pcm編碼器畢業(yè)論文

1、<p><b>　　1緒論</b></p><p>　　脈碼調(diào)制原理，是英國(guó)人A.H.里夫斯于1939年提出的。1944年美國(guó)貝爾研究所開(kāi)始用電子管進(jìn)行試驗(yàn)研究，并于1946年制成一部實(shí)驗(yàn)性設(shè)備，在微波線路上試驗(yàn)。第二次世界大戰(zhàn)期間，美國(guó)研制成小容量微波脈碼調(diào)制設(shè)備并在陸軍中使用。1962年，美國(guó)研制成晶體管時(shí)分多路脈碼調(diào)制設(shè)備（T1型24路數(shù)字載波系統(tǒng)），并在市話網(wǎng)中使用。此后，

2、各國(guó)紛紛研制和采用24路或30路脈碼調(diào)制統(tǒng)。1965年貝爾研究所又研制成每秒224兆比的脈碼調(diào)制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并在同軸電纜線路上進(jìn)行傳輸試驗(yàn)(后改用274兆比)。1975年，加拿大正式裝用LD-4型每秒 274兆比、4032話路的同軸電纜脈碼調(diào)制系統(tǒng)。脈碼調(diào)制系統(tǒng)開(kāi)始向長(zhǎng)距離、大容量方向發(fā)展。</p><p>　　中國(guó)從20世紀(jì)60年代開(kāi)始研究脈碼調(diào)制技術(shù)，70年代初開(kāi)始研制24路和30路脈碼調(diào)制設(shè)備。1975年，郵電

3、部確定采用每秒2.048兆比的 30路脈碼調(diào)制設(shè)備作為一次群標(biāo)準(zhǔn)制式，1978年制成設(shè)備。1979年和1981年，分別制成二次群每秒8.448兆比120路和三次群每秒34兆比的480路復(fù)接設(shè)備。</p><p>　　脈沖編碼調(diào)制(pulsecodemodulation,PCM)是概念上最簡(jiǎn)單理論上最完善的編碼系統(tǒng),是最早研制成功! 近十年來(lái),隨著大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展,已可將話路濾波器和PCM編碼器集成在同一芯

4、片上,這使PCM在光纖通信,數(shù)字微波通信,衛(wèi)星通信等數(shù)字通信領(lǐng)域中獲得了更廣泛的應(yīng)用，然而在某些需要PCM編碼器的實(shí)際應(yīng)用中,如數(shù)字交換機(jī)中的信號(hào)音的產(chǎn)生和實(shí)現(xiàn),單靠PCM編解碼芯片來(lái)完成整個(gè)編解碼功能,在電路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)上都顯得煩瑣和笨拙,相反如果運(yùn)用軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)PCM編解碼芯片的部分功能并與PCM編解碼芯片相結(jié)合來(lái)共同完成整個(gè)電路設(shè)計(jì)上的編解碼,不僅設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,靈活方便,而且往往可以達(dá)到事半功倍的結(jié)果。</p><

5、p>　　PCM通信系統(tǒng)采用基帶傳輸?shù)腜CM通信系統(tǒng)發(fā)送端通常由抽樣、量化和編碼三部分組成,其中量化和編碼共同完成模擬)到數(shù)字(A/D變換)功能“信源f(t)經(jīng)脈沖序列p(t)抽樣產(chǎn)生零階抽樣保持信號(hào)fs0(t),它是PAM信號(hào),具有離散時(shí)間,連續(xù)幅度”量化過(guò)程就是將此信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散時(shí)間,離散幅度的多電平數(shù)字信號(hào)"從數(shù)學(xué)角度理解,量化是把一個(gè)連續(xù)幅度值的無(wú)限數(shù)集合映射到一個(gè)離散幅度值有限的集合"fD(t)為編碼后

6、PCM信號(hào)"fD(t)經(jīng)數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換(D/A變換)后恢復(fù)為PAM信號(hào)fs0(t),再經(jīng)1/Sa(x)低通補(bǔ)償濾波器即可重建f(t)。視頻A/D轉(zhuǎn)換器又稱編碼器,它是將視頻模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)取樣,量化,編碼三個(gè)環(huán)節(jié)的操作轉(zhuǎn)換成等幅脈沖序列的數(shù)字信號(hào)。</p><p>　　這一過(guò)程稱為脈沖編碼調(diào)制(PCM), 從本質(zhì)上講,脈碼調(diào)制也是一種頻譜變換。如對(duì)具有0～fm帶寬的原始信號(hào)基帶,以fs頻率對(duì)其進(jìn)行幅度取樣,

7、相當(dāng)于基帶對(duì)fs及其各次諧波進(jìn)行調(diào)幅,形成許多間隔為fs的雙連帶信號(hào)。</p><p><b>　　2總體方案</b></p><p>　　針對(duì)課題要求，現(xiàn)有脈沖編碼和差分脈沖編碼兩種方式可以實(shí)現(xiàn)基帶傳輸編碼器。</p><p><b>　　2.1方案論證</b></p><p>　　2.1.1 P

8、CM編碼方案</p><p>　　PCM時(shí)分復(fù)用數(shù)字基帶傳輸，是各路信號(hào)在同一信道上占有不同的時(shí)間間隙進(jìn)行通信。它把模擬信號(hào)通過(guò)抽樣、量化、編碼轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，這些都靠編碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)，然后在位同步和幀同步信號(hào)得控制下通過(guò)復(fù)接器實(shí)現(xiàn)復(fù)接，復(fù)接后的信號(hào)通過(guò)信道傳輸，分接器在同步信號(hào)得作用下把接受到得信號(hào)進(jìn)行分路，分路后得信號(hào)通過(guò)PCM譯碼、低通濾波器還原出輸入得模擬語(yǔ)音信號(hào)。同步技術(shù)是時(shí)分復(fù)用數(shù)字通信得又一個(gè)重要特點(diǎn)。

9、位同步是最基本得同步，是實(shí)現(xiàn)幀同步的前提。它的基本含義是收、發(fā)兩端機(jī)得時(shí)鐘頻率必須同頻、同相，這樣接收端才能正確判斷和接受發(fā)送端送來(lái)的每一個(gè)嗎元。幀同步是為了保證收、發(fā)各對(duì)應(yīng)的話路在時(shí)間上保持一致，這樣接收端就能正確接受發(fā)送端送來(lái)的每一個(gè)話路信號(hào)。</p><p>　　晶振、分頻器1、分頻器2及抽樣信號(hào)（時(shí)隙同步信號(hào)）產(chǎn)生器構(gòu)成一個(gè)定時(shí)器，為兩個(gè)PCM編譯碼器提供2.048MHZ得時(shí)鐘信號(hào)和8KHZ的時(shí)隙同步信號(hào)

10、。此處將同步器產(chǎn)生得時(shí)鐘信號(hào)及時(shí)隙同步信號(hào)直接送給譯碼器。</p><p>　　由于時(shí)鐘頻率為20.48MHZ，抽樣信號(hào)頻率為8KHZ，故PCN-A及PCM-B的碼速率就是2.048MB，一幀中有32個(gè)時(shí)隙，其中1個(gè)時(shí)隙為PCM編碼數(shù)據(jù)，另外31個(gè)時(shí)隙都是空時(shí)隙。</p><p>　　PCM基帶傳輸系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 PC

11、M基帶傳輸系統(tǒng)</p><p>　　2.1.2 DPCM編碼方案</p><p>　　從抽樣理論中得知，話音信號(hào)相鄰的抽樣之間有很強(qiáng)的相關(guān)性，即信號(hào)的一個(gè)抽樣值到另一個(gè)抽樣值之間不會(huì)發(fā)生迅速的變化。它說(shuō)明話音信號(hào)本身含有大量的多余成分。如果我們?cè)O(shè)法減小或去除這些多余成分，則可大大提高通信的有</p><p>　　效性。根據(jù)這個(gè)原理，把話音樣值分為兩個(gè)成份，一個(gè)成份與

12、過(guò)去的樣值關(guān)，即可以根據(jù)過(guò)去的樣值來(lái)加以預(yù)測(cè)；另一個(gè)是不可預(yù)測(cè)的?？深A(yù)測(cè)的成分是由過(guò)去的一些適當(dāng)樣值加權(quán)后得到，不可預(yù)測(cè)的成分可看成是預(yù)測(cè)誤差。在實(shí)際中，就不必直接傳送原始抽樣系列，只需傳送差值序列就行了，由于樣值序列的相關(guān)性使得差值序列的信息可以代替樣值序列中的信息。這種考慮利用語(yǔ)音信號(hào)的相關(guān)性找出可反映信號(hào)變化特性的一個(gè)差值進(jìn)行編碼，對(duì)差值序列進(jìn)行量化編碼的方法稱為差分脈沖編碼調(diào)制，簡(jiǎn)稱DPCM。</p><p&

13、gt;　　DPCM就是對(duì)樣值的差值序列進(jìn)行量化編碼，它的實(shí)現(xiàn)有兩個(gè)問(wèn)題要加以解決。一是發(fā)送端要將養(yǎng)值序列轉(zhuǎn)換為差值序列;二是接受端要將差值序列還原成樣值序列,至于其它電路構(gòu)成,如抽樣、量化、編碼、譯碼、濾波則完全和PCM通信一樣。</p><p><b>　　2.2方案選擇</b></p><p>　　本論文采用的是方案一的結(jié)構(gòu)，PCM在光纖通信,數(shù)字微波通信,衛(wèi)星通

14、信等數(shù)字通信領(lǐng)域中獲得了更廣泛的應(yīng)用"然而在某些需要PCM編碼器的實(shí)際應(yīng)用中,如數(shù)字交換機(jī)中的信號(hào)音的產(chǎn)生和實(shí)現(xiàn),單靠PCM編解碼芯片來(lái)完成整個(gè)編解碼功能,在電路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)上都顯得煩瑣和笨拙,相反如果運(yùn)用軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)PCM編解碼芯片的部分功能并與PCM編解碼芯片相結(jié)合來(lái)共同完成整個(gè)電路設(shè)計(jì)上的編解碼,不僅設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,靈活方便,而且往往可以達(dá)到事半功倍的結(jié)果。</p><p><b>　　3基帶

15、傳輸原理</b></p><p>　　3.1數(shù)字基帶傳輸概述</p><p>　　3.1.1 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)</p><p>　　來(lái)自數(shù)據(jù)終端的原始數(shù)據(jù)信號(hào)，如計(jì)算機(jī)輸出的二進(jìn)制序列，電傳機(jī)輸出的代碼，或者是來(lái)自模擬信號(hào)經(jīng)數(shù)字化處理后的PCM碼組，ΔM序列等等都是數(shù)字信號(hào)。這些信號(hào)往往包含豐富的低頻分量，甚至直流分量，因而稱之為數(shù)字基帶信號(hào)。在某些具有

16、低通特性的有線信道中，特別是傳輸距離不太遠(yuǎn)的情況下，數(shù)字基帶信號(hào)可以直接傳輸，我們稱之為數(shù)字基帶傳輸。</p><p>　　目前，雖然在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合，數(shù)字基帶傳輸不如頻帶傳輸?shù)膽?yīng)用那樣廣泛，但對(duì)于基帶傳輸系統(tǒng)的研究仍是十分有意義的。一是因?yàn)樵诶脤?duì)稱電纜構(gòu)成的近距離數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)廣泛采用了這種傳輸方式，例如以太網(wǎng)；二是因?yàn)閿?shù)字基帶傳輸中包含頻帶傳輸?shù)脑S多基本問(wèn)題，也就是說(shuō)，基帶傳輸系統(tǒng)的許多問(wèn)題也是頻帶傳輸系統(tǒng)必須

17、考慮的問(wèn)題，例如傳輸過(guò)程中的碼型設(shè)計(jì)與波形設(shè)計(jì)；三是因?yàn)槿魏我粋€(gè)采用線性調(diào)制的頻帶傳輸系統(tǒng)均可以等效為基帶傳輸系統(tǒng)來(lái)研究。</p><p>　　3.1.2 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的基本組成</p><p>　　數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。它主要由編碼器、信道發(fā)送濾波器、信道、接收濾波器、抽樣判決器和解碼器組成。此外為了保證系統(tǒng)可靠有序地工作，還應(yīng)有同步系統(tǒng)。</p>

18、<p>　　圖3-1 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)</p><p>　　其中，各部分的功能為：</p><p>　　①編碼器：將信源或信源編碼輸出的碼型（通常為單極性不歸零碼NRZ）變?yōu)檫m合于信道傳輸?shù)拇a型。</p><p>　　②信道發(fā)送濾波器：將編碼之后的基帶信號(hào)變換成適合于信道傳輸?shù)幕鶐盘?hào)，這種變換主要是通過(guò)波形變換來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其目的是使信號(hào)波形與信道匹配，便

19、于傳輸，減小碼間串?dāng)_，利于同步提取和抽樣判決。</p><p>　　③信道：它是允許基帶信號(hào)通過(guò)的媒質(zhì)，通常為有線信道，如市話電纜、架空明線等。信道的傳輸特性通常不滿足無(wú)失真?zhèn)鬏敆l件，甚至是隨機(jī)變化的。另外信道還會(huì)額外引入噪聲。</p><p>　?、芙邮諡V波器：它的主要作用是濾除帶外噪聲，對(duì)信道特性均衡，使輸出的基帶波形無(wú)碼間串?dāng)_，有利于抽樣判決。</p><p>

20、;　?、莩闃优袥Q器：它是在傳輸特性不理想及噪聲背景下，在規(guī)定的時(shí)刻（由位定時(shí)脈沖控制）對(duì)接收濾波器的輸出波形進(jìn)行抽樣判決，以恢復(fù)或再生基帶信號(hào)。</p><p>　　⑥解碼器：對(duì)抽樣判決器輸出的信號(hào)進(jìn)行譯碼，使輸出碼型符合收終端的要求。</p><p>　?、咄狡鳎禾崛∥煌叫盘?hào)，一般要求同步脈沖的頻率等于碼速率。各階段的碼型與波形變化如圖3-2所示。</p><p&

21、gt;　　圖3-2 數(shù)字基帶傳輸過(guò)程的波形變化過(guò)程</p><p>　　其中， m( t )是輸入的基帶信號(hào)，這里是最常見(jiàn)的單極性非歸零信號(hào)； m`( t )是進(jìn)行碼型變換后的波形； 是進(jìn)行發(fā)送濾波成型之后的波形，m1( t )是一種適合在信道中傳輸?shù)牟ㄐ?；m2( t )　是信道輸出信號(hào)，顯然由于信道頻率特性不理想，波形發(fā)生失真并疊加了噪聲；r( t )為接收濾波器輸出波形, 與 m2( t )相比，失真和噪聲得

22、到減弱； cp( t )是位定時(shí)同步脈沖； m3( t )為抽樣判決之后恢復(fù)的信息； m0( t )是譯碼之后獲得的接收信息，由于本例中的編碼較簡(jiǎn)單，因此與 </p><p>　　m3( t )相同。由以上過(guò)程可以看出，接收端能否正確恢復(fù)出信息，主要在于能否有效地抑制噪聲和減小碼間串?dāng)_。</p><p>　　3.1.3 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的基本波形   

23、0;         </p><p>　　數(shù)字基帶信號(hào)的類型有很多，常見(jiàn)的有矩形脈沖、三角波、高斯脈沖和升余弦脈沖等。其中最常用的是矩形脈沖，因?yàn)榫匦蚊}沖易于形成和變換，下面就以矩形脈沖為例介紹幾種最常見(jiàn)的基帶信號(hào)波形。</p><p>　?。?）單極性不歸零波形：這是一種最簡(jiǎn)單、最常用的基帶信號(hào)形式。這種信

24、號(hào)脈沖的零電平和正電平分別對(duì)應(yīng)著二進(jìn)制代碼0和1，或者說(shuō)，它在一個(gè)碼元時(shí)間內(nèi)用脈沖的有或無(wú)來(lái)對(duì)應(yīng)表示0或1碼。其特點(diǎn)是極性單一、有直流分量、脈沖之間無(wú)間隔。另外位同步信息包含在電平的轉(zhuǎn)換之中，而當(dāng)出現(xiàn)連0序列時(shí)沒(méi)有位同步信息。如圖3-3中的（a）所示。</p><p>　　（2）雙極性不歸零波形：在雙極性不歸零波形中，脈沖的正、負(fù)電平分別對(duì)應(yīng)于二進(jìn)制代碼1、0，由于它是幅度相等極性相反的雙極性波形，故當(dāng)0、1符號(hào)

25、等概率出現(xiàn)時(shí)無(wú)直流分量。這樣，恢復(fù)信號(hào)的判決電平為0，因而不受信道特性變化的影響，抗干擾能力也較強(qiáng)，故雙極性波形有利于在信道中傳輸。如圖3-3中的（b）所示。</p><p>　　（3）單極性歸零波形：?jiǎn)螛O性歸零波形與單極性不歸零波形的區(qū)別是有電脈沖寬度小于碼元寬度，每個(gè)有電脈沖在小于碼元長(zhǎng)度內(nèi)總要回到零電平，所以稱為歸零波形。單極性歸零波形可以直接提取定時(shí)信息，而其他波形提取位定時(shí)信號(hào)時(shí)需要采用的一種過(guò)渡波形。

26、如圖3-3中的（c）所示。</p><p>　?。?）雙極性歸零波形：它是雙極性波形的歸零形式。圖可見(jiàn)，每個(gè)碼元內(nèi)的脈沖都回到零電平，即相鄰脈沖之間必定留有零電位的間隔。它除了具有雙極性不歸零波形的特點(diǎn)外，還有利于同步脈沖的提取。如圖3-3中的（d）所示。</p><p>　?。?）差分波形：這種波形不是用碼元本身的電平表示消息代碼， 而是用相鄰碼元的電平的跳變和不變來(lái)表示消息代碼。圖中，

27、以電平跳變表示1，以電平不變表示0，當(dāng)然上述規(guī)定也可以反過(guò)來(lái)。由于差分波形是以相鄰脈沖電平的相對(duì)變化來(lái)表示代碼，因此稱它為相對(duì)碼波形，而相應(yīng)地稱前面的單極性或雙極性波形為絕對(duì)碼波形。用差分波形傳送代碼可以消除設(shè)備初始狀態(tài)的影響，特別是在相位調(diào)制系統(tǒng)中用于解決載波相位模糊問(wèn)題。如圖3-3中的（e）所示。</p><p>　　（6）多電平波形：上述各種信號(hào)都是一個(gè)二進(jìn)制符號(hào)對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖。實(shí)際上還存在多于一個(gè)二進(jìn)制符號(hào)

28、對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖的情形，這種波形統(tǒng)稱為多電平波形或多值波形。如圖3-3中的（f）所示。</p><p>　　圖3-3 常見(jiàn)的基帶信號(hào)波形</p><p>　　（7）數(shù)字基帶信號(hào)的一般表達(dá)式：消息代碼的電信號(hào)波形并非一定是矩形的，還可以是其他形式。但無(wú)論采用什么形式的波形，數(shù)字基帶信號(hào)都可用數(shù)學(xué)表式表示出來(lái)。若假設(shè)數(shù)字基帶信號(hào)中各碼元的波形相同而取值不同，則數(shù)字基帶號(hào)的時(shí)域波形可以表示為：<

29、;/p><p>　　其中， an是第 n個(gè)信息符號(hào)所對(duì)應(yīng)的電平值（0、1或-1、+1等），由信息碼和編碼規(guī)律決定； Ts為碼元間隔； g( t )為某種標(biāo)準(zhǔn)脈沖波形，對(duì)于二進(jìn)制代碼序列，若令g1( t )代表“0”， g2( t )代表“1”，則：</p><p>　　由于an 是一個(gè)隨機(jī)變量。因此，通常在實(shí)際中遇到的基帶信號(hào)s( t ) 都是一個(gè)隨機(jī)的脈沖序列。</p>

30、<p>　　3.2數(shù)字基帶傳輸?shù)拇a型設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的基本波形</p><p>　　在實(shí)際的基帶傳輸系統(tǒng)中，并不是所有信息碼的電信號(hào)波形都能在信道中傳輸。例如，前面介紹的含有直流分量和較豐富低頻分量的單極性基帶波形就不宜在低頻傳輸特性差的信道中傳輸，因?yàn)樗锌赡茉斐尚盘?hào)嚴(yán)重畸變。又如，當(dāng)消息代碼中包含長(zhǎng)串的連續(xù)“1”或“0”符號(hào)時(shí)，非歸零

31、波形呈現(xiàn)出連續(xù)的固定電</p><p>　　平，因而無(wú)法獲取定時(shí)信息。單極性歸零碼在傳送連“0”時(shí)，存在同樣的問(wèn)題。因此，信息碼在進(jìn)行傳輸之前，必須經(jīng)過(guò)碼型變換，變換為適用于信道傳輸?shù)男?。傳輸碼型（或稱線路碼）的結(jié)構(gòu)將取決于實(shí)際信道特性和系統(tǒng)工作的條件。通常，傳輸碼型的設(shè)計(jì)應(yīng)具有下列主要特性 。 </p><p>　?。?）相應(yīng)的基帶信號(hào)無(wú)直流分量，且低頻分量少；</p>

32、<p>　?。?）便于從信號(hào)中提取定時(shí)信息。為此，要求傳輸碼型應(yīng)含有（或者經(jīng)變換后含有）時(shí)鐘頻率分量，且不能出現(xiàn)過(guò)多的連“0”碼，否則提取的時(shí)鐘信號(hào)就會(huì)很不穩(wěn)定，引起同步偏移；</p><p>　　（3）信號(hào)中高頻分量盡量少，以節(jié)省傳輸頻帶并減少碼間串?dāng)_；</p><p>　?。?）不受信息源統(tǒng)計(jì)特性的影響，即能適應(yīng)于信息源的變化；</p><p>　?。?/p>

33、5）具有內(nèi)在的檢錯(cuò)能力，傳輸碼型應(yīng)具有一定規(guī)律性，以便利用這一規(guī)律性進(jìn)行宏觀監(jiān)測(cè)；</p><p>　?。?）編譯碼設(shè)備要盡可能的簡(jiǎn)單。</p><p>　　3.2.2 常見(jiàn)的傳輸碼型              </p><p>　?。?

34、）傳號(hào)反轉(zhuǎn)交替碼（AMI碼）：AMI碼的編碼規(guī)則是將二進(jìn)制消息代碼“1”交替地變換為傳輸碼的“+1”和“-1”，而“0”保持不變。AMI碼對(duì)應(yīng)的基帶信號(hào)是正負(fù)極性交替的脈沖序列，而0電位持不變的規(guī)律。AMI碼的優(yōu)點(diǎn)是：由于+1與-1交替，AMI碼的功率譜中不含直流成分，高、低頻分量少。位定時(shí)頻率分量，雖然為0，但只要將基帶信號(hào)經(jīng)全波整流變?yōu)閱螛O性歸零波形，便可提取位定時(shí)信號(hào)。此外，AMI碼的編譯碼電路簡(jiǎn)單，便于利用傳號(hào)極性交替規(guī)律觀察誤

35、碼情況。鑒于這些優(yōu)點(diǎn)，AMI碼是CCITT建議采用的傳輸碼性之一。AMI碼的不足是，當(dāng)原信碼出現(xiàn)連“0”串時(shí)，信號(hào)的電平長(zhǎng)時(shí)間不跳變，造成提取定時(shí)信號(hào)的困難，解決連“0”碼問(wèn)題的有效方法之一是采用HDB3碼。AMI碼的碼型如圖3-4中的（b）所示。</p><p>　?。?）三階高密度雙極性碼（HDB3碼）：HDB3碼是AMI碼的一種改進(jìn)碼型，其目的是為了保持AMI碼的優(yōu)點(diǎn)而克服其缺點(diǎn)，使連“0”個(gè)數(shù)不超過(guò)3個(gè)。

36、其編碼規(guī)則如下：</p><p>　?、?當(dāng)信碼的連“0”個(gè)數(shù)不超過(guò)3個(gè)時(shí)，仍按AMI碼的規(guī)則，即傳號(hào)極性交替；</p><p>　?、?當(dāng)連“0”個(gè)數(shù)超過(guò)3個(gè)時(shí)，則將第4個(gè)“0”改為非“0”脈沖，記為+V或-V，稱之為破壞脈沖。相鄰V碼的極性必須交替出現(xiàn)，以確保編好的碼中無(wú)直流分量； </p><p>　?、?為了便于識(shí)別，V碼的極性應(yīng)與其前一個(gè)非“0”

37、脈沖的極性相同，否則，將四連“0”的第一個(gè)“0”更改為與該破壞脈沖相同極性的脈沖，并記為+B或-B；</p><p>　?、?破壞脈沖之后的傳號(hào)碼極性也要交替。 </p><p>　　雖然HDB3碼的編碼規(guī)則比較復(fù)雜，但譯碼卻比較簡(jiǎn)單。從上述原理看出，每一個(gè)破壞符號(hào)V總是與前一非0符號(hào)同極性（包括B在內(nèi)）。這就是說(shuō)，從收到的符號(hào)序列中可以容易地找到破壞點(diǎn)V，于是也斷定V符號(hào)及其前面的3個(gè)符

38、號(hào)必是連0符號(hào)，從而恢復(fù)4個(gè)連0碼，再將所有-1變成+1后便得到原消息碼。</p><p>　　HDB3碼保持了AMI碼的優(yōu)點(diǎn)外，同時(shí)還將連“0”碼限制在3個(gè)以內(nèi)，故有利于位定時(shí)信號(hào)的提取。HDB3碼是應(yīng)用最為廣泛的碼型，A律PCM四次群以下的接口碼型均為HDB3碼。HDB3碼的碼型如圖3-4中的（c）所示。</p><p>　?。?）傳號(hào)反轉(zhuǎn)碼（CMI碼）：CMI碼的編碼規(guī)則是：“1”碼

39、交替“11”和“00”兩位碼表示；“0”碼固定地用“01”表示。CMI碼有較多的電平躍變，因此含有豐富的定時(shí)信息。 此外，由于10為禁用碼組，不會(huì)出現(xiàn)3個(gè)以上的連碼， 這個(gè)規(guī)律可用來(lái)進(jìn)行檢錯(cuò)。由于CMI碼易于實(shí)現(xiàn)，且具有上述特點(diǎn)，因此是CCITT推薦的PCM高次群采用的接口碼型，在速率低于8.448 Mb/s的光纖傳輸系統(tǒng)中有時(shí)也用作線路傳輸碼型。CMI碼的碼型如圖3-4中的（d）所示。</p><p>　?。?

40、）數(shù)字雙相碼（曼徹斯特碼）：曼徹斯特碼與CMI碼類似，它也是一種雙極性二電平碼。曼徹斯特碼用一個(gè)周期的正負(fù)對(duì)稱方波表示“0”，而用其反相波形表示“1”。編碼規(guī)則之一是：“0”碼用“01”兩位碼表示，“1”碼用“10”兩位碼表示。曼徹斯特碼只有極性相反的兩個(gè)電平，而不像前面的三種碼具有三個(gè)電平。因?yàn)殡p相碼在每個(gè)碼元周期的中心點(diǎn)都存在電平跳變，所以富含位定時(shí)信息。又因?yàn)檫@種碼的正、負(fù)電平各半，所以無(wú)直流分量，編碼過(guò)程也很簡(jiǎn)單，但占用帶寬是原

41、信碼的2倍。曼徹斯特碼的碼型如圖3-4中的（e）所示。 </p><p>　　圖3-4 常見(jiàn)的基帶傳輸碼型</p><p>　　可以看出，這些碼型均不含有直流分量，且高頻分量較小。有些碼型雖然沒(méi)有時(shí)鐘分量，但含有1/2時(shí)鐘頻率的分量，也可以通過(guò)一定的處理從而獲得定時(shí)信息。另外，所有碼型均具有一定的規(guī)律性，接收端可以據(jù)此進(jìn)行誤碼檢測(cè)。</p><p>　　3

42、.3數(shù)字基帶傳輸?shù)牟ㄐ卧O(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)字信號(hào)基帶傳輸?shù)囊笈c模擬信號(hào)傳輸?shù)囊蟛煌ＤM信號(hào)由于待傳信息包含在信號(hào)的波形之中，因此要求接收端無(wú)波形失真；而數(shù)字信號(hào)的待傳信息包含在碼元的組合之中，因此要求接收端無(wú)差錯(cuò)的恢復(fù)出發(fā)送的碼元流，可以允許一定的波形失真，只要失真程度不影響碼元的恢復(fù)即可。</p><p>　　二進(jìn)制數(shù)字基帶波形都是矩形波，在畫(huà)頻譜時(shí)通常只畫(huà)出了其中能量最集

43、中的頻率范圍，但這些基帶信號(hào)在頻域內(nèi)實(shí)際上是無(wú)窮延伸的。如果直接采用矩形</p><p>　　脈沖的基帶信號(hào)作為傳輸碼型，由于實(shí)際信道的頻帶都是有限的，則傳輸系統(tǒng)接收端所得的信號(hào)頻譜必定與發(fā)送端不同，這就會(huì)使接收端數(shù)字基帶信號(hào)的波形失真。大多數(shù)有線傳輸?shù)那闆r下，信號(hào)頻帶不是陡然截止的，而且基帶頻譜也是逐漸衰減的，采用一些相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單的補(bǔ)償措施（如簡(jiǎn)單的頻域或時(shí)域均衡）可以將失真控制在比較小的范圍內(nèi)。較小的波形

44、失真對(duì)于二進(jìn)制基帶信號(hào)影響不大，只是使其抗噪聲性能稍有下降，但對(duì)于多進(jìn)制信號(hào)，則可能造成嚴(yán)重的傳輸錯(cuò)誤。當(dāng)信道頻帶嚴(yán)格受限時(shí)（如數(shù)字基帶信號(hào)經(jīng)調(diào)制通過(guò)頻分多路通信信道傳輸），波形失真問(wèn)題就變得比較嚴(yán)重，尤其在傳輸多進(jìn)制信號(hào)時(shí)更為突出。圖3-5反映了在帶寬受限的信道中信號(hào)波形的變化。</p><p>　　圖3-5帶寬受限的信道中信號(hào)波形的變化</p><p>　　基帶脈沖序列通過(guò)系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)

45、的濾波作用使傳輸波形中出現(xiàn)的波形失真、拖尾等現(xiàn)象，接收端在按約定的時(shí)隙對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行抽樣，并以抽樣時(shí)刻測(cè)定的信號(hào)幅度為依據(jù)進(jìn)行判決，來(lái)導(dǎo)出原脈沖的消息。若重疊到鄰接時(shí)隙內(nèi)的信號(hào)太強(qiáng)，就可能發(fā)生錯(cuò)誤判決。若相鄰脈沖的拖尾相加超過(guò)判決門限，則會(huì)使發(fā)送的“0”判為“1”。實(shí)際中可能出現(xiàn)好幾個(gè)鄰近脈沖的拖尾疊加，這種脈沖重疊，并在接收端造成判決困難的現(xiàn)象叫做碼間干擾。</p><p>　　因此可以看出，傳輸基帶信號(hào)受到約束的

46、主要因素是系統(tǒng)的頻率特性。當(dāng)然可以有意地加寬傳輸頻帶使這種干擾減小到任意程度。然而這會(huì)導(dǎo)致不必要地浪費(fèi)帶寬。如果信道帶寬展寬得太多還會(huì)將過(guò)大的噪聲引入系統(tǒng)。因此應(yīng)該探索另外的代替途徑，即通過(guò)設(shè)計(jì)信號(hào)波形，或采用合適的傳輸濾波器，設(shè)法使拖尾值在判決時(shí)刻為0，以便在最小傳輸帶寬的條件下大大減小或消除這種干擾。</p><p>　　奈奎斯特第一準(zhǔn)則解決了消除這種碼間干擾的問(wèn)題，并指出當(dāng)傳輸信道具有理想低通濾波器的幅頻特

47、性時(shí)，信道帶寬與碼速率的基本關(guān)系。即：</p><p>　　式中 Rb為傳碼率，單位為比特/每秒（bps）。fn為理想信道的低通截止頻率。上式說(shuō)明了理想信道的頻帶利用率為：</p><p>　　在圖3-6中給出了無(wú)碼間干擾的基帶信號(hào)波形。</p><p>　　圖3-6 基帶信號(hào)波形</p><p><b>　　4 編碼器系統(tǒng)<

48、;/b></p><p><b>　　4.1系統(tǒng)介紹</b></p><p>　　PCM即脈沖編碼調(diào)制，在通信系統(tǒng)中完成將語(yǔ)音信號(hào)數(shù)字化功能。PCM的實(shí)現(xiàn)主要包括三個(gè)步驟完成：抽樣、量化、編碼。分別完成時(shí)間上離散、幅度上離散、及量化信號(hào)的二進(jìn)制表示。根據(jù)CCITT的建議，為改善小信號(hào)量化性能，采用壓擴(kuò)非均勻量化，有兩種建議方式，分別為A律和μ律方式，我國(guó)采用了A

49、律方式，由于A律壓縮實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，常使用 13 折線法編碼,采用非均勻量化PCM編碼示意圖見(jiàn)圖4-1。</p><p>　　圖4-1 PCM原理框圖</p><p>　　下面將介紹PCM編碼中抽樣、量化及編碼的原理：</p><p><b>　　(1) 抽樣</b></p><p>　　所謂抽樣，就是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行周期性掃

50、描，把時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)變成時(shí)間上離散的信號(hào)。該模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)抽樣后還應(yīng)當(dāng)包含原信號(hào)中所有信息，也就是說(shuō)能無(wú)失真的恢復(fù)原模擬信號(hào)。它的抽樣速率的下限是由抽樣定理確定的。</p><p><b>　　(2) 量化</b></p><p>　　從數(shù)學(xué)上來(lái)看，量化就是把一個(gè)連續(xù)幅度值的無(wú)限數(shù)集合映射成一個(gè)離散幅度值的有限數(shù)集合。如圖4-2所示，量化器Q輸出L個(gè)量化值，k=1，2

51、，3，…，L。常稱為重建電平或量化電平。當(dāng)量化器輸入信號(hào)幅度落在與之間時(shí)，量化器輸出電平為。這個(gè)量化過(guò)程可以表</p><p><b>　　達(dá)為： </b></p><p>　　圖4-2 模擬信號(hào)的量化</p><p>　　這里稱為分層電平或判決閾值。通常稱為量化間隔。</p><p>　　模擬信號(hào)的量化分為均勻量化和非

52、均勻量化。由于均勻量化存在的主要缺點(diǎn)是：無(wú)論抽樣值大小如何，量化噪聲的均方根值都固定不變。因此，當(dāng)信號(hào)較小時(shí)，則信號(hào)量化噪聲功率比也就很小，這樣，對(duì)于弱信號(hào)時(shí)的量化信噪比就難以達(dá)到給定的要求。通常，把滿足信噪比要求的輸入信號(hào)取值范圍定義為動(dòng)態(tài)范圍，可見(jiàn)，均勻量化時(shí)的信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍將受到較大的限制。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，實(shí)際中，往往采用非均勻量化。</p><p>　　非均勻量化是根據(jù)信號(hào)的不同區(qū)間來(lái)確定量化間隔的。對(duì)于

53、信號(hào)取值小的區(qū)間，其量化間隔也小；反之，量化間隔就大。它與均勻量化相比，有兩個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)。首先，當(dāng)輸入量化器的信號(hào)具有非均勻分布的概率密度（實(shí)際中常常是這樣）時(shí)，非均勻量化器的輸出端可以得到較高的平均信號(hào)量化噪聲功率比；其次，非均勻量化時(shí)，量化噪聲功率的均方根值基本上與信號(hào)抽樣值成比例。因此量化噪聲對(duì)大、小信號(hào)的影響大致相同，即改善了小信號(hào)時(shí)的量化信噪比。</p><p>　　實(shí)際中，非均勻量化的實(shí)際方法通常是將

54、抽樣值通過(guò)壓縮再進(jìn)行均勻量化。通常使用的壓縮器中，大多采用對(duì)數(shù)式壓縮。廣泛采用的兩種對(duì)數(shù)壓縮律是壓縮律和A壓縮律。美國(guó)采用壓縮律，我國(guó)和歐洲各國(guó)均采用A壓縮律，因此，PCM編碼方式采用的也是A壓縮律。</p><p>　　所謂A壓縮律也就是壓縮器具有如下特性的壓縮律：</p><p>　　A律壓擴(kuò)特性是連續(xù)曲線，A值不同壓擴(kuò)特性亦不同，在電路上實(shí)現(xiàn)這樣的函數(shù)規(guī)律是相當(dāng)復(fù)雜的。實(shí)際中，往往都

55、采用近似于A律函數(shù)規(guī)律的13折線（A=87.6）的壓擴(kuò)特性。這樣，它基本上保持了連續(xù)壓擴(kuò)特性曲線的優(yōu)點(diǎn)，又便于用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)中所用到的PCM編碼正是采用這種壓擴(kuò)特性來(lái)進(jìn)行編 碼的。圖4-3示出了這種壓擴(kuò)特性。</p><p><b>　　圖4-3 13折線</b></p><p>　　表4-1列出了13折線時(shí)的值與計(jì)算值的比較。</p><

56、p>　　表4-1 13折線表</p><p>　　表4-1中第二行的值是根據(jù)時(shí)計(jì)算得到的，第三行的值是13折線分段時(shí)的值?？梢?jiàn)，13折線各段落的分界點(diǎn)與曲線十分逼近，同時(shí)按2的冪次分割有利于數(shù)字化。</p><p><b>　　(3) 編碼</b></p><p>　　所謂編碼就是把量化后的信號(hào)變換成代碼，其相反的過(guò)程稱為譯碼。當(dāng)然，這里

57、的編碼和譯碼與差錯(cuò)控制編碼和譯碼是完全不同的，前者是屬于信源編碼的范疇。</p><p>　　在現(xiàn)有的編碼方法中，若按編碼的速度來(lái)分，大致可分為兩大類：低速編碼和高速編碼。通信中一般都采用第二類。編碼器的種類大體上可以歸結(jié)為三類：逐次比較型、折疊級(jí)聯(lián)型、混合型。在逐次比較型編碼方式中，無(wú)論采用幾位碼，一般均按極性碼、段落碼、段內(nèi)碼的順序排列。下面結(jié)合13折線的量化來(lái)加以說(shuō)明。</p><p&g

58、t;　　表4-2 段落碼 表4-3 段內(nèi)碼</p><p>　　在13折線法中，無(wú)論輸入信號(hào)是正是負(fù)，均按8段折線（8個(gè)段落）進(jìn)行編碼。若用8位折疊二進(jìn)制碼來(lái)表示輸入信號(hào)的抽樣量化值，其中用第一位表示量化值的極性，其余七位（第二位至第八位）則表示抽樣量化值的絕對(duì)大小。具體的做法是：用第二至第四位表示段落碼，它的8種可能狀態(tài)來(lái)分別代表8個(gè)段落的起點(diǎn)電平。其它四位表示段內(nèi)

59、碼，它的16種可能狀態(tài)來(lái)分別代表每一段落的16個(gè)均勻劃分的量化級(jí)。這樣處理的結(jié)果，8個(gè)段落被劃分成27＝128個(gè)量化級(jí)。段落碼和8個(gè)段落之間的關(guān)系如表4-2所示；段內(nèi)碼與16個(gè)量化級(jí)之間的關(guān)系見(jiàn)表4-3。</p><p>　　4.2 PCM編碼器的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　PCM編譯碼器的實(shí)現(xiàn)可以借用單片PCM編碼器集成芯片實(shí)現(xiàn)，如：TP3067A、CD22357等。單芯片工作時(shí)只需給出外

60、圍的時(shí)序電路即可實(shí)現(xiàn)，該設(shè)計(jì)采用大規(guī)模集成電路TP3067對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行PCM編、解碼。TP3067在一個(gè)芯片內(nèi)部集成了編</p><p>　　碼電路和譯碼電路，是一個(gè)單路編譯碼器。其編碼速率2.048MHz，每一幀數(shù)據(jù)為8位，幀同步信號(hào)為8KHz。模擬信號(hào)在編碼電路中，經(jīng)過(guò)抽樣、量化、編碼，最后得到PCM編碼信號(hào)。在單路編譯碼器中，經(jīng)變換后的PCM碼是在一個(gè)時(shí)隙中被發(fā)送出去的，在其他的時(shí)隙中編譯碼器是沒(méi)有輸出的

61、，即對(duì)一個(gè)單路編譯碼器來(lái)說(shuō)，它在一個(gè)PCM幀（32個(gè)時(shí)隙）里，只在一個(gè)特定的時(shí)隙中發(fā)送編碼信號(hào)。同樣，譯碼電路也只是在一個(gè)特定的時(shí)隙（此時(shí)隙應(yīng)與發(fā)送時(shí)隙同，否則接收不到PCM編碼信號(hào)）里才從外部接收PCM編碼信號(hào)，然后進(jìn)行譯碼，經(jīng)過(guò)帶通濾波器、放大器后輸出。具體電路圖見(jiàn)附錄1。仿真時(shí)將PCM編譯碼器分為編碼器和譯碼器模塊分別實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　4.3 TP3067簡(jiǎn)介</p><p&g

62、t;　　鑒于我國(guó)國(guó)內(nèi)采用的是A 律量化特性，因此本實(shí)驗(yàn)采用TP3067 專用大規(guī)模集成電路，它是CMOS 工藝制造的單片PCMA 律編譯器，并且片內(nèi)帶輸入輸出話路濾波器。</p><p>　　TP3067 的管腳如圖4-4 所示，內(nèi)部組成框圖見(jiàn)附錄2。</p><p>　　TP3067 的管腳定義簡(jiǎn)述如下：</p><p>　?。?）VPO+ 收端功率放大器的同相輸

63、出端。</p><p>　?。?）GNDA 模擬地。所有信號(hào)都以此管腳為參考。</p><p>　?。?）VPO- 收端功放的反相輸出端。</p><p>　?。?）VPI 收端功放的反相輸入端。</p><p>　?。?）VFRO 接收部分濾波器模擬輸出端。</p><p>　?。?）VCC +5V 電壓輸入。<

64、;/p><p>　?。?）FSR 接收部分幀同步時(shí)隙信號(hào)，是一個(gè)8KHz 脈沖序列。</p><p>　?。?）DR 接收部分PCM 碼流解碼輸入端。</p><p>　?。?）BCLKR/CLKSEL 位時(shí)鐘(bitclock),它使PCM 碼流隨著FSr 上升沿逐位移入Dr 端?？梢詾閺?4KHz 到2048MHz 的任意頻率?；蛘咦鳛橐粋€(gè)邏輯輸入選擇1536MHz

65、、1544MHz 或2048MHz,用作同步模式的主時(shí)鐘。</p><p>　?。?0）MCLKR/PDN 接收部分主時(shí)鐘,它的頻率必須為1536MHz、1544MHz 或2048MHz?？梢院蚆CKLx異步，但是同步工作時(shí)可達(dá)到最佳狀態(tài)。當(dāng)MCLKx 接低電平，MCLKR 被選擇為內(nèi)部時(shí)鐘，當(dāng)MCLKx 接高電平，該芯片進(jìn)入低功耗狀態(tài)。</p><p>　?。?1）MCLKx 發(fā)送部分主

66、時(shí)鐘，必須為1536MHz、1544MHz 或2048MHz?？梢院蚆CLKR 異步，但是同步工作時(shí)可達(dá)到最佳狀態(tài)。</p><p>　?。?2）BCLKx 發(fā)送部分時(shí)鐘，使PCM 碼流逐位移入DR 端?？梢詾閺?4KHz 到</p><p>　　2048MHz 的任意頻率，但必須和MCLKx 同步。</p><p>　?。?3）Dx 發(fā)送部分PCM 碼流編碼輸出端

67、。</p><p>　　（14）FSx 發(fā)送部分幀同步時(shí)隙信號(hào)，為一個(gè)8KHz 的脈沖序列。</p><p>　?。?5）TSx 漏極開(kāi)路輸出端，它在編碼時(shí)隙輸出低電平。</p><p>　?。?6）ANLB 模擬反饋輸入端。在正常工作狀態(tài)下必須置成邏輯“0”。當(dāng)置成邏輯“1”時(shí)，發(fā)送部分濾波器的輸入端并不與發(fā)送部分的前置濾波器相連，而是和接收部分功放的VPO＋相連

68、。</p><p>　?。?7）GSx 發(fā)送部分輸入放大器的模擬基礎(chǔ)，用于在外部同軸增益。</p><p>　?。?8）VFxI-發(fā)送部分輸入放大器的反相輸入端。</p><p>　?。?9）VFxI+發(fā)送部分輸入放大器的同相輸入端。</p><p>　?。?0）VBB 接-5V 電源。</p><p>　　圖4-4

69、TP3067 管腳圖</p><p><b>　　5 編碼器系統(tǒng)仿真</b></p><p>　　隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，仿真技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用?；谛盘?hào)的用于通信系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真軟件SystemView具有強(qiáng)大的功能，可以滿足從底層到高層不同層次的設(shè)計(jì)、分析使用，并且提供了嵌入式的模塊分析方法，形成多層系統(tǒng)，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)潔明了，便于完成復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。&

70、lt;/p><p>　　SystemView具有良好的交互界面，通過(guò)分析窗口和示波器模擬等方法，提供了一個(gè)可視的仿真過(guò)程，不僅在工程上得到應(yīng)用，在教學(xué)領(lǐng)域也得到認(rèn)可，尤其在信號(hào)分析、通信系統(tǒng)等領(lǐng)域。其可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的模擬、數(shù)字及數(shù)?；旌想娐芳案鞣N速率系統(tǒng)，并提供了內(nèi)容豐富的基本庫(kù)和專業(yè)庫(kù)。 本文主要闡述了如何利用SystemView實(shí)現(xiàn)脈沖編碼調(diào)制（PCM）。系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)通過(guò)模塊分層實(shí)現(xiàn)，模塊主要由PCM編碼模塊、PCM

71、譯碼模塊、及邏輯時(shí)鐘控制信號(hào)構(gòu)成。通過(guò)仿真設(shè)計(jì)電路，分析電路仿真結(jié)果，為最終硬件實(shí)現(xiàn)提供理論依據(jù)。</p><p>　　5.1 信號(hào)源子系統(tǒng)的組成</p><p>　　信號(hào)源子系統(tǒng)的組成：由三個(gè)幅度相同、頻率不同的正弦信號(hào)（合成，如下圖5-1所示。</p><p>　　圖5- 信號(hào)源子系統(tǒng)</p><p>　　5.2 PCM編碼器模塊<

72、/p><p>　　PCM編碼器模塊主要由信號(hào)源、低通濾波器、瞬時(shí)壓縮器、A/D轉(zhuǎn)換器、并/串轉(zhuǎn)換器、輸出端子構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)模型如下圖5-2所示。</p><p>　　圖5-2PCM編碼器模塊</p><p>　　信源信號(hào)經(jīng)過(guò) PCM 編碼器低通濾波器完成信號(hào)頻帶過(guò)濾，由于PCM量化采用非均勻量化，還要使用瞬時(shí)壓縮器實(shí)現(xiàn)A律壓縮后再進(jìn)行均勻量化，A/D轉(zhuǎn)換器完成采樣及量化，由

73、于A/D轉(zhuǎn)換器的輸出是并行數(shù)據(jù)，必須通過(guò)數(shù)據(jù)選擇器完成并/串轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)，最后通過(guò)輸出PCM編碼信號(hào)。</p><p>　　PCM編碼器組件功能實(shí)現(xiàn) </p><p>　?。?）低通濾波器：為實(shí)現(xiàn)信號(hào)的語(yǔ)音頻率特性，考慮到濾波器在通帶和阻帶之間的過(guò)渡，采用了低通濾波器，而沒(méi)有設(shè)計(jì)帶通濾波器。為實(shí)現(xiàn)信號(hào)在 300Hz－3400Hz的語(yǔ)音頻帶內(nèi)，在這里采用了一個(gè)階數(shù)為3階的切比雪夫?yàn)V波器，

74、其具有在通帶內(nèi)等波紋、阻帶內(nèi)單調(diào)的特性。</p><p>　?。?）瞬時(shí)壓縮器：瞬時(shí)壓縮器使用了我國(guó)現(xiàn)采用A律壓縮，注意在譯碼時(shí)擴(kuò)張器也應(yīng)采用A律解壓。對(duì)比壓縮前后時(shí)域信號(hào)，明顯看到對(duì)數(shù)壓縮時(shí)小信號(hào)明顯放大，而大信號(hào)被壓縮，從而提高了小信號(hào)的信噪比，這樣可以使用較少位數(shù)的量化滿足語(yǔ)音傳輸?shù)男枰?。如圖5-3、5-4所示。</p><p>　　圖5-3 瞬時(shí)壓縮前</p><

75、;p>　　圖5-4 瞬時(shí)壓縮后</p><p>　?。?）A/D 轉(zhuǎn)換器：完成經(jīng)過(guò)瞬時(shí)壓縮后信號(hào)時(shí)間及幅度的離散，通常認(rèn)為語(yǔ)音的頻帶在300Hz－3400Hz，根據(jù)低通采樣定理，采樣頻率應(yīng)大于信號(hào)最高頻率兩倍以上，在這里A/D的采樣頻率為8Hz即可滿足，均勻量化電平數(shù)為256級(jí)量化，編碼用8bit表示，其中第一位為極性表示，這樣產(chǎn)生了64kbit/s的語(yǔ)音壓縮編碼。 </p><

76、;p>　?。?）數(shù)據(jù)選擇器：帶使能端的8路數(shù)據(jù)選擇器，與74151功能相同，在這里完成A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)的并/串轉(zhuǎn)換，選擇控制端在這里控制輪流輸出并行數(shù)據(jù)為串行數(shù)據(jù)。通過(guò)數(shù)據(jù)選擇器還可以實(shí)現(xiàn)碼速轉(zhuǎn)換功能。</p><p>　　5.3PCM譯碼器組件功能實(shí)現(xiàn)</p><p>　　PCM譯碼器是實(shí)現(xiàn)PCM編碼的逆系統(tǒng)。 PCM譯碼器模塊主要由ADC出來(lái)的PCM數(shù)據(jù)輸出端、D/A轉(zhuǎn)換器、瞬

77、時(shí)擴(kuò)張器、低通濾波器構(gòu)成。實(shí)現(xiàn)模型如下5-5所示。</p><p><b>　　圖5-5譯碼器模塊</b></p><p>　?。?）D/A轉(zhuǎn)換器：用來(lái)實(shí)現(xiàn)與A/D轉(zhuǎn)換相反的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量，從而達(dá)到譯碼最基本的要求，也就是最起碼要有步驟。</p><p>　　（2）瞬時(shí)擴(kuò)張器：實(shí)現(xiàn)與瞬時(shí)壓縮器相反的功能，由于采用 A 律壓縮，擴(kuò)張

78、也必須采用A律瞬時(shí)擴(kuò)張器。 </p><p>　?。?）低通濾波器：由于采樣脈沖不可能是理想沖激函數(shù)會(huì)引入孔徑失真，量化時(shí)也會(huì)帶來(lái)量化噪聲，及信號(hào)再生時(shí)引入的定時(shí)抖動(dòng)失真，需要對(duì)再生信號(hào)進(jìn)行幅度及相位的補(bǔ)償，同時(shí)濾除高頻分量，在這里使用與編碼模塊中相同的低通濾波器。</p><p><b>　　5.4統(tǒng)仿真</b></p><p>

79、　　5.4.1 系統(tǒng)仿真模型 </p><p>　　PCM編碼器系統(tǒng)仿真模型如下圖5-6所示。</p><p><b>　　圖5-6 系統(tǒng)模型</b></p><p>　　子系統(tǒng)如下圖5-7所示。</p><p><b>　　圖5-7子系統(tǒng)</b></p><p>

80、　　以上圖5-6、5-7各方塊的有關(guān)參數(shù)如表5-1所示。</p><p><b>　　表5-1系統(tǒng)參數(shù)</b></p><p>　　4.4.2 系統(tǒng)仿真波形 </p><p>　?。?）信號(hào)源的波形如圖5-8所示。</p><p>　　圖5-8信號(hào)源的波形</p><p>　?。?）信號(hào)

81、源經(jīng)壓縮后的波形如圖5-9所示。</p><p>　　圖5-9信號(hào)源經(jīng)壓縮后的波形</p><p>　?。?）PCM編碼的波形如圖5-10所示。</p><p>　　圖5-10PCM編碼的波形</p><p>　　（4）PCM譯碼時(shí)經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)化并用A律擴(kuò)張后的輸出波形如圖5-11所示。</p><p>　　圖5-11

82、A律擴(kuò)張后的輸出波形</p><p>　?。?）譯碼后恢復(fù)源信號(hào)的輸出波形如圖5-12所示。</p><p>　　圖5-12恢復(fù)源信號(hào)的輸出波形</p><p>　　由以上數(shù)據(jù)波形可以看出在PCM編碼的過(guò)程中，譯碼輸出的波形具有一定的延遲現(xiàn)象，其波形基本上不失真的在接收端得到恢復(fù)，傳輸?shù)倪^(guò)程中實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化的傳輸過(guò)程。</p><p><

83、b>　　6結(jié)論與展望</b></p><p>　　本題目設(shè)計(jì)一種可以產(chǎn)生適合線路傳輸?shù)幕赑CM的基帶傳輸系統(tǒng)編碼器，文中說(shuō)明了編碼器電路的原理及編碼規(guī)則，介紹了基帶傳輸系統(tǒng)的碼型的要求和概念，最后通過(guò)軟件對(duì)編碼器進(jìn)行了仿真。</p><p>　　脈沖編碼調(diào)制(pulsecodemodulation,PCM)是概念上最簡(jiǎn)單，理論上最完善的編碼系統(tǒng),系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)通過(guò)模塊分層

84、實(shí)現(xiàn)，模塊主要由PCM編碼模塊、PCM譯碼模塊、及邏輯時(shí)鐘控制信號(hào)構(gòu)成。通過(guò)仿真設(shè)計(jì)電路，分析電路仿真結(jié)果，為最終硬件實(shí)現(xiàn)提供理論依據(jù) 。</p><p>　　現(xiàn)代移動(dòng)通信是指通信的一方或雙方在移動(dòng)狀態(tài)中，或臨時(shí)停留在某一非預(yù)定位置上進(jìn)行信息傳遞和交換的方式。而編碼技術(shù)為其提供了軟件和硬件的支持，使得信號(hào)更好的傳輸。</p><p><b>　　致謝</b></

85、p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)用了不少的時(shí)間，現(xiàn)在終于結(jié)尾了。剛拿到這個(gè)題目時(shí)，覺(jué)得有點(diǎn)不知所措，但是今天回想一下過(guò)去看看，也有一絲的欣慰，因?yàn)樵诶蠋煹闹笇?dǎo)下我圓滿地完成了設(shè)計(jì)，也并不像想像的那么難。這是我讀大學(xué)三年下來(lái)工作量最大的一次作業(yè)，這也是對(duì)我大學(xué)三年學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)成果的最好檢驗(yàn)。經(jīng)過(guò)這次設(shè)計(jì)，我受益匪淺，許多能力得到提高，比如把問(wèn)題簡(jiǎn)化的能力、找不到答案不罷休的能力、做事認(rèn)真不懶散的工作能力等。在這期間凝結(jié)了許多人的心

86、血，在此表示衷心的感謝。沒(méi)有他們的幫助，我將無(wú)法順利完成這次設(shè)計(jì)。</p><p>　　首先，我要特別感謝***老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)，在設(shè)計(jì)期間***老師多次指導(dǎo)我，幫助我收集文獻(xiàn)資料，理清設(shè)計(jì)思路，指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)方法，提出有效的改進(jìn)方案，及指導(dǎo)我如何使用軟件。**老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)、誨人不倦的態(tài)度和學(xué)術(shù)上精益求精的精神使我對(duì)不甚了解的專業(yè)知識(shí)也有了進(jìn)一步了解。</p><p>　　另外，

87、要感謝母校所有老師與同學(xué)們?nèi)陙?lái)對(duì)我的關(guān)心與支持。我在那里得到了老師的細(xì)心指導(dǎo)，學(xué)到了專業(yè)知識(shí)；感謝同學(xué)們?cè)谠O(shè)計(jì)期間的合作，讓我的設(shè)計(jì)得以順利進(jìn)行，由于他們的幫助，我在做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)省去了許多不必要的麻煩。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]王瀚晟，曾列光．全數(shù)字化PDH復(fù)接系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.電信科學(xué)，1998(4)</p&g

88、t;<p>　　[2]毛洪艷，馬盛凱．SDH通信網(wǎng)的同步技術(shù)及應(yīng)用［J］.現(xiàn)代通信，1998(12)</p><p>　　[3]曹志剛，錢亞生．現(xiàn)代通信原理．北京：清華大學(xué)出版社，2000</p><p>　　[4]孫玉．?dāng)?shù)字復(fù)接技術(shù)［M］.北京：人民郵電出版社，1991</p><p>　　[5]樊昌信， 通信原理， 國(guó)防工業(yè)出版社. 1999<

89、;/p><p>　　[6]閻石主編.《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》.高等教育出版社. 1999 年</p><p>　　[7]清華大學(xué)電子學(xué)教研室編.《 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程》.北京,高等教育出版社，1985。</p><p>　　[8]申普兵.《數(shù)字通信》.國(guó)防工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[9]青松， 數(shù)字通信系統(tǒng)的SystremVie