基于system view的PCM时分复用系统的设计与制作

基于system view的PCM时分复用系统的设计与制作前言在通信原理的学习过程中，借助于System View软件，可以形象、直观、方便地进行通信系统仿真设计与仿真分析。

引入System View仿真实现PCM通信系统，将带来直观、形象的感受。

加深对通信系统的理解。

System View主要用于电路与通信系统的设计和仿真。

具有良好的交互的界面，通过打开其分析窗口和示波器模拟等方法，为用户提供了一个可视化具体的的仿真过程，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图示和专业库图示。

可以快速、有效的建立和修改系统、进行访问与参数的调整，方便地加入注释。

用户在进行通信系统的设计时，仅仅只需要从System view配置的图示库中调出有关图示并进行所要求的参数设置，完成图示间的各项连线，然后运行仿真操作，System View最终以时域波形、眼图、功率谱等形式给出系统的仿真分析的详细结果。

System View被广泛的应用在通信的设计与仿真中，通过相应的设计与仿真将展示PCM通信系统实现的设计思路及具体过程，并对仿真结果加以进行分析。

1 PCM通信系统PCM通信系统包括对信号的抽样、PCM编码（包括量化、非均匀量化编码）、调制、通道编码以及通过传输后在接收端进行的信道译码、解调、译码。

PCM，中文名称为脉码调制,60年代它就开始应用在市内电话网来扩充信道的容量，它的应用使已有音频电缆的大部分芯线的信道传输容量扩大了二十四至四十八倍。

它由A.里弗斯在1937年时提出的，它为数字通信奠定了坚实的基础，到70年代的中、末期，世界各个国家相继把脉码调制成功地应用于卫星通信、同轴电缆通信和光纤通信等中、大容量传输系统。

到80年代初，脉码调制已用于大容量干线传输和市话中继传输以及数字程控交换机，并在用户话机中采用此种技术。

PCM通信系统的主要优点有：传输性能比较稳定、远距离信号再生中继时噪声不会出现累积、抗干扰性能力强，而且还可以使用保密编码、纠错编码和压缩编码等来提高系统的可靠性、保密性、有效性等。

1.1 PCM的时分复用相对于模拟通信来说，要实现数字通信必须要有同步技术或称为定时，它包括时钟同步(也称位同步)和帧同步，这是数字通信系统的一个重要特征。

PCM的时分复用包括帧同步和位同步两个模块实现。

位同步是为了达到收、发端频率同频、同相，在设计传输码型时，一般要考虑传输的码型中应含有发送端的时钟频率成分。

这样，接收端从接收到的经过复用的码元信号中提取出发端时钟频率来进而得到同频、同相的收端时钟，就可以做到位同步；位同步是最基本的同步，是实现帧同步的前提，位同步的基本含义是收、发两端的时钟频率必须同频、同相，这样接收端才能正确接收和判决发送端送来的每一个码元。

帧同步是为了保证收、发对应的话路在时间上保持一致，这样接收端就能正确接收发送端送来的每一个话路信号，当然这必须是在位同步的前提下实现。

为了建立收、发系统的帧同步，需要在每一帧(或几帧)中的固定位置插入具有特定码型的帧同步码。

这样，只要收端能正确识别出这些帧同步码，就能正确辨别出每一帧的首尾，从而能正确区分出发端送来的各路信号。

时分复用是建立在抽样定理基础上的。

这样，当抽样脉冲占据较短时间时，在抽样脉冲之间就留出了时间空隙，利用这种空隙便可以传输其他信号的抽样值。

因此，这就有可能沿一条通道同时传送若干个基带信号。

时分复用技术，它可以在同一个通道上传输多路信号。

定义是将不同的信号相互交织在不同的时间段内，沿着同一个信号传输；在接收端再运用相对应的某种方法，将各个时间段内的信号提取出来还原成原始信号的通信技术。

这种技术的抽样定理使连续(模拟)的基带信号有可能被在时间上离散出现的抽样脉冲值所代替。

时分复用是无论帧或时隙都是互不重叠的情况下，把时间分割成周期性的帧，每一帧再分割成若干个时隙，然后根据一定的时隙分配原则，使各个发信端在每帧内只能按指定的时隙向收信设备发送信号，如果能够达到位同步和帧同步。

收信端可以分别在各时隙中接收到各发信端发送的信号而不会受到其他信息的干扰。

同时，发信端发向多个收信端的信号都按一定的顺序安排。

在彼此约定好的时间间隙来传输信息，各收信端只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分出来.。

1.2 PCM的E1标准E1标准就是利用时分复用技术将许多路的PCM信号装成时分复用帧后，再送往信道上一帧接一帧地传输。

E1标准在南美、中国、欧洲国家使用。

E1标准规定每125μs为一个时间片，每个时间片分为32个通道或时隙），每个时隙的容量为8bit。

通道0只用于同步，通道16仅仅用于信道信令，其他30个通道用于传输30路PCM语音数据。

E1的数据率表示为：(32×8bit)/125μs=2.048Mb/s 如果对E1进一步复用，还可构成E2到E5等高层次群。

E5可承载7680个话路，数据传输速率可达到约为565Mb/s。

此速率是相当快的了。

1.3 PCM的特点PCM可以面向向用户提供多种多样的业务，不仅可以提供从2M到155M速率的数字数据专线业务，还可以提供远程教学、图像传送、话音等其他业务。

它尤其适用于对数据传输速率要求较高，需要更高带宽的用户使用。

PCM线路的特点有：●PCM线路可以提供很高的带宽，满足用户的大数据量的传输。

●通过SDH设备进行网络传输，线路协议十分简单。

●支持从 2M开始的各种速率,最高可达155M的速率。

●界面非常丰富便于用户连接内部的网络。

●可以承载更多的数据传输业务。

●线路使用费用相对便宜，能够提供较大的带宽1.4 PCM的仿真实现软件System view是一种通信领域的可视化软件工具，由美国ELANIX公司推出。

System view是基于windows环境下运行的用于系统仿真分析的软件，它使用的是功能模块来描述程序。

用户通过利用System view，可以构造各种复杂的系统，比如：模拟、数字、数模混合系统和各种多速率系统等，因此，System view非常适合于应用各种线性或非线性控制系统的设计与仿真。

1.4.1 System View 的特点System View的库资源相当的丰富，这些库里的器件都特别适合于现代通信系统的设计、仿真和方案论证，尤其适合于无绳电话、卫星通讯、寻呼机、无线电话、调制解调器等通信系统；它不仅包括各种图示的基本库及专业库，基本库中包括多种多样的信号源、加法器、接收器、各种函数运算器、乘法器、积分器、微分器等；专业库有通讯、逻辑、射频/模拟、数字信号处理等；并可进行各种系统频域和时域的具体分析、谱分析，及对各种逻辑电路、射频/模拟电路（包括RLC电路、混合器、放大器、运放电路等）进行理论分析和失真分析。

System View 还能自动执行系统的连接检查，详细具体的给出连接错误的信息或尚悬空的待连接端的信息，及时通知用户连接出错并通过显示指出相对应的出错的图示。

这个特点对用户进行系统的诊断是十分有效的。

System View的另一重要特点是它可以从不同方式、以各种不同角度，按所需的要求设计多种多样的滤波器，并可自动完成滤波器各指标比如根轨迹图、幅频特性（伯特图）、传递函数等之间转换。

在系统设计和仿真分析方面，System View 还提供了一个相对真实而灵活的波形窗口了提供给用户来检查和分析系统的各个过程的具体的时域或频域的波形。

在观察窗口内，可以通过鼠标方便地控制内部数据的图形滚动、缩小、放大等处理。

另外，观察窗口中还带有一个功能强大的“接收计算器”，它可以很好的完成对仿真运行结果的各种谱分析、运算、滤波。

1.4.2 System View 的应用领域System View 是一个用于现代工程与科学系统设计及仿真的动态系统分析平台。

从滤波器设计、信号处理、完整通信系统的设计与仿真，直到一般的系统数学模型建立等各个领域，System View 在友好而且功能齐全的窗口环境下，为用户提供了一个精密的嵌入式分析工具。

System View具有与外部档的界面，可直接获得并处理输入/输出数据。

提供了与编程语言VC++或仿真工具Matlab的界面，可以很方便的调用其函数。

还具备与硬件设计的界面：与Xilinx公司的软件Core Generator配套，可以将System View系统中的部分器件生成下载FPGA芯片所需的数据档；另外，System View还有与DSP芯片设计的界面，可以将其DSP库中的部分器件生成DSP芯片编程的C语言源代码。

1.4.3 System View 进行通信仿真的优点★用户不需要为通信系统的各个模块进行详细的建模。

System View把一些最常需要用到的功能模块进行了完整的封装，比如：一些基本的通道模型、编译码模型、常用的滤波器以及基本的调制和解调模型等。

用户在运用System View进行设计通信系统时，只需要根据自己的需要对参数进行某项设定就行。

★System View采用的基于组织构图的设计方式，用户只需利用图符和子系统对象的没有限制的封层结构功能就可以很方便的快捷的建立复杂的通信系统。

★可以对具有多种数据采样率输入的系统进行合并在一起。

这样能够满足通信系统中高频和低频部分的设计。

★扩展性能强。

System View 允许工程设计人员插入自己用其他语言编写的用户代码模块。

比提供与其他软件工具的界面。

★包含强有力的DSP 和FPGA 模块。

可对复杂系统进行建模。

2 PCM 通信系统仿真设计2.1 PCM 通信系统设计原理本设计采用的设计思路是：两路信号分别经过各自进行PCM 编码（抽样、量化、编码），由于PCM 编码输出是并行信号，所以必须经过并串转换变成串行信号然后通过复用，经过调制，进入加有高斯噪声的通道，通过解调、分路，由于分路出的信号是串行的，D/A 输入是并行数据，所以必须通过串并变换电路，然后译码、D/A 之后经过低通滤波器后，输出原始各自的信号。

设计原理图如下图2-1所示。

2-1 PCM 通信系统的原理模型2.2 PCM 通信系统的仿真设计PCM 通信系统的仿真设计是运用System View 软件，根据PCM 通信系统的原理模型，以及相关知识进行设计的。

具体设计图如下图2-2所示。

2-2基于System view的PCM通信系统仿真设计两路信号分别经过各自的低通滤波器然后进入编码子系统进行PCM编码和数字复接，形成三合一波形后经过加有高斯噪声的信道后，分别经过帧同步子系统和位同步子系统，进行时分复用的时隙分配。

经过单稳多谐振荡器和串并变换器等一系列的处理，最后分出两路时隙供两路信号传输，完成数字分接。

然后经过串并变换和锁存器进入各自的译码模块，经过数模变换、解扩和低通滤波器完成信号的恢复2.3仿真设计图符参数设置表2-1 仿真设计图符参数设置符号名称参数设置143 sinusoid Amp=1V Frequency=3e+3 Phase=0deg 144 Gaussian noise Std Deviation=1v Mean=0291 292 Delay Delay=154e-6127 One ShotGate Delay = 0 Threshold = 500e-3 v True Output = 1 vFalse Output = 0 v Pulse Width = 15e-6 secRise Time = 0 sec Fall Time = 0 sec Input A* = t128 Output Input B = t106 Output 7 Clear* = t128 Output 1 Output 0 = Qt131 Output 1 = Q*120 Latch-8TLogic: Gate Delay = 0 sec Threshold = 500e-3 vTrue Output = 1 v False Output = 0 vRise Time = 0 sec Fall Time = 0 secData D-0 = t90 Output 7 Data D-1 = t90 Output 6Data D-2 = t90 Output 5 Data D-3 = t90 Output 4Data D-4 = t90 Output 3 Data D-5 = t90 Output 2Data D-6 = t90 Output 1 Data D-7 = t90 Output 0L-Enable = t106 Output 7 Output 0 = Q-0 t222Output 1 = Q-1 t222 Output 2 = Q-2 t222Output 3 = Q-3 t222 Output 4 = Q-4 t222Output 5 = Q-5 t222 Output 6 = Q-6 t222Output 7 = Q-7 t2223 信号源模块以及编码模块的设计3.1 信号源模块的设计PCM的信号源模块主要由信号源发生器、低通滤波器、延时器组成实现模型见图：3-1图3-1 信号源模块本设计采用的是两路信号的时分复用系统。