基于System Vue的脈沖編碼調制系統設計

摘 要:隨著微電子技術的發展和計算機的應用和普及，數字傳輸特別是以的脈沖編碼調制為代表的調制技術極受重視，本文利用System view5.0系統仿真軟件仿真脈沖編碼調制系統中關鍵步驟，簡單直觀顯示分析脈沖編碼調制過程的觀測結果。

關鍵詞:調制解調PCM仿真

中圖分類號:TN787文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(a)-0014-01

1 引言

脈沖編碼調制(Pulse-Code Modulation)，簡稱PCM。是把模擬信號變換為數字信號的一種調制方式。PCM可以把各種消息(聲音、圖像和數據等)都變成數字信號進行傳輸，可以實現傳輸和交換一體化的綜合通信方式。因此，在數字微波通信、衛星通信、光釬通信等獲得了廣泛的應用。在高職高專《數字通信系統原理》的教學過程中，為了深入理解PCM系統的調制、解調過程，利用System Vue系統仿真PCM系統中關鍵步驟，可以簡單直觀顯示分析PCM系統調制、解調過程的觀測結果。

2 PCM基本原理

PCM編碼經過抽樣、量化、編碼三個步驟將連續變化的模擬信號轉換為數字編碼。為了便于用數字電路實現，其量化電平數一般為2的整數次冪，這樣可以將模擬信號量化為二進制編碼形式。其量化方式一般采用非均勻量化編碼:常用A律13折線編碼，它用8位折疊二進碼來表示輸入信號的抽樣量化值。通常情況下，我們采用信號壓縮與擴張技術來實現非均勻量化，就是在保持信號固有的動態范圍的前提下:在發送端，在量化前將小信號放大，而將大信號進行壓縮。信號壓縮后，用8位編碼就可以表示均勻量化需要11位編碼才能表示的動態范圍，這樣能有效地提高了信號編碼時的信噪比;在接收端經過譯碼、擴張器、低通濾波器，從而解調出原來的模擬信號。

3 系統設計

在System View5.0系統仿真軟件中，系統提供了A律和μ律兩種標準的壓縮氣和擴張器，用戶可以根據需要選取其中一種進行仿真實驗。

(1)設置系統運行時間。單擊工具條中的系統定時“System Time”按鈕，把采樣頻率“Sample Rate”設置為載波頻率的10倍1000 Hz，采樣點數“No. of Samples”設置為1024。

(2)定義一個幅度為1V，頻率為10Hz的正弦波作為仿真用的模擬信號源。

(3)在濾波器右側放置一個A律13折線的壓縮器(在通信庫的Processors標簽下)，對信號進行壓縮，并設定最大輸入為1v。并設置一個均值為0，標準差為0.5的具有高斯分布的隨機信號作為仿真用的噪聲源。

(4)放置一個模數轉換器(在邏輯庫下的Mix Signal中)，對壓縮的模擬信號進行抽樣量化，并編碼為數字信號，根據PCM的要求，設定編碼位數為8位，輸出真假值為1和0，閾值為0.5，最大最小輸入為正負1.28v;并放置一個100Hz的采樣時鐘信號對模擬信號進行抽樣。由此可得出8位編碼的PCM信號。

(5)放置一個數模轉換器，將編碼好的PCM信號重新還原為模擬信號。數模轉換器的參數設置與模數轉換器基本相同。

(6)將模數轉換器的8個數據位與數模轉換器相對應的8個數據位相連，將數字信號送入數模轉換器。

(7)放置一個擴張器，接收從數模轉換器產生的經過壓縮的模擬信號，并對其進行擴張，還原為原始信號，參數的設置與壓縮器基本相同。

(8)在擴張器的后方放置一個巴特沃思低通濾波器，設置其截止頻率為10Hz，濾除高頻分量，選出10Hz的低頻分量。最終的仿真系統如圖1所示。

4 仿真結果

由上到下、由左到右依次為:模擬信號源、壓縮器輸出、還原的模擬信號、擴張器輸出，圖2。

總之，將信號級的系統仿真軟件System View5.0應用于《數字通信系統原理》這門核心課程的教學中，有利于學生更好地理解PCM系統的調制、解調過程，對信號的傳輸進行仿真，將復雜的通信過程簡單化，從而理解并掌握PCM系統的調制、解調過程!

參考文獻

[1]樊昌信，等.通信原理(第五版).北京:國防工業出版社，2005.

[2]孫屹，等.System View通信仿真開發手冊.國防工業出版社，2004.