时分复用系统设计

目录

第一章绪论 (1)

第二章设计原理 (2)

2.1 PCM编码原理 (2)

2.2 时分复用原理 (2)

第三章总体设计思路 (4)

3.1总体结构框图 (4)

3.2各单元电路设计 (4)

第四章软件仿真 (7)

4.1仿真软件 (7)

4.2两路信号 (7)

4.3编码以及时分复用子模块 (8)

4.4位同步模块 (11)

4.5帧同步模块 (12)

4.6时分解复用模块 (14)

4.7 PCM译码模块 (15)

4.8总系统仿真 (18)

第五章总结与体会 (19)

第一章绪论

随着现代通信技术的发展，为了提高通信系统信道的利用率，话音信号的传输往往采用多路复用通信的方式。这里所谓的多路复用通信方式通常是指：在一个信道上同时传输多个话音信号的技术，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的时分复用技术。

时分复用（TDM：Time Division Multiplexing）的特点是，对任意特定的通话呼叫，为其分配一个固定速率的信道资源，且在整个通话区间专用。TDM把若干个不同通道（channel）的数据按照固定位置分配时隙（TimeSlot：8Bit数据）合在一定速率的通路上，这个通路称为一个基群。时分复用是建立在抽样定理基础上的。抽样定理使连续（模拟）的基带信号有可能被在时间上离散出现的抽样脉冲所代替。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，利用这个时间空隙便可以传输其他信号的抽样值。因此，这就有可能沿一条信道同时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、再经时分复用分配器合路后送入信道，接收端先分路，然后各路分别解码和重建信号。PCM的32路标准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，一个路时隙用来传送帧同步码，另一个路时隙用来传送信令码，即一个PCM30/32 系统。

第二章设计原理

2.1 PCM编码原理

PCM即脉冲编码调制，在通信系统中完成将语音信号数字化功能。PCM的实现主要包括三个步骤完成：抽样、量化、编码。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。根据CCITT的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种建议方式，分别为A律和μ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，采用非均匀量化PCM编码其示意图见图2-1。

图2-1 PCM编码

2.2 时分复用原理

时分多路复用通信（此课题为两路）,是各路信号在同一信道上占有不同时间间隙进行通信。由前述的抽样理论可知，抽样的一个重要作用，是将时间上连续的信号变成时间上离散的信号，其在信道上占用时间的有限性,为多路信号沿同一信道传输提供了条件。具体说，就是把时间分成一些均匀的时间间隙，将各路信号的传输时间分配在不同的时间间隙，以达到互相分开，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以下,然后加到快速电子旋转开关(称分配器)K1,K2开关不断重复地作匀速旋转，每旋转一周的时间等于一个抽样周期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，发端分配器不仅起到抽样的作用，同时还起到复用合路的作用。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，由收端分配器旋转开关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、再经时分复用分配器合路后送入信道，接收端先分路，然后各路分别解码和重建信号。

图2-2 时分多路复用

第三章总体设计思路

3.1总体结构框图

框图如图3-1所示：

图3-1 总框图

两路信号先经过编码以及时分复用子模块形成合路信号，然后通过位同步，帧同步，通过时分解复用分离出两路信号，然后两路信号分别进入不同的译码子系统，完成还原各路信号。

3.2各单元电路设计

3.2.1 PCM 编解码

该电路由晶体振荡电路、帧同步信号产生器、编码器、译码器、话筒电路和耳机电路组成。其中晶体振荡电路用 4.096MHz的晶体谐振器组成振荡电路，通过分频得到PCM 编码和解码的位时钟2.048MHz，帧同步信号产生器产生的同步信号来完成两路信号的复接，话筒电路和耳机是图中的语音电路，完成语音信号的生成与拾取。

3.2.2 复接、分接

数字复接实质上就是对多路数字信号进行时分复用，让不同的支路信号占用不同的时隙时间，在接收端再根据时间上的不同将信号分开，这一步骤叫分接，它是复接的逆过程。

复接方式有三种：按位复接、按字复接、按帧复接。每路每次只插入1个符号的方式称为按位复接。对于二进制码序列，按位复接即按比特复接。这种方法是以1比特码为单位，对每个复接支路的信号每次只复接1位码，按位复接的最大优点是对复接缓冲

存储器的容量要求小、简单易行、容易实现。

3.2.3 压缩与扩张

压缩与扩张特性分别如图3.2，图3.3所示

图3.2 压缩图3-3 扩张

3.2.4 位同步和帧同步

1.位同步基本原理

位同步锁相法的基本原理和载波同步类似。在接收端利用鉴相器来比较接收码元和本地产生的位同步信号的相位，若两者不一致（超前或滞后），鉴相器就产生误差信号去调整位同步信号的相位，直至获取准确的位同步信号为止。

我们把采用锁相环来提取位同步信号的方法称为锁相法。在数字通信中，常采用数字锁相法提取位同步信号。如图3-4所示，它由高稳定度的晶振、分频器、相位比较器和控制器组成。

图3-4 数字锁相原理方框图