各路信号分别抽样、编码、再经时分复用分派器合路后送入信道，接受端先分路，然后各路分别解码和重建

5、信号。PCM的32路原则的意思是整个系统共分为32个路时隙，其中30个路时隙分别用来传送30路话音信号，一种路时隙用来传送帧同步码，另一种路时隙用来传送信令码，即一种PCM30/32系统。第2章总体电路设计思绪与原理2.1 设计总方案：图1PCM系统方框图该设计重要包括两部分：I.PCm编译码电路2,复用与解复用电路2.2 PCM编码原理简介要完毕2路语音日勺PCM全双工通信，本次课题采用时是时分复用的方式。首先简介一下PCM编码的原理。PCM的实现重要包括三个环节：抽样、量化、编码。分别完毕时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表达。根据CCnTB提议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均

6、匀量化，有两种提议方式，分别为A律和律方式，我国采用了A律方式，由于A律压缩实现复杂，常使用13折线法编码并采用非均匀量化PCM编码。下面将简介PCM编码中抽样、量化及编码的原理。(a)抽样：所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上持续的信号变成时间上离散的信号。该模拟信号通过抽样后还应当包括原信号中所有信息，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。(b)量化：从数学上来看，量化就是把一种持续幅度值的无限数集合映射成一种离散幅度值的有限数集合。如图2所示，量化器Q输出L个量化值%,k=l,2,3,L0九常称为重建电平或量化电平。当量化器输入信号幅度X落在

7、.与乞讨之间时，量化器输出电平为以。这个量化过程可以体现为：y=Q(x)=Q/x+=,k=1,2,3,L这里称为分层电平或判决阈值。一般“=与讨-4称为量化间隔。X量化器y模拟入量化值模拟信号0量化模拟信号0量化分为均匀量化和非均匀量化。由于均匀量化存在的重要缺陷是：无论抽样值大小怎样，量化噪声0均方根值都固定不变。因此，当信号,必）较小时，则信号量化噪声功率比也就很小，这样，对于弱信号时0量化信噪比就难以到达给定0规定。一般，把满足信噪比规定的输入信号取值范围定义为动态范围，可见，均匀量化时0信号动态范围将受到较大0限制。为了克服这个缺陷，实际中，往往采用非均匀量化。非均匀量化是根据信号的不

8、一样区间来确定量化间隔的。对于信号取值小0区间，其量化间隔也小；反之，量化间隔就大。它与均匀量化相比，有两个突出B长处。首先，当输入量化器0信号具有非均匀分布0概率密度（实际中常常是这样）时，非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比；另一方面，非均匀量化时,量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。因此量化噪声对大、小信号的影响大体相似，即改善了小信号时的量化信噪比。实际中，非均匀量化的实际措施一般是将抽样值通过压缩再进行均匀量化。一般使用0压缩器中，大多采用对数式压缩。广泛采用B两种对数压缩律是压缩律和A压缩律。美国采用M压缩律，我国和欧洲各国均采用A压缩律，因此，PC

9、M编码方式采用的也是A压缩律。所谓A压缩律也就是压缩器具有如下特性的压缩律：y=1 + ln,0X- A1+InAx1八,y=X11+lnA(c)编码：所谓编码就是把量化后的信号变换成代码，其相反的过程称为译码。当然，这里的编码和译码与差错控制编码和译码是完全不一样的，前者是属于信源编码0范围。在既有的编码措施中，若按编码的速度来分，大体可分为两大类：低速编码和高速编码。通信中一般都采用第二类。编码器的种类大体上可以归结为三类：逐次比较型、折叠级联型、混合型。在逐次比较型编码方式中，无论采用几位码，一般均按极性码、段落码、段内码的次序排列。2.3时分复用原理简介时分多路复用通信（此课题为两路）

10、，是各路信号在同一信道上占有不一样步间间隙进行通信。由前述H抽样理论可知，抽样日勺一种重要作用，是将时间上持续0信号变成时间上离散0信号，其在信道上占用时间0有限性,为多路信号沿同一信道传播提供了条件。详细说，就是把时间提成某些均匀日勺时间间隙，将各路信号0传播时间分派在不一样的时间间隙，以到达互相分开，互不干扰的目的。图2.2为时分多路复用示意图，各路信号经低通滤波器将频带限在3400Hz如下，然后加到迅速电子旋转开关（称分派器）K1,K2开关不停反复地作匀速旋转，每旋转一周的时间等于一种抽样周期T,这样就做到对每一路信号每隔周期T时间抽样一次。由此可见，发端分派器不仅起到抽样的作用，同步还

11、起到复用合路B作用。合路后的抽样信号送到PCM编码器进行量化和编码,然后将数字信码送往信道。在收端将这些从发送端送来的各路信码依次解码，还原后的PAM信号，由收端分派器旋转开关K2依次接通每一路信号，再经低通平滑，重建成话音信号。当采用单片集成PCM编解码器时，其时分复用方式是先将各路信号分别抽样、编码、再经时分复用分派器合路后送入信道，接受端先分路，然后各路分别解码和重建信号。抽样图2.2时分复用示意图这个通信系统重要用4个电路实现，它们分别是定期器电路，PCM编译码电路，复接电路，语音处理电路。定期器电路由晶振，分频器及时隙同步信号（抽样信号）构成,它为两个PCM编译码电路提供时钟信号和时

12、隙同步信号，PCM编译码部分采用芯片TP3057在时钟信号和对语音进行编码和译码。在编码时将语音信号转变为数字信号然后帧同步信号发生器电路提供帧同步码II100IO和两路数字语音信号复接，形成一帧PCM信号。在这个PCM信号中有29个是空时隙，两路数字语音信号各占一种时隙。在译码之前不需要对PCM进行分接处理,译码器0时隙同步信号可对信号分路实现分接。语音信号A,B通过麦克风输出幅度比较小，需放大到再送到PCM编码器。接入0PCM译码器输出信号RA,RB幅度较大，需衰减到合适值后再送给听筒，因此需要分别加入两个语音处理信号电路。详细整个系统的原理图方框图如图2.3所示。图2.3两路语音的PCM

13、全双工通信原理方框图第3章单元电路日勺设计3.1PCM编译码电路日勺设计PCM脉冲编码调制是把模拟信号数字化传播0基本措施之一，它通过抽样、量化和编码，把一种时间持续、取值持续0模拟信号变换成时间离散、取值离散0数字信号，然后在信道中进行传播。信号先通过防混叠低通滤波器，得到限带信号（300Hz-3400Hz）,进行脉冲抽样，变成8KHz反复频率B抽样信号（即离散的脉冲调幅PAM信号），然后将幅度持续0PAM信号用“四舍五入”措施量化为有限个幅度取值H信号，再经编码，转换成二进制码。为处理共有均匀量化时小信号量化误差大、音质差B问题，在实际中采用不均匀选用量化间隔的非线性量化措施，即量化特性在

14、小信号时分层密、量化间隔小，而在大信号时分层疏、量化间隔大（详见2.1节PCM编码原理简介）。本课题采用PCMBA律的量化编码0措施。PCM的原理框图PCM0原理如上图所示。话音信号先经防混叠低通滤波器，进行脉冲抽样，变成反复频率的抽样信号（即离散的脉冲调幅PAM信号），然后将幅度持续的PAM信号用“四舍五入”措施量化为有限个幅度取值的信号，再经编码，转换成二进制码。对于，CCITT规定抽样率为8KHz,每抽样值编8位码，即共有28=256个量化值，因而每话路PCM编码后的原则数码率是64kbs为处理均匀量化时小信号量化误差大、音质差的问题，在实际中采用不均匀选用量化间隔的非线性量化措施，即量

15、化特性在小信号时分层密、量化间隔小，而在大信号时分层疏、量化间隔大,(a)A-D电路(b)DfA电路A/D及D/A电路框图本课题选择TP3057芯片作为PCM编码器，它把编译码器和滤波器集成在一种芯片上，功能比较强，它可以进行A律变换，它的数据既可用固定速率传送，也可用变速率传送，它既可以传播信令帧也可以选择它传送无信令帧，并且还可以控制它处在低功耗备用状态，它的编码和解码工作既可同步进行，也可异步进行。TP3057简介:本模块的关键器件是A律PCM编译码集成电路TP3057,它是CMOS工艺制造的专用大规模集成电路，片内带有输出输入话路滤波器，其引脚图如图3.1所示,引脚功能如表3-1所示。图3.1TP3057引脚图本课题将两路语音信号A,B分别进行PCM编译码，因此采用两片TP3057芯片,两个时隙0复用通过74LS164分派，A、B分别占第2时隙和第1时隙，由此，PCM编译码电路可设计如图3.3所示。下面我们阐明一下TP3057在工作时B原理和流程。表3-1TP3057引脚功能表引脚号符号