PCM编译码器设计及应用
1、引言
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simuli
k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，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。
simuli
k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。本文主要阐述了如何利用simuli
k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。
2、系统介绍
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编码示意图见图1。
话音输入
低通滤波
瞬时压缩
抽样
量化
编码
信道
话音输出
低通滤波
瞬时扩张
解调
解码
图11PCM原理框图
3、PCM编码中抽样、量化及编码的原理：
再生
0
f31抽样
所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。
32量化
从数学上来看，量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散幅度值的有限数集合。如图12所示，量化器Q输出L个量化值yk，k1，2，3，…，L。yk常称为重建电平或量化电平。当量化器输入信号幅度x落在xk与xk1之间时，量化器输出电平为yk。
这个量化过程可以表达为：yQxQxkxxk1ykk123L
这里xk称为分层电平或判决阈值。通常kxk1xk称为量化间隔。
x模拟入
量化器
y量化值
图12模拟信号的量化
模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。由于均匀量化存在的主要缺点是：无论
抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变。因此，当信号mt较小时，则信号量
化噪声功率比也就很小，这样，对于弱信号r