【簡易TDM基帶系統(tǒng)設計10000字（論文）】

簡易TDM基帶系統(tǒng)設計摘要本系統(tǒng)設計基于LabVIEW軟件，完成了TDM基帶系統(tǒng)——時分復用系統(tǒng)的設計。時分復用系統(tǒng)在同一信道中傳輸3路不同信號并在接收端恢復出3路原始信號，提高信道利用率，充分利用信道資源。本設計的仿真過程可以很容易地推廣到其他的通信系統(tǒng)仿真，從而加深了對各種通信過程的原理認識。關(guān)鍵詞：時分復用系統(tǒng)；虛擬儀器技術(shù)；LabVIEW目錄TOC\o"1-3"\h\u193461緒論 1172161.1研究背景和意義 1110931.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 241341.3主要研究內(nèi)容 3110592TDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 3234232.1TDM技術(shù)的原理與方法 4277602.2TDM方式 585912.3TDM的優(yōu)缺點 787163TDM基帶系統(tǒng)工作原理 7312244TDM基帶系統(tǒng)總體設計 9315455TDM基帶系統(tǒng)子程序設計 10237685.1信號源 10180585.2PCM 10250125.3十進制轉(zhuǎn)二進制 11152715.4量化編碼 12202015.5合路器 1219245.6分路器 12177885.7譯碼 13223826總結(jié) 1829814參考文獻 181緒論1.1研究背景和意義現(xiàn)在已經(jīng)步入信息時代，移動通信正進行著日新月異的變化和發(fā)展。隨著社會通信需求的不斷發(fā)展、信息量的爆炸式增長和頻譜資源的越發(fā)緊張，尋求一種高數(shù)據(jù)傳輸速率，高頻譜效率的通信技術(shù)顯得尤其重要。時分復用（TDM）數(shù)字基帶通信系統(tǒng)廣泛應用于各種數(shù)字通信場合，以實現(xiàn)信道的復用，有效地傳送數(shù)字信息。對于TDM系統(tǒng)的設計，工程上已有許多現(xiàn)成的電路及芯片可采用，其設計關(guān)鍵包括位同步信號，幀同步信號的產(chǎn)生、碼型變換及反變換、防抖動等等。在電子設計技術(shù)領(lǐng)域，大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷﨏PLD/FPGA的廣泛應用，為數(shù)字系統(tǒng)的設計帶來極大的靈活性。由于該器件可以通過軟件編程而對其硬件的結(jié)構(gòu)和工作方式進行重構(gòu)，使得硬件的設計可以如同軟件設計那樣方便快捷。復用系統(tǒng)是通信領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容，是提高通信速率的重要手段之一。隨著數(shù)字通信時代的興起，時分復用(TDM，下同)成為信號復用的主要技術(shù)手段。時分復用是把對信道的使用時間劃分為多個時間幀，進一步把時間幀劃分為n個時間隙(時間間隔)，每一個時間隙分配給一個子信道，從而實現(xiàn)在一個信道上同時傳輸多路信號。時分復用循環(huán)使用時間幀，各路信號通過循環(huán)順序插入時間幀中的時間隙進行傳輸。時分復用主要應用在數(shù)字通信系統(tǒng)中，它通過不同信道或時隙中的交叉位脈沖，可以同時在同一個通信媒體上傳輸多個數(shù)字化數(shù)據(jù)、語音和視頻信號，有效地利用了帶寬資源，提高了信道容量。時分復用還可細分為同步時分復用和統(tǒng)計時分復用。同步時分復用（SynchronizationTime-DivisionMultiplexing，STDM）是指將一個幀的若干時隙，按順序編號，標號相同的成為一個子信道，傳遞同一路話路信息，速率恒定。這種方法是按照信號的路數(shù)劃分時間片，每一路信號具有相同大小的時間片，時間片輪流分配給每路信號，該路信號在時間片使用完畢以后要停止通信，并把物理信道讓給下一路信號使用，當其他各路信號把分配到的時間片都使用完以后，該路信號再次取得時間片進行數(shù)據(jù)傳輸。同步時分復用的優(yōu)點是控制簡單，易于實現(xiàn)。缺點是如果某路信號沒有足夠多的數(shù)據(jù)，不能有效地使用它的時間片，則造成資源浪費；而有大量數(shù)據(jù)要發(fā)送的信道又由于沒有足夠多的時間片可利用，所以要拖很長一段的時間，降低了設備的利用效率。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀傳統(tǒng)的電路時分復用技術(shù)雖然已經(jīng)成熟，但是由于電子瓶頸的影響很難進一步提高單根光纖的傳輸速率。目前，利用電時分復用的方式可以實現(xiàn)單根光纖10Gbit/s的傳輸速率，德國SHF40Gbit/s電時分復用器雖然已經(jīng)商用化，但是由于技術(shù)復雜，價格十分昂貴。所以要想進一步提高光通信系統(tǒng)的通信容量，人們把研究的熱點集中在了光波分復用(WDM)和光時分復用(OTDM)兩種復用方式上。WDM是在一根光纖上復用多路不同波長的光信號，在接收端分別對不同波長進行解復用。由于增益平坦EDFA的發(fā)展，推動了WDM技術(shù)的發(fā)展，目前WDM已經(jīng)日趨成熟。OTDM在一根光纖上只傳輸一個波長的光信號，它首先要求光脈沖必須是RZ碼，各路光信號通過占用不同時隙復用成一路，即在一路光脈沖之間插入幾路相對于第一路具有不同時延的光脈沖，以提高單根光纖的傳輸速率。WDM和OTDM各有其優(yōu)點，因此可以預見，WDM與OTDM相結(jié)合將更大地提高光通信容量，成為未來光通信發(fā)展的一個趨勢。中國發(fā)明專利“帶限信號時分復用傳輸方法”提出了一種分幀交織的連續(xù)信號時分復接方法，其操作過程是通過梯形窗截取連續(xù)波信號，再將梯形窗信號單元進行疊接相加，再加上幀頭構(gòu)成復用幀。該方法不僅做到了在星上不調(diào)制解調(diào)的前提下以時分復用的形式傳輸，而且頻帶利用高，對樣點同步留有余量。但在下行鏈路傳輸過程中難免引入了頻偏，這樣在恢復各路信號時，在各段信號銜接處會出現(xiàn)載波相位跳變的現(xiàn)象，就會破壞各路信號的相位特性，因此必須采用非常精確的鎖頻技術(shù)或頻偏糾正技術(shù)，在實現(xiàn)上較為困難。為彌補分幀交織法的缺陷，中國發(fā)明專利“準正交時分復用傳輸方法”提出了一種樣點交織連續(xù)波時分復接方法。在該方法中，樣點交織信號的時域與正交頻分復用頻域成對偶關(guān)系，其過程為：將各個子信道的樣點按順序進行交織排列交織后信號的時域卷積單位沖激響應為g(t)的函數(shù)。采用準正交時分復用法傳輸?shù)倪^程中相鄰兩個樣點之間難免存在相互干擾，這個意味著接收波形的采樣點位置與發(fā)送端波形的采樣點位置需要精確對應，這是該方法的最大難點。電力線通信技術(shù)的最初用于20世紀20年代西方國家電力線的遠距離傳輸，傳輸線路電壓在110kV以上，工作頻率為100kHz以下，實施電力設備間的通信、遠程計量和監(jiān)視控制的任務，當時主要是中、低壓的電力線通信。20世紀90年代以前，電力線通信的調(diào)制方式主要包括頻率調(diào)制和相移鍵控等，只能在有限帶寬內(nèi)進行低速率的數(shù)據(jù)傳輸，屬于窄帶電力線通信。后來隨著頻移監(jiān)控、二進制相移鍵控等技術(shù)的應用，大大提高了電力線通信的可靠性。窄帶電力線通信技術(shù)已經(jīng)在中高壓（35kV以上）的電網(wǎng)中廣泛運用，通過較低頻率實現(xiàn)較低速率的遠動數(shù)據(jù)和話音信號的傳送。該技術(shù)在低壓（220V）電網(wǎng)中，主要運用在遠程抄表和家居自動化領(lǐng)域，傳輸?shù)乃俾蕿?.2kbps或者更低。在國外，一些半導體公司近年來相繼推出了高速窄帶芯片，這些芯片基于正交頻分復用調(diào)制技術(shù)，具有更高的傳輸速率和靈活性，目前仍處于試點階段。1.3主要研究內(nèi)容時分復用(TDM)數(shù)字基帶通信系統(tǒng)廣泛應用于各種數(shù)字通信場合，以實現(xiàn)信道的復用，有效地傳送數(shù)字信息。對于TDM系統(tǒng)的設計，工程上已有許多現(xiàn)成的電路及芯片可采用，其設計關(guān)鍵包括位同步信號，幀同步信號的產(chǎn)生、碼型變換及反變換防抖動等等”在電子設計技術(shù)領(lǐng)域，LabVIEW仿真軟件的廣泛應用，為數(shù)字系統(tǒng)的設計帶來極大的靈活性由于該器件可以通過軟件編程而對其硬件的結(jié)構(gòu)和工作方式進行重構(gòu)，使得硬件的設計可以如同軟件設計那樣方便快捷正是基于這樣優(yōu)越的特性，本文基于LabVIEW仿真軟件進行模擬信號數(shù)字化系統(tǒng)仿真的方法和過程，并且得到了時分復用(TDM)系統(tǒng)正確的仿真結(jié)果，實用性強，具有很重要的實際意義。2TDM系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)在一條信道的傳輸時間內(nèi)，若干路離散信號組成時域互不重疊的群路信號一并傳輸，這種按時間區(qū)分（分割）信號的方法，稱為時分復用，記作TDM。2.1TDM技術(shù)的原理與方法將一條信道的傳輸時間劃分為時段(時隙)，每個時段傳送一路離散信號的脈沖。時分復用是建立在取樣定理基礎上的，因為取樣定理使連續(xù)(模擬)的基帶信號有可能被在時間上離散出現(xiàn)的取樣脈沖值所代替。這樣，當取樣脈沖占據(jù)較短的時間時，在相鄰兩取樣脈沖之間就留出了時間空隙。利用這種空隙便可以傳輸其他信號的取樣值，因此，就有可能沿一條信道同時傳送若干個基帶信號。圖2.1a為一個N路時分復用系統(tǒng)示意圖。圖中，發(fā)送端的轉(zhuǎn)換開關(guān)K：以單路信號取樣周期為其旋轉(zhuǎn)周期，按時間次序進行轉(zhuǎn)換，從而獲得圖2.1b所示的N路時間復用信號的時間分配關(guān)系。圖中，N個時隙的總時間在術(shù)語上成為一幀，相當于開關(guān)K；旋轉(zhuǎn)--周的時間。每-幀的時間必須符合抽樣定理的要求。時分多路信號通過信道后，在接收端通過與發(fā)送端完全同步的轉(zhuǎn)換開關(guān)K2，分別接向相應的信號通路。于是，N路信號得到分離，各分離后的信號通過低通濾波器，便恢復出該路的模擬信號。圖2.1時分復用原理與幀結(jié)構(gòu)圖（2）復用方法參加時分復用的離散信號包括數(shù)據(jù)、字符、數(shù)字話音信號或其他數(shù)字化的模擬信號，以及增量調(diào)制信號，脈幅調(diào)制信號等。各離散信號要經(jīng)過分組排序，分組排序以碼元為單位組成一幀，再由幀碼組構(gòu)成TDM信號。收端在幀同步脈沖或位同步脈沖的控制下，將各路信號脈沖分離出來，恢復各路離散信號。發(fā)收雙方的正常工作必須以發(fā)、收雙方的幀同步和位同步為前提，否則將無法恢復正確的信號。幀同步的作用是通過一些特殊碼組把一幀信號與另一幀信號區(qū)別開來。實現(xiàn)幀同步的方法一般分為兩類：一類是利用數(shù)字信號本身的特性來實現(xiàn)幀同步,這類方法稱為自同步法；另一類是在發(fā)送的基帶信號中插入一些特殊碼組作為幀的頭尾標志,這類方法稱為外同步法。在外同步法中，又分為起止同步法和插入幀定位信號法。起止同步法是在字符的兩端分別加上起始位和終止位實現(xiàn)幀同步的方法。插入幀定位信號法是在發(fā)送端將幀定位信號插入信息碼流中作為幀起始標志實現(xiàn)幀同步的方法。2.2TDM方式（1）基帶傳輸?shù)臅r分復用為便于話音信號模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換，一次群采用以幀為單位的編組交織方式。交織是對各路信號的幀序列循環(huán)一次高速取樣展寬完成。為消除直流和便于定時，-般采用HDB.碼型。以一次群再經(jīng)若千次時分復用，可以構(gòu)成各級高次群，由于無需考慮直流和定時問題，可用簡單的碼元交織方式。采用TDM制的數(shù)字通信系統(tǒng)，在國際上已經(jīng)建立起標準。對PCM系統(tǒng)基群有兩種制式：北美和日本采用24路64kb/sPCM信號交織成信息速率為1544kb/s的TDM信號；歐洲和中國采用30/32路PCM信號合成信息速率為2048kb/s的TDM信號。對基群數(shù)字信號采用同步或準同步數(shù)字復接技術(shù)，便可匯合成更高速的數(shù)字信號。數(shù)字復接系列中按傳輸速率不同，分別稱為基群、二次群、三次群、四次群等等。每一種群路可以用來傳送多路電話，也可以用來傳送其他相同速率的數(shù)字信號，如電視電話信號、頻分多路復用信號的群路編碼信號等。如表2.1所示。表2.1數(shù)字復接系列隨著光纖通信的發(fā)展，四次群速率已不能滿足大容量高速傳輸?shù)囊蟆Ｃ绹紫忍岢鐾焦饫w網(wǎng)(SONET)的建議，經(jīng)ITU-T幾次討論、修改，現(xiàn)已形成正式建議。確定四次群以上采用同步數(shù)字系列(SDH)，以適應未來全球?qū)拵ЬC合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)與SDH系列銜接，ITU-T的G.707建議對此規(guī)定了復接結(jié)構(gòu)。（2）射頻波道二次調(diào)制復用在數(shù)字微波接力系統(tǒng)中，小容量系統(tǒng)一般采用四相移相鍵控(4PSK)，大容量系統(tǒng)則需采用多進制正交調(diào)幅(MQAM)調(diào)制方式，用以壓縮傳輸帶寬?；驹硎遣捎谜惠d波，在同一帶寬內(nèi)加倍傳送TDM信號。（3）光波波道二次調(diào)制復用可提供很寬的工作帶寬，足以彌補PCM系統(tǒng)頻譜利用率不高的缺陷，可用于大容量、長距離傳輸。（4）用戶線雙向時分復用若在A、B之間進行雙向傳輸數(shù)字信號時，可將A、B雙方待發(fā)送的數(shù)字信號壓縮成為聚集的脈沖群，成為突發(fā)信號或包特，然后，雙方按時分復用方法交替?zhèn)魉透鱾€突發(fā)信號。這種方法如同打乒乓球那樣，故成為乒乓法。它可提高用戶線的利用率。（5）數(shù)字話音信號插空復用兩個人通過雙向電話進行通話時，對話不是同時進行的，一方說話，另一方聽話，講話本身是斷續(xù)進行的。統(tǒng)計表明，一條單向話路的利用率約為百分之四十。話音插空就是要把剩余的百分之六十時間利用起來，傳輸其它話音信號。采用數(shù)字處理的方法來實現(xiàn)話音插空就稱為數(shù)字話音插空(DSI)。數(shù)字話音插空有兩種方式：一種是利用呼叫之間的間歇、聽話而未講話及講話停頓的空閑時間，把空閑時的通道劃給別的用戶，以增加通信容量。只有通道數(shù)相當多的系統(tǒng)，這種及時的調(diào)劑才是有效的。另一種是話音預測編碼通信(SPEC)，當每個樣元PCM碼與前面一個樣元的PCM碼有明顯差別，也就是不能預測時才發(fā)碼組，否則不發(fā)，因而大大減少了需傳輸?shù)拇a符數(shù)。DSI技術(shù)已用于電纜通信和衛(wèi)星通信中。2.3TDM的優(yōu)缺點TDM系統(tǒng)具有抗干擾性強、無噪聲積累、功放器件全激勵、功率利用充分等優(yōu)點。缺點是：（1）頻譜利用率遠低于頻分多路復用系統(tǒng)，工作頻帶較窄的電纜不能構(gòu)成大容量系統(tǒng)，但在光纜和K波段微波的高載頻上可實現(xiàn)大容量系統(tǒng)。（2）需要性能優(yōu)良的同步系統(tǒng)來保證合路和分路。3TDM基帶系統(tǒng)工作原理在實際的通信系統(tǒng)中，為了提高通信系統(tǒng)的利用率，往往用多路通信的方式來傳輸信號。所謂多路通信，就是把多個不同信源所發(fā)出的信號組合成-一個群信號，并經(jīng)由同一信道進行傳輸，在收端再將它分離并被相應接收。時分復用(TDM，即Time-DivisionMultiplexing)就是一種常用的多路通信方式。時分復用是建立在抽樣定理基礎上的，因為抽樣定理使連續(xù)(模擬)的基帶信號由可能被在時間上離散出現(xiàn)的抽樣脈沖所代替。這樣，當抽樣脈沖占據(jù)較短時間時，在抽樣脈沖之間就留出了時間空隙。利用這些空隙便可以傳輸其他信號的抽樣值，因此，就可能用一條信道同時傳送若千個基帶信號,并且每-一個抽樣值占用的時間越短，能夠傳輸?shù)穆窋?shù)也就越多。兩個基帶信號在時間上交替出現(xiàn)，時間復用信號在接收端只要在時間上恰當?shù)剡M行分離,各個信號就能分別得到恢復。這就是時分復用的概念。此外，時分復用通信系統(tǒng)有兩個突出的優(yōu)點，一是多路信號的匯合與分路都是數(shù)字電路，簡單、可靠：二是時分復用通信系統(tǒng)對非線性失真的要求比較低。然而，時分復用系統(tǒng)對信道中時鐘相位抖動及接收端與發(fā)送端的時鐘同步問題提出了較高的要求。所謂同步是指接收端能正確地從數(shù)據(jù)流中識別各路序號。為此，必須在每幀內(nèi)加上標志信號(即幀同步信號)。它可以是一組特定的碼組，也可以是特定寬度的脈沖。在實際通信系統(tǒng)中還必須傳遞信令以建立通信連接，如傳送電話通信中的占線、摘機與掛機信號以及振鈴信號等信令。上述所有信號都是時間分割，按某種固定方式排列起來，稱為幀結(jié)構(gòu)。為了擴大通信鏈路的容量，提高通信系統(tǒng)的利用率，需要在一條鏈路上傳輸多路獨立的信號，即實現(xiàn)多路通信。時分復用就是一種常用的多路通信方式。它采用同一物理連接的不同時段來傳輸不同的信號以達到多路傳輸?shù)哪康?。多路時分復用以時間作為信號分割的參量，故必須使各路信號在時間軸上互不重疊。時分多路復用適用于數(shù)字信號的傳輸。由于信道的位傳輸率超過每一路信號的數(shù)據(jù)傳輸率，因此可將信道按時間分成若干片段輪換地給多個信號使用。每一時間片由復用的一個信號單獨占用,在規(guī)定的時間內(nèi),多個數(shù)字信號都可按要求傳輸?shù)竭_,從而也實現(xiàn)了一條物理信道上傳輸多個數(shù)字信號。時分多路復用(TDM)是使多路信號輪流占用不同的時隙在同一信道中傳輸。在FDM系統(tǒng)中各個信號在頻域上是分開的，而在時域上是混疊在-起的；在TDM系統(tǒng)中，各個信號在時域上是分開的，而在頻域上是混疊在一起的時分復用系統(tǒng)的示意圖見圖1。抽樣電子開關(guān)打開后以適當?shù)乃俾式惶鎸斎氲?路基帶信號分別進行自然抽樣41，得到TDM-PAM脈沖波形寬度為：式中，T，為每路信號的抽樣時間間隔，滿足奈奎斯特間隔。然后對波形進行編碼，得到TDM-PCM信號。TDM-PCM信號脈沖寬度為：式中，n為PCM中編碼位數(shù)。有幾路信號就劃分出幾個時隙，每路信號占用個時隙，從而實現(xiàn)在同一個公共傳輸信道上以時間分割方式進行多路傳輸。圖3.1為時分復用數(shù)字基帶通信系統(tǒng)原理方框圖。復接器輸出時分復用單極性不歸零碼(NRZ碼)，碼型變換器將NRZ碼變?yōu)檫m于信道傳輸?shù)膫鬏敶a(如HDB.碼等),發(fā)濾波器主要.用來限制基帶信號頻帶，收濾器可以濾除一部分噪聲，同時與發(fā)濾波器、信道一起構(gòu)成無碼問串擾的基帶傳輸特性。復接器和分接器都需要位同步信馬利幀同步信號。圖3.1時分復用系統(tǒng)的示意圖本系統(tǒng)中復按路數(shù)N=2，信道是理想的、即柑當于將發(fā)濾波器輸出信號無失真地傳輸?shù)绞諡V波器。為簡化系統(tǒng)設備，收、發(fā)濾波器也被省略掉。本系統(tǒng)的主要目的是掌握位同步信號及幀同步信號在數(shù)字基帶傳輸中的作用,故也可省略碼型變換和反變換單元。4TDM基帶系統(tǒng)總體設計系統(tǒng)采用模塊化設計，3路時分復用系統(tǒng)前面板、后面板如圖4.1和圖4.2所示。3路基帶信號分別經(jīng)子程序量化編碼.vi進行量化映射和PCM編碼后，送入合路器.vi進行3路信號的分時抽樣得到TDM-PCM信號，如圖4.1中的“數(shù)字波形”所示。經(jīng)信道傳輸后到達接收端，經(jīng)分路器.vi進行3路信號的分路，再對每路信號送入譯碼.vi進行PCM譯碼和反映射，恢復各路信號，如圖4.2中的“恢復信號波形”。圖4.1時分復用系統(tǒng)顯示面板圖4.2時分復用系統(tǒng)程序面板5TDM基帶系統(tǒng)子程序設計5.1信號源圖5.1中的子程序分別為信號源.vi、量化編碼.vi、合路器.vi、信道.vi、分路器.vi、量化譯碼.vi、PCM.vi，下面分別介紹各子程序的設計方法圖5.1信號源前、后面板5.2PCMPCM編碼后面板如圖5.2所示。按逐次比較法實現(xiàn)量化電平的A律13折線編碼。D極性碼通過條件結(jié)構(gòu)判斷是否大于零輸出極性碼C1，段落碼的判斷通過條件結(jié)構(gòu)判斷輸入值是否大于128，并因此分為前4段與后4段，接著用了2個公式節(jié)點作了相應的編程，并依次作出判斷位于哪段。圖5.2PCM編碼程序面板段內(nèi)碼是依據(jù)段落碼的判斷作出相應的算法，最后用數(shù)組函數(shù)整合成--維數(shù)組。其中編碼用到了十進制轉(zhuǎn)二進制.vi相應的程序面板見圖5.3。圖5.3段內(nèi)碼程序面板段落碼是根據(jù)量化值將分為8個不同的段，具體程序見圖5.4和圖5.5。圖5.4段落碼1-4.vi程序面板.圖5.5段落碼5—8.vi程序面板5.3十進制轉(zhuǎn)二進制十進制轉(zhuǎn)二進制是根據(jù)判斷出的段落碼在進行段內(nèi)碼的判斷時采用了數(shù)值條件結(jié)構(gòu)，在相應的的結(jié)構(gòu)中通過不同的算術(shù)運算計算出了段內(nèi)碼的十進制形式，再通過十進制轉(zhuǎn)二進制.vi把它轉(zhuǎn)化為二進制形式。其程序面板如圖5.6所示。圖5.6十進制轉(zhuǎn)二進制程序面板.5.4量化編碼量化編碼.vi后面板如圖5.7所示。量化編碼.vi的功能是將輸出的抽樣值送入量化編碼.vi進行量化和PCM編碼。抽樣值經(jīng)映射模塊轉(zhuǎn)化為取值范圍為--2048至+2048的整數(shù)量化值。將映射后的量化值經(jīng)PCMA律13折線編碼，每一個量化值編碼為8位二進制碼,輸出數(shù)組為8位二進制碼組成一堆數(shù)組。圖5.7量化編碼程序面板5.5合路器合路器.vi如圖5.8所示。將輸入的3路PCM碼流按8位一組進行時分復用的分組采樣和圖中的“合成后數(shù)組”的數(shù)組創(chuàng)建。輸入是3路一維數(shù)組,輸出是按時分復用重新排序的一維數(shù)組。圖5.8合路器程序面板5.6分路器分路器.vi如圖5.9所示。分路器是合路器的逆過程，將輸入的時分復用碼流按時分復用的順序進行分路，將輸入的“合成后數(shù)組”一維數(shù)組變?yōu)?個一維數(shù)組，每個對應一路基帶信號的PCM碼流。圖5.9分路器程序面板其中調(diào)用子vi的程序框圖如圖5.10所示。圖5.10子VI程序面板5.7譯碼譯碼.vi如圖5.11所示。將分路后的PCM碼流經(jīng)“PCM解碼.vi”和“反映射.vi”后，恢復成用量化電平表示的模擬基帶信號。圖5.11譯碼總程序面板譯碼實際是編碼的逆過程,先從數(shù)據(jù)中提取段落碼,在索引出后4位段內(nèi)碼，然后依據(jù)與段內(nèi)碼相反的運算算出量化值。調(diào)用的譯碼子VI程序面板如圖16所示。圖5.12譯碼子VI程序面板反映射是映射的逆過程，是將量化電平變?yōu)閇-1,+1]之間。反映射程序面板如圖5.13所示。圖5.13反映射程序面板數(shù)字通信系統(tǒng)具有許多優(yōu)點而成為當今通信的發(fā)展方向，因此模擬信號數(shù)字化的研究也就成為熱點。時分復用系統(tǒng)實現(xiàn)了在同1信道中同時傳輸多路信號，提高了傳輸效率和頻譜利用率，充分利用了信道資源。用在教學和實驗中，加深了學生的理解，收到了良好的效果。在系統(tǒng)中各功能模塊在程序中的地位是并行的,分別由相應的process和例化語句來完成。在仿真過程中二級時鐘頻率1/(1000*8)，作為抽樣頻率，共8路分解信號合成一一個特征信號，因復用幀幀長為原信號的字長，故二級時鐘頻率設置為1/(000*8)。Subsystem以8比特為周期(一個字周期，也是一幀周期)，每-比特作為單位，依次將該路信號分解成8路，其中，原信號每個上升沿時刻分解出的信號在該時刻起置1。分解出的8路信號進行抽樣。經(jīng)過抽樣合并形成一路信號輸出。這樣便形成了特征信號，使復用幀中相應的第N位包含第N路原信號的字信息。此Subsystem模塊用于實現(xiàn)“按字復接",使每比特長度由標準位125μs變成新的位長125/8μs=15.625μs。其中的方波信號為幀同步信號，作為二級時鐘，作為抽樣頻率；零階保持器的作用是，實現(xiàn)時隙分配中的同步，采樣時間為0.1/8s；單位延時器的作用是，使第一路信號不做任何處理，其它七路信號分別做相對于第一路信號的單位延遲，利用這種輸入信號在時間軸上相對位置的變化，實現(xiàn)對八路信號的分離，即時隙分配。在相鄰抽樣脈沖之間存在時間上的空隙，利用這種空隙便可以在同一信道中傳輸其它路信號的抽樣脈沖，只要抽樣脈沖之間相互不混淆.在時間上分開的，在接收端就可以想法把各種信號分開，最后實現(xiàn)恢復各路原始信號。但是，在現(xiàn)實中的很多情況下，都會有噪聲存在，在仿真過程中噪聲的處理時非常重要的。時分解復用通信，是把各路信號在同一信道上占有不同時間間隙進行通信分離出原來的模擬信號。由抽樣定理可知，將時間上離散的信號變成時間上連續(xù)的信號，其在信道上占用時間的有限性，為多路信號沿同一信道傳輸提供了條件。時分解復用是建立在抽樣定理的基礎上的,因為抽樣定理連續(xù)(模擬)的基帶信號由可能被在時間上離散出現(xiàn)的抽樣脈沖所代替.具體說，就是把時間分成一些均勻的時間間隙，將各路信號的傳輸時間分配在不同的時間間隙，以達到互相分開，互不干擾的目的，在仿真過程中，恢復基帶信號時，由于噪聲或者參數(shù)設置的影響，時分復用的解調(diào)過程也比較復雜，大多情況下，利用抽樣判決器進行抽樣判決以恢復基帶信號。圖5.14輸出信號的對比時分復用通信系統(tǒng)有兩個突出的優(yōu)點,一是多路信號的匯合與分路都是數(shù)字電路，簡單、可靠：二是時分復用通信系統(tǒng)對非線性失真的要求比較低。然而，時分復用系統(tǒng)對信道中時鐘相位抖動及接收端與發(fā)送端的時鐘同步問題提出了較高的要求。所謂同步是指接收端能正確地從數(shù)據(jù)流中識別各路序號。為此，必須在每幀內(nèi)加上標志信號(即幀同步信號)。它可以是-組特定的碼組，也可以是特定寬度的脈沖。在實際通信系統(tǒng)中還必須傳遞信令以建立通信連接，如傳送電話通信中的占線、摘機與掛機信號以及振鈴信號等信令。上述所有信號都是時間分割，按某種固定方式排列起來，稱為幀結(jié)構(gòu)。解復用就是復用的逆過程，也是利用方波信號發(fā)生器產(chǎn)生的抽樣脈沖進行各個時隙的分離，利用零階保持器實現(xiàn)信號解復用過程中的同步，采用與復用過程中相同的時延進行每個周期段的信號分離，最后輸出到譯碼電路。這些語句不必同時存在,每一語句模塊都可以獨立異步運行,模塊之間并行運行,并通過信號交換信息發(fā)送系統(tǒng)的設計：分頻器輸出一個分頻信號,即24個時序輸入。其中的8個時序為幀標志S1(X1110010)的輸入。接收系統(tǒng)的設計：從接收系統(tǒng)中恢復相應的數(shù)據(jù)信號,它包括位同步模塊,幀同步模塊和數(shù)字終端模塊等三個部分。位同步：位同步的作用是在接收端產(chǎn)生與接收碼元的重復頻率和相位一致的定時脈沖序列。時分復用；通信系統(tǒng)不要求輸入信號一定是周期信號或準周期信號。為了體現(xiàn)EDA的特點,本設計采用了觸發(fā)器型數(shù)字環(huán)，它捕捉時間短,抗噪能力強。幀同步：在時分復用系統(tǒng)中，為了正確地傳輸信息,必須在信息碼流中插入一定數(shù)量的幀同步碼,可以集中插入也可以分散插入。幀同步的作用是在接收端產(chǎn)生與截止時刻相一致的定時脈沖序列,在此采用連貫式插入法的巴克碼識別器來實現(xiàn)。數(shù)字終端：接收碼型生成器輸出信號位同步信號和幀同步信號。把兩路數(shù)據(jù)信號從時分復用信號中分離出來，1個8路并行數(shù)據(jù)信號分兩次顯示。在系統(tǒng)設計完成后，即可對其進行編譯、優(yōu)化，在邏輯功能下載之前,有必要對系統(tǒng)功能進行仿真,由于本系統(tǒng)功能簡單,設計過程主要對發(fā)送部分碼型生成器信號(SOUT)，接收部分位同步信號(BSOUT)幀同步信號(FS_OUT)和分離數(shù)據(jù)進行仿真。然后對仿真結(jié)果進行分析、調(diào)試。MaxlpusI對發(fā)送系統(tǒng)時分復用輸出信號SOUT的仿真結(jié)果如圖5.15。圖5.15時分復用輸出信號sOUT的仿真結(jié)果CLK是系統(tǒng)輸出的脈沖頻率,因頻率太高,在此無法顯示其標準的方波波形。S3是輸入的第一個八路信號，從低到高為(1110010,00001010,10001010,01001010)S2是輸入的第二個八路信號,從低到高為(00101100,10101100,01101100,11101100)S1是輸入的巴克碼信號，從低到高為(11110010)最低位是無意義位。sOUT是時分復用輸出信號。從波形分析得到的二進碼為(111100101111001000101100,111100100000101010101100,111100100001010011011001,111100100100101011101100)。通過對比可以得出SOUT所輸出的信號是正確的,因此仿真結(jié)果符合設計要求。MaxlpusI對位同步信號BSOUT幀同步信號FS_OUT和數(shù)字終端分離數(shù)據(jù)的仿真結(jié)果如圖5圖5接收端仿真結(jié)果CLK是系統(tǒng)輸出的脈沖頻率。SOUT為傳輸過來的信號,也就是接收系統(tǒng)的輸入端的信號。BS_OUT為位同步輸出信號。sOUT每來一個信號,位同步就產(chǎn)生一個脈沖。FSOUT是幀同步信號的輸出端,輸出.的信號就是傳輸信號經(jīng)過與巴克碼比較產(chǎn)生的一個脈沖信號。每隔一段時間就有一幀信號來，因此它的信號是周期性輸出的，只要不存在巴克碼這個標志,它才沒有脈沖信號。Data0是第一個八路數(shù)據(jù)輸出端Data1是第二個八路數(shù)據(jù)輸出端。從仿真的結(jié)果來看輸入的信號是(111100101111001000101100,11100100000101010101100,11100101000101001101100)輸出的第一一個八路數(shù)據(jù)以十六進制表示為4F,.50,51