通信原理三级项目数字语音通信系统设计样本.doc

数字语音通信系统设计

姓名：郭耀华
学号：14030030
班级：通信工程1班
课程名称：通信原理
指引教师：许成谦

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：本文是关于一种数字语音通信系统设计与实现，一方面简介数宇通信系统基本原理，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简介本系统设计与实现。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信噪比并且非均匀量化时，量化噪声功率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，循环码编码和解码设备都不太复杂，并且纠错能力较强。在数宇调制中采用了二进制频移键控调制方式，此办法运用数字基带信号控制在波频率来传送信息，解调时用了相干解调，办法简便，容易实现。
核心字:信源编码与译码信道编码与译码数字调制与解调
数字通信系统基本原理
数字通信系统模型

信息源
它作用是把各种消息转换为原始电信号，信源分为模仿信源和数字源。本文偷入信号采用模仿信源，通过A/U转换把输入模仿信号转换为数字信号，模仿信号转化为数字信号涉及三个环节:抽样、量化和编码。模仿号一方面被抽样。普通抽样是按照等时间间隔进行，虽然在理论上并不是必要如此。模仿信号被抽样后，成为抽样信号，它在时间上是离散，但是其值依然是持续，因此是离散模仿信号。第二步是量化。量化成果使抽样信号变成量化信号，其取值是离散。故量化信号已是数宇信号了，它可以当作是多进制数字脉冲信号。第三步是编码。
第一步:抽样定理。设一种持续模仿信号m(t)中最高频率<fh介且带宽受到限制时，则以间隔时间为T≤1/2fH周期性冲击脉冲对它抽样时，信号不发生混叠，即奈全斯特定理。
第二步:量化。模仿信号抽样值为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不同而变化。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。非均匀量化实现办法普通是在进行量化之前，先将信一号抽样值压缩，再进行均匀量化。其压缩是用一种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。普通把从模仿信号抽样、量化，直到变换成为二进制符号过程，称为脉冲编码调制。
信源编码与译码
它基本功能一是提高信息传愉有效性，即通过某种数据压缩技术设法减少码元数目和减少码元速率。码元速率决定传播所占带宽，而传播带宽反映了通信有效性。二是完毕模/数(A/D)转换，即当信息源给出是模仿信号时，信源编码器将其转换成数字信号，以实现模仿信号数字化传播。信源译码是信源编码逆过程。
信道编码与译码
信道编码目是增强数字信号抗干扰能力。数字信号在信道传播时受到噪声等影响后将会引起差错。为了减小差错，信道编码器对传播信息码元按一定规则加入保护成分(监督码)，构成所谓“抗干扰编码”。接受端信道译码器按相应逆规则进行解码，从中发现错误或纠正错误，提高通信系统可靠性。
数字调制与解调
二进制频移键控，是用载波频率来携带二进制信息调制方式。也就是说，0值相应一种频率f1，1相应另一种频率f'2。二进制频移键控可以采用模仿信号调频电路来实现;但更容易实现办法是键控法。
由于二进制频移键控已调信号可以看作两个不同载波幅度键控已调信号之和，它频带宽度是两倍基带信号宽度(B)和|f2-f1|之和，2FSK键控法理论框图如图所示。

2FSK解调有诸多办法，本系统采用相干解调，原理图3如图所示

脉冲编码调制
脉冲编码调制
脉冲编码调制(pulsecodemodulation，PCM)是概念上最简朴、理论上最完善编码系统，是最早研制成功、使用最为广泛编码系统，但也是数据量最大编码系统。PCM编码原理比较直观和简朴，下图为PCM系统原理框图：

图中，输入模仿信号m(t)经抽样、量化、编码后变成了数字信号（PCM信号)，经信逆传播到达接受端，由译码器恢复出抽样值序列，再由低通滤波器滤出模仿基带信号rn(t)。普通，将量化与编码组合称为模/数变换器(A/D变换器);而译码与低通滤波组合称为数/模变换器(D/A变换器)。前者完毕由模仿信号到数字信号变换，后者则相反，即完毕数字信号到模仿信号变换。
PCM在通信系统中完毕将语音信号数字化功能，它实现重要涉及三个环节完毕：抽样、量化、编码。分别完毕时间上离散、幅度上离散、及量化信号二进制表达。依照CCITT建议，为改进小信号量化性能，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，国内采用了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。
PCM编码原理
2.2.1抽样
所谓抽样，就是对模仿信号进行周期性扫描，把