通信原理三级项目——数字语音通信系统设计
通信原理1

通信原理11.1 差不多概念1、通信:通信确实是异地间人与人、人与机器、机器与机器进行信息的传递和交换。
通信的目的在于信息的传递和交换。
2、信息:信息是人类社会和自然界中需要传递、交换、储备和提取的抽象内容。
由于信息是抽象的内容,为了传递和交换信息,必须通过语言、文字、图像和数据等将它表示出来,即信息通过消息来表示。
3、消息:消息是信息的载荷者。
消息有不同的形式,例如语言、文字、符号、数据、图片等。
4、信号:信号是消息的表现形式,消息是信号的具体内容。
信号是消息的载体,是表示消息的物理量。
5、通信系统:我们把实现信息传输过程的全部设备和传输媒介所构成的总体称为通信系统。
1.2 通信系统模型1、一样模型我们把实现信息传输所需一切设备和传输媒介所构成的总体称为通信系统。
以点对点通信为例,通信系统的一样模型如图1-1所示。
图1-1通信系统的一样模型发送设备的作用一方面是把信息转换成原始电信号。
该原始电信号称为基带信号;另一方面将原始电信号处理成适合在信道中传输的信号。
信道是指信号传输通道,按传输媒介的不同,可分为有线信道和无线信道两大类。
接收设备的功能与发送设备相反,即进行解调、译码等。
它的任务是从带有干扰的接收信号中复原出相应的原始电信号,并将原始电信号转换成相应的信息,提供给受信者。
2、模拟通信系统模型传输模拟信号的系统称为模拟通信系统。
如图 l-2 所示。
图1-2 模拟通信系统模型变换器将语音信息变成电信号〔模拟信源〕,然后电信号经放大设备后能够直截了当在信道中传输。
为了提高频带利用率,使多路信号同时在信道中传输,原始的电信号〔基带信号〕一样要进行调制才能传输到信道中去。
调制是信号的一种变换,通常是将不便于信道直截了当传输的基带信号变换成适合信道中传输的信号,这一过程由调制器完成,通过调制后的信号称为已调信号。
在接收端,经解调器和逆变换器还原成语音信息。
3、数字通信系统模型数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统。
通信原理PCM
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1 设计原理1.1 PCM系统基本原理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调制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。
为改善小信号量化性能,采用压扩非均匀量化,有两种方式,分别为A律和μ律方式,此处采用了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通信系统示意图图1.1 时分复用PCM通信系统框图1.2 抽样、量化、编码下面介绍PCM编码中抽样、量化及编码的原理:(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。
(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。
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m t 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()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∆也小;反之,量化间隔就大。
它与均匀量化相比,有两个突间,其量化间隔v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。
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。
水声数字语音通信系统的设计与仿真
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水声通信原理课程设计姓名:班级:学号:摘要本次设计以水下语音通信为背景,建立一个数字通信系统,首先通过分析设计要求了解了课题背景,从课本、图书馆、网络获取一定的资料,进行整理之后,先大致建立多个方案想法并比较其优缺点,结合各个方案想法的优缺点进行结合分析,然后选择其中之一重点分析确定该系统原理为:信源经过码激励线性预测语音编码(CELP)编码。
再用卷积码对水声信道进行编码,然后用QPSK的方式进行调制。
在水声信道中,由于水介质的吸收使得可利用的工作频率较低,信道带宽较窄,因而通信速率也较低。
要想在水中进行数字语音通信就必须对语音信息进行大幅度压缩,降低传输所需的比特率。
本论文对数字语音压缩算法进行研究,采用码激励线性预测语音编码(CELP)对原始语音进行编码,并采用带宽利用率较高的相位调制技术对压缩语音进行传输,同时结合自适应均衡等技术来有效地克服信道多途传播产生的码间干扰,纠错编码技术进一步降低系统的误码率。
在设计过程中,先确定整个的流程框架,对该系统进行大致设计,画出整个设计的流程图,并初步分析系统画出系统框架图,对整个系统建立模型,并且运用具体知识分块设计,在每一步中进行设计,在给定参数的条件下完成系统设计,反复核查系统的可行性与可靠性,为了使系统能够正常运转,还运用了Matlab软件进行仿真,具体的分析仿真结果,依据仿真的结果进行综合性能分析与误差分析,以便更好的了解此系统的整体性能。
然后对于系统的结构可行性和最后的综合性能分析以及误差分析对系统进行总体评价。
最后通过一段时间的准备与设计,对这次课程设计进行了总结,总结这次设计中出现的问题以及自己的收获,了解问题出现的原因并进行解决,并分析自己的收获,争取在下次的设计或者其他工作中取得更好的成绩关键字:水声数字通信 CELP matlab QPSK调制 Viterbi译码一.引言 (4)二.原理介绍 (6)三.方案选择 (8)四.方案设计 (13)五.仿真及结果 (13)六.方案总结 (39)七.心得体会 (40)八.参考文献 (40)一.引言设计要求期望达到如下指标:平均传输速率:4kbits /s传输距离:4千米左右误码率: 0.001以下带宽:3kHz ,载频60k 。
语音通信原理
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语音通信原理语音通信是指通过声音来进行信息传递的通信方式。
在现代社会中,语音通信已经成为人们日常生活和工作中不可或缺的一部分。
无论是手机通话、网络语音聊天还是语音识别技术,都离不开语音通信原理的支持。
本文将从声音的产生、传输和接收三个方面,介绍语音通信的原理。
首先,声音的产生是语音通信的第一步。
声音是由声源产生的,当声源振动时,周围的空气也会跟着振动,形成声波。
这些声波会通过空气传播到接收者的耳朵,被耳膜接收并转化成电信号发送到大脑,最终被解析成语音信息。
在语音通信技术中,手机的麦克风、网络语音通话的话筒等设备都起到了声音产生和采集的作用。
其次,声音的传输是语音通信的关键环节。
一旦声音被产生并采集到,就需要通过传输媒介传送到接收端。
在传统的电话通信中,声音是通过模拟信号传输的,而在现代的数字通信中,声音则会被转换成数字信号进行传输。
无论是模拟信号还是数字信号,都需要通过传输介质如电话线、光纤、无线电波等进行传输。
在传输过程中,需要考虑信号的稳定性、抗干扰能力以及传输距离等因素。
最后,声音的接收是语音通信的最终环节。
接收端需要将传输过来的声音信号转换成可听的声音,并传递给接收者。
在传统电话通信中,接收端通过耳机或者电话听筒来接收声音;而在网络语音通话中,声音通过扬声器播放出来。
无论是哪种方式,接收端的设备都需要具备音频解码和声音输出的功能。
总的来说,语音通信的原理是基于声音的产生、传输和接收。
通过声音的产生,将信息转换成声波;通过传输,将声音信号传送到接收端;通过接收,将声音信号转换成可听的声音。
语音通信技术的发展,不仅使得人们的交流更加便捷高效,也推动了语音识别、语音合成等相关技术的发展。
随着科技的不断进步,相信语音通信技术也会不断完善和创新,为人们的生活带来更多便利。
数字语音处理课程设计

摘要语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科,是一门新兴的交叉学科,是在多门学科基础上发展起来的综合性技术。
它涉及到数字信号处理、模式识别、语言学、语音学、生理学、心理学及认知科学和人工智能等许多学科领域。
语音信号处理是目前发展最为迅速的信息科学研究领域中的一个,其研究设计一系列前沿课题,切处于发展之中。
其研究成果具有重要的学术及应用价值!语音信号的采集和分析技术的应用和发展与语音学、声音测量学、电子测量技术等学科紧密联系,其中语音采集和分析仪器的小型化、智能化、数字化以及多功能化的发展越来越快,分析速度较以往也有了大幅度的提高。
本次课程设计主要介绍了语音信号的录制、语音信号的采集与分析、语音信号的采样、语音信号的频谱分析、叠加噪声后的频谱分析、滤波器的设计以及对于语音信号的回放等知识。
通过PC机或COOL EDIT PRO录制一段语音信号,运用MATLAB或PRAAT对其进行仿真分析,然后设计滤波器加入噪声的语音信号进行滤波处理,比较滤波前后语音信号时域波形或频谱的变化,最后实现对于语音的回放设计!关键词:语音信号,数字滤波器,PARRT,MATLAB目录1.绪论2.语音信号处理的原理3.语音信号的录制与采集4.语音信号的时域及频域分析5.语音信号的加噪与频谱分析6.滤波器的设计及分析7.语音信号的回放8.小结9.参考文献10.附录1.绪论1.1课题背景及意义语音信号处理是研究用数字信号处理技术和语音学知识对语音信号进行处理的新兴的学科,是目前发展最为迅速的信息科学研究领域的核心技术之一。
通过语音传递信息是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息形式。
同时,语言也是人与机器之间进行通信的重要工具,它是一种理想的人机通信方式,因而可为信息处理系统建立良好的人机交互环境,进一步推动计算机和其他智能机器的应用,提高社会的信息化程度。
语音信号处理是语音学与数字信号处理技术相结合的交叉学科,它和认知科学、心理学、语言学、计算机科学、模式识别和人工智能等学科联系紧密。
5 移动通信原理 第五章 语音编码、信道编码和交织技术
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第5章语音编码、信道编码和交织技术引言一般的数字通信系统都包含信源编解码、信道编解码和调制解调这三对功能模块,语音编码是一种信源编码的,在移动通信中由于信道的特点,往往还需要交织和去交织这一对功能模块。
为什么要进行信源编码、信道编码和交织呢?从实现过程分析:信源编码——原理:去掉一些信息(信源中统计特性具有相关性的信息);(有效性)目的:尽可能用最少的信息比特表示信源,从而达到压缩信息速率,以较少的信息速率传送信息;信道编码——原理:加入一些信息(监督码或检验码);(可靠性)目的:用来供接收端纠正或检出信息在信道中传输时,由于干扰、噪声或衰落等所造成的误码。
交织——原理:不改变信息量,只改变信息的排序;(可靠性)目的:克服信道中由于深衰落而造成的突发的成串的误码。
对本章的学习,我们复习信源编码和信道编码的基础上,重点掌握:1.移动通信对编码的要求;2.蜂窝移动通信典型系统用到的编码方式;3.在这些系统中的实现过程;4.交织的原理和作用。
5.1 语音编码通信系统中的语音编码的目的是解除语音信源的统计相关性,语音编码大致分为三类。
一.语音编码的分类(参考:《吴伟陵,《移动通信原理》,电子工业出版社,P72)1.波形编码波形编码是以精确再现语音波形为目的,并以保真度即自然度为度量标准的编码方法。
这类编码是保留语音个性特征为主要目标的方法,其码速较高。
常用的波形编码及其原理:PCM、DPCM、ADPCM应用:适用于骨干(固定)通信网。
2.参量编码利用人类的发声机制,仅传送反映语音波形变化主要参量的编码方法。
在接收端,可根据发声模型,由传送过来的变化参量激励产生人工合成的语音。
参量编码的主要标准是可懂度。
显然,这类编码是以提取并传送语音的共性特征参量为目的的编码方式,其码速较低。
(声码器)常用的参量编码及其原理:LPC应用:主要用于军事保密通信。
3.混合编码混合编码是吸取上述两类编码的优点,以参量编码为基础,并附加一定的波形编码特征,以实现在可懂度基础上适当改善自然度目的的编码方式。
数字语音编码教学设计
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数字语音编码教学设计1. 课程背景随着科技的不断发展,语音编码技术已经广泛应用于现代通信,音视频流媒体传输,语音识别等领域,成为现代通信领域的重要组成部分。
数字语音编码作为其中的重要部分,教学设计旨在让学生通过本次课程的学习,深入了解数字语音编码的基本原理和编码标准。
2. 教学目标本次教学设计的目标是:1.让学生了解数字语音编码的基本原理和编码标准。
2.掌握线性预测编码(LPC)和自适应差分脉冲编码(ADPCM)两种常用的数字语音编码技术的实现方法。
3.了解数字语音编码在通信和音视频传输中的应用。
3. 教学内容3.1 数字语音编码基本原理1.数字语音的采样和量化2.数字信号的离散化表示和连续化表示3.数字语音编码的基本原理3.2 线性预测编码1.LPC的基本原理和原理框架2.LPC编码的实现算法3.基于LPC的数字语音解码3.3 自适应差分脉冲编码1.ADPCM的基本原理和原理框架2.ADPCM编码的实现算法3.基于ADPCM的数字语音解码3.4 数字语音编码在通信和音视频传输中的应用1.通信中数字语音编码的应用实例2.音视频传输中数字语音编码的应用实例4. 教学方法本次课程采用授课和实验相结合的方式进行教学。
首先,通过授课方式讲解数字语音编码的基本原理和两种常见的编码技术,然后,通过实验的方式让学生亲自实现LPC和ADPCM编码、解码过程,并了解数字语音编码在通信和音视频传输领域的应用实例。
教师会给出实验指导书,并提供编程代码和相关资源。
5. 教学评估本次课程的评估分为两部分:1.实验报告和实验评估:学生需要根据实验指导书完成实验,并撰写实验报告。
实验评估包括实验过程和实现结果等。
2.课堂测试:考核学生对数字语音编码基本原理和应用的理解和掌握程度。
6. 总结本次数字语音编码教学设计旨在让学生了解数字语音编码的基本原理和编码标准。
通过线性预测编码(LPC)和自适应差分脉冲编码(ADPCM)这两种常用的数字语音编码技术,学生可以了解数字语音编码在通信和音视频传输中的应用实例,掌握相关编码和解码技术,并可以进行相关实验验证。
语音通信系统 PPT
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根据进入公用电话网话务量得大小,可将进入公用电话网得局 间中继线分为单向中继线与双向中继线2类。
2、传输链路
传输链路就是网络节点得连接媒介,就是信息传递得通道,它一般包括 图6-1中得信道、交换器与反变换器得一部分。
3、转接交换设备
转接交换设备就是通信网得核心,其基本功能就是完成接入交换节点链 路得汇集、转接接续与分配,以实现一个呼叫终端与它所要求得另 一个或多个用户终端之间得路由选择与连接。
电话通信系统
二、电话通信系统
电话通信系统有三个组成部分:一就是电话交换设备,二就是传输系 统,三就是用户终端设备。
电话交换机按其使用场合可分为两大类:一类就是用于公用电话网得交换 机,另一类就是用户专用电话网得交换机,简称用户交换机。公用电话 网得交换机就是用于用户交换机之间中继线得交换。用户交换机就是 机关团体、宾馆酒店、企事业单位内部进行电话交换得一种专用交换 机。
电话通信系统
(1)单向中继方式 一般当交换设备得容量在500门以上,中继线数大于37对时采用。如图 6-9所示。
图6-9 半自动单向中继方式
(2)双向中继方式 当交换设备得容量在50门以内,中继线数在5对以下时采用双向中 继得方式,可以提高小群中继线群得效率,如图6-10所示。
图6-10 半自动双向中继方式
移动通信系统
(二)移动通信室内覆盖系统
目前移动通信室内覆盖系统主要采用微蜂窝+室内分布天线得方式, 即微蜂窝与相应得移动通信系统相连接,使其成为移动通信系统得一部 分,微蜂窝所发射得无线电信号经过信号分配系统在建筑物内多点小功 率辐射,从而实现在保证足够得通信信道得前提下得均匀覆盖。
语音通信系统施工方案

语音通信系统施工方案1. 引言语音通信系统是一种用于实现人与人之间的语音沟通的技术系统。
在许多场所,如办公室、会议室、学校等,语音通信系统都起着重要的作用。
本文档提供了一个语音通信系统的施工方案,包括系统的设计、建设和测试。
2. 系统设计2.1 系统组成语音通信系统主要由以下组件组成: - 语音输入设备:包括麦克风、话筒等,用于将语音转换成电信号并输入系统。
- 语音输出设备:包括扬声器、电话等,用于将电信号转换成可听的语音。
- 语音处理单元:负责语音信号的采集、压缩、传输和解压缩等处理过程。
- 控制单元:用于管理系统的运行,包括通话控制、用户管理等功能。
2.2 网络拓扑语音通信系统可以基于多种网络拓扑结构进行构建,常见的拓扑结构包括: -点对点拓扑:适用于小规模的办公室或个人使用,每个终端设备直接连接到语音处理单元。
- 星型拓扑:适用于中等规模的办公室或学校,每个终端设备通过交换机与语音处理单元相连。
- 城域网拓扑:适用于大规模的组织或企业,通过路由器将各个局域网连接起来,实现语音通信系统的覆盖。
3. 施工步骤3.1 系统规划和设计在施工前,需要进行系统规划和设计,包括确定语音通信系统的需求、系统的功能模块、网络拓扑结构等。
此阶段需要与相关部门和用户进行沟通,确保系统能够满足实际的需求。
3.2 设备采购和安装根据规划和设计的结果,采购所需的语音输入设备、输出设备、语音处理单元等。
同时,根据网络拓扑结构,安装设备并进行测试,确保设备之间的连接正常。
3.3 系统集成和配置将采购和安装的设备进行集成,并进行系统配置。
包括设置语音处理单元的参数、配置用户权限等。
同时,进行系统级别的测试,确保系统可以正常运行。
3.4 用户培训和测试在系统集成和配置完成后,进行用户培训,让用户熟悉语音通信系统的使用方法。
同时,进行系统级别和用户级别的测试,发现并修复可能存在的问题。
3.5 系统交付和维护在系统经过测试并满足要求后,将系统交付给用户使用,并提供维护服务。
通信系统pcm系统设计与仿真

通信系统pcm系统设计与仿真摘要: SystemView 仿真软件能够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,能够为硬件电路实现提供理论依据。
通过仿真展现了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 编译码1、引言随着电子技术和运算机技术的进展,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,能够满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用,同时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,专门在信号分析、通信系统等领域。
其能够实现复杂的模拟、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差不多库和专业库。
本文要紧阐述了如何利用SystemView实现脉冲编码调制〔PCM〕。
系统的实现通过模块分层实现,模块要紧由PCM编码模块、PCM译码模块、及逻辑时钟操纵信号构成。
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。
2、系统介绍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的实现要紧包括三个步骤完成:抽样、量化、编码。
分别完成时刻上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。
依照CCITT的建议,为改善小信号量化性能,采纳压扩非平均量化,有两种建议方式,分别为A律和μ律方式,我国采纳了A律方式,由于A律压缩实现复杂,常使用13 折线法编码,采纳非平均量化PCM编码示意图见图1。
图1 PCM原理框图下面将介绍PCM编码中抽样、量化及编码的原理:(a) 抽样所谓抽样,确实是对模拟信号进行周期性扫描,把时刻上连续的信号变成时刻上离散的信号。
电子通信广电工程设计中的数字音频与语音传输

电子通信广电工程设计中的数字音频与语音传输在电子通信广电工程设计中,数字音频与语音传输是非常重要的一部分。
随着科技的不断进步和发展,数字音频与语音传输技术在广播电视、无线通信、音频设备等领域得到了广泛应用。
它的出现不仅提高了音频的传输质量,还提供了更多的功能和特性,为用户提供了更好的音频体验。
数字音频是将模拟音频信号转换为数字信号,通过数字化的方式进行传输和处理的技术。
它可以将音频信号转换为数字数据,然后通过网络、通信设备或存储设备进行传输或储存。
数字音频传输的优势在于传输质量高、抗干扰能力强、容错性好等。
此外,数字音频还可以进行压缩编码,减少数据量,提高传输效率。
数字语音传输是指将语音信号进行数字化处理和传输的技术。
语音信号经过模拟到数字的转换,可以进行编码、解码、存储和传输。
数字语音传输技术广泛应用于电话通信、语音识别、语音合成等领域。
它能够提高语音的传输质量、提供更多的功能和特性,如语音识别和合成。
在电子通信广电工程设计中,数字音频与语音传输的设计需要考虑以下几个方面:首先,要考虑数字音频与语音传输的传输质量。
传输质量是衡量音频传输性能的重要指标。
传输质量好意味着音频能够保持原始信号的准确性和清晰度,在传输过程中减少失真和干扰。
因此,在设计过程中需要选择适合的传输协议、编码算法以及传输介质,以保证音频信号能够高保真地传输。
其次,要考虑数字音频与语音传输的延迟。
延迟是指信号从源端到目的地所需的时间。
在某些应用中,如实时通信、远程会议等,延迟必须控制在合理的范围内,以保证语音传输的实时性和连贯性。
因此,在设计过程中需要选择合适的传输协议和传输方式,以尽可能减少传输延迟。
此外,还需要考虑传输容量和带宽管理。
数字音频与语音传输的数据量较大,需要有足够的传输容量和带宽来支持。
在设计过程中可以采用数据压缩、数据编码等方式来减小数据量,提高传输效率。
同时,还需要合理规划网络资源,避免带宽拥塞和传输阻塞。
《移动通信原理》课程教案

《移动通信原理》课程教案一、教学目标1. 了解移动通信的基本概念、历史和发展趋势。
2. 掌握移动通信系统的组成及其工作原理。
3. 熟悉移动通信技术的应用及其在未来通信领域的发展方向。
二、教学内容1. 移动通信概述移动通信的定义移动通信的发展历程移动通信的应用领域2. 移动通信系统组成移动终端基站传输网络控制中心3. 移动通信技术原理调制与解调扩频技术多址技术信道编码与解码4. 移动通信标准GSMCDMA4G LTE5G5. 移动通信技术应用语音通信数据通信物联网应用车联网应用三、教学方法1. 讲授:讲解移动通信的基本概念、原理和技术。
2. 互动:提问和回答,巩固知识点。
3. 案例分析:分析实际应用场景,深入了解移动通信技术的作用。
4. 小组讨论:分组讨论移动通信技术的发展趋势及其在未来通信领域的应用。
四、教学资源1. PPT课件:展示移动通信的基本概念、原理、技术和应用。
2. 视频资料:播放移动通信系统的实际运行场景,增强学生的直观感受。
3. 网络资源:介绍移动通信相关的前沿技术和发展动态。
五、教学评价1. 课堂问答:评估学生对移动通信基本概念和原理的理解。
2. 课后作业:检验学生对移动通信技术和应用的掌握情况。
3. 小组报告:评价学生对移动通信发展趋势及其在未来通信领域应用的分析能力。
4. 期末考试:综合考察学生的学习效果。
六、教学安排1. 课时:共计32课时,每课时45分钟。
2. 授课方式:课堂讲授与实践相结合。
3. 教学进度:章节一:4课时章节二:4课时章节三:6课时章节四:6课时章节五:8课时七、教学案例1. 案例一:分析我国移动通信市场的发展历程和现状。
2. 案例二:探讨4G LTE技术在智能交通领域的应用。
3. 案例三:预测5G技术在未来的发展趋势及其应用场景。
八、实践环节1. 项目一:搭建简单的移动通信系统模型。
2. 项目二:分析移动通信信号的调制与解调过程。
3. 项目三:基于移动通信技术,设计一个物联网应用场景。
三级通信组网条件下的语音通话方案设计与实施
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图1 系统连接关系示意图输设备进行连接,以增加系统间通信传输距离,而在每个系统的一级终端留有物理接口,可通过有线接入中继传输设备、电话机、中继交换机等设备,以达到增加传输距离、与电话机通信和接入市话网的功能。
而在本语音系统内部,可通过有线和无线两种方式实现平级、上下级、越级之间的语音通信功能。
2 组网模式2.1 有线组网有线组网模式下,各级话音终端通过高速有线方式与上、下级单位进行连接。
组网结构如图2所示。
2.2 无线组网无线组网模式下,各级话音终端通过无线方式与上、下级单位进行连接。
如图3所示。
2.3 混合组网线方式与上、下级终端进行连接,如图4所示。
3 主要功能3.1 话音终端间通话功能话音终端组网后可以进行数据传输和语音通话,其具体功能要求如下:1)各级话音终端可以与直连友邻话音终端进行通话,在有线传输模式下,实现双向双工通话功能,在无线传输模式下,实现单向单工语音通话功能;2)在有线模式传输下,各级话音终端间可进行语音通话,各级话音终端也可越级进行语音通话,实现双向双工通话功能。
3.2 各级话音终端可与中继传输设备通话功能各级话音终端可以与中继传输设备进行通话。
3.3 各级话音终端可与电话机通话功能图2 有线组网模式图3 无线组网模式图4 混合组网模式图5 SIP系统架构图6 话音终端用户作为主叫时呼叫流程图图7 终端用户作为被叫时呼叫流程图3.4 各级话音终端可与中继交换机通话功能各级话音终端可以通过顶层话音终端与直连的中继交换机进行语音呼叫和通话功能。
4 设计与实施4.1 总体设计4.1.1 有线通信模式SIP是一个应用层的控制协议,在SDP协议的配合下,可以用来建立、修图8 话音终端通话业务流程图表1 应用报文格式定义(单位:bytes)报文头接收地址发送地址信息类型正文长度正文校验和0x7E4412n2语音呼叫和通话功能。
要实现各种话音媒体流的传输及转换功能。
4.1.2 无线通信模式在本系统中采用超短波电台实现无线通信,受超短波电台带宽的影响,不可能采用有线通信方式下的SIP 协议通信机制,而只能采用自定义话音呼叫信令的方式。
数字语音通信系统
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二进制频移(2FSK)调制
调制原理
相干解调
2FSK调制的仿真
基带信号及其反码
载波信号
调制信号
相干解调的仿真
原始信号及噪声波形
经过带通滤波器 以后的波形
经过相乘器以后的 波形
相干解调的仿真
经过低通滤波器 以后的波形
经过抽样判决器 以后的波形
谢谢各位老师
设计方案
本系统采取非均匀量化,即根据信号的不同区间来确定量化间隔。 非均匀量化有以下优点: 1.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 2.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
PCM脉冲编码调制的仿真
数字语音通信系统
——3491 ) 郭乾(2009300817
通信系统的基本模型
设计总体方案
1.信源编码:采用PCM编码中的A律13折线编码; 2.信道编码:采用的是循环码;
3.数字调制解调: 采用2FSK调制方式,接收采用相干解调。
脉冲编码调制
PCM通信系统方框图 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,抽样速率的下限是由抽样定理确定。 2.量化 所谓量化就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散。 3.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。
(2)由于其循环特性,编码运算和伴随式计算,可用反馈移位寄存器来实现,硬件实现 简单。 2.循环码的编码 利用生成多项式实现编码 3.循环码检错与纠错能力 循环码是一种线性分组码,所以其纠检错能力与线性分组码相当
循环码的仿真
信 源 码 元
噪 声
CDMA仿真(通信原理三级项目)
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用户4
平均值
0.02832
0.02904
0.0276
0.02682
(1)不同反馈系数频谱图
(2)相同反馈系数延迟后的频谱图
三、扩频与解扩 1、扩频与解扩的概念
扩频通信技术是一种信息传输方式, 在发端采用扩频码调制,使信号所占的 频带宽度远大于所传信息必需的带宽, 在收端采用相同的扩频码进行解扩以恢 复所传的信息数据。 这一处理时的接收机输出的信噪比 相对于输入信噪比大大改善,从而提高 了系统的抗干扰能力。
扩频
2、扩频通信系统的类型
CDMA仿真
1 2 3 4
CDMA的简介 伪随机序列(PN)
扩频的基本概念
CDMA通信系统的仿 真
一、CDMA的简介 1、CDMA技术
CDMA是指在各发送端使用不相同、相互 (准)正交的地址码调制所传送的信息,而在 接收端在利用码型的(准)正交性,通过相关 检测,从混合信号中选出相应的信号的一种技 术。 在CDMA通信系统中,不同用户传输信息 所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分, 而是用各不相同的编码序列来区分。换句话说, 是靠信号的不同波形来区分的,如果从频域或 时域来观察,多个CDMA信号是互相重叠的, 接收机用相关器可以在多个CDMA系统中窜出 其中使用预定码型的信号。
(1)直接序列扩频(DS)
(2)跳频(FH) (3)跳时(TH) (4)各种混合方式
扩频
3、直接序列扩频(DS)原理
直接序列扩频就是用具有高速率的 扩频码序列在发端去扩展信号的频谱,在 收端解扩还原信息。
扩频
四、CDMA通信系统仿真
1、系统框图
CDMA仿真
2、系统具体实现级分析
CDMA仿真
单路数字语音通信系统仿真通信原理课程设计
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目录一设计思路与系统总框图 (1)二各模块电路设计与仿真 (2)Ⅰ编码与译码 (2)1、基本原理 (2)2、设计与仿真 (4)Ⅱ调制与解调 (7)1、基本原理 (7)2、设计与仿真 (9)三系统总体设计与调试 (12)四总结与体会 (15)一设计思路与系统总框图实际中的语音信号为模拟信号,为实现信号有效高速的传输,首先须将模拟信号转换为数字信号。
实现这一转换的过程称为语音编码。
语音编码分为抽样、量化、编码三个步骤。
这样,把取值连续的模拟信号转换成为了离散的数字基带信号。
实际中大多数通信通道都是带通信道,即频率通带远离f=0的信道。
基带信号只适合在低通型信道中传输。
为了使数字信息在带通信道中传输,须用数字基带信号对载波进行调制,将载有信息的信号频率搬迁到信道的频带之内。
频带调制可以有效地使信号与信道的频谱特性相匹配,使信道噪声的影响减小到最低。
至此,可以实现信号的发送。
经过理想信道的传输,在接受端收到了无损耗的调制信号。
对应于调制,在接收端首先对调制信号进行解调,恢复成原来的基带信号。
得到恢复出来的数字基带信号后,再经过译码,便可将数字信号还原为原始的模拟语音信号。
由此得到的系统框图如图1所示。
图1 系统总框图二 各模块电路设计与仿真Ⅰ 编码与译码 1、基本原理脉冲编码调制PCM 是将模拟信号变换成二进制信号的基本和常用方法。
在脉冲编码调制中,首先对模拟信号最低以奈奎斯特速率进行抽样,然后对抽样值进行量化和编码,从而得到数字信号。
从通信的调制概念看,可以认为PCM 编码过程是用模拟信号调制一个二进制的脉冲序列,载波是脉冲序列,调制改变脉冲序列的有无(为“1”、“0”)的过程。
实质上,脉码调制和A/D 转换时一回事。
PCM 系统的原理方框图如图2所示。
图中模拟信号经抽样后得到了样值序列,样值序列在时间上是离散的,但在幅度上的取值还是连续的,即有无限多种取值。
这样,就必须对样值进一步处理,使它成为在幅度上是有限种取值的离散样值。
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数字语音通信系统设计*名:***学号:************班级:通信工程1班课程名称:通信原理指导教师:许**2015年4月数字语音通信系统设计郭耀华(燕山大学信息科学与工程学院)摘要:本文是关于一个数字语音通信系统的设计与实现,首先介绍数宇通信系统的基本原理,然后分别从信源编码、信道编码和数宇调制与解调三个方面介绍本系统的设计与实现。
本系统信源编码中脉冲编码调制采用非均匀量化,A律压缩13折线法编码,非均匀量一可以得到较高的信噪比并且非均匀量化时,量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。
信道编码采用循环码,循环码的编码和解码设备都不太复杂,而且纠错的能力较强。
在数宇调制中采取了二进制频移键控调制方式,此方法利用数字基带信号控制在波的频率来传送信息,解调时用了相干解调,方法简便,容易实现。
关键字:信源编码与译码信道编码与译码数字调制与解调1数字通信系统的基本原理1.1数字通信系统的模型1.2信息源它的作用是把各种消息转换为原始电信号,信源分为模拟信源和数字源。
本文的偷入信号采用模拟信源,通过A/U转换把输入的模拟信号转换为数字信号,模拟信号转化为数字信号包括三个步骤:抽样、量化和编码。
模拟号首先被抽样。
通常抽样是按照等时间间隔进行的,虽然在理论上并不是必须如此的。
模拟信号被抽样后,成为抽样信号,它在时间上是离散的,但是其值仍然是连续的,所以是离散模拟信号。
第二步是量化。
量化的结果使抽样信号变成量化信号,其取值是离散的。
故量化信号已是数宇信号了,它可以看成是多进制的数字脉冲信号。
第三步是编码。
第一步:抽样的定理。
设一个连续模拟信号m(t)中的最高频率<fh介且带宽受到限制时,则以间隔时间为T≤1/2 fH的周期性冲击脉冲对它抽样时,信号不发生混叠,即奈全斯特的定理。
第二步:量化。
模拟信号的抽样值为m (KT),其中T是抽样周期,k是整数。
量化原理公式:mg(kT}=qi;当mi-1≤m(KT)<m在非均匀量化时,量化间隔是随信随号抽样值的不同而变化的。
信号抽样值小时,量化间隔也小;信号抽样值大时,量化间隔也大。
非均匀量化的实现方法通常是在进行量化之前,先将信一号抽样值压缩,再进行均匀量化。
其压缩是用一个非线性电路将输入电压x变换成输出电压y:y=f(x)第三步:脉冲编码调制。
通常把从模拟信号抽样、量化,直到变换成为二进制符号的过程,称为脉冲编码调制。
1.3信源编码与译码它的基本功能一是提高信息传愉的有效性,即通过某种数据压缩技术设法减少码元数目和降低码元速率。
码元速率决定传输所占的带宽,而传输带宽反映了通信的有效性。
二是完成模/数(A/D)转换,即当信息源给出的是模拟信号时,信源编码器将其转换成数字信号,以实现模拟信号的数字化传输。
信源译码是信源编码的逆过程。
1.4信道编码与译码信道编码的目的是增强数字信号的抗干扰能力。
数字信号在信道传输时受到噪声等影响后将会引起差错。
为了减小差错,信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分(监督码),组成所谓的“抗干扰编码”。
接收端的信道译码器按相应的逆规则进行解码,从中发现错误或纠正错误,提高通信系统的可靠性。
1.5数字调制与解调二进制频移键控,是用载波的频率来携带二进制信息的调制方式。
也就是说,0值对应一个频率f1, 1对应另一个频率f'2。
二进制频移键控可以采用模拟信号调频电路来实现;但更容易实现的方法是键控法。
由于二进制频移键控已调信号可以看作两个不同载波的幅度键控已调信号之和,它的频带宽度是两倍的基带信号宽度(B)和|f2-f1|之和,2FSK键控法理论框图如图所示。
2FSK的解调有很多方法,本系统采用相干解调,原理图3如图所示2脉冲编码调制2.1脉冲编码调制脉冲编码调制(pulse code modulation,PCM)是概念上最简单、理论上最完善的编码系统,是最早研制成功、使用最为广泛的编码系统,但也是数据量最大的编码系统。
PCM的编码原理比较直观和简单,下图为PCM系统的原理框图:图中,输入的模拟信号m(t)经抽样、量化、编码后变成了数字信号(PCM信号),经信逆传输到达接收端,由译码器恢复出抽样值序列,再由低通滤波器滤出模拟基带信号rn (t)。
通常,将量化与编码的组合称为模/数变换器(A/D变换器);而译码与低通滤波的组合称为数/模变换器(D/A变换器)。
前者完成由模拟信号到数字信号的变换,后者则相反,即完成数字信号到模拟信号的变换。
PCM在通信系统中完成将语音信号数字化功能,它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。
2.2PCM编码原理2.2.1 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。
2.2.2 量化量化,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。
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。
一个模拟信一号经过抽样量化后,得到已量化的脉冲幅度调制信号,它仅为有限个数值。
如下图所示,量化器输出L个量化值y k,k=1,2 ,3,…,L。
y k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x k与x k+1之间时,量化器输出电平为y k。
这个量化过程可以表达为:y=Q(x)=Q{x k<x≤x k+1}=y k, k =1,2,3,…这里x k称为分层电平或判决阀值。
通常Δk=x k+1-x k称为量化间隔。
模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。
(a).均匀量化:用这种方法量化输入信号时,无论对大的输入信号还是小的输入信号一律都采用相同的量化间隔。
为了适应幅度大的输入信号,同时又要满足精度要求,就需要增加样本的位数。
但是,对话音信号来说,大信号出现的机会并不多,增加的样本位数就没有充分利用。
为了克服这个不足,就出现了非均匀量化的方法。
(b).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,非任均匀量化时,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,所谓A压缩律也就是压缩器具有如下特性的压缩律:由于A 律压缩实现复杂,常使用13折现法编码,压扩特性如下图所示A 律13折线压扩特性图这样,它基本上保持了连续压扩特性曲线的优点,又便于用数字电路实现,本设计中所用到的PCM 编码正是采用这种压扩特性来进行编码的。
2.2.3 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同的,前者是属于信源编码的范畴。
在现有的编码方法中,若按编码的速度来分,大致可分为两大类: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、棍合型。
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、段内码的顺序排列。
下面结合13折线的量化来加以说明。
量化级 段内码 15 1111 14 1110 13 1101 12 1100 11 1011 10 1010 9 1001 8 1000 7 0111 6 0110 5 0101 4 0100 3 0011 2 0010 1 0001 0 0000段落序号段落码 8111 7110 6101 5100 4011 3010 2001 100013折线法中,无论输入信号是正是负,均按8段折线(8个段落)进行编码。
若用8位折叠二进制码来表示输入信号的抽样量化值,其中用第一位表示量化值的极性,其余七位(第二位至第八位)则表示抽样量化值的绝对大小。
具体的做法是:用第二至第四位表示段落码,它的8种可能状态来分别代表8个段落的起点电平。
其余四位表示段内码,它的16种可能状态来分别代表每一段落的16个均匀划分的量化级。
这样处理的结果,8个段落被划分成128个量化级。
段落码和8个段落之间的关系如表1所示;段内码与16个量化级之间的关系见表2。
3信道编码和译码在数字电视和通信系统中,为提高信息传输可靠性,广泛使用了其有一定纠错能力的信道编码技术,如奇偶校验码、行列监督码、恒比码、汉明码、循环码(CRC)等编码技术。
信道编码的本质是增加通信的可靠性,或者一说增加整个系统的抗干扰性。
对信逆编码有以下要求:1.透明性:要求对所传消息的内容不加任何限制;2.有纠错能力;3.效率高:为了与信道频谱匹配和具有纠错能力,通常要向原信号添加一些码,要求加入最少的比特数而得到最大的利益;4.包含适当的定时信息。
在这些要求中,除编码的必须信息外,所作的处理主要有两条:一是要求码列的频谱特性适应信道的频谱特性从而使传输过程中能量损失最小,提高信噪比。
减少发生差错的可能性;二是增加纠错能力,使得即便出现差错,也能得到纠正。
3.1差错控制的基本概念3.1.1 差错控制的特点由于通信线路上总有噪声存在,噪声和有用信息中的结果,就会出现差错。
噪声可分为两类,一类是热噪声,另一类是冲激噪声,热噪声引起的差错是一种随机差错,亦即某个码元的出错具有独立性,与前后码元无关。
冲激噪声是由短暂原因造成的。
3.1.2 差错控制的基本方式差错控制方式,基本上分为两类,一类称为“反馈纠错”,另一类称为“前向纠错”。
在这两类基础上又派生出一种称为“混合纠错”。
(1)反馈纠错这种方式在是发信端采用某种能发现一定程度传输差错的简单编码方法对所传信息进行编码,加入少量监督码元,在接收端则根据编码规则收到的编码信号进行检查,一量检测出(发现)有错码时,即向发信端发出询问的信号,要求重发。
发信端收到询问信一号时,立即重发已发生传输差错的那部分发信息,直到正确收到为止。