2路語音全雙工PCM通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作

1、目錄第1章 緒論1第2章 總體電路設(shè)計(jì)思路與原理32.2 PCM編碼原理介紹32.3 時(shí)分復(fù)用原理介紹5第3章 單元電路的設(shè)計(jì)73.1 PCM編譯碼電路的設(shè)計(jì)73.2 復(fù)接電路103.3系統(tǒng)總電路圖12第4章 系統(tǒng)的systemview仿真134.1 信號(hào)源的組成134.2 PCM編碼器子系統(tǒng)模塊144.3 PCM分接譯碼模塊164.4 系統(tǒng)的仿真18第5章 總結(jié)與體會(huì)21參考文獻(xiàn)22I 2路語音全雙工PCM通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作1 2路語音全雙工PCM通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作第1章 緒論隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，仿真技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用?；谛盘?hào)的用于通信系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真軟件SystemView具有強(qiáng)

2、大的功能，可以滿足從底層到高層不同層次的設(shè)計(jì)、分析使用，并且提供了嵌入式的模塊分析方法，形成多層系統(tǒng)，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)潔明了，便于完成復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 SystemView具有良好的交互界面，通過分析窗口和示波器模擬等方法，提供了一個(gè)可視的仿真過程，不僅在工程上得到應(yīng)用，在教學(xué)領(lǐng)域也得到認(rèn)可，尤其在信號(hào)分析、通信系統(tǒng)等領(lǐng)域。其可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的模擬、數(shù)字及數(shù)?；旌想娐芳案鞣N速率系統(tǒng)，并提供了內(nèi)容豐富的基本庫(kù)和專業(yè)庫(kù)。 本文主要闡述了如何利用SystemView實(shí)現(xiàn)脈沖編碼調(diào)制（PCM）。系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)通過模塊分層實(shí)現(xiàn)，模塊主要由PCM編碼模塊、PCM譯碼模塊、及邏輯時(shí)鐘控制信號(hào)構(gòu)成。通過仿真設(shè)計(jì)電路，

3、分析電路仿真結(jié)果，為最終硬件實(shí)現(xiàn)提供理論依據(jù)。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，為了提高通信系統(tǒng)信道的利用率，話音信號(hào)的傳輸往往采用多路復(fù)用通信的方式。這里所謂的多路復(fù)用通信方式通常是指：在一個(gè)信道上同時(shí)傳輸多個(gè)話音信號(hào)的技術(shù)，也稱復(fù)用技術(shù)。復(fù)用技術(shù)有多種工作方式，例如頻分復(fù)用，時(shí)分復(fù)用以及碼分復(fù)用等。在本文中運(yùn)用的是兩路的時(shí)分復(fù)用技術(shù)。時(shí)分復(fù)用（TDM：Time Division Multiplexing）的特點(diǎn)是，對(duì)任意特定的通話呼叫，為其分配一個(gè)固定速率的信道資源，且在整個(gè)通話區(qū)間專用。TDM把若干個(gè)不同通道（channel）的數(shù)據(jù)按照固定位置分配時(shí)隙（TimeSlot：8Bit數(shù)據(jù)）合在一定速率

4、的通路上，這個(gè)通路稱為一個(gè)基群。時(shí)分復(fù)用是建立在抽樣定理基礎(chǔ)上的。抽樣定理使連續(xù)（模擬）的基帶信號(hào)有可能被在時(shí)間上離散出現(xiàn)的抽樣脈沖所代替。這樣，當(dāng)抽樣脈沖占據(jù)短時(shí)間時(shí)，在抽樣脈沖之間就留有時(shí)間空隙，利用這個(gè)時(shí)間空隙便可以傳輸其他信號(hào)的抽樣值。因此，這就有可能沿一條信道同時(shí)傳送若干個(gè)基帶信號(hào)。當(dāng)采用單片集成 PCM 編解碼器時(shí)（如本文采用TP3057），其時(shí)分復(fù)用方式是先將各路信號(hào)分別抽樣、編碼、再經(jīng)時(shí)分復(fù)用分配器合路后送入信道，接收端先分路，然后各路分別解碼和重建信號(hào)。PCM的32路標(biāo)準(zhǔn)的意思是整個(gè)系統(tǒng)共分為 32個(gè)路時(shí)隙，其中 30 個(gè)路時(shí)隙分別用來傳送 30 路話音信號(hào)，一個(gè)路時(shí)隙用來傳

5、送幀同步碼，另一個(gè)路時(shí) 隙用來傳送信令碼，即一個(gè)PCM30/32 系統(tǒng)。第2章 總體電路設(shè)計(jì)思路與原理2.1設(shè)計(jì)總方案：語音輸入語音輸出低通濾波解調(diào)解碼再生解復(fù)用信道復(fù)用編碼量化抽樣發(fā)送放大（Pcm編碼） （Pcm解碼） 圖1 PCM系統(tǒng)方框圖 該設(shè)計(jì)主要包括兩部分：1Pcm編譯碼電路 2復(fù)用與解復(fù)用電路2.2 PCM編碼原理介紹要完成2路語音的PCM全雙工通信，此次課題采用的是時(shí)分復(fù)用的方式。首先介紹一下PCM編碼的原理。PCM的實(shí)現(xiàn)主要包括三個(gè)步驟：抽樣、量化、編碼。分別完成時(shí)間上離散、幅度上離散、及量化信號(hào)的二進(jìn)制表示。根據(jù)CCITT的建議，為改善小信號(hào)量化性能，采用壓擴(kuò)非均勻量化，有兩

6、種建議方式，分別為A律和律方式，我國(guó)采用了A律方式，由于A律壓縮實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，常使用 13 折線法編碼并采用非均勻量化PCM編碼。下面將介紹PCM編碼中抽樣、量化及編碼的原理。（a）抽樣：所謂抽樣，就是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行周期性掃描，把時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)變成時(shí)間上離散的信號(hào)。該模擬信號(hào)經(jīng)過抽樣后還應(yīng)當(dāng)包含原信號(hào)中所有信息，也就是說能無失真的恢復(fù)原模擬信號(hào)。它的抽樣速率的下限是由抽樣定理確定的。（b）量化：從數(shù)學(xué)上來看，量化就是把一個(gè)連續(xù)幅度值的無限數(shù)集合映射成一個(gè)離散幅度值的有限數(shù)集合。如圖2所示，量化器Q輸出L個(gè)量化值，k=1，2，3，L。常稱為重建電平或量化電平。當(dāng)量化器輸入信號(hào)幅度落在與之間時(shí)，量化

7、器輸出電平為。這個(gè)量化過程可以表達(dá)為： 模擬入量化器量化值這里稱為分層電平或判決閾值。通常稱為量化間隔。 模擬信號(hào)的量化模擬信號(hào)的量化分為均勻量化和非均勻量化。由于均勻量化存在的主要缺點(diǎn)是：無論抽樣值大小如何，量化噪聲的均方根值都固定不變。因此，當(dāng)信號(hào)較小時(shí)，則信號(hào)量化噪聲功率比也就很小，這樣，對(duì)于弱信號(hào)時(shí)的量化信噪比就難以達(dá)到給定的要求。通常，把滿足信噪比要求的輸入信號(hào)取值范圍定義為動(dòng)態(tài)范圍，可見，均勻量化時(shí)的信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍將受到較大的限制。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，實(shí)際中，往往采用非均勻量化。非均勻量化是根據(jù)信號(hào)的不同區(qū)間來確定量化間隔的。對(duì)于信號(hào)取值小的區(qū)間，其量化間隔也??；反之，量化間隔就大。它

8、與均勻量化相比，有兩個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)。首先，當(dāng)輸入量化器的信號(hào)具有非均勻分布的概率密度（實(shí)際中常常是這樣）時(shí)，非均勻量化器的輸出端可以得到較高的平均信號(hào)量化噪聲功率比；其次，非均勻量化時(shí)，量化噪聲功率的均方根值基本上與信號(hào)抽樣值成比例。因此量化噪聲對(duì)大、小信號(hào)的影響大致相同，即改善了小信號(hào)時(shí)的量化信噪比。實(shí)際中，非均勻量化的實(shí)際方法通常是將抽樣值通過壓縮再進(jìn)行均勻量化。通常使用的壓縮器中，大多采用對(duì)數(shù)式壓縮。廣泛采用的兩種對(duì)數(shù)壓縮律是壓縮律和A壓縮律。美國(guó)采用壓縮律，我國(guó)和歐洲各國(guó)均采用A壓縮律，因此，PCM編碼方式采用的也是A壓縮律。所謂A壓縮律也就是壓縮器具有如下特性的壓縮律：（c）編碼:所謂

9、編碼就是把量化后的信號(hào)變換成代碼，其相反的過程稱為譯碼。當(dāng)然，這里的編碼和譯碼與差錯(cuò)控制編碼和譯碼是完全不同的，前者是屬于信源編碼的范疇。在現(xiàn)有的編碼方法中，若按編碼的速度來分，大致可分為兩大類：低速編碼和高速編碼。通信中一般都采用第二類。編碼器的種類大體上可以歸結(jié)為三類：逐次比較型、折疊級(jí)聯(lián)型、混合型。在逐次比較型編碼方式中，無論采用幾位碼，一般均按極性碼、段落碼、段內(nèi)碼的順序排列。2.3 時(shí)分復(fù)用原理介紹時(shí)分多路復(fù)用通信（此課題為兩路）,是各路信號(hào)在同一信道上占有不同時(shí)間間隙進(jìn)行通信。由前述的抽樣理論可知，抽樣的一個(gè)重要作用，是將時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)變成時(shí)間上離散的信號(hào)，其在信道上占用時(shí)間的有

10、限性,為多路信號(hào)沿同一信道傳輸提供了條件。具體說，就是把時(shí)間分成一些均勻的時(shí)間間隙，將各路信號(hào)的傳輸時(shí)間分配在不同的時(shí)間間隙，以達(dá)到互相分開，互不干擾的目的。圖2.2為時(shí)分多路復(fù)用示意圖，各路信號(hào)經(jīng)低通濾波器將頻帶限在3400Hz以下,然后加到快速電子旋轉(zhuǎn)開關(guān)(稱分配器)K1,K2開關(guān)不斷重復(fù)地作勻速旋轉(zhuǎn)，每旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間等于一個(gè)抽樣周期T，這樣就做到對(duì)每一路信號(hào)每隔周期T時(shí)間抽樣一次。由此可見，發(fā)端分配器不僅起到抽樣的作用，同時(shí)還起到復(fù)用合路的作用。合路后的抽樣信號(hào)送到 PCM 編碼器進(jìn)行量化和編碼，然后將數(shù)字信碼送往信道。在收端將這些從發(fā)送端送來的各路信碼依次解碼，還原后的PAM信號(hào)，由收

11、端分配器旋轉(zhuǎn)開關(guān) K2 依次接通每一路信號(hào)，再經(jīng)低通平滑，重建成話音信號(hào)。當(dāng)采用單片集成PCM 編解碼器時(shí)，其時(shí)分復(fù)用方式是先將各路信號(hào)分別抽樣、編碼、再經(jīng)時(shí)分復(fù)用分配器合路后送入信道，接收端先分路，然后各路分別解碼和重建信號(hào)。 圖2.2 時(shí)分復(fù)用示意圖這個(gè)通信系統(tǒng)主要用4個(gè)電路實(shí)現(xiàn)，它們分別是定時(shí)器電路，PCM編譯碼電路，復(fù)接電路，語音處理電路。定時(shí)器電路由晶振，分頻器及時(shí)隙同步信號(hào)（抽樣信號(hào)）構(gòu)成，它為兩個(gè)PCM編譯碼電路提供時(shí)鐘信號(hào)和時(shí)隙同步信號(hào)，PCM編譯碼部分采用芯片TP3057在時(shí)鐘信號(hào)和對(duì)語音進(jìn)行編碼和譯碼。在編碼時(shí)將語音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)然后幀同步信號(hào)發(fā)生器電路提供幀同步碼11

12、10010和兩路數(shù)字語音信號(hào)復(fù)接，形成一幀PCM信號(hào)。在這個(gè)PCM信號(hào)中有29個(gè)是空時(shí)隙，兩路數(shù)字語音信號(hào)各占一個(gè)時(shí)隙。在譯碼之前不需要對(duì)PCM進(jìn)行分接處理，譯碼器的時(shí)隙同步信號(hào)可對(duì)信號(hào)分路實(shí)現(xiàn)分接。語音信號(hào)A，B通過麥克風(fēng)輸出幅度比較小，需放大到再送到PCM編碼器。接入的PCM譯碼器輸出信號(hào)RA，RB幅度較大，需衰減到適當(dāng)值后再送給聽筒，因此需要分別加入兩個(gè)語音處理信號(hào)電路。具體整個(gè)系統(tǒng)的原理圖方框圖如圖2.3所示。PCM編譯碼PCM編譯碼幀同步SRBSRA A語音B語音復(fù)接器2048KHz位同步信號(hào)BS PCM信號(hào)PCM-BPCM-ABS 圖2.3 兩路語音的PCM全雙工通信原理方框圖 第

13、3章 單元電路的設(shè)計(jì)3.1 PCM編譯碼電路的設(shè)計(jì)PCM脈沖編碼調(diào)制是把模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸?shù)幕痉椒ㄖ?，它通過抽樣、量化和編碼，把一個(gè)時(shí)間連續(xù)、取值連續(xù)的模擬信號(hào)變換成時(shí)間離散、取值離散的數(shù)字信號(hào)，然后在信道中進(jìn)行傳輸。信號(hào)先經(jīng)過防混疊低通濾波器，得到限帶信號(hào)（300Hz3400Hz），進(jìn)行脈沖抽樣，變成8KHz重復(fù)頻率的抽樣信號(hào)（即離散的脈沖調(diào)幅PAM信號(hào)），然后將幅度連續(xù)的PAM信號(hào)用“四舍五入”辦法量化為有限個(gè)幅度取值的信號(hào)，再經(jīng)編碼，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼。為解決共有均勻量化時(shí)小信號(hào)量化誤差大、音質(zhì)差的問題，在實(shí)際中采用不均勻選取量化間隔的非線性量化方法，即量化特性在小信號(hào)時(shí)分層密、量化間隔

14、小，而在大信號(hào)時(shí)分層疏、量化間隔大(詳見2.1節(jié)PCM編碼原理介紹)。本課題采用PCM的A律的量化編碼的方法。PCM的原理如上圖所示。話音信號(hào)先經(jīng)防混疊低通濾波器，進(jìn)行脈沖抽樣，變成重復(fù)頻率的抽樣信號(hào)（即離散的脈沖調(diào)幅PAM信號(hào)），然后將幅度連續(xù)的PAM信號(hào)用“四舍五入”辦法量化為有限個(gè)幅度取值的信號(hào)，再經(jīng)編碼，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼。對(duì)于電話，CCITT規(guī)定抽樣率為8KHz，每抽樣值編8位碼，即共有28=256個(gè)量化值，因而每話路PCM編碼后的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)碼率是64kb/s。為解決均勻量化時(shí)小信號(hào)量化誤差大、音質(zhì)差的問題，在實(shí)際中采用不均勻選取量化間隔的非線性量化方法，即量化特性在小信號(hào)時(shí)分層密、量化間隔

15、小，而在大信號(hào)時(shí)分層疏、量化間隔大， 本課題選擇TP3057芯片作為PCM編碼器，它把編譯碼器和濾波器集成在一個(gè)芯片上，功能比較強(qiáng)，它可以進(jìn)行A律變換，它的數(shù)據(jù)既可用固定速率傳送，也可用變速率傳送，它既可以傳輸信令幀也可以選擇它傳送無信令幀，并且還可以控制它處于低功耗備用狀態(tài)，它的編碼和解碼工作既可同時(shí)進(jìn)行，也可異步進(jìn)行。TP3057簡(jiǎn)介：本模塊的核心器件是A律PCM編譯碼集成電路TP3057，它是CMOS工藝制造的專用大規(guī)模集成電路，片內(nèi)帶有輸出輸入話路濾波器，其引腳圖如圖3.1所示，引腳功能如表3-1所示。 圖3.1 TP3057引腳圖 本課題將兩路語音信號(hào)A，B分別進(jìn)行PCM編譯碼，所以

16、采用兩片TP3057芯片，兩個(gè)時(shí)隙的復(fù)用通過74LS164分配，A、B分別占第2時(shí)隙和第1時(shí)隙，由此，PCM編譯碼電路可設(shè)計(jì)如圖3.3所示。下面我們說明一下TP3057在工作時(shí)的原理和流程。 表3-1 TP3057引腳功能表引腳號(hào)符 號(hào)功 能1V一接-5V電源2GND接地3VFrO接收部分濾波器模擬信號(hào)輸出端4V+接+5V電源5FSr接收部分幀同信號(hào)輸入端，此信號(hào)為8KHz脈沖序列6 Dn接收部分PCM碼流輸入端7BCLKr/CLKSEL接收部分位時(shí)鐘(同步)信號(hào)輸入端，此信號(hào)將PCM碼流在FSr上升沿后逐位移入Dr端。位時(shí)鐘可以為64KHz到2.048MHz的任意頻率，或者輸入邏輯“1”或“

17、0”電平器以選擇1.536MHz、1.544MHz或2.048MHz用作同步模式的主時(shí)鐘，此時(shí)發(fā)時(shí)鐘信號(hào)BCLKx同時(shí)作為發(fā)時(shí)鐘和收時(shí)鐘8MCLKr/PDN接收部分主時(shí)鐘信號(hào)輸入端，此信號(hào)頻率必須為1.536MHz、1.544MHz或2.048MHz?？梢院蚆CLKx異步，但是同步工作時(shí)可達(dá)到最佳狀態(tài)。當(dāng)此端接低電平時(shí)，所有的內(nèi)部定時(shí)信號(hào)都選擇MCLKX信號(hào)，當(dāng)此端接高電平時(shí)，器件處于省電狀態(tài)9MCLKx發(fā)送部分主時(shí)鐘信號(hào)輸入端，此信號(hào)頻率必須為1.536MHz、1.544MHz或2.048MHz?？梢院蚆CLKr異步，但是同步工作時(shí)可達(dá)到最佳狀態(tài)10BCLKx發(fā)送部分位時(shí)鐘輸入端，此信號(hào)將P

18、CM碼流在FSr信號(hào)上升沿后逐位移出Dr端，頻率可以為64KHz到2.04MHz的任意頻率，但必須與MCLKr同步11Dr發(fā)送部分PCM碼流三態(tài)門輸出端12FSx發(fā)送部分幀同步信號(hào)輸入端，此信號(hào)為8KHz脈沖序列13漏極開路輸出端，在編碼時(shí)隙輸出低電平14GSx發(fā)送部分增益調(diào)整信號(hào)輸入端15VFri-發(fā)送部分放大器反向輸入端16VFXi+發(fā)送部分放大器正向輸入端發(fā)送部分：如圖3.1示兩路語音信號(hào)A，B分別由SA-IN和SB-IN輸入，首先經(jīng)可調(diào)增益放大器放大再經(jīng)過抗混淆濾波器、低通濾波器、高通濾波器的濾波。高通濾波器的輸出信號(hào)送給階梯波產(chǎn)生器(采樣頻率為8KHz)。階梯波產(chǎn)生器、逐次逼近寄存器

19、（S·A·R）、比較器以及符號(hào)比特提取單元等4個(gè)部分共同組成一個(gè)壓縮式A/D轉(zhuǎn)換器。S·A·R輸出的并行碼經(jīng)并/串轉(zhuǎn)換后成PCM信號(hào)，參考信號(hào)源提供各種精確的基準(zhǔn)電壓。圖3.1 PCM編譯碼電路原理圖 發(fā)幀同步信號(hào)FSx為采樣信號(hào)為8KHz脈沖編碼序列，接由定時(shí)器產(chǎn)生的第一路時(shí)隙，每個(gè)采樣脈沖都使編碼器進(jìn)行兩項(xiàng)工作：在8比特位同步信號(hào)BCLKX（2048KHz）的作用下，將采樣值進(jìn)行8位編碼并存入逐次逼近寄存器；將前一采樣值的編碼結(jié)果通過輸出端DX輸出。在8比特同步信號(hào)以后，DX端處于高阻狀態(tài)。接收部分：包括擴(kuò)張D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器。低通濾波器符合A

20、T&T D3/D4標(biāo)準(zhǔn)和CCITT建議。D/A轉(zhuǎn)換器由串/并變換、D/A寄存器組成、D/A階梯波形成等部分構(gòu)成。在收幀同步脈沖FSr上升沿及其之后的8個(gè)位同步脈沖BCLKR作用下，8比特PCM數(shù)據(jù)進(jìn)入接收數(shù)據(jù)寄存器(即D/A寄存器)，D/A階梯波單元對(duì)8比特PCM數(shù)據(jù)進(jìn)行D/A變換并保持變換后的信號(hào)形成階梯波信號(hào)。此信號(hào)被送到時(shí)鐘頻率為128KHz的開關(guān)電容低通濾波器，此低通濾波器對(duì)階梯波進(jìn)行平滑濾波并對(duì)孔徑失真(sinx)/x進(jìn)行補(bǔ)嘗，從而得到語音模擬信號(hào)。對(duì)于全雙工的實(shí)現(xiàn)可以由圖3.1出，第二路時(shí)隙信號(hào)在A語音編譯碼器U9中作為發(fā)送端，而在U9的接收端采用的是第一路時(shí)隙信號(hào)。同樣，

21、在B語音編譯碼器U10中，發(fā)送端接的是第一路時(shí)隙，在接收端接的是第二路時(shí)隙。通過交換時(shí)隙來實(shí)現(xiàn)全雙工通信，還原出語音信號(hào)。3.2 復(fù)接電路 復(fù)接就是把經(jīng)PCM編譯碼器編碼后的PCM-A信號(hào)和PCM-B信號(hào)連接起來，加上幀同步碼11110010復(fù)接成長(zhǎng)為125us的一幀PCM信號(hào),然后送入PCM編譯碼器進(jìn)行分接譯碼。復(fù)接電路如圖3.2示，74HC151產(chǎn)生幀同步碼11110010。幀同步是使收、發(fā)兩端的各路時(shí)隙脈沖相對(duì)應(yīng)并保持一致，從而保證各路話路正確地進(jìn)行傳輸和接收，不致發(fā)生收發(fā)各路的混亂。幀同步碼是一個(gè)特殊字段表示一幀的開始。在實(shí)際通信系統(tǒng)中，譯碼器時(shí)隙同步信號(hào)(即幀同步信號(hào))應(yīng)從接收到的數(shù)

22、據(jù)流中提取，此處將同步器產(chǎn)生的時(shí)隙同步信號(hào)直接送給譯碼器。圖3.2 復(fù)接電路幀同步碼11110010由74LS151八選一數(shù)據(jù)選擇器產(chǎn)生，其真值表如下表3-3所示：表3-274LS151真值表 輸入輸出CBAZXXXHLHLLLLI0I0LLHLI1I1LHLLI2I2LHHLI3I3HLLLI4I4HLHLI5I5HHLLI6I6HHHLI7I774LS151的A、B、C端分別接由定時(shí)器產(chǎn)生的1024KHz、512KHz、256KHz信號(hào)端，產(chǎn)生一個(gè)8位的幀同步碼01111110為3.9us，即形成一個(gè)幀同步頭。此同步頭是由編譯碼電路中芯片74LS164中Qa產(chǎn)生的8KHz抽樣信號(hào)輸出的，在

23、Qb的前一時(shí)隙中，這樣就占PCM信號(hào)的第0個(gè)時(shí)隙。由于兩個(gè)PCM編譯碼器用同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，因而可以對(duì)它們進(jìn)行同步復(fù)接。又由于兩個(gè)編碼器輸出數(shù)據(jù)處于不同時(shí)隙，故可對(duì)PCM-A和PCM-B進(jìn)行線或。本電路模塊中用或門74LS32對(duì)PCM-A、PCM-B及幀同步信號(hào)進(jìn)行復(fù)接，如圖3.3所示。在譯碼之前，不需要對(duì)PCM進(jìn)行分接處理，因?yàn)樽g碼器的時(shí)隙同步信號(hào)實(shí)際上起到了對(duì)信號(hào)分路作用。3.3系統(tǒng)總電路圖圖3.3系統(tǒng)總電路圖第4章 系統(tǒng)的systemview仿真4.1 信號(hào)源的組成 如圖4.1所示為信號(hào)源的systemview模塊圖,信號(hào)源由兩路語音信號(hào)組成。第一路是由兩個(gè)正弦信號(hào)疊加（圖符293）而成的

24、，第二路是一個(gè)高斯白噪聲信號(hào)，然后兩路語音信號(hào)分別經(jīng)過兩個(gè)低通濾波器（圖符229、圖符227），因?yàn)槁曇粜盘?hào)的頻率范圍為3003400Hz，所以將兩個(gè)低通濾波器的截止頻率均設(shè)為3KHz，此兩路語音信號(hào)將送入PCM編碼器子系統(tǒng)。仿真之后的波形圖如圖4.2和圖4.3所示，圖符299（頻率為2K）和圖符298（頻率為3KHz）相疊加后經(jīng)過截止頻率為3KHz的低通濾波器所得到的第一路語音信號(hào)的波形為圖4.2所示。圖4.3為高斯白噪聲經(jīng)過截止頻率為3KHz的低通濾波器所得到的第二路語音信號(hào)波形圖。 圖4.1信號(hào)源子系統(tǒng)的組成 圖4.2 第一路語音信號(hào)圖4.3 第二路語音信號(hào)4.2 PCM編碼器子系統(tǒng)模塊

25、 如圖4.4所示為PCM編碼子系統(tǒng)模塊，它主要由晶振、分頻器、幀同步信號(hào)產(chǎn)生器、擴(kuò)張器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、八選一器件、三選一器件組成。經(jīng)過壓縮的兩路語音信號(hào)分別輸入到兩個(gè)壓縮器（圖符275、圖符276）中，再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器變成兩路數(shù)字信號(hào)，加上由圖符250產(chǎn)生的幀同步碼11110010，這三路數(shù)字信號(hào)分別經(jīng)過八選一（圖符247、圖符255、圖符256）變成串行信號(hào)，由四分頻、八分頻和十六分頻來控制，然后將這三路數(shù)字信號(hào)送入八選一（圖符260）中，由三選一波形控制（圖符261、圖符262、圖符263、圖符264）把這三個(gè)數(shù)字信號(hào)放在一個(gè)PCM合路信號(hào)的不同時(shí)隙上。晶振是圖符245，F(xiàn)req=1e+6H

26、z，即脈寬為5e-6秒的周期性方波，由此我們可以算出位同步信號(hào)的頻率為5e+5Hz，即位同步信號(hào)的周期為2e-6秒。三選一波形控制是用兩個(gè)D觸發(fā)器組成的，參數(shù)使用默認(rèn)值。圖符251,257,258,265為自定義函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，在此的作用均為為八選一和D觸發(fā)器輸入使能信號(hào)。分頻器后面有的加有一個(gè)非門，這是根據(jù)具體電路特點(diǎn)而加上的，使得八選一電路會(huì)按由低到高的順序在輸入端的數(shù)據(jù)輸出。通過仿真出來的波形圖我們可以看出復(fù)接原理，由圖4.5幀同步信號(hào)波形可以看出幀同步碼為11110010，由圖4.6第一路語音PCM信號(hào)波形可以看出第一個(gè)8位碼元為00111100，由圖4.7第二路語音PCM信號(hào)波形可以

27、看出第一個(gè)8位碼元為11000000。當(dāng)這三個(gè)8位碼元進(jìn)行復(fù)接時(shí)得到的結(jié)果從圖4.8合路語音PCM信號(hào)波形圖中可以看出來，前24位碼元為11110010 00111100 11000000，由此我們可以看出此PCM編碼子系統(tǒng)的工作原理。 圖4.4 PCM編碼子系統(tǒng)模塊 圖4.5 幀同步信號(hào)波形圖 圖4.6 第一路語音PCM信號(hào)波形圖 圖4.7 第二路語音PCM信號(hào)波形圖 圖4.8 合路語音PCM信號(hào)波形圖4.3 PCM分接譯碼模塊 圖4.9是PCM譯碼分接模塊圖，圖符286和圖符287分別為提取出的幀同步信號(hào)和位同步信號(hào)，圖符91對(duì)幀同步信號(hào)進(jìn)行延時(shí)，圖符101、103對(duì)位同步信號(hào)延時(shí)。圖符9

28、7為D觸發(fā)器使幀同步信號(hào)和位同步信號(hào)相位保持一致。圖符99為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器將幀同步的一個(gè)碼元寬度擴(kuò)展為八個(gè)碼元寬度，再將其和位同步信號(hào)相與得到第一路時(shí)隙信號(hào)（由圖符94輸出），在第一路時(shí)隙信號(hào)和經(jīng)8位移位寄存器（圖符106）輸出的移位后的幀同步信號(hào)的作用下，從復(fù)接后的PCM信號(hào)中分接出第一路語音信號(hào)。圖符90為8位移位寄存器使串行數(shù)據(jù)變?yōu)椴⑿袛?shù)據(jù)，圖符120為8位鎖存器，再經(jīng)過圖符222的數(shù)模轉(zhuǎn)換器、圖符220的擴(kuò)張器、低通濾波器還原成第一路模擬的語音信號(hào)。同理可以得到第二路語音信號(hào)，只是要將幀同步信號(hào)移位16個(gè)碼元周期才能得到第二路時(shí)隙信號(hào)，其余過程同第一路語音信號(hào)的分接過程。 圖4.9 PC

29、M譯碼分接模塊圖4.10 第一路時(shí)隙信號(hào)波形圖4.11 第二路時(shí)隙信號(hào)波形4.4 系統(tǒng)的仿真 結(jié)合信號(hào)源模塊、編碼器子系統(tǒng)模塊和分接譯碼器模塊得到總通信系統(tǒng)的模塊圖，如下圖4.12所示。系統(tǒng)仿真采樣率定為2e+7Hz，采樣點(diǎn)定為40471。 圖4.12 系統(tǒng)systemview?？?仿真波形圖如下所示： 圖4.13 位同步信號(hào)波形圖由圖4.13表示的位同步信號(hào)中可以看出，此通信系統(tǒng)的位同步的頻率為5e+5Hz的方波信號(hào)，即周期為2e-6秒。 圖4.14 幀同步子系統(tǒng)輸出信號(hào)波形圖 圖4.14表示的是幀同步信號(hào)，通過測(cè)量得出每一幀的間隔為4.8e-5秒，從圖4.13我們知道每一位的碼元寬度為2e

30、-6秒，（4.8e-5）秒/（2e-6）秒=24，得出每一幀信號(hào)中是由三個(gè)8位碼元組成的。 圖4.15 還原后的第一路語音信號(hào)圖4.15為最終還原的第一路語音信號(hào)的波形圖，將此圖與圖4.2對(duì)比可看出，其波形基本上不失真的在接收端得到恢復(fù)，只是波形具有一定的延遲現(xiàn)象，傳輸?shù)倪^程中實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化的傳輸過程。圖4.16 還原后的第二路語音信號(hào)圖4.16為最終還原的第二路語音信號(hào)的波形圖，將此圖與圖4.3對(duì)比可看出，其波形基本上不失真的在接收端得到恢復(fù)，雖然第二路語音信號(hào)為高斯白噪聲信號(hào)，但是在收端還原出來的信號(hào)還是理想的。第5章 總結(jié)與體會(huì)通過此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)通信的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過親自動(dòng)手制作，使我們掌握的知識(shí)不再是紙上談兵。過而能改，善莫大焉。在課程設(shè)計(jì)過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測(cè)調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)