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数字语音信号处理实验指导书前言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。
语音信号处理是一门新兴的学科，同时又是综合性的多学科领域和涉及面很广的交叉学科。
虽然从事这一领域研究的人员主要来自信号与信息处理及计算机应用等学科，但是它与语音学、语言学、声学、认知科学、生理学、心理学等许多学科也有非常密切的联系。
20世纪60年代中期形成的一系列数字信号处理的理论和算法，如数字滤波器、快速傅立叶变换（FFT）等是语音信号数字处理的理论和技术基础。
随着信息科学技术的飞速发展，语音信号处理取得了重大的进展：进入70年代之后，提出了用于语音信号的信息压缩和特征提取的线性预测技术（LPC），并已成为语音信号处理最强有力的工具，广泛应用于语音信号的分析、合成及各个应用领域，以及用于输入语音与参考样本之间时间匹配的动态规划方法；80年代初一种新的基于聚类分析的高效数据压缩技术—矢量量化（VQ）应用于语音信号处理中；而用隐马尔可夫模型（HMM）描述语音信号过程的产生是80年代语音信号处理技术的重大发展，目前HMM已构成了现代语音识别研究的重要基石。
近年来人工神经网络(ANN)的研究取得了迅速发展，语音信号处理的各项课题是促进其发展的重要动力之一，同时，它的许多成果也体现在有关语音信号处理的各项技术之中。
为了深入理解语音信号数字处理的基础理论、算法原理、研究方法和难点，根据数字语音信号处理教学大纲，结合课程建设的需求，我们编写了本实验参考书。
本本参考书针对教学大纲规定的四个研究设计型实验，每个实验给出了参考程序，目的是起一个抛砖引玉的作用，学生在学习过程中，可以针对某一个实验进行延伸的创新学习，比如说，语音端点的检测、语音共振峰提取、基于HMM或DTW的有限词汇或大词汇的特定人、非特定人的语音识别、识别率的提高（如何提高有噪环境下的识别率）、以及编码问题等，同时在学习中还可深入思考如何将有关的方法在嵌入式系统或DSP 下的实现问题等。
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 。
电梯语音通信系统技术方案概述本技术方案旨在为电梯提供一种高效可靠的语音通信系统。
通过该系统，乘客和维修人员可以在需要时进行语音通话，以提供紧急救援和维护服务。
技术原理1. 通信网络：采用高速、稳定的互联网连接作为通信网络基础，确保语音通话的时延和稳定性。
2. 语音采集：电梯内设有高保真麦克风，用于采集乘客或维修人员的语音信号。
3. 数据压缩：对采集到的语音信号进行数据压缩处理，以减少数据传输的带宽需求。
4. 网络传输：将压缩后的语音数据通过互联网传输至目标终端，确保信息的准确和快速传递。
5. 语音解码：接收端对接收到的语音数据进行解码处理，还原为可听的语音信号。
系统架构- 乘客端：在电梯内部安装语音设备，包括高保真麦克风和扬声器，用于采集和播放语音信号。
- 维修人员端：维修人员通过专用终端（如手机、电脑等）接收和发送语音信号，以便快速响应和提供维修服务。
- 后台服务器：负责管理和控制整个语音通信系统，包括语音数据的传输、处理和分发。
功能特点1. 紧急救援：乘客在遇到紧急情况时，可以通过语音通信系统与后台服务器及维修人员进行紧急联系，以获得及时救援。
2. 维护服务：维修人员可以通过语音通信系统快速定位故障、提供远程技术支持，以提高维修效率和服务质量。
3. 历史记录：语音通信系统可以记录乘客和维修人员的通话记录，以便后期查看和分析，提供数据支持和改进建议。
安全性考虑1. 数据加密：在语音数据传输过程中，采用先进的加密算法对数据进行加密保护，防止信息泄露和非法获取。
2. 用户认证：对乘客和维修人员进行身份认证，确保只有合法用户才能使用语音通信系统，防止恶意攻击和滥用功能。
总结电梯语音通信系统技术方案通过采用高速稳定的通信网络、麦克风、扬声器等设备，实现乘客和维修人员之间的快速语音通话。
该系统具有紧急救援、维护服务和历史记录等功能特点，同时重视数据安全性。
在实施过程中，应注意保护用户隐私和加强身份认证，以确保系统的安全和可靠性。
contents •数字语音处理技术概述•数字语音处理基础•数字语音信号的采集与处理•数字语音识别技术•语音合成技术•数字语音处理技术的挑战与未来发展目录定义特点定义与特点发展历程起步阶段01发展阶段02成熟阶段03数字语音处理技术的应用通信领域安全领域教育领域医疗领域模拟信号与数字信号模拟信号是连续的，而数字信号是离散的。
系统一个完整的数字语音处理系统通常包括输入、预处理、特征提取、模式识别等几个主要部分。
数字信号与系统傅里叶变换与逆变换傅里叶变换将时域信号转化为频域信号，用于分析信号的频率特征。
逆变换将频域信号转化回时域信号，用于重构原始信号。
滤波器实现数字滤波器与实现麦克风与前置放大器麦克风前置放大器A/D转换是将模拟信号转化为数字信号的过程。
在数字语音处理中，A/D转换器将麦克风收集的声音信号转化为数字信号。
量化误差在A/D转换过程中，由于采样定理的限制，可能会出现量化误差。
这是由于数字信号只能表示有限个值，而模拟信号可以是任意值。
A/D转换A/D转换与量化误差VS预处理与特征提取预处理特征提取信号预处理模式识别基础特征提取模型训练线性判别分析（LDA）与支持向量机（SVM）线性判别分析（LDA）支持向量机（SVM）深度学习在语音识别中的应用神经网络长短期记忆网络（LSTM）注意力机制010203总结词文法分析是语音合成技术的关键环节之一，它涉及到对输入文本的语法分析和语义理解，从而为后续的语音合成提供正确的信息。
韵律规则则是用来描述和模拟人类语音的节奏和音调。
要点一要点二详细描述文法分析通过对输入文本进行分析，将其转化为计算机能够理解的语法结构，从而指导语音合成系统生成符合语法规则的语音。
韵律规则则关注如何根据语法结构和语义内容调整语音的节奏和音调，使得生成的语音更加自然和流畅。
文法分析与韵律规则总结词参数化合成方法是语音合成技术中的一种重要方法，它将语音信号的参数化表示与声学模型相结合，从而生成新的语音信号。
通信原理第三版课后思考题答案樊昌信集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]第一章1.1 消息和信息有什么区别信息和信号有何区别P1 语音，文字，图形，图像等都是消息，信息则是消息中包含有意义的内容，或者说有效内容，信息必须转换为电信号，才能在通信系统中传输，所以，信号是消息的载体。
1.2 什么是模拟信号什么是数字信号P3 在时间上和幅值上均是连续的信号称为模拟信号，在时间和幅值都离散的信号称为数字信号。
1.3 数字通信有何优点？P3 P4 （1）由于数字信号的可能取值数目有限，所以在失真没有超过给定值的条件下，不影响接收端的正确判决。
此外，在有多次转发的线路中，每个中继站都可以对有失真的接收信号加以整形，消除沿途线路中波形误差的积累，从而使经过远距离传输后，在接收端仍能得到高质量的接收信号。
（2）在数字通信系统中，可以采用纠错编码等差错控制技术，从而大大提高系统的抗干扰性。
（3）可以采用保密性极高的数字加密技术，从而大大提高系统的保密度。
（4）可以综合传输各种模拟和数字输入消息，包括语音、文字、图像、信令等；并且便于存储和处理（包括编码、变换等）。
（5）数字通信设备和模拟通信设备相比，设计和制造更容易，体积更小，重量更轻。
（6）数字信号可以通过信源编码进行压缩，以减少多余度，提高信道利用率。
（7）在模拟调制系统中，例如调频，接收端输出信噪比仅和带宽成正比的增长；而在数字调制系统中，例如脉冲编码调制，输出信噪比随带宽按指数规律增长。
1.4 信息量的定义是什么信息量的单位是什么P2 (1) )(log )(1log I x P x P a a-==为信息量的定义。
信息量的单位为比特（Bit)1.5 按照占用频带分，信号可以分为哪几种？P5 基带信号和带通信号1.6 信源编码的目的是什么信道编码的目的是什么P4 信源编码用以减少数字信号的冗余度，提高数字信号的有效性；如果是模拟信源（如话筒），则它还包括A/D 转换功能，把模拟输入信号转变成数字信号。
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。
语音处理系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解语音处理系统的基本概念，掌握语音信号的数字化处理过程；2. 学生能够描述不同类型的语音信号处理技术，如声音识别、语音合成、语音增强等；3. 学生能够解释语音处理技术在日常生活和工业应用中的重要性。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，使用编程工具设计简单的语音识别或语音合成程序；2. 学生能够通过实验和项目实践，分析并解决语音信号处理中遇到的问题；3. 学生能够运用团队协作和沟通技巧，共同完成语音处理系统的设计与实现。
情感态度价值观目标：1. 学生对语音处理产生兴趣，培养主动探索新技术、新方法的积极态度；2. 学生在实验和项目过程中，培养勇于尝试、面对挑战的信心和毅力；3. 学生能够认识到语音处理技术在促进社会发展、服务人民生活中的重要作用，树立正确的技术价值观。
本课程针对高年级学生，结合学科特点和教学要求，注重理论与实践相结合，提高学生的动手能力和创新能力。
通过本课程的学习，使学生能够掌握语音处理的基本原理，具备实际应用能力，并在此基础上培养良好的团队合作精神和价值观。
二、教学内容1. 语音信号基本概念：包括声音的产生、传播和接收，语音信号的时域和频域分析，语音信号的数字化表示。
- 教材章节：第一章 语音信号处理基础2. 语音信号处理技术：涵盖声音识别、语音合成、语音增强等技术的原理及其应用。
- 教材章节：第二章 语音信号处理技术3. 语音处理编程实践：利用编程工具（如Python、MATLAB等），设计简单的语音识别或语音合成程序。
- 教材章节：第三章 语音处理编程实践4. 语音处理系统设计与实现：结合实际项目，分析并解决语音信号处理中的问题，完成系统设计与实现。
- 教材章节：第四章 语音处理系统设计与实现5. 语音处理应用案例分析：分析典型语音处理应用案例，如智能助手、语音翻译等，了解其技术原理和实际应用。
- 教材章节：第五章 语音处理应用案例本教学内容根据课程目标制定，注重科学性和系统性。
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。
通信工程毕业论文选题(1383个)一、论文说明本写作团队致力于毕业论文写作与辅导服务，精通前沿理论研究、仿真编程、数据图表制作，专业本科论文300起，具体可以联系二、论文参考题目浅析兼容串行通信与以太网通信的微机保护通信系统兼容串行通信与以太网通信的微机保护通信系统研究兼容串行通信与以太网通信的微机保护通信系统研究简析4G通信下光传输通信技术的发展天津，通信人逆火保通信通信业全力保障滨海爆炸事故应急通信论短波通信电台在人防通信工程中的重要作用创新移动通信产业链开拓移动通信新市场基于短距离无线通信的交通信息检测系统设计与实现电力通信中通信光缆故障及检修解析有线通信和无线通信对比分析通信业全力保障西藏日喀则震区通信畅通对移动通信基站中通信防雷分析基于组播通信的交通通信网络研究守住通信的“应急车道”中国应急通信：加强联动提升能力广东通信业持续六个月下滑通信“火车头”为何慢下来？通信业全力保障西藏震区通信浅析通信工程中的通信线路的施工技术及问题论4G通信下光传输通信技术的发展研究基于网络中心战通信业务需求科学设计与配置通信网络光纤通信在电力通信中的应用浅析通信综合监控系统在电网通信中的应用通信资源管理系统在电力通信光传输网中的应用内蒙古通信管理局：清理通信管线安全隐患海南省通信管理局：博鳌论坛通信保障零故障通信铁塔共建共享中通信运营商频率干扰分析与平台分配卫星通信在铁路应急通信中的应用探讨舰艇通信系统通信效能研究激光通信在潜艇通信中的应用电力通信中的无线通信组网的技术及应用基于通信管理系统（TMS）的通信检修工作管理体系谈基于扩频通信的煤矿通信系统及其应用基于4G通信网的调度通信系统分析通信技术人才基础技能体系与通信企业文化创新理念的对接培养浅析即时通信行业对未来移动通信行业的影响无线通信在配用电通信网络中的应用电力系统通信中光纤通信的发展趋势探究人防通信的特点及其网络建设和通信值勤训练基于电力通信专网的统一通信技术研究与应用基于公共通信网和信息隐藏技术的军事通信系统初探浅析电力系统通信中光纤通信的发展前景创新移动通信产业链开拓移动通信新市场通信工程中通信线路施工技术的运用基于4G通信技术的煤矿无线通信系统研究电力通信中通信电源监控系统的应用卫星通信在偏远地区应急通信中的应用基于IP通信网络的智能配电网通信体系构建短波通信电台在人防通信中的重要作用探讨关于3G通信技术在矿山无线通信的应用研究基于Internet技术的计算机通信网络的即时通信问题分析通信网络中通信电源的维护浅论光纤通信在电力通信中的应用电力系统通信中光纤通信的发展思考通信业全力保障昭通震区通信量子通信及其未来在铁路通信中的应用方案电力通信中通信光缆故障定位研究电力通信中的无线通信组网研究探析人民防空通信中短波通信电台的重要作用基于VB6.0和移动通信的数据通信基于无线通信的地铁车地通信中的干扰分析如何加强通信部队应急通信保障能力浅谈无线通信之Wi-Fi通信技术浅析通信建设工程监理在通信工程建设中存在的问题试论电力通信无线通信组网技术的应用浅议数据通信在通信系统中的应用浅析4G通信技术的安全通信通信技术快速发展下《移动通信》课程教学内容改革浅析光纤通信在电子通信的未来发展趋势（2）浅析光纤通信在电子通信的未来发展趋势应急通信的关键技术以及在石油通信专网中的应用分析基于Intranet技术的计算机通信网络的即时通信问题分析3G通信网络技术在通信中的应用浅谈卫星通信及其在应急通信中的应用改进通信专业教室管理模式提高通信士官培训效益变换域通信与扩频通信抗干扰性能比较基于4G通信技术的应急通信系统研究创新移动通信产业链开拓移动通信新市场无线宽带通信系统在中小型水库预警通信中的应用探讨有线通信与无线通信的优劣对比浅析3G移动通信的安全及4G通信的关键技术浅析应急通信中的无线电短波通信在铁路通信系统中移动通信的应用探究通信网络中通信电源的维护探究通信电源监控系统在电力通信中的应用对移动通信网络中协作通信的探讨基于短波通信的海上通信接口研究载波通信与光端通信设备连接如何完成遥测移动通信网络协作通信分析基于4G通信技术的应急通信系统设计与应用浅析电力系统通信中光纤通信的发展前景云通信促进不同通信方式融合发展量子通信：绝密的未来通信统一通信在电力系统通信中应用的探讨移动通信在铁路通信系统中相关应用激光通信将成为空间通信新能力通信网络中通信电源的维护建立空间—空中联合通信网络，弥补卫星通信脆弱性通信网络中通信电源的维护平流层通信在军事通信中的应用探析无线通信在配用电通信网络中的应用通信工程设计阶段通信项目管理内容浅谈移动通信网络中的协作通信通信系统工程的数据通信模式的深化铁路通信系统移动通信应用模块的优化电力通信中通信光缆故障定位研究浅谈宽带电力线通信对无线通信的影响及管理探讨移动通信在铁路通信系统中的应用浅谈地铁通信系统构成与相关移动通信的应用智慧城市中基于云通信的协同通信系统研究卫星通信在应急通信中的应用浅议数据通信在通信系统中的应用通信网络特别是光通信领域前沿技术的介绍铁路通信电源在铁路通信设备中的应用研究串口通信与网络通信的应用研究有线通信与无线通信的优劣对比分析有线通信与无线通信的优劣对比WinCE嵌入式智能高压开关柜与KingSCADA通信中Modbus通信协议应用研究地铁通信系统中民用通信设备管理维保探讨浅谈有线通信在机场通信建设的发展基站通信电源在通信网络基础设施的作用对移动通信基站中通信防雷分析论基于Intranet技术的计算机通信网络的即时通信通信技术建设与煤矿通信网络管理系统浅议数据通信在通信系统中的应用浅谈当前电力通信中的无线通信组网的技术及应用结合阜朝高速公路通信管道工程解析通信管道施工技术的应用应急通信指挥车通信系统构建分析论基于Intranet技术的计算机通信网络的即时通信论短波通信电台在人防通信中的重要作用即时通信系统中通信协议的研究及选择新加坡通信展上的卫星通信阵营加强通信网络安全管理保障战时“通信生命线”浅议现代军事通信以及通信指挥管理信息系统技术加强移动通信基站维护保证通信质量移动通信在铁路通信系统中应用刍议数据通信在通信系统中的应用城市轨道交通基于通信的列车控制系统车地无线通信优化方案工信部通信发展司张峰：积极落实通信业十二五节能减排目标单片机多机通信网络改进及数据通信容错技术基于光纤通信在电力通信中的应用分析京信通信全力保障雅安震区通信畅通电力通信长距离通信传输的分析及实现基于岩层通信的矿山通信机的实现短波通信行业发展之军事通信的探讨如何提高通信电源稳定确保通信系统畅通通信系统的使用原理和以太网通信的系统保护工作GPRS/CDMA1X无线通信平台通信技术专用短程通信（DSRC）协议通信原理的研究光纤通信在铁路通信中的应用提高通信电源稳定确保通信系统畅通析移动通信在铁路通信系统中应用对移动通信基站中通信防雷分析通信系统中的数据通信9月广州通信中心处理遇险紧急通信5起浅谈无线通信之Wi-Fi通信技术串口通信在宿州供电公司通信监控系统中的应用近场通信在通信机房巡视中的应用如何提高通信电源稳定确保通信系统畅通刍议数据通信在通信系统中的应用电力通信中的无线通信组网研究配电通信接入网中混合通信组网的研究RS 232串口通信在PC机与单片机通信中的应用湖北省通信学会·武汉通信学会召开第八次会员代表大会几种应急通信手段现状分析及应急通信体系发展探讨三菱FX PLC与FR D700MODBUS RTU 通信在自动化分拣线传输中的应用通信在自动化分拣线传输中的应用数据通信与通信协议分析对移动通信基站中通信防雷分析从3G通信看我国通信业的发展与挑战对移动通信基站中通信防雷分析浅谈通信电源在通信网络基础设施中的重要作用计算机链接通信在三菱FX 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数字语音通信系统设计姓名：郭耀华学号：120104030030班级：通信工程1班课程名称：通信原理指导教师：许成谦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。
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。
所谓发现差错是指在若干接收码元中知道有一个或一些是错的，但不一定知道错误的准确位置。
(2)前向纠错这种方式是发信端采用某种在解码时能纠正一定程度传输差错的较复杂的编码方法，使接收端在收到信码中不仅能发现错码，还能够纠正错码。
采用前向纠错方式时，不需要反馈信道，也无需反复重发而延误传输时间，对实时传输有利，但是纠错设一备比较复杂。
(3)混合纠错混合纠错的方式是:少量纠错在接收端自动纠正，差错较严重，超出自行纠正能力时，就向发信端发出询问信一号，要求重发。
因此，“混合纠错”是“前向纠错”及“反馈纠错”两种方式的混合。
对于不同类型的信道，应采用不同的差错控制技术，否则就将事倍功半。
