单路语音数字通信系统的设计

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、设计思路及系统总框图 (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)1）抽样 (3)2）量化 (3)3）编码 (3)2、设计与仿真 (4)Ⅱ调制与解调 (7)1、基本原理 (7)1）调制 (7)2）解调 (8)2、设计与仿真 (9)三、系统总体设计及调试 (12)四、总结与体会 (15)五、附录 (16)六、参考文献 (21)一 设计思路及系统总框图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。

通信原理课程设计学院: 信息科学与工程学院班级: 通信11级姓名:学号:指导老师：济南大学2013年 12月 25 日通信原理课程设计一、设计目的通过通信原理实验箱或者Systemview软件仿真进一步深化通信原理课程知识，培养学生的专业素质，提高其利用通信原理知识处理通信系统问题的能力，为今后专业课程的学习、毕业设计打下良好的基础。

通过必要的工程设计、初步的科学研究方法训练和实践锻练，增强分析问题和解决问题的能力，了解通信系统的新发展。

二、设计内容基于Systemview的PCM时分复用多路系统设计要求：（1）基于Systemview软件实现；（2）实现单路话音信号的抽样、压缩、均匀量化与编码得到PCM信号；（3）实现多路PCM信号的时分复用；（4）实现接收端的分接与译码；（5）考虑实现位同步电路；（6）观察输出信号的眼图，得出误码率-信噪比曲线；（7）分别选择不同特性信道时考察误码率-信噪比曲线。

三、设计内容1、SystemView是一种电子仿真工具。

它是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路与通信系统的设计和仿真，是一个强有力的动态系统分析工具，能满足从数字信号处理，滤波器设计，直到复杂的通信系统等不同层次的设计，仿真要求。

此外SystemView具有良好的交互界面，简单易学，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。

本文主要阐述了如何利用SystemView设计PCM时分复用多路系统。

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。

此外该软件支持外部数据的输入和输出，支持用户自己编写代码(C/C＋＋)，兼容Matlab软件。

同时，提供了与硬件设计工具的接口，给使用者提供了很大的便利。

2、PCM 脉冲编码调制是Pulse Code Modulation的缩写，是数字通信的编码方式之一。

模拟信号数字化必须经过三个过程，即抽样、量化和编码，PCM 编码的主要过程是将话音、图像等模拟信号每隔一定时间根据抽样定理进行抽样,使其离散化,同时将抽样值按四舍五入取整量化,同时将抽样值按一组二进制码来表示抽样脉冲的幅值，以实现由模拟向数字的转换。

参考文献
[1]黄智伟.无线数字收发电路设计[M].北京： 电子工 业出版社， 2003. [2]李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京： 航空航 天大学出版社， 1996. · 试验 · 测试[M].武汉:华中 [3]谢自美.电子线路设计 理工大学出版社， 2003． [4]马忠梅.单片机的 C 语言应用程序设计[M].北京： 北京航空航天大学出版社， 2003．
责任编辑：王清波
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键处理、定时器中断等。主程序在完成初始化工 作， 并给按键命令输入后， 进入循环显示。主功能 由定时器中断服务程序完成。 在键盘管理程序中， 每个键都赋以相应的地址， 以完成 设定 16 个键， 不同的任务。 调频接收端程序主要是数据接收程序。数据 接收程序根据拨码开关的设置状态确定频道接 收。 3 测试结果及功能分析 本系统， 目的是实现主站至从站间的单工语 整个系统 音及数据的传输， 功能简单而又针对性。 流程只出现两种可能，即一对一传输语音及数据 由测试的结果显示， 当 和一对多传输语音及数据。 发射端选择按键，确认发射信号后，接收端的 TDA6509 正常工作， 但是 MC3356 工作频率有点 耳机接收到的信号有点失真但基本正确。 一 过高。 对一的单发和一对多的群发数据和语音都能够正 常工作。具体的指标测试结果如表 1 所示。 表 1 单工无线呼叫系统指标测试结果
图 1 调频发射与接收框图
2.2 调频发射电路。发射端以 TDA6509 为核 心器件。输入信号与本振信号混合后叠加在非线 性元件上， 即当语音发射出去后， 经过 TDA6509 共同作用把信号叠加送入混频器。混频器是非线 性元件， 通常采用晶体二极管和三极管， 使其工作 在伏安特性曲线的非线性区[2]。由其非线性作用使 差频、 倍频等一系列信号， 可 输出端产生出和频、 用滤波器选取所需的差频信号，从而能达到混频 的目的。中频放大电路的任务是把变频得到的中 频信号加以放大， 然后送到滤波器滤波。 中频放大 电路对超外差收音机的灵敏度、选择性和通频带 等性能指标起着极其重要的作用。最后把信号经 过发射电路发射出去。 另外， 在本设计中还利用单片机进行智能控 制， 实现了一台发射多台接收以及信号群发功能。 测试结果信号稳定， 无明显失真。 2.3 调频接收电路。接收端除了 TDA6509 外， MC3356 也是核心器件， 片内包含振荡电路、 混 频电路、 限幅放大器、 积分鉴频器、 滤波器、 抑制 扫描控制器及静噪开关电路。 在此设计中首先 器、 经过接收电路接收到信号， 然后放大， 信号与本振 信号按发射的原理进入中频带宽选频。为防止信 号阻塞及对短波衰落，要求放大器的增益应能随 信号强弱而自动调整， 以保持输出相对稳定[3]。在 MC3356 芯片中有自动集成的增益控制（ AGC ） 电 这样就解决了这个问题。 放大、 解调、 输出就可 路。 以了。MC3356 芯片低功耗 （在 Vcc=6.0V， 耗电典 ） ； 极限灵敏度： 5.0uV （-3bB ） （典型 型值仅为 3.0mA 值 ） ； 它只有少量的外接元件。基本工作方式是： 首 先接收电路接收到信号后， 判断信号， 利用信号接 再滤波、 收判断电路判断接收到的信号是否完整。 放大， 最后由发射电路完成信号的输出。 2.4 单片机系统。在智能化仪器仪表中， 控制 核心均为微处理器， 而单片机以高性能、 高速度、 体积小、 价格低廉、 稳定可靠而得到广泛应用， 是 设计智能化仪器仪表的首选微控制器。单片机结 合简单的接口电路即可构成单片机最小系统， 它 是智能化仪器仪表的基础， 也是测控、 监控的重要组成 部分。采用了 80C52 为核 心器件来完成这一功能。 2.5 系统的软件设计。 调频发射端由主程序和中 断服务程序组成[4]， 包括按

第4章 增量调制
第4章
增量调制
4.1简单增量调制（ΔM或DM） 4.2改进型增量调制系统
4.3 PCM和△M系统性能比较
4.4自适应差分脉冲编码调制ADPCM
第4章 增量调制
增量调制ΔM是不同于PCM的另一种模拟信号数字化的方
法，其基本思想是利用相邻样值信号幅度的相关性，以相邻 样值信号幅度的差值变化来描述模拟信号的变化规律，即将 前一样值点与当前样值点之间的幅值之差编码来传递信息。 因这种差值又称为增量，所以这种利用差值编码进行通信的 方式称为“增量调制（Delta Modulation）”，采用这种编码 方式的主要目的是可以简化语音编码的方法，缩短二进制码
第4章 增量调制
脉冲时钟 输入 信号 ＋ － 本地 译码器 脉冲幅度 调制器 平滑 电路 脉冲幅度 调制器 输出 信号
∑
判决器
译码
滤波
平滑 电路
数字 检测器
数字 检测器
图4-6 数字检测音节压扩自适应增量调制系统原理框图
第4章 增量调制
从图4-6中可以看出，在发送端数字检测音节压扩增量调制
是在简单ΔM的基础上加上数字检测、平滑电路和脉冲幅度调 制器三部分组成，这三部分共同起着音节压缩作用。其工作原 理如下。 当数字检测器检测到一定长度的连“1”或连“0”码时，便
动而造成的失真。而后者是由于当输入信号的斜率较大，调制
器跟踪不上输入信号的变化而产生的。因为在ΔM系统中每个抽 样间隔内只允许有一个量化电平的变化，所以当输入信号的斜 率比抽样周期决定的固定斜率（Δ/Ts）大时，量化阶的大小便 跟不上输入信号的变化，因此产生斜率过载噪声，如图4-3所示。 总之，ΔM系统的最大优点是结构简单，只编一位码，因此， 在发端与收端之间不需要码字同步。由于ΔM系统对差值只用两 个电平，量化太粗糙，其性能不如PCM系统。