通信课程设计_PCM通信系统设计

课程设计任务书

学生姓名：易杨专业班级：电信0802 指导教师：苏扬工作单位：信息工程学院

题目： PCM通信系统设计

初始条件：

具备通信课程的理论知识；具备模拟与数字电路基本电路

的设计能力；掌握通信电路的设计知识，掌握通信电路的基

本调试方法；自选相关电子器件；可以使用实验室仪器调试。要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等

具体要求）

1、PCM码速率128KB，两路时分复用，通信双方有线连接，

语音信号无明显失真，采用A律压缩13折线芯片；

2、系统时钟信号频率2.048MHZ，时隙同步信号频率为8KHZ；

3、选用相应合适的芯片，设计确定电路形式，对单元电路

和整体系统进行计算、仿真验证。

4、进行系统仿真，调试并完成符合要求的课程设计说明书。时间安排：

二十二周一周，其中3天硬件设计，2天硬件调试

指导教师签名：年月日

系主任（或责任教师）签名：年月日

目录

摘要........................................................................ I 1 理论基础. (1)

1.1 PCM系统结构 (1)

1.2 PCM调制原理 (1)

1.2.1 抽样 (1)

1.2.2 量化 (1)

1.2.3 编码 (4)

2 TP3067介绍 (6)

2.1 TP3067功能概述 (6)

2.2 TP3067内部逻辑框图 (6)

2.3 TP3067引脚排列图与功能 (7)

3 工作原理分析 (9)

4 实验电路与仿真 (11)

4.1 电路原理图 (11)

4.2 仿真电路模块 (11)

4.2.1 信号源子系统 (13)

4.2.2 编码器模块 (13)

4.2.3 译码器模块 (14)

5 仿真结果 (16)

心得体会 (18)

参考文献 (19)

摘要

SystemView 仿真软件可以实现多层次的通信系统仿真。脉冲编码调制（PCM）是现代语音通信中数字化的重要编码方式。利用SystemView 实现脉冲编码调制(PCM)仿真，可以为硬件电路实现提供理论依据。本次课程设计将通过仿真展示PCM编码实现的设计思路及具体过程，并加以进行分析。

关键词: PCM 脉冲编码通信系统SystemView

1 理论基础

1.1 PCM系统结构

PCM即脉冲编码调制，在通信系统中完成将语音信号数字化的功能，是把模拟信号数字化传输的基本方法之一。PCM的实现主要包括三个步骤：抽样、量化和编码。这三个步骤分别完成时间上离散、幅度上离散以及量化信号的二进制表示，把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号，然后在信道中进行传输。接收机将收到的数字信号经再生、译码、平滑后恢复出原始的模拟信号。

其过程表示如图1.1。

图1.1 PCM通信过程原理

1.2 PCM调制原理

1.2.1 抽样

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。

1.2.2 量化

从数学上来看，量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散幅度值的有限数集合。如图1.2.2-1所示，量化器Q输出L个量化值k y，k=1，2，

3，…，L 。k y 常称为重建电平或量化电化器输入信号幅度x 落在k x 与1+k x 平。当量化器输入信号幅度x 落在k x 与1+k x 之间时，量化器输出电平为k y 。这个量化过程可以表达为：{}1(),1,2,3,,k k k y Q x Q x x x y k L +==<≤==

这里k x 称为分层电平或判决阈值。通常k k k x x -=∆+1称为量化间隔。

图1.2.2-1 模拟信号的量化

模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。由于均匀量化存在的主要缺点是：无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变。因此，当信号()m t 较小时，则信号量化噪声功率比也就很小，这样，对于弱信号时的量化信噪比就难以达到给定的要求。通常，把满足信噪比要求的输入信号取值范围定义为动态范围，可见，均匀量化时的信号动态范围将受到较大的限制。为了克服这个缺点，实际中，往往采用非均匀量化。

非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。对于信号取值小的区间，其量化间隔v ∆也小；反之，量化间隔就大。它与均匀量化相比，有两个突出的优点。首先，当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度（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；其次，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、小信号的影响大致相同，即改善了小信号时的量化信噪比。

实际中，非均匀量化的实际方法通常是将抽样值通过压缩再进行均匀量化。通常使用的压缩器中，大多采用对数式压缩。广泛采用的两种对数压缩律是μ压缩律和A 压缩律。美国采用μ压缩律，我国和欧洲各国均采用A 压缩律，因此，PCM 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：

A X A Ax y 10,ln 1≤<+= 11,ln 1ln 1<≤++=X A

A Ax y A 律压扩特性是连续曲线，A 值不同压扩特性亦不同，在电路上实现这样的函数规律是相当复杂的。实际中，往往都采用近似于A 律函数规律的13折线