单路数字语音通信系统的仿真讲解

湖南工程学院课程设计

课程名称通信原理课程设计

课题名称单路数字语音通信系统的仿真专业

班级

学号

姓名

指导教师曾志刚

2015 年1 月6 日

湖南工程学院

课程设计任务书

课程名称通信原理

题目单路数字语音通信系统的仿真

专业班级

学生姓名学号：

指导老师曾志刚

审批

任务书下达日期2014 年12 月22 日设计完成日期2015 年1 月6 日

设计内容与设计要求

一、设计内容：

利用SystemView对一个单路语音数字通信系统进行仿真，信道视为理想信道，语音编码方式和调制方式不限。

1、确定一个单路语音通信系统的系统方框图；

2、利用SystemView对系统进行仿真。

二、设计要求

1、给出系统框图以及仿真电路图，说明各模块参数设置；

2、给出语音编码、调制、解调、解码的仿真结果，并对其进行分析；

主要设计条件

SystemView软件；

说明书格式

1.课程设计封面；

2.任务书；

3.说明书目录；

4.设计基本原理与系统框图。

5.各单元电路设计；

6.系统进行调试结果；

7.总结与体会；

8.附录；

9.参考文献。

进度安排

12月22日：下达设计任务书，介绍课题内容与要求；

12月23日：查找资料；

12月24日—12月27日：设计系统框图、完成仿真电路图的连接；

12月28日—31日：设置调试仿真参数，得出仿真结果并进行分析；

1月1日—1月5日：编写并打印设计报告；

1月6日：答辩。

参考文献

1、樊昌信主编，通信原理，国防工业出版社。

2、南利平主编，通信原理简明教程，清华大学出版社。

3、浣喜明，通信原理实验指导书，湖南工程学院。

4、罗卫兵等，SystemView动态系统分析及通信系统仿

真设计，西安电子科技大学出版社。

目录

一设计思路 (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 (8)

三、系统总体设计及调试 (12)

四、总结与体会 (15)

五附录 (15)

六、参考文献 (21)

一设计思路

信号可以分为模拟信号和数字信号，根据传输信号的不同，我们将通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统，一般来说数字通信系统其有效性和可靠性都强于模拟通信系统，所以现实生活中的模拟信号通常被转换为数字信号以便信号高效可靠的传输。数字传输一般分为数字基带传输和数字调制传输，数字调制能提高信号的性能，特别是抗干扰能力，能有效利用频带，将信息变换为便于传送的形式，所以通常将数字信号进行调制后再进行传输。

在本次设计中我们要求实现单路数字语音的通信，在发送端为实现信号有效高速的传输，首先把模拟语音信号通过抽样、量化、编码转变为数字基带信号，编码后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，使信号与信道的频谱特性相匹配，减少噪声的干扰。在接收端，首先将调制信号解调，得到数字基带信号，通过解码后，还原为原来的模拟信号。

二各模块电路设计与仿真

Ⅰ.编码与译码

1基本原理

将模拟信号转换为数字信号，要经过抽样、量化、编码。常用的编码方式有PCM、DPCM、DPCM等编码方式，由于PCM抗干扰能力强，失真小，传输特性稳定等众多优点，被广泛用于在通信系统中完成将模拟信号数字化功能。通常把从模拟信号抽样，量化，编码，直到变换成为二进制符号的基本过程，称为脉冲编码调制PCM，简称脉码调制。

抽样即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。量化即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。编码即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。

1）抽样

抽样可以看做周期性单位冲激脉冲与模拟信号相乘，由奈奎斯特定理可以得出，要想还原模拟信号，其抽样频率必须大于模拟信号最高频率的两倍。

2）量化

在量化时可以采用均匀量化，也可以采用非均匀量化，均匀量化是在抽样信号的取值范围内均匀划分量化等级的量化方法。它产生的量化噪声也是均匀的，与信号在取样点的幅度无关。因此，均匀量化会出现话音弱时的信噪比低、干扰大，而话音强时的信噪比高、干扰小的反常情况。故本次课程设计采用非均匀量化。非均匀量化的具体办法是压缩、扩张法，即在发送端对抽样信号先进行压缩处理再均匀量化，压缩器特性曲线在小信号时的斜率大，大信号时的斜率小，使抽样信号的小样值部分被充分放大，大样值部分被适当压缩。被压缩的抽样信号虽然再经过均匀量化，但在接收端，解码后的被压缩量化抽样信号之量化信噪比却得到了均衡，故能在较高的信噪比下，用与压缩器特性正好相反的扩张器恢复被压缩抽样信号的本来面目。国际电信联盟ITU提供两种建议，即A压缩律和 压缩律。我国大陆采用A压缩律。实际中采用13折线法来近似A压缩律的曲线。

3）编码

量化后的信号，已经是取值离散的数字信号。下一步的问题是如何将这个数字信号编码。得到量化电压，可以