脉冲编码调制

脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真

目录

一、前言 (2)

二，设计目的 (3)

三、脉冲编码调制介绍 (3)

3.1简介 (3)

3.2脉冲编码调制PCM的基本原理 (4)

3.3编码 (5)

四、设计步骤 (5)

4.1系统介绍 (5)

4.2PCM编码器组件功能实现 (9)

4.3 PCM编码器模块 (10)

4.4 PCM译码器模块 (11)

4.5、系统仿真模型 (12)

4.6仿真波形 (13)

五、设计过程中需解决的问题 (14)

六、设计心得......................... 错误！未定义书签。参考文献 (14)

脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真

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。通过仿真展示了PCM 编码实现的设计思路及具体过程，并加以进行分析。

ABSTRACT

SystemView simulation software multi-level communication system simulation. Pulse code modulation (PCM) is a modern digital voice communication important encoding. SystemView achieved using pulse code modulation (PCM) emulation, the hardware circuit can provide a theoretical basis. The simulation shows the PCM code to implement the design concept and the specific process and analyze them.

关键词: PCM 编译码

一、前言

随着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同层次的设计、分析使用，并且提供了嵌入式的模块分析方法，形成多层系统，使系统设计更加简洁明了，便于完成复杂系统的设计。

SystemView具有良好的交互界面，通过分析窗口和示波器模拟等方法，提供了一个可视的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域也得到认可，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各种速率系统，并提供了内容丰富的基本库和专业库。本文主要阐述了如何利用SystemView实现脉冲编码调制（PCM）。系统的实现通过模块分层实现，模块主要由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，分析电路仿真结果，为最终硬件实现提供理论依据。

二，设计目的

1、学习通过利用计算机建立通信系统模型的基本方法和基本技能，学习会利用仿真的手段对通信系统的基本理论和基本算法进行验证。

2、学习现有流行的通信系统仿真软件的基本使用方法，如system view，利用这个软件解决通信中存在的问题。

三、脉冲编码调制介绍

3.1简介

脉冲编码调制(Pulse Code Modulation)是一种对模拟信号数字化的取样技术，将模拟语音信号变换为数字信号的编码方式，特别是对于音频信号。PCM 对信号每秒钟取样8000 次；每次取样为8 个位，总共64 kbps。取样等级的编码有二种标准。北美洲及日本使用Mu-Law 标准，而其它大多数国家使用A-Law 标准。

脉冲编码调制主要经过3个过程：抽样、量化和编码。抽样过程将连续时间模拟信号变为离散时间、连续幅度的抽样信号，量化过程将抽样信号变为离散时间、离散幅度的数字信号，编码过程将量化后的信号编码成为一个二进制码组输出。

所谓量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的所谓编码，就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。

3.2脉冲编码调制PCM的基本原理

脉冲编码调制就是把一个时间连续，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后在信道中传输。脉冲编码调制就是对模拟信号先抽样，再对样值幅度量化，编码的过程。

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。抽样速率采用8Kbit/s。

量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅

度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。

一个模拟信号经过抽样量化后，得到已量化的脉冲幅度调制信号，它

仅为有限个数值。

编码，就是用一组二进制码组来表示每一个

有固定电平的量化值。然而，实际上量化是在编

码过程中同时完成的，故编码过程也称为模/数

变换，可记作A/D。

话音信号先经防混叠低通滤波器，进行脉冲抽

样，变成8KHz重复频率的抽样信号（即离散的脉冲编码调制工作原理

脉冲调幅PAM信号），然后将幅度连续的PAM信号用“四舍五入”办法量化为有限个幅度取值的信号，再经编码后转换成二进制码。对于电话，CCITT规定抽样率为8K Hz，每抽样值编8位码，即共有28=256个量化值，因而每话路PCM编码后的标准数码率64kb/s。为解决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取量化间隔的非线性量化方法，即量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。

在实际中使用的是两种对数形式的压缩特性：A律和U律，A律编码主要用于30/32路一次群系统，U律编码主要用于24路一次群系统。A律PCM