语音编码PCM的仿真分析与电路设计

语音编码PCM的仿真分析与电路设计
一、选题依据与意义
数字通信系统己经成为现今通信发展的方向,但是经过传感器的转换以后自然界中的很多信息,大多数依旧为模拟量。脉冲编码调制(PCM)是把模拟信号变换成数字信号的一种调制方式。其功能是完成模-数转换,实现连续消息数字化。在PCM调制过程中,将输入的模拟信号进行采样,量化和编码。经量化后的样值进一步变换为表示量化电平大小的二进制,即用二进制的大小来代表模拟信号的幅度(一个二进制码是一组有限的“0”、“1”脉冲序列)[1]。在接收端再将这些编码的二进制数还原为原来的模拟信号。由于信息为数字信号,在远距离再生中继传输中不累积噪声,从而提高了通信系统的有效性、可靠性和保密性。因此在光纤通信、数字微波通信、卫星通信中均获得广泛的运用。运用MATLAB软件仿真来实现脉冲编码调制(PCM)编译码,通过凭借MATLAB软件,能够更便捷、直接的来仿真与计算,基于MATLAB的仿真具有方便的数据可视化功能,界面比较直观,所以很容易从界面中看到测试的结果,可以通过运行出的结果,分析系统特性。
随着科学技术的迅猛发展,在计算机技术的推动下电子技术获得了飞速的发展。电子产品几乎渗透到了工业、生活的各个领域,其中集成电路的设计正朝着速度快、性能高、容量大、体积小和微功耗的方向发展。基于这种情况,可编程逻辑器件的出现和发展大大改变了传统的系统设计方法。 使用EDA技术完成各个模块的编译和仿真,在计算机上修改和调整参数快捷方便,可以很快找到最佳设计方案,将所有的功能实体例化为一个系统。这样的设计方法,与传统的电子线路设计方法相比较,效率大大提高。用VHDL语言编程时,使用数据包和参数化实体的程序构造方法,思路清晰,更易于程序的维护和功能扩展。因此,这是现代电子设计的一个发展方向[2]。在本论文中采用集成度较高的FPGA可编程逻辑器件,选用VHDL硬件描述语言和Quartus II开发软件对脉冲编码调制(PCM)进行设计。
二、亿鼎博手机版外研究现状
脉冲编码调制(PCM) 原理,是英国人A.H.里弗斯于1939年提出的。1944年美国贝尔研究所开始用电子管进行试验研究,并于1946年制成一部实验性设备,在微波线路上试验。第二次世界大战期间,美国制成晶体管时分多路脉码调制设备并在陆军中使用。1962年后,美国研制成晶体管时分多路脉码调制设备(T1型24路数字载波系统),晶体管PCM终端机大量应用于市话网中局间中继线,使市话电缆传输电话路数扩大24-30倍[3]。此后,各国纷纷研制和采用24路和30路脉码调制系统。1965年贝尔研究所又研制成每秒224兆比的脉码调制实验系统并在同轴电缆线路上进行传输试验(后改用274兆)。1975年,加拿大正式装用LD-4型每秒274兆比、4032话路的同轴电缆脉码调制系统。脉码调制系统开始向长距离、大容量方向发展。
中国从20世纪60年代开始研究脉码调制技术,70 年代初开始研制24路和30路脉码调制设备。1975 年,邮电部确定采用每秒2. 048兆比的30 路脉码调制设备作为一 次群标准制式,1978 年制成设备。1979 年和1981年,分别制成二次群每秒8.448兆比120路和三次群每秒34兆比的480路复接设备。
三、设计思路和主要设计内容
第一部分:对脉冲编码PCM基本原理的分析
脉冲编码调制(PCM)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: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,采用压扩非均为量化,有两种建议方式,分别为A律和μ律方式,我国来用了A律方式,由于A律压缩实现复杂,常使用13折线法编码,本论文主要使用A律13折线编码方式对脉冲编码(PCM)进行分析和电路设计。具体步骤如下:
1、抽样:对模拟信号在时域上进行抽样等操作,完成时间上的离散化;
2、量化:对模拟信号的抽样值进行量化,完成幅度上的离散化,使幅度变成有限种取植;
3、编码:对量化后的抽样值用二进制(或多进制)码元进行编码。
第二部分:MATLAB仿真
利用MATLAB软件编程和绘图功能,完成对脉冲编码(PCM)的仿真分析,观察输入信号和输出信号的波形,通过波形来分析该系统的性能[4]。
脉冲编码调制的MATLAB程序设计步骤:
1、确定话音信号为模拟信号;
2、根据输入的话音信号,选择抽样频率,对原始信号进行抽样;
3、根据非均匀量化原理设计PCM编译码的算法程序;
4、绘制并比较原始信号和译码之后的波形
第三部分:电路设计
采用VHDL的系统设计,分为以下6个步骤:
1、按照要求的功能模块划分;
2、对PCM编译码进行VHDL的设计描述;
3、代码仿真模拟;
4、计综合、优化和布局布线;
5、布局布线后的仿真模拟;
6、设计的实现(下载到目标器件)。
四、设计进度和论文写作计划
文献材料收集、电路设计和制作、软件的编写和调试等要在2个月内完成。在老师的指导下,拟定写作提纲、完成初稿要在1个月内完成。在老师的指导下,拟定写作提纲、完成初稿要在1个月内完成。送交老师审阅初稿,并根据老师的指导意见修改初稿。具体的设计进度和写作计划如下:
2018年09月20日--2018年10月10日,搜索相关课题的内容和资料;
2018年10月11日--2018年10月31日,根据收集的资料,完成开题报告及开题答辩, 拟定写作提纲;
2018年11月01日--2019年01月12日,完成系统的设计,系统的实现和调试,论文初稿及中期答辩;
2019年01月13日--2019年03月31日,根据老师提的修改意见,完成论文定稿,论文查重;
2019年04月01日—2019年04月30日,进入论文审阅阶段,制作ppt,准备答辩。
六、参考文献
[1]沈良. 通信系统仿真开发[M]. 机械工业出版社,2017:71-84.
[2]赵静. 基于MATLAB的通信系统的仿真[M]. 北京航空航天大学出版社,2007:68-91.
[3]张原. 基于MATLAB的脉冲编码调制仿真[J]. 西北工业大学电子信息学院,2016(36):215-217.
[4]冯微玮. 基于MATLAB的pcm仿真[J]. 科学致富向导,2012(14):31-32
[5]张卫钢. 通信原理与通信技术[M]. 西安电子科技大学出版社,2012:66-77
[6]李文涛. 数字通信原理[M]. 人民邮电出版社,2007:12-31
 

暂时没有评论

访问者在接受本网站服务之前,请务必仔细阅读本声明。访问者访问本网站的行为以及通过各类方式利用本网站的行为,都将被视作是对本声明全部内容的无异议的认可。

第一条 访问者在从事与本网站相关的所有行为(包括但不限于访问浏览、利用、转载、宣传介绍)时,必须以善意且谨慎的态度行事;访问者不得故意或者过失的损害本网站的各类合法权益,不得利用本网站以任何方式直接或者间接的从事违反中华人民共和国法律、国际公约以及社会公德的行为。

第二条 本网站充分尊重原创作者的著作权和知识产权。本网站合理信赖客户上传原创产品到本网,你就是原创作者或是已经征得著作权人的同意并与著作权人就相关问题作出了妥善处理。本网站对于有关原创数字产品的买卖以及使用属于合理行为,因此与之有关的知识产权纠纷本网站不承担任何责任。本网站郑重提醒访问者:请在转载有关数字产品或者使用时一定要遵守相关的知识产权,否则与之有关的知识产权纠纷本网站免责。 同时,对本网站原创数字产品以及本网站标识,本网站享有自主知识产权。侵犯本网站之知识产权的,本网站有权追究其法律责任。

第三条 本网站发布的各类数字产品文档,访问者在本网站发表的观点以及以链接形式推荐的其他网站内容,仅为提供更多信息以参考使用或者学习交流,并不代表本网站观点,也不构成任何销售建议。

第四条 以下情形导致的个人信息泄露,本网站免责:

(一)政府部门、司法机关等依照法定程序要求本网站披露个人资料时,本网站将根据执法单位之要求或为公共安全之目的提供个人资料;

第二条 本网站充分尊重原创作者的著作权和知识产权。本网站合理信赖客户上传原创产品到勤勤快学家教网,你就是原创作者或是已经征得著作权人的同意并与著作权人就相关问题作出了妥善处理。本网站对于有关原创数字产品的买卖以及使用属于合理行为,因此与之有关的知识产权纠纷本网站不承担任何责任。本网站郑重提醒访问者:请在转载有关数字产品或者使用时一定要遵守相关的知识产权,否则与之有关的知识产权纠纷本网站免责。 同时,对本网站原创数字产品以及本网站标识,本网站享有自主知识产权。侵犯本网站之知识产权的,本网站有权追究其法律责任。

第三条 本网站发布的各类数字产品文档,访问者在本网站发表的观点以及以链接形式推荐的其他网站内容,仅为提供更多信息以参考使用或者学习交流,并不代表本网站观点,也不构成任何销售建议。

第四条 以下情形导致的个人信息泄露,本网站免责:

(一)政府部门、司法机关等依照法定程序要求本网站披露个人资料时,本网站将根据执法单位之要求或为公共安全之目的提供个人资料;

真实

多重认证,精挑细选的优质资源 优质老师。

安全

诚实交易,诚信为本。

保密

所有交易信息,都为您保密。

专业

10年专业经验,10年来帮助无数学子。