基于SystemView的语音通信系统仿真

2010年第3期 福建电脑 59 基于SystemView的语音通信系统仿真 刘德春 (阿坝师范高等专科学校电子信息工程系四川郫县611700) 【摘要】：PCM，DPCM，DM是三种不同的模数、数模转换语音通信系统，是现代数字通信的基础。通过介绍这三种通信 系统的基本原理，用SystemView搭建了系统级仿真模型并进行仿真，加深对现代通信系统的理解。 【关键词】：语音通信系统；SystemView；PCM；DPCM；DM 1、引言 随着现代社会的不断发展．数字通信在人们生活中占有越 来越重要的地位。而我们生活的世界是一个模拟信号的世界，如 何实现模数以及数模转换．是实现”数字化”的关键．也是实现现 代通信系统的关键。为了让学生更好的理解通信系统原理，我们 可以用硬件实现一个数字语音通信系统。但这是一件复杂的事 情，而如果我们用软件来仿真，不仪可以节约时问和成本，而且 也可以让学生更容易理解其原理．因而仿真．成了一个很好的选 择。本文就选择用SystemView来仿真PCM，DPCM，DM三种语 音通信系统。 2．语音通信系统的基本原理和系统模型 2．1PCM的基本原理和系统模型 脉冲编码凋制(PCM)是一种建立在抽样定理之上的．将模 拟诏音信号变换为数字信号的编码方式：模拟信源经过低通滤 波器将频带限制在300—3400Hz之间．然后通过抽样保持．以每 秒钟采样8000次的速率对模拟信号进行采样．然后对抽样值进 行非均匀量化(A率或?率)、编码．每个抽样值用8bit二进制数 来示。而后信号在信道中传输。在接收端。信号经过解码、低通 滤波器即可还原成原来的模拟信号。 2．2DPCM的基本原理和系统模型 差分脉码调制(DPCM)是对模拟信号幅度抽样的差值进行 量化编码的调制方式。这种方式是用已经过去的抽样值来预测 当前的抽样值，对它们的差值进行编码。相对PCM通信系统。 DPCM降低了编码位数．占用的带宽更窄。 2．3DM的基本原理和系统模型 增量调制(DM)可以看成DPCM的一种特列．如果DPCM只 采用一位编码．来表示抽样时刻波形变化的趋势，那么这个系统 就是一个DM系统。由于DM系统实现简单，所以在现代通信系 统中得到了广泛的应用． 3、基于SystemView的仿真． 3．1三种语音通信系统的SystemView仿真模型 图1分别为PCM系统、DPCM系统、DM系统的SystemView 仿真模型。三个系统中。都用1000Hz的正弦波仿真模拟信源，系 统参数设置都为：采样速率5MHz：采样点数30720。 图lPCM、DPcM、DM系统仿真模型 PCM仿真模型中．模拟信源经过LPF。非线性压缩(A率)， AD转换(采样率为8KHz)。把模拟信号转换为数字信号。然后再 通过DA转换，非线性扩张(A率)，低通滤波后又把数字信号转 换为模拟信号。 DPCM仿真模型中．发送端模拟信号经U'F．抽样保持‰ kenf确定DPCM系统的采样率，采样率为20KHz)，预测器，再经 过AD转换。把模拟信号转换为数字信号。这咀AD转换过程是 把1个抽样值转换为4bit的二进制数字。模型中预测器采用数 学表示式为：卿7兰鼬口跏一』／--s／％一21)。接收端，经DA转换，抽样 保持TOken。预测器，LPF后实现数字信号转化为模拟信号。其 中，接收端的预测器的数字表达式为：聊7=施r2聊一J7L5辟一劲。 DM系统仿真模型中．发送端模拟信号经LPF，SamperTo． ken(确定DM系统的采样率，采样率为16KHz)，比较器后，就把 模拟信号转化为数字信号。发送端中比较器是把跏，和S毋一』7相 比较，接收端．数字信号经积分器。HoldToken，放大器，LPF后， 就把数字信号还原成模拟信号。 3．2仿真结果。 图2模拟信源 图3PCM解调波形 图4DPCM解调波形 图5DM解调波形 根据以上的仿真模型．设置好参数，图2，3，4，5分别是模拟 信源，PCM，DPCM。DM系统的时域、频域仿真结果分析图。 (1)时域分析 观察这几个图形．模拟信源和接收信号基本一致，说明系统 万方数据 福建电脑 2010年第3期 能够正常工作。但接收信号相对于模拟信源都有一定的延时．这 是因为三个仿真系统中都有很多滤波器．滤波器的冲击响应都 有一定的延时。观察图2。3，4。5，在第一个周期内。接收信号有 较大的失真，但在后面的周期内，基本和模拟信源一致，这和系 统中的预测器和量化误差有关。虽然在第一周期内有较大失真． 这基本不影响系统后面波形的正常．是在能够接受的范围内 (2)频域分析 观察图6，7，8，9的频谱分析图。发现这这三个系统的原始 信号频谱都类似冲激信号，与理论相符。而接收信号的频谱大体 上类似冲击信号。但在接近零频率点附近都有一些波动。这与仿 真系统中存在延时，以及量化噪声等因素有关。是不可避免的。 图6模拟儒源的频谱 图7PCM解调波的频谱 4．结论 从以上的仿真结果可以看出所用SystemView所搭建的系 (上接第58页) 入是正确的或不正确的．而无法检测输入决定的业务逻辑状态 值，因此．当恶意用户可以修改客户端代码．导致业务逻辑的混 乱而形成攻击。 6、对客户端的终端用户而言，时时给浏览器进行安全性更 新是非常有必要的．一旦用户使用了有缺陷的浏览器．攻击者可 能就会在用户浏览的AJAX框架网页中嵌入恶意代码．由于普 通用户在浏览AJAX框架网站时，通常总允许脚本运行，因此恶 意代码破坏甚至操纵浏览用户的电脑的概率大大将提高。 7、由于AJAX架构的逻辑分布在服务端和客户端上，而由 于用户对于客户端的逻辑有绝对的控制权．因此服务端必须对 予客户端提交的任何形式的数据(包括各种实现交互性的小页 面)进行严格的检验。 8、对服务器而言。由于AJAX框架大大增加了Web服务器 的入口数．因此Web服务器不能因此而放松输入检测。相反。 Web服务器要对任何来自客户端和第三方的数据进行安全性检 查，只有这样，才能避免各种注入攻击的威胁。 9、任何用于传统Web安全监控的IDS设备和IPS设备都 能用于AJAx框架的安全监控。但是为了更好的发现潜在的攻 击，需要对它们的策略配置进行一定的修改。 统级仿真模型能够正确的处理信号。DPcM。DM系统在码率较 低的情况下．可以比PCM系统占用的带宽更少。而且可以达到 相同的传输质量。当然，系统还可以进一步仿真．比如在AD转 换后。可以加入串并转换，并串转换模块，从而实现数字信号的 串行传输。还可以在信道中加入噪声进行仿真．以及进行频带调 制等等．使系统更接近实际情况。 图8DPCM解调波的频谱 图9DM解调波的频谱 参考文献： 【1】DennisSilage．DigitalCommunicationSystemsUsingSDtemVue【MI． DaVinciEngineeringPress．2005． 【2】曹志刚．钱亚生．现代通信原理【M1．北京：清华大学出版社．1998． 【3】李宗豪．基本通信原理【M】．北京：北京邮电大学出版社．2005． 【41刘开健，张海波，昊光敏．基于SystemView的PCM通信系统仿真 【J】．石油仪器．2007．21(5)：72—74． 四．总结 基于AJAX框架的Web2．0．具有互动性和实时性上的巨大 优势，代表着未来H，ITrP服务的发展方向。随着越来越多的网站 使用AJAX框架来搭建自身的Web服务．AJAX框架的安全性 将进一步被网站的开发人员．测试人员和相关的安全研究人员 所重视。 参考文献： ⋯1扬振东．Aj找应用程序安全性研究．电脑开发与应用．2008．21(9)：55— 57页． 【2】陈悦．面向AJAX框架Web服务的攻击和安全防御I【硕士学位论文】． 上海：上海交通大学．2006 【3】张明，张建军，于瑞萍．坞a】(技术在WebServices应用中的安全研究． 科学技术与工程．2006．6(17)：2673—2676页，2683页． 14】4王泽渠．汪丽华．Aj找安奎威胁及成因．甘肃科技．2008．24∽：28-30 页． 【5】王沛，谢俊元．基于总线模型 Json的Aj“安全开发模型．计算机工 程与设计．2008．290)：586—589页．628页． 【6】伏米兹，朱敏．Ajax应用中的安全问题研究．计算机与敏字工程．2009． 37∽：110-114页，118页． 万方数据 基于SystemView的语音通信系统仿真 作者： 刘德春 作者单位： 阿坝师范高等专科学校电子信息工程系,四川郫县,611700 刊名： 福建电脑 英文刊名： FUJIAN COMPUTER 年，卷(期)： 2010，26(3) 被引用次数： 0次 参考文献(4条) 1.Dennis Silage Digital Communication Systems Using SystemVue 2005 2.曹志刚.钱亚生 现代通信原理 1998 3.李宗豪 基本通信原理 2005 4.刘开健.张海波.吴光敏 基于SystemView的PCM通信系统仿真 2007(5) 相似文献(1条) 1.期刊论文 夏洪星.丁幺明.Xia Hong-xing.Ding Yao-ming 基于SystemView的FM语音通信系统设计 -孝感学院学 报2006,26(3) 采用ELANIX公司的SystemView软件,建立了一个双路FM语音通信系统仿真模型.以波形文件作为信号源,频率调制直接使用SystemView函数库FM,解调 则使用延时相乘结构来实现,信道用高斯白噪声来模拟.仿真结果表明,接收端能正确地解调出相应信号,实现了FM语音通信系统的基本功能. 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_fjdn201003038.aspx 授权使用：武汉理工大学(whlgdx)，授权号：34cc074d-8a72-42ac-9da6-9e6a00a6cef4 下载时间：2011年1月13日