通原課程設(shè)計(jì)--pcm編碼報(bào)告

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　SystemView 仿真軟件可以實(shí)現(xiàn)多層次的通信系統(tǒng)仿真。脈沖編碼調(diào)制（PCM）是現(xiàn)代語(yǔ)音通信中數(shù)字化的重要編碼方式。利用SystemView 實(shí)現(xiàn)脈沖編碼調(diào)制(PCM)仿真，可以為硬件電路實(shí)現(xiàn)提供理論依據(jù)。本次課程設(shè)計(jì)將通過(guò)仿真展示PCM編碼實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)思路及具體過(guò)程，并加以進(jìn)行分析。</p><p>

2、　　關(guān)鍵詞: PCM 脈沖編碼 通信系統(tǒng) SystemView </p><p><b>　　1 PCM編碼原理</b></p><p>　　1.1 PCM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</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)字化的功能，是把模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸?shù)幕痉椒ㄖ?。PCM的實(shí)現(xiàn)主要包括三個(gè)步驟：抽樣、量化和編碼。這三個(gè)步驟

3、分別完成時(shí)間上離散、幅度上離散以及量化信號(hào)的二進(jìn)制表示，把一個(gè)時(shí)間連續(xù)、取值連續(xù)的模擬信號(hào)變換成時(shí)間離散、取值離散的數(shù)字信號(hào)，然后在信道中進(jìn)行傳輸。接收機(jī)將收到的數(shù)字信號(hào)經(jīng)再生、譯碼、平滑后恢復(fù)出原始的模擬信號(hào)。</p><p>　　其過(guò)程表示如圖1.1。</p><p>　　圖1.1 PCM通信過(guò)程原理</p><p>　　1.2 PCM調(diào)制原理</p>

4、;<p><b>　　1.2.1 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>　　1.2.2 量化</b></p

5、><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1.2.2-1所示，量化器Q輸出L個(gè)量化值，k=1，2，3，…，L。常稱(chēng)為重建電平或量化電化器輸入信號(hào)幅度落在與平。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)程可以表達(dá)為： </p><p>　　這里稱(chēng)為分層電平或判決閾值。通常稱(chēng)為量化間隔。</p><

6、p>　　模擬信號(hào)的量化分為均勻量化和非均勻量化。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(mǎn)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

7、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)于信號(hào)取值小的區(qū)間，其量化間隔也??；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&g

8、t;　　實(shí)際中，非均勻量化的實(shí)際方法通常是將抽樣值通過(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)

9、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1.2.2-2示出了這種壓擴(kuò)特性。</p><p>　　圖1.2.2-2 13A律的量化特性曲線</p><p>　　表1列出了13折線時(shí)的值與計(jì)算值的比較。&

10、lt;/p><p><b>　　表 1</b></p><p>　　表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>　　1.2.3 編碼</b></p><p>　　所謂編碼就是把量

11、化后的信號(hào)變換成代碼，其相反的過(guò)程稱(chēng)為譯碼。當(dāng)然，這里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(lèi)：低速編碼和高速編碼。通信中一般都采用第二類(lèi)。編碼器的種類(lèi)大體上可以歸結(jié)為三類(lèi)：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

12、量化來(lái)加以說(shuō)明。</p><p>　　表2 段落碼 表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，

13、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)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2所示；段內(nèi)碼與16個(gè)量化級(jí)之間的關(guān)系見(jiàn)表3。</p><p>　　PCM編譯碼器的實(shí)現(xiàn)可以借鑒單片PCM編碼器集成芯片，如：TP3067A、CD22357等。單芯片工作時(shí)只需給出外圍的時(shí)序電路即可實(shí)現(xiàn)，

14、考慮到實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，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>　　本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)選擇TP3067芯片作為PCM編譯碼器，它把編譯碼器（Codec）和濾波器(Filter)集成在一個(gè)芯片上，功能比較強(qiáng)，它既可以進(jìn)行A律變換，也可以進(jìn)行u律變換，它的數(shù)據(jù)既可用固定速率傳送，也可用變速率傳送，它既可以傳輸信令幀也可以選擇它傳送無(wú)信令幀，并且還可以控制它處于低功耗備用狀態(tài)，到底使用它的什么功能可由用

15、戶(hù)通過(guò)一些控制來(lái)選擇。TP3067可以組成模擬用戶(hù)線與程控交換設(shè)備間的接口，包含有話音A律編解碼器。自調(diào)零邏輯。話音輸入放大器、RC濾波器、開(kāi)關(guān)電容低通濾波器、話音推挽功放等功能單元。TP3067具有完整的話音到PCM和PCM到話音的A律壓擴(kuò)編解碼功能。它的編碼和解碼工作既可同時(shí)進(jìn)行，也可異步進(jìn)行。</p><p>　　1.3 復(fù)接與解復(fù)接</p><p>　　1.3.1 時(shí)分復(fù)用概述 &

16、lt;/p><p>　　時(shí)分復(fù)用TDM是采用同一物理連接的不同時(shí)段來(lái)傳輸不同的信號(hào)，也能達(dá)到多路傳輸?shù)哪康?。時(shí)分多路復(fù)用以時(shí)間作為信號(hào)分割的參量，故必須使各路信號(hào)在時(shí)間軸上互不重疊。</p><p>　　時(shí)分多路復(fù)用適用于數(shù)字信號(hào)的傳輸。由于信道的位傳輸率超過(guò)每一路信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸率,因此可將信道按時(shí)間分成若干片段輪換地給多個(gè)信號(hào)使用。每一時(shí)間片由復(fù)用的一個(gè)信號(hào)單獨(dú)占用,在規(guī)定的時(shí)間內(nèi),多個(gè)數(shù)字

17、信號(hào)都可按要求傳輸?shù)竭_(dá),從而也實(shí)現(xiàn)了一條物理信道上傳輸多個(gè)數(shù)字信號(hào)。假設(shè)每個(gè)輸入的數(shù)據(jù)比特率是9. 6kbit / s ,線路的最大比特率為76. 8 kbit / s ,則可傳輸8 路信號(hào)。</p><p>　　數(shù)字復(fù)接實(shí)質(zhì)上就是對(duì)多路數(shù)字信號(hào)進(jìn)行時(shí)分復(fù)用，讓不同的支路信號(hào)占用不同的時(shí)隙時(shí)間，在接收端再根據(jù)時(shí)間上的不同將信號(hào)分開(kāi)，這一步驟叫分接，它是復(fù)接的逆過(guò)程。</p><p>　　復(fù)

18、接方式有三種：按位復(fù)接、按字復(fù)接、按幀復(fù)接。每路每次只插入1個(gè)符號(hào)的方式稱(chēng)為按位復(fù)接。對(duì)于二進(jìn)制碼序列，按位復(fù)接即按比特復(fù)接。這種方法是以1比特碼為單位，對(duì)每個(gè)復(fù)接支路的信號(hào)每次只復(fù)接1位碼，按位復(fù)接的最大優(yōu)點(diǎn)是對(duì)復(fù)接緩沖存儲(chǔ)器的容量要求小、簡(jiǎn)單易行、容易實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　1.3.2 時(shí)分復(fù)用原理框圖</p><p>　　1.3.3 解復(fù)用原理框圖</p><

19、p>　　2 仿真軟件System View介紹</p><p>　　SystemView是美國(guó)ELANIX公司推出的，基于Windows環(huán)境下運(yùn)行的用于系統(tǒng)仿真分析的可視化軟件工具，它使用功能模塊(Token)去描述程序，無(wú)需與復(fù)雜的程序語(yǔ)言打交道，不用寫(xiě)一句代碼即可完成各種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真，快速地建立和修改系統(tǒng)、訪問(wèn)與調(diào)整參數(shù)，方便地加入注釋。</p><p>　　利用System

20、 View，可以構(gòu)造各種復(fù)雜的模擬、數(shù)字、數(shù)?；旌舷到y(tǒng)，各種多速率系統(tǒng)，因此，它可用于各種線性或非線性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真。用戶(hù)在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，只需從System View配置的圖標(biāo)庫(kù)中調(diào)出有關(guān)圖標(biāo)并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，完成圖標(biāo)間的連線，然后運(yùn)行仿真操作，最終以時(shí)域波形、眼圖、功率譜等形式給出系統(tǒng)的仿真分析結(jié)果。</p><p>　　SystemView的庫(kù)資源十分豐富，包括含若干圖標(biāo)的基本庫(kù)（Main Librar

21、y）及專(zhuān)業(yè)庫(kù)(Optional Library)，基本庫(kù)中包括多種信號(hào)源、接收器、加法器、乘法器，各種函數(shù)運(yùn)算器等；專(zhuān)業(yè)庫(kù)有通訊（Communication）、邏輯（Logic）、數(shù)字信號(hào)處理（DSP）、射頻/模擬（RF/Analog）等；它們特別適合于現(xiàn)代通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真和方案論證，尤其適合于無(wú)線電話、無(wú)繩電話、尋呼機(jī)、調(diào)制解調(diào)器、衛(wèi)星通訊等通信系統(tǒng)；并可進(jìn)行各種系統(tǒng)時(shí)域和頻域分析、譜分析，及對(duì)各種邏輯電路、射頻/模擬電路（混合器

22、、放大器、RLC電路、運(yùn)放電路等）進(jìn)行理論分析和失真分析。</p><p>　　System View能自動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)連接檢查，給出連接錯(cuò)誤信息或尚懸空的待連接端信息，通知用戶(hù)連接出錯(cuò)并通過(guò)顯示指出出錯(cuò)的圖標(biāo)。這個(gè)特點(diǎn)對(duì)用戶(hù)系統(tǒng)的診斷是十分有效的。</p><p>　　System View的另一重要特點(diǎn)是它可以從各種不同角度、以不同方式，按要求設(shè)計(jì)多種濾波器，并可自動(dòng)完成濾波器各指標(biāo)——如

23、幅頻特性（伯特圖）、傳遞函數(shù)、根軌跡圖等之間的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真分析方面，System View還提供了一個(gè)真實(shí)而靈活的窗口用以檢查、分析系統(tǒng)波形。在窗口內(nèi)，可以通過(guò)鼠標(biāo)方便地控制內(nèi)部數(shù)據(jù)的圖形放大、縮小、滾動(dòng)等。另外，分析窗中還帶有一個(gè)功能強(qiáng)大的“接收計(jì)算器”，可以完成對(duì)仿真運(yùn)行結(jié)果的各種運(yùn)算、譜分析、濾波。</p><p>　　System View還具有與外

24、部文件的接口，可直接獲得并處理輸入/輸出數(shù)據(jù)。提供了與編程語(yǔ)言VC++或仿真工具M(jìn)atlab的接口，可以很方便的調(diào)用其函數(shù)。還具備與硬件設(shè)計(jì)的接口：與Xilinx公司的軟件Core Generator配套，可以將System View系統(tǒng)中的部分器件生成下載FPGA芯片所需的數(shù)據(jù)文件；另外，System View還有與DSP芯片設(shè)計(jì)的接口，可以將其DSP庫(kù)中的部分器件生成DSP芯片編程的C語(yǔ)言源代碼。</p><p&

25、gt;　　3 TP3067簡(jiǎn)介</p><p>　　3.1 TP3067內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　3.2 TP3067引腳圖</p><p>　　3.3 TP3067引腳功能介紹</p><p>　?、臯PO+：接收功率放大器的非倒相輸出。</p><p>　?、艷NDA：模擬地，所有信號(hào)均以該引腳為參考點(diǎn)。&l

26、t;/p><p>　?、荲PO-：接收功率放大器的倒相輸出。</p><p>　?、萔PI：接收功率放大器的倒相輸入。</p><p>　?、蒝FRO：接收濾波器的模擬輸出。</p><p>　?、蔞CC：正電源引腳，VCC=+5V±5%。</p><p>　?、薋SR：接收幀同步脈沖，它啟動(dòng)BCLKR，于是PC

27、M數(shù)據(jù)移入DR，F(xiàn)SR為8KHZ脈沖序列。</p><p>　?、藾R：接收數(shù)據(jù)幀輸入，PCM數(shù)據(jù)隨著FSR前沿移入DR。</p><p>　　⑼BCLKR/CLKSESL：在FSR前沿把輸入移入DR時(shí)的位時(shí)鐘，其頻率可以從64KHz至2.048MHz。另一方面它也可能是一個(gè)邏輯輸入，以此為在同步模式中的主時(shí)鐘選擇頻率1.536 MHz、1.544 MHz或2.048MHz，BCLKR用在

28、發(fā)送和接收兩個(gè)方向。</p><p>　?、蜯CLKR/PDN： 接收主時(shí)鐘，其頻率可以為1.536 MHz、1.544 MHz或2.048MHz。它允許與MCLKX異步，但為了取得最佳性能應(yīng)當(dāng)與MCLKX同步，當(dāng)MCLKR連續(xù)在低電位時(shí)，CLKX被選用為所有內(nèi)部定時(shí)，當(dāng)MCLKR連續(xù)工作在高電位時(shí)，器件就處于掉電模式。</p><p>　?、螹CLKX： 發(fā)送主時(shí)鐘，其頻率可以是1.53

29、6 MHz、1.544 MHz或2.048MHz，它允許與MCLKR異步，同步工作能實(shí)現(xiàn)最佳性能。</p><p>　?、蠦CLKX：把PCM數(shù)據(jù)從DX移出的位時(shí)鐘，其頻率可以從64KHz至2.048MHz,但必須與MCLKX同步。</p><p>　?、袲X：由FSX啟動(dòng)的三態(tài)PCM數(shù)據(jù)輸出。</p><p>　?、褾SX：發(fā)送幀同步脈沖輸入，它啟動(dòng)BCLKX并使

30、DX上PCM數(shù)據(jù)移出到DX上。</p><p>　?、?：開(kāi)漏輸出。在編碼器時(shí)隙內(nèi)為低脈沖。</p><p>　?、訟NLB： 模擬環(huán)路控制輸入，在正常工作時(shí)必須置為邏輯“0”，當(dāng)拉到邏輯“1”時(shí)，發(fā)送濾波器和發(fā)送前置放大器輸出的連接線被斷開(kāi)，而改為和接收功率放大器的VPO+輸出連接。</p><p>　?、誈SX：發(fā)送輸入放大器的模擬輸出，用來(lái)在外部調(diào)節(jié)增益。&l

31、t;/p><p>　?、諺FXI+：發(fā)送輸入放大器的非倒相輸入。</p><p>　?、譜FXI-：發(fā)送輸入放大器的倒相輸入。</p><p>　?、豓BB：負(fù)電源引腳，VBB=﹣5V±5%。</p><p>　　3.4 TP3067功能說(shuō)明</p><p><b>　　①上電</b><

32、;/p><p>　　當(dāng)開(kāi)始上電瞬間，加壓復(fù)位電路啟動(dòng)COMBO并使它處于掉電狀態(tài)，所有非主要電路失效，而DX、VFRO、VPO-、VPO+均處于高阻狀態(tài)。為了使器件上電，一個(gè)邏輯低電平或時(shí)鐘脈沖必須作用在MCLKR/PDN引腳上，并且FSX和FSR脈沖必須存在。于是有兩種掉電控制模式可以利用。在第一種中MCLKR/PDN引腳電位被拉高。在另一種模式中使FSX和FSR二者的輸入均連續(xù)保持低電平，在最后一個(gè)FSX或FSR

33、脈沖后相隔2ms左右，器件將進(jìn)入掉電狀態(tài)，一旦第一個(gè)FSX和FSR脈沖出現(xiàn)，上電就會(huì)發(fā)生。三態(tài)數(shù)據(jù)輸出將停留在高阻抗?fàn)顟B(tài)中，一直到第二個(gè)FSX脈沖出現(xiàn)。</p><p><b>　?、谕焦ぷ?lt;/b></p><p>　　在同步工作中，對(duì)于發(fā)送和接收兩個(gè)方向應(yīng)當(dāng)用相同的主時(shí)鐘和位時(shí)鐘，在這一模式中，MCLKX上必須有時(shí)鐘信號(hào)在起作用，而MCLKR/PDN引腳則起了掉電

34、控制作用。MCLKR/PDN上的低電平使器件上電，而高電平則使器件掉電。這兩種情況中，不論發(fā)送或接收方向，MCLKX都作為主時(shí)鐘輸入，位時(shí)鐘也必須作用在MCLKX，對(duì)于頻率為1.536 MHz、1.544 MHz或2.048MHz的主時(shí)鐘，BCLKR/CLKSEL可用來(lái)選擇合適的內(nèi)部分頻器，在1.544 MHz工作狀態(tài)下，本器件可自動(dòng)補(bǔ)償每幀內(nèi)的第193個(gè)時(shí)鐘脈沖。當(dāng)BCLKR/CLKSEL引腳上的電平固定時(shí)，BCLKX將被選為發(fā)送和接

35、收方向兼用的位時(shí)鐘。表4-4說(shuō)明可選用的工作頻率，其值視BCLKR/CLKSEL的狀態(tài)而定。在同步模式中，位時(shí)鐘BCLKX可以從64KHz變至2.048MHz，但必須與MCLKX同步。每一個(gè)FSX脈沖標(biāo)志著編碼周期的開(kāi)始，而在BCLKX的正沿上，從前一個(gè)編碼周期來(lái)的PCM數(shù)據(jù)從已啟動(dòng)的DX輸出中移出。在8個(gè)時(shí)鐘周期后，三態(tài)DX輸出恢復(fù)到高阻抗?fàn)顟B(tài)。隨著FSR脈沖的來(lái)臨，依賴(lài)BCLKX（或在運(yùn)行中的BCLKR）</p>&l

36、t;p><b>　?、郛惒焦ぷ?lt;/b></p><p>　　在異步工作狀態(tài)中，發(fā)送和接收時(shí)鐘必須獨(dú)立設(shè)置，MCLK和MCLR必須為2.048MHZ，只要把靜態(tài)邏輯電平加到MCLKx/PDN引腳上，就能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。FSX啟動(dòng)每個(gè)編碼周期而且必須與MCLKX和BCLKX保持同步。FSR啟動(dòng)每一個(gè)譯碼周期而且必須與BCLKR同步。BCLKR必須為時(shí)鐘信號(hào)。列于表4-4中的邏輯電平對(duì)于異步模式

37、是不成立的。BCLKX和BCLKR工作頻率可從64KHz變到2.048MHz。</p><p><b>　　④短幀同步工作</b></p><p>　　COMBO既可以用短幀，也可以用長(zhǎng)幀同步脈沖，在加電開(kāi)始時(shí)，器件采用短幀模式。在這種模式中，F(xiàn)SX和FSR這兩個(gè)幀同步脈沖的長(zhǎng)度均為一個(gè)位時(shí)鐘周期。在BCLKX的下降邊沿，當(dāng)FSX為高時(shí)，BCLKX的下一個(gè)上升邊沿可啟

38、動(dòng)輸出符號(hào)位的三態(tài)輸出DX的緩沖器，緊隨其后的7個(gè)上升邊沿以時(shí)鐘送出剩余的7個(gè)位，而下一個(gè)下降邊沿則阻止DX輸出。在BCLKR的下降邊沿，當(dāng)FSR為高時(shí)（BCLKX在同步模式），其下一個(gè)的下降邊沿將鎖住符號(hào)位，緊隨其后的7個(gè)下降邊沿鎖住剩余的7個(gè)保留位。</p><p><b>　?、蓍L(zhǎng)幀同步工作</b></p><p>　　為了應(yīng)用長(zhǎng)幀模式，F(xiàn)SX和FSR這兩個(gè)幀同

39、步脈沖的長(zhǎng)度等于或大于位時(shí)鐘周期的三倍。在64KHz工作狀態(tài)中，幀同步脈沖至少要在160ns內(nèi)保持低電位。隨著FSX或BCLKX的上升沿（無(wú)論哪一個(gè)先到）來(lái)到，DX三態(tài)輸出緩沖器啟動(dòng)，于是被時(shí)鐘移出的第一比特為符號(hào)位，以后到來(lái)的BCLKX的7個(gè)上升沿以時(shí)鐘移出剩余的7位碼。隨著第8個(gè)上升沿或FSX變低（無(wú)論哪一個(gè)后發(fā)生），DX輸出由BCLKX的下降沿來(lái)阻塞，在以后8個(gè)BCLKR的下降沿，接收幀同步脈沖FSR上升沿將鎖住DR的PCM數(shù)據(jù)。

40、</p><p><b>　?、薨l(fā)送部件</b></p><p>　　發(fā)送部件的輸入端為一個(gè)運(yùn)算放大器，并配有兩個(gè)調(diào)整增益的外接電阻。在低噪聲和寬頻帶的條件下，整個(gè)音頻通帶內(nèi)的增益可達(dá)20dB以上。該運(yùn)算放大器驅(qū)動(dòng)一個(gè)增益為1的濾波器（由RC有源前置濾波器組成），后面跟隨一個(gè)時(shí)鐘頻率為256KHz的8階開(kāi)關(guān)電容帶通濾波器。該濾波器的輸出直接驅(qū)動(dòng)編碼器的抽樣保持電路。在

41、制造中配入一個(gè)精密電壓基準(zhǔn)，以便提供額定峰值為2.5V的輸入過(guò)載（tmax）。FSX幀同步脈沖控制濾波器輸出的抽樣，然后逐次逼近的編碼周期就開(kāi)始，8位碼裝入緩沖器內(nèi)，并在下一個(gè)FSX脈沖下通過(guò)DX移出，整個(gè)編碼時(shí)延近似地等于165ns加上125ns（由于編碼時(shí)延），其和為290 ns。</p><p><b>　?、呓邮詹考?lt;/b></p><p>　　接收部件包括一

42、個(gè)擴(kuò)展DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器），而它又驅(qū)動(dòng)一個(gè)時(shí)鐘頻率為256KHz的5階開(kāi)關(guān)電容低通濾波器。譯碼器是依照A律（TP3067）設(shè)計(jì)的，而5階低通濾波器校正8KHZ抽樣—保持電路所引起的sinx/x衰減。在濾波器后跟隨一個(gè)其輸出在VFRO上的2階RC低通后置濾波器。接收部件的增益為1，但利用功率放大器可加大增益。當(dāng)FSR出現(xiàn)時(shí)，在后續(xù)的8個(gè)BCLKR（BCLKX）的下降邊沿，DR輸入端上的數(shù)據(jù)將被時(shí)鐘控制。在譯碼器的終端，譯碼循環(huán)就開(kāi)始了。&

43、lt;/p><p><b>　?、嘟邮展β史糯笃?lt;/b></p><p>　　兩個(gè)倒相模式的功率放大器用來(lái)直接驅(qū)動(dòng)一個(gè)匹配的線路接口電路。</p><p>　　本編譯碼器既可以進(jìn)行A律變換，也可以進(jìn)行µ律變換，它的數(shù)據(jù)既可以固定速率傳送，也可以變速率傳送，它既可以傳輸信令幀，也可以選擇它傳送無(wú)信令幀，并且還可以控制它處于低功耗備用狀態(tài)。在

44、實(shí)驗(yàn)中我們選擇它進(jìn)行A律變換，以2.048Mbit來(lái)傳送信息，信令幀為無(wú)信令幀，它的發(fā)送時(shí)序和接收時(shí)序直接受FSX和FSR控制。</p><p>　　編譯碼器一般都有一個(gè)PDN降功耗控制端，PDN=1時(shí)，編譯碼能正常工作，PDN=0，編譯碼器處于低功耗狀態(tài)，這時(shí)編譯碼器其他功能都不起作用，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)編譯碼器的降功耗控制，這時(shí)，用戶(hù)摘機(jī)，編譯碼器工作，用戶(hù)掛機(jī)，編譯碼器低功耗。</p>

45、<p><b>　　4 電路圖</b></p><p>　　5 仿真圖及仿真結(jié)果</p><p><b>　　5.1 仿真圖</b></p><p><b>　　5.1.1 信號(hào)源</b></p><p><b>　　由高斯信號(hào)產(chǎn)生</b><

46、;/p><p>　　也可由三個(gè)幅值相同，頻率不同的正弦波相加得到</p><p>　　5.1.2 編碼部分</p><p><b>　　組件功能：</b></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－34

47、00Hz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，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（圖符16）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)（見(jiàn)圖6, 圖7），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(mǎn)足語(yǔ)音傳輸?shù)男枰?lt;/p>

48、<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(mǎn)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><p>　?。?）數(shù)據(jù)選擇器：圖符10為帶使能端的8路數(shù)據(jù)選擇器

49、，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，圖符11、12、13為選擇控制端，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>　　5.1.3 譯碼部分</p><p><b>　　組件功能：</b></p><p>　?。?）D/A轉(zhuǎn)換器(圖符1)：用來(lái)實(shí)現(xiàn)與A/D轉(zhuǎn)換相反的過(guò)

50、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>　?。?）瞬時(shí)擴(kuò)張器（圖符8）：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)張也必須采用A律瞬時(shí)擴(kuò)張器。 </p><p>　?。?）低通濾波器（圖符3）：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

51、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>　　5.2 仿真結(jié)果</b></p><p>　　5.2.1 初始信號(hào)</p><p>　　5.2.2 輸入信號(hào)</p><p>　　5.2.3 A律壓縮信號(hào)</p><p>　　5.2.4 P

52、CM碼信號(hào)</p><p>　　5.2.5 A律解壓信號(hào)</p><p>　　5.2.6 輸出信號(hào)</p><p><b>　　6 實(shí)物制作</b></p><p><b>　　7 心得體會(huì)</b></p><p>　　在為期不長(zhǎng)的通信原理課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，從選課題查資料，到學(xué)

53、軟件做仿真，再到檢測(cè)與調(diào)試，我都收獲了很多。不光理論知識(shí)得到了強(qiáng)化，實(shí)踐動(dòng)手能力也被大大增強(qiáng)了，此外我對(duì)課程設(shè)計(jì)的流程也更熟稔了。</p><p>　　在知識(shí)方面，我不僅回顧了這個(gè)學(xué)期所學(xué)的通信原理基礎(chǔ)理論知識(shí)，在相關(guān)的知識(shí)方面也得到了拓展與深化。</p><p>　　由于任務(wù)還要求對(duì)仿真軟件進(jìn)行自學(xué)，我們便全身心地投入到軟件的探索之中，并終于由開(kāi)始的一竅不通到現(xiàn)在的初窺門(mén)徑。在Syste

54、mView之前，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)了Protel，Proteus與Matlab，以及數(shù)電理論實(shí)驗(yàn)所用的EWB等軟件，它們?cè)谝欢ǖ某潭壬隙加邢嗨浦?。通過(guò)這段時(shí)間的接觸，發(fā)覺(jué)SystemView軟件還是比較好用的。</p><p>　　此次課程設(shè)計(jì)，讓我對(duì)通信原理等科目有了更深入細(xì)致的了解。同時(shí)我也深深發(fā)覺(jué)到，僅懂得理論、紙上談兵是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，我們還需要進(jìn)行更多的實(shí)物制作，或是軟件仿真，因?yàn)楫?dāng)理論運(yùn)用到實(shí)際中時(shí)，往往會(huì)

55、出現(xiàn)很多的問(wèn)題與偏差。所以這次的實(shí)踐是非常合時(shí)并且有意義的。</p><p>　　最后感謝指導(dǎo)教師的悉心教導(dǎo)，謝謝！</p><p><b>　　8 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 樊昌信．通信原理教程（第2版）[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2008</p><p>　　[2] 李白萍，吳冬梅．通信原理與技

56、術(shù) [M]．北京：人民郵電出版社，2003</p><p>　　[3] 楊建華．通信原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[4] 樊昌信 宮錦文 劉忠成．通信原理及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) [M]．北京：電子工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[5] 陶劍鋒．PCM30/32路數(shù)字電話傳輸系統(tǒng)仿真 [J]．常州：河海大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，

57、2007 </p><p>　　[6] 浣喜明．通信原理實(shí)驗(yàn) [M]．湘潭：湖南工程學(xué)院，2005</p><p>　　[7] 何春榮．淺析語(yǔ)音編碼的三個(gè)發(fā)展方向[J]．成都：成都紡織高等專(zhuān)科學(xué)校辦公室，2008</p><p>　　[8] 康華光．電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬部分) [M]．北京：高等教育出版社，2005</p><p>　　[9]