目录第一章绪论 (1)第二章设计原理 (2)2.1 PCM编码原理 (2)2.2 时分复用原理 (2)第三章总体设计思路 (4)3.1总体结构框图 (4)3.2各单元电路设计 (4)第四章软件仿真 (7)4.1仿真软件 (7)4.2两路信号 (7)4.3编码以及时分复用子模块 (8)4.4位同步模块 (11)4.5帧同步模块 (12)4.6时分解复用模块 (14)4.7 PCM译码模块 (15)4.8总系统仿真 (18)第五章总结与体会 (19)第一章绪论随着现代通信技术的发展，为了提高通信系统信道的利用率，话音信号的传输往往采用多路复用通信的方式。

这里所谓的多路复用通信方式通常是指：在一个信道上同时传输多个话音信号的技术，也称复用技术。

复用技术有多种工作方式，例如频分复用，时分复用以及码分复用等。

在本文中运用的是两路的时分复用技术。

时分复用（TDM：Time Division Multiplexing）的特点是，对任意特定的通话呼叫，为其分配一个固定速率的信道资源，且在整个通话区间专用。

TDM把若干个不同通道（channel）的数据按照固定位置分配时隙（TimeSlot：8Bit数据）合在一定速率的通路上，这个通路称为一个基群。

时分复用是建立在抽样定理基础上的。

抽样定理使连续（模拟）的基带信号有可能被在时间上离散出现的抽样脉冲所代替。

这样，当抽样脉冲占据短时间时，在抽样脉冲之间就留有时间空隙，利用这个时间空隙便可以传输其他信号的抽样值。

因此，这就有可能沿一条信道同时传送若干个基带信号。

当采用单片集成PCM 编解码器时（如本文采用TP3057），其时分复用方式是先将各路信号分别抽样、编码、再经时分复用分配器合路后送入信道，接收端先分路，然后各路分别解码和重建信号。

PCM的32路标准的意思是整个系统共分为32个路时隙，其中30 个路时隙分别用来传送30 路话音信号，一个路时隙用来传送帧同步码，另一个路时隙用来传送信令码，即一个PCM30/32 系统。

第二章设计原理2.1 PCM编码原理PCM即脉冲编码调制，在通信系统中完成将语音信号数字化功能。

PCM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编码其示意图见图2-1。

图2-1 PCM编码2.2 时分复用原理时分多路复用通信（此课题为两路）,是各路信号在同一信道上占有不同时间间隙进行通信。

由前述的抽样理论可知，抽样的一个重要作用，是将时间上连续的信号变成时间上离散的信号，其在信道上占用时间的有限性,为多路信号沿同一信道传输提供了条件。

具体说，就是把时间分成一些均匀的时间间隙，将各路信号的传输时间分配在不同的时间间隙，以达到互相分开，互不干扰的目的。

图2-2为时分多路复用示意图，各路信号经低通滤波器将频带限在3400Hz以下,然后加到快速电子旋转开关(称分配器)K1,K2开关不断重复地作匀速旋转，每旋转一周的时间等于一个抽样周期T，这样就做到对每一路信号每隔周期T时间抽样一次。

由此可见，发端分配器不仅起到抽样的作用，同时还起到复用合路的作用。

合路后的抽样信号送到PCM 编码器进行量化和编码，然后将数字信码送往信道。

在收端将这些从发送端送来的各路信码依次解码，还原后的PAM信号，由收端分配器旋转开关K2 依次接通每一路信号，再经低通平滑，重建成话音信号。

当采用单片集成PCM 编解码器时，其时分复用方式是先将各路信号分别抽样、编码、再经时分复用分配器合路后送入信道，接收端先分路，然后各路分别解码和重建信号。

图2-2 时分多路复用第三章总体设计思路3.1总体结构框图框图如图3-1所示：图3-1 总框图两路信号先经过编码以及时分复用子模块形成合路信号，然后通过位同步，帧同步，通过时分解复用分离出两路信号，然后两路信号分别进入不同的译码子系统，完成还原各路信号。

3.2各单元电路设计3.2.1 PCM 编解码该电路由晶体振荡电路、帧同步信号产生器、编码器、译码器、话筒电路和耳机电路组成。

其中晶体振荡电路用 4.096MHz的晶体谐振器组成振荡电路，通过分频得到PCM 编码和解码的位时钟2.048MHz，帧同步信号产生器产生的同步信号来完成两路信号的复接，话筒电路和耳机是图中的语音电路，完成语音信号的生成与拾取。

3.2.2 复接、分接数字复接实质上就是对多路数字信号进行时分复用，让不同的支路信号占用不同的时隙时间，在接收端再根据时间上的不同将信号分开，这一步骤叫分接，它是复接的逆过程。

复接方式有三种：按位复接、按字复接、按帧复接。

每路每次只插入1个符号的方式称为按位复接。

对于二进制码序列，按位复接即按比特复接。

这种方法是以1比特码为单位，对每个复接支路的信号每次只复接1位码，按位复接的最大优点是对复接缓冲存储器的容量要求小、简单易行、容易实现。

3.2.3 压缩与扩张压缩与扩张特性分别如图3.2，图3.3所示图3.2 压缩图3-3 扩张3.2.4 位同步和帧同步1.位同步基本原理位同步锁相法的基本原理和载波同步类似。

在接收端利用鉴相器来比较接收码元和本地产生的位同步信号的相位，若两者不一致（超前或滞后），鉴相器就产生误差信号去调整位同步信号的相位，直至获取准确的位同步信号为止。

我们把采用锁相环来提取位同步信号的方法称为锁相法。

在数字通信中，常采用数字锁相法提取位同步信号。

如图3-4所示，它由高稳定度的晶振、分频器、相位比较器和控制器组成。

图3-4 数字锁相原理方框图2.帧同步基本原理在时分复用系统中，为了正确的传输信息，必须在信息码流中插入一定数量的帧同步码，可以集中插入也可以分散插入。

从总体上看，本模块可分为巴克码识别器及同步保护两部分。

巴克码识别器包括移位寄存器、相加器和判决器，图3-5中的其余部分完成同步保护功能。

图3-5 帧同步模块原理框图第四章软件仿真4.1 仿真软件随着电子技术和计算机技术的发展，仿真技术得到了广泛的应用。

基于信号的用于通信系统的动态仿真软件SystemView具有强大的功能，可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用，并且提供了嵌入式的模块分析方法，形成多层系统，使系统设计更加简洁明了，便于完成复杂系统的设计。

SystemView具有良好的交互界面，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，不仅在工程上得到应用，在教学领域也得到认可，尤其在信号分析、通信系统等领域。

其可以实现复杂的模拟、数字及数模混合电路及各种速率系统，并提供了内容丰富的基本库和专业库。

本文主要阐述了如何利用SystemView实现脉冲编码调制（PCM）。

系统的实现通过模块分层实现，模块主要由PCM编码模块、PCM译码模块、及逻辑时钟控制信号构成。

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。

4.2两路信号本信号源由两路信号组成，分别是频率为2.5kHz与1.5KHz叠加组成的正弦波和高斯噪声。

通过截止频率为3KHz的低通滤波器得到两路语音信号。

送到复接模块。

图4-1 两路语音模块图4-2 两路语音信号4.3编码以及时分复用子模块4.3.1产生帧同步信号模块我们在信源库中选取脉冲串作为晶振，设置成频率为610Hz，脉宽为的周期性方波分频器用4个分频器对晶振进行分频，参数设定只需将分频系数写成4，8，16等。

1. 三分频：由于三分频器是用来提供两根三选一电路地址线的，所以我们用两个D触发器来进行三分频，注意D触发器的输入除了时钟外还有清零端，置位端两个输入，它们是低电平有效，使用时候应当注意。

2．数据源：在信源库中有用户定义输出，我们可以写下1110010作为巴克码源，数据一，数据二由信号提供八路数据，三个数据源的八个输出分别和八个数据输入相连。

3．三选一或八选一：三选一的功能可以由八选一构成，它有一个使能端，低电平有效，使用时候要加入低电平。

4.3.2 PCM编码以及时分复用模块PCM编码及时分复用模块主要由信源输入端子、瞬时压缩器、A/D转换器、8位数据选择器、16位分频器、并/串转换器、非门、与门、D触发器、输出端子构成，SystemView 实现模型见图4-1所示。

在通信系统中，由于电话线的带宽约为3000Hz，以电话的音质为准，一般认为在通信中语音的带宽为300Hz~3400Hz。

信号经过PCM编码器子模块的输入端（图符277）后，由于PCM量化采用非均匀量化，还要使用瞬时压缩器（图符276）实现A律压缩后再进行均匀量化，A/D转换器（图符273、274）完成采样及量化，由于A/D转换器的输出是并行数据，必须通过数据选择器（图符255、256）完成并/串转换成串行数据，最后通过图符270输出PCM编码信号。

图4-3 PCM编码以及时分复用PCM编码器组件功能实现：1．瞬时压缩器：瞬时压缩器（图符275、276）使用了我国现采用A律压缩，注意在译码时扩张器也应采用A律解压。

对比压缩前后时域信号，明显看到对数压缩时小信号明显放大，而大信号被压缩，从而提高了小信号的信噪比，这样可以使用较少位数的量化满足语音传输的需要。

2．A/D转换器（图符273、274）：完成经过瞬时压缩后信号时间及幅度的离散，通常认为语音的频带在300Hz－3400Hz，根据低通采样定理，采样频率应大于信号最高频率两倍以上，在这里A/D的采样频率为8Hz即可满足，均匀量化电平数为256级量化，编码用8bit表示，其中第一位为极性表示，这样产生了64kBit/s的语音压缩编码。

3．数据选择器（图符255、256、260）：图符255为带使能端的8路数据选择器，与74LS151功能相同，在这里完成A/D转换后的数据的并/串转换。

图4-4 帧同步由图形可以看出帧同步码为11110010。

图4-5 两路信号PCM图由两路被瞬时压缩器A律压缩的信号，经过A/D转换器，形成两路PCM信号。

图4-6 合路PCM图由图4-6可知，合路信号由帧同步、第一路语音信号、第二路语音信号复接而成。

4.4 位同步模块位同步模块的SystemView仿真图如图4-7所示。

图4-7 位同步模块图4-8 位同步信号如图4-8可知，下面的图合路信号与位同步子系统输出信号正好相位一致，两列信号无论是上升沿还是下降沿都保持对齐。

接收码元的相位可以从基带信号的过零点提取(它代表码元的起始相位)，而对数字信号的微分就可以获得过零点的信息，由于数字信号的过零方向有正有负（即0变到1和由1变到0），微分再整流就可以获得接收码元所有过零信息。