PCM编译码系统_实验说明
PCM编译码实验
PCM编译码实验一、实验目的1、掌握脉冲编码调制与解调的原理。
2、掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。
3、了解脉冲编码调制信号的频谱特性。
二、实验内容1、观察脉冲编码调制与解调的结果，分析调制信号与基带信号之间的关系。
2、改变基带信号的幅度，观察脉冲编码调制与解调信号的信噪比的变化情况。
3、改变基带信号的频率，观察脉冲编码调制与解调信号幅度的变化情况。
4、改变位同步时钟，观测脉冲编码调制波形。
三、实验器材1、信号源模块一块2、②号模块一块3、20M双踪示波器一台4、立体声耳机一副5、连接线若干四、实验原理（一）基本原理模拟信号进行抽样后，其抽样值还是随信号幅度连续变化的，当这些连续变化的抽样值通过有噪声的信道传输时，接收端就不能对所发送的抽样准确地估值。
如果发送端用预先规定的有限个电平来表示抽样值，且电平间隔比干扰噪声大，则接收端将有可能对所发送的抽样准确地估值，从而有可能消除随机噪声的影响。
脉冲编码调制（PCM）简称为脉码调制，它是一种将模拟语音信号变换成数字信号的编码方式。
脉码调制的过程如图5-1所示。
PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。
抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散、幅度离散的数字信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。
国际标准化的PCM 码组（电话语音）是用八位码组代表一个抽样值。
编码后的PCM 码组，经数字信道传输，在接收端，用二进制码组重建模拟信号，在解调过程中，一般采用抽样保持电路。
预滤波是为了把原始语音信号的频带限制在300Hz ～3400Hz 左右，所以预滤波会引入一定的频带失真。
在整个PCM 系统中，重建信号的失真主要来源于量化以及信道传输误码。
通常，用信号与量化噪声的功率比，即信噪比S/N 来表示。
国际电报电话咨询委员会（ITU-T ）详细规定了它的指标，还规定比特率为64kbps ，使用A 律或μ律编码律。
PCM编译码实验
PCM编译码实验一、实验目的1、掌握脉冲编码调制与解调的原理。
2、掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。
3、了解脉冲编码调制信号的频谱特性。
二、实验内容1、观察脉冲编码调制与解调的结果，分析调制信号与基带信号之间的关系。
2、改变基带信号的幅度，观察脉冲编码调制与解调信号的信噪比的变化情况。
3、改变基带信号的频率，观察脉冲编码调制与解调信号幅度的变化情况。
4、改变位同步时钟，观测脉冲编码调制波形。
三、实验器材1、信号源模块一块2、②号模块一块3、20M双踪示波器一台4、立体声耳机一副5、连接线若干四、实验原理（一）基本原理模拟信号进行抽样后，其抽样值还是随信号幅度连续变化的，当这些连续变化的抽样值通过有噪声的信道传输时，接收端就不能对所发送的抽样准确地估值。
如果发送端用预先规定的有限个电平来表示抽样值，且电平间隔比干扰噪声大，则接收端将有可能对所发送的抽样准确地估值，从而有可能消除随机噪声的影响。
脉冲编码调制（PCM）简称为脉码调制，它是一种将模拟语音信号变换成数字信号的编码方式。
脉码调制的过程如图5-1所示。
PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。
抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散、幅度离散的数字信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。
国际标准化的PCM 码组（电话语音）是用八位码组代表一个抽样值。
编码后的PCM 码组，经数字信道传输，在接收端，用二进制码组重建模拟信号，在解调过程中，一般采用抽样保持电路。
预滤波是为了把原始语音信号的频带限制在300Hz ～3400Hz 左右，所以预滤波会引入一定的频带失真。
在整个PCM 系统中，重建信号的失真主要来源于量化以及信道传输误码。
通常，用信号与量化噪声的功率比，即信噪比S/N 来表示。
国际电报电话咨询委员会（ITU-T ）详细规定了它的指标，还规定比特率为64kbps ，使用A 律或μ律编码律。
PCM编译码器系统
-24-实验四 PCM 编译码器系统一. 实验目的1. 了解语音编码的工作原理，验证PCM 编译码原理。
2. 熟悉PCM 抽样时钟、编码数据和输入/输出时钟之间的关系。
3. 了解PCM 专用大规模集成电路的工作原理和应用。
4. 熟悉语音数字化技术的主要指标及测量方法。
二. 实验原理1. 脉冲编码调制(PCM)是将模拟语音信号变换成数字信号的编码方式，其过程如图4.1所示：图4.1 PCM 原理图2. 本实验系统中PCM 模块电路组成框图如图4.2：图4.2 PCM模块电路组成框图ADPCM编译码模块有两种不同模式PCM模式和ADPCM模式。
本实验是在PCM 模式下进行的。
如图4.2知，此模块由收、发两条支路组成。
在发送支路上，发送信号经运放U501A(TL082)放大后进入U502(MC145540集成电路)进行PCM编码，编码主时钟为BCLK(256kHz)，编码输出为DT_ADPCM1(FSX为编码输出的帧脉冲信号)，编码后的信号送入后续模块处理。
在接收支路，来自对方的PCM编码信号，在接收帧脉冲FSX和编码主时钟为BCLK主时钟的作用下送入U502(MC145540)译码，译码之后的模拟信号经运放U501B放大输出，送到用户1接口模块。
U503是20.48MHz晶体振荡器，供MC145540内部信号处理使用。
ADPCM1模块各跳线开关功能如下：1. 跳线开关K501：用于选择正常的发送话音信号还是测试信号。
当K501置于1_2(N: 左端)时，选择来自用户接口单元的话音信号；当K501置于2_3(T:右端)时，选择测试信号，。
测试信号受连续控制模块中跳线器K001控制：K001设置在2_3(右端)，测试信号来自J005输入信号；K001设置在1_2(左端)，测试信号来自实验箱自身产生的1kHz信号。
2. 跳线器K502：用于设置发通道的信号电平，当K502置于1_2(N:左端)时，选择缺省的电平设置；当K502置于2_3(T:右端)时，将通过调整电位器W501设置发通道的信号电平。
PCM编译码实验
实验一 PCM 编译码实验一、实验目的1.掌握 PCM编译码原理。
2.掌握 PCM基带信号的形成过程及分接过程。
3.掌握语音信号 PCM编译码系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。
二、实验仪器1.双踪示波器一台2.通信原理Ⅵ型实验箱一台3.M3:PCM 与 ADPCM编译码模块和 M6数字信号源模块4.麦克风和扬声器一套三、基本原理1.点到点 PCM多路电话通信原理脉冲编码调制(PCM)技术与增量调制(M)技术已经在数字通信系统中得到广泛应用。
当信道噪声比较小时一般用PCM，否则一般用M。
目前速率在155MB以下的准同步数字系列(PDH)中，国际上存在 A 律和μ律两种PCM编译码标准系列，在155MB以上的同步数字系列(SDH)中，将这两个系列统一起来，在同一个等级上两个系列的码速率相同。
而M 在国际上无统一标准，但它在通信环境比较恶劣时显示了巨大的优越性。
点到点PCM多路电话通信原理可用图11-1表示。
对于基带通信系统，广义信道包括传输媒质、收滤波器、发滤波器等。
对于频带系统，广义信道包括传输媒质、调制器、解调器、发滤波器、收滤波器等。
低通滤PCM 编复接器广波器码器义混合信电路低通滤PCM 编道分接器波器码器图 11-1 点到点 PCM多路电话通信原理框图本实验模块可以传输两路话音信号。
采用MC145503编译器，它包括了图 11-1 中的收、发低通滤波器及PCM编译码器。
编码器输入信号可以是本实验系统内部产生的正弦信号，也可以是外部信号源的正弦信号或电话信号。
本实验模块中不含电话机和混合电路，广义信道是理想的，即将复接器输出的PCM信号直接送给分接器。
2. PCM编译码模块原理本模块的原理方框图及电路图如图11-2 及图 11-3 所示。
图11-2 PCM 编译码原理方框图该模块上有以下测试点和输入点：BS PCM基群时钟信号 ( 位同步信号 ) 测试点SL0PCM基群第 0 个时隙同步信号SLA信号 A 的抽样信号及时隙同步信号测试点SLB信号 B 的抽样信号及时隙同步信号测试点SRB信号 B 译码输出信号测试点STA输入到编码器 A的信号测试点SRA信号 A 译码输出信号测试点STB输入到编码器 B的信号测试点PCM_OUT PCM基群信号输出点PCM_IN PCM 基群信号输入点PCM A OUT信号 A 编码结果输出点（不经过复接器）PCM B OUT信号 B 编码结果输出点（不经过复接器）PCM A IN信号 A 编码结果输入点（不经过复接器）PCM B IN信号 B 编码结果输入点（不经过复接器）本模块上有S2 这个拨码开关，用来选择 SLB 信号为时隙同步信号SL1、SL3、SL5、SL6中的任一个。
PCM编译码实验
实验一 PCM编译码实验一、实验目的1. 掌握PCM编译码原理。
2. 掌握PCM基带信号的形成过程及分接过程。
3. 掌握语音信号PCM编译码系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。
二、实验仪器1. 双踪示波器一台2. 通信原理Ⅵ型实验箱一台3. M3:PCM与ADPCM编译码模块和M6数字信号源模块4. 麦克风和扬声器一套三、基本原理1. 点到点PCM多路电话通信原理脉冲编码调制(PCM)技术与增量调制(ΔM)技术已经在数字通信系统中得到广泛应用。
当信道噪声比较小时一般用PCM，否则一般用ΔM。
目前速率在155MB以下的准同步数字系列(PDH)中，国际上存在A律和μ律两种PCM编译码标准系列，在155MB以上的同步数字系列(SDH)中，将这两个系列统一起来，在同一个等级上两个系列的码速率相同。
而ΔM在国际上无统一标准，但它在通信环境比较恶劣时显示了巨大的优越性。
点到点PCM多路电话通信原理可用图11-1表示。
对于基带通信系统，广义信道包括传输媒质、收滤波器、发滤波器等。
对于频带系统，广义信道包括传输媒质、调制器、解调器、发滤波器、收滤波器等。
图11-1 点到点PCM多路电话通信原理框图本实验模块可以传输两路话音信号。
采用MC145503编译器，它包括了图11-1中的收、发低通滤波器及PCM编译码器。
编码器输入信号可以是本实验系统内部产生的正弦信号，也可以是外部信号源的正弦信号或电话信号。
本实验模块中不含电话机和混合电路，广义信道是理想的，即将复接器输出的PCM信号直接送给分接器。
2. PCM编译码模块原理本模块的原理方框图及电路图如图11-2及图11-3所示。
图11-2 PCM编译码原理方框图该模块上有以下测试点和输入点：∙ BS PCM基群时钟信号(位同步信号)测试点∙ SL0 PCM基群第0个时隙同步信号∙ SLA 信号A的抽样信号及时隙同步信号测试点∙ SLB 信号B的抽样信号及时隙同步信号测试点∙ SRB 信号B译码输出信号测试点∙ STA 输入到编码器A的信号测试点∙ SRA 信号A译码输出信号测试点∙ STB 输入到编码器B的信号测试点∙ PCM_OUT PCM基群信号输出点∙ PCM_IN PCM基群信号输入点∙ PCM A OUT 信号A编码结果输出点（不经过复接器）∙ PCM B OUT 信号B编码结果输出点（不经过复接器）∙ PCM A IN 信号A编码结果输入点（不经过复接器）∙ PCM B IN 信号B编码结果输入点（不经过复接器）本模块上有S2这个拨码开关，用来选择SLB信号为时隙同步信号SL1、SL3、SL5、SL6中的任一个。
PCM编译码的实验报告
PCM编译码的实验报告篇一：实验十一：PCM编译码实验报告实验报告哈尔滨工程大学教务处制实验十一PCM编译码实验一、实验目的1.掌握PCM编译码原理。
2.掌握PCM基带信号的形成过程及分接过程。
3.掌握语音信号PCM编译码系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。
二、实验仪器1.双踪示波器一台2.通信原理Ⅵ型实验箱一台3. M3:PCM与ADPCM编译码模块和M6数字信号源模块4.麦克风和扬声器一套三、实验步骤1．实验连线关闭系统电源，进行如下连接：非集群方式2.熟悉PCM编译码模块，开关K1接通SL1，打开电源开关。
3．用示波器观察STA、STB，将其幅度调至2V。
4.用示波器观察PCM编码输出信号。
当采用非集群方式时：测量A通道时：将示波器CH1接SLA（示滤波器扫描周期不超过SLA的周期，以便观察到一个完整的帧信号），CH2接PCMAOUT，观察编码后的数据与时隙同步信号的关系。
测量B通道时：将示波器CH1接SLB，（示滤波器扫描周期不超过SLB的周期，以便观察到一个完整的帧信号），CH2接PCMBOUT，观察编码后的数据与时隙同步信号的关系。
当采用集群方式时：将示波器CH1接SL0，（示滤波器扫描周期不超过SL0的周期，以便观察到一个完整的帧信号），CH2分别接SLA、PCM A OUT、SLB、PCM B OUT以及PCM_OUT，观察编码后的数据所处时隙位置与时隙同步信号的关系以及PCM信号的帧结构（注意：本实验的帧结构中有29个时隙是空时隙，SL0、SLA及SLB的脉冲宽度等于一个时隙宽度）。
开关S2分别接通SL1、SL2、SL3、SL4，观察PCM基群帧结构的变化情况。
5.用示波器观察PCM译码输出信号示波器的CH1接STA，CH2接SRA，观察这两个信号波形是否相同(有相位差)。
示波器的CH1接STB，CH2接SRB，观察这两个信号波形是否相同(有相位差)。
6.用示波器定性观察PCM编译码器的动态范围。
实验五 PCM编译码实验
实验五 PCM编译码实验一、实验目的1、了解帧的结构、帧组成过程2、学习并掌握声音的双光纤传输技术以及单光纤传输技术。
3、进一步掌握WDM的使用方法。
二、实验内容与要求1、学习时分复用通信系统中一次群系统帧的组成结构2、测量一次群系统帧传输格式3、用波分复用器实现声音信号单光纤同时传输。
三、实验仪器1、J H5002A+型光纤通信实验系统一台2、20MHz双踪示波器3、音频信号源（电话）4、F C-FC波分复用器（1310nm/1550nm）两个一台四、基本原理在数字传输系统中，几乎所有业务均以一定的格式出现（例PCM以8比特一组出现）。
因而在信道上对各种业务传输之前要对业务的数据进行包装。
信道上对业务数据包装的过程称之为帧组装。
不同的系统、信道设备帧组装的格式、过程不一样。
TDM制的数字通信系统，在国际上已逐步建立起标准并广泛使用。
TDM的主要特点是在同一个信道上利用不同的时隙来传递各路（语音、数据或图象）不同信号。
各路信号之间的传输是相互独立的，互不干扰。
32路TDM（一次群）系统帧组成结构示意见图2-1。
32路时隙，256bitT 0 T1T2T3……T15T16T17……T30T311～15话路时隙17～31话路时隙帧定位时隙信令时隙X X X 1 1 X 1 1 X X X X X X X X图2-1 32路TDM帧组成结构示意图在一个帧中共划分为32段时隙（T0～T31），其中30个时隙用于30路话音业务。
T0为帧定位时隙（亦称报头），用于接收设备做帧同步用。
在帧信号码流中除有帧定位信号外，随机变化的数字码流中也将会以一定概率出现与帧定位码型一致的假定位信号，它将影响接收端帧定位的捕捉过程。
在搜索帧定位码时是连续的对接收码流搜索，因此帧定位码要具有良好的自相关特性。
时隙T1～T15用于话音业务，分别对应第1路到第15路话音PCM码字。
时隙T16用于信令信号传输，完成信令的接续。
时隙T17～T31用于话音业务，分别对应第16路到第30路话音PCM码字。
实验五 PCM编译码
实验步骤
非集群实验接线方法： 非集群实验接线方法： 接线方法
左模拟信号源的输出-正弦波 编译码单元的A_IN 左模拟信号源的输出 正弦波 ——PCM编译码单元的 编译码单元的 右模拟信号源的输出-正弦波 编译码单元的B_IN 右模拟信号源的输出 正弦波 ——PCM编译码单元的 编译码单元的 PCM编译码单元 编译码单元A_TXD——PCM编译码单元 编译码单元B_RXD 编译码单元 编译码单元 PCM编译码单元 编译码单元A_RXD——PCM编译码单元 编译码单元B_TXD 编译码单元 编译码单元
集群通信实验接线方法 集群通信实验接线方法
编译码单元的A_IN 左模拟信号源的正弦波 ——PCM编译码单元的 编译码单元的 ——PCM编译码单元的 编译码单元的B_IN 右模拟信号源的输出 ——PCM编译码单元的B_IN PCM编译码单元 编译码单元A_TXD——PCM编译码单元 编译码单元TXD_A 编译码单元 编译码单元 PCM编译码单元 编译码单元A_RXD——PCM编译码单元 编译码单元RXD_A 编译码单元 编译码单元 PCM编译码单元 编译码单元B_TXD——PCM编译码单元 编译码单元TXD_B 编译码单元 编译码单元 PCM编译码单元 编译码单元B_RXD——PCM编译码单元 编译码单元RXD_B 编译码单元 编译码单元 PCM编译码单元 编译码单元PCM_OUT—PCM编译码单元 编译码单元PCM_IN 编译码单元 编译码单元
该模块上有以下测试点和输入点： 该模块上有以下测试点和输入点： A_IN ：输入到编码器 的信号测试点 输入到编码器A的信号测试点 A_OUT : 信号 译码输出信号测试点 信号A译码输出信号测试点 A_TXD ：信号 的PCM编码输出 测试点 信号A的 编码输出/测试点 编码输出 TXD_A : PCM集群 通道输入点 集群A通道输入点 集群 A_RXD : 信号 的PCM译码输入 测试点 信号A的 译码输入/测试点 译码输入 RXD_A : PCM集群分接 通道输出点 集群分接A通道输出点 集群分接 PCM-OUT:PCM集群信号复接端输出 测试 集群信号复接端输出/测试 集群信号复接端输出 点 • PCM_IN:PCM集群信号分接端输入 测试点 集群信号分接端输入/测试点 集群信号分接端输入 • • • • • • •
实验八 PCM编译码实验
实验八PCM编译码实验
一. 实验目的
1. 掌握A律（A = 87.6）PCM编码与译码的基本原理和实现方法；
2. 掌握A律13折线PCM编码与译码的基本原理和实现方法。
二. 实验内容及要求
设输入信号为()cos2π
=，先对信号进行抽样，然后分别采用A律（A = 87.6）和A x t t
律13折线的非均匀量化方式进行PCM编码，经传输后（假设理想信道环境），接收端进行相应的PCM译码。
（1）绘制输入信号、A律（A = 87.6）和A律13折线的PCM编码与译码后的信号波形图，并给出相应的图标注释；
（2）从输入信号的抽样值中任意选取一个抽样点，分别找出与其对应的A律（A = 87.6）和A律13折线的PCM编码比特序列。
三. 实验过程及结果。
实验2 PCM编译码
五、实验报告要求
1. 整理实验记录。 2. 设PCM通信系统传输两路话音，每帧三个时 隙，每路话音各占一个时隙，另一个时隙为帧同步 时隙，使用TP30信号之间的相位关系。 (2) 时分复用信号码速率、帧结构。
4. 用示波器观察PCM译码输出信号。示波器的 CH1接STA，CH2接SRA( 信号A译码输出信号试 点)，观察这两个信号波形是否相同(有相位差)。 5. 用示波器定性观察PCM编译码器的动态 范围。如果没有配置低失真低频信号发生器，可以 用本模块上的正弦信号源来粗略观察PCM编译码系 统 的过载噪声(将STA-S或STB-S信号幅度调至5VP-P 以 上即过载)。
低通滤 波器 PCM 编 码器 复接器 广 义
混合 电路 低通滤 波器 PCM 编 码器 分接器
信 道
本实验使用PCM模块，该模块上有以下测试点和输入点： BS PCM基群时钟信号(位同步信号)测试点 SL0 PCM基群第0个时隙同步信号 SLA 信号A的抽样信号及时隙同步信号测试点 SLB 信号B的抽样信号及时隙同步信号测试点 SRB 信号B译码输出信号测试点 STA 输入到编码器A的信号测试点 SRA 信号A译码输出信号测试点 STB 输入到编码器B的信号测试点 PCM PCM基群信号测试点 PCM-A 信号A编码结果测试点 PCM-B 信号B编码结果测试点 STA-IN 外部音频信号A输入点 STB-IN 外部音频信号B输入点 本模块上有三个开关K5、K6和K8，K5、K6用来选择两个编码器的 输入信号，开关手柄处于左边(STA-IN、STB-IN)时选择外部信号、处于 右边(STA-S、STB-S)时选择模块内部音频正弦信号。K8用来选择SLB 信 号为时隙同步信号SL1、SL2、SL5、SL7中的某一个。
实验指导书 第7节 PCM编译码
PCM编译码一、实验目的1、掌握PCM编译码工作原理；2、了解PCM集成电路工作原理和应用；二、实验内容1、观察与测量各时钟相位关系；2、将同步信号源2KHz信号送入编码器，观察译码输出、2048KHz主时钟、256KHz位时钟、8KHz帧同步的波形。
三、预习要求：1、复习教材有关PCM编译码的理论。
2、认真预习本实验指导书的工作原理和实验内容。
四、实验仪器和设备1、四路直流稳压源一台2、双踪示波器一台3、PCM编译码实验模块一块五、实验原理1、概述数字通信系统中，由于脉冲编码（PCM）使信号在模数变换和逆换过程中，动态范围大，信噪比特特性好，因此得到广泛应用，过去PCM编译码均采用分立元件和小规模集成电路组成，编译码电路功耗大，设备体积笨重，采用群路公用编译码方式，运用繁琐。
近年来由于超大规模集成电路的发展实现了单路单片PCM基群复用设备，使功耗降低体积减小，可靠性大大提高。
本实验根据实际PCM编译码电路，结合综合性、系统性实验，使同学对PCM编译码原理，有更深认识，同时掌握系统的正确测试方法。
2、PCM编译码原理众所周知，脉冲调制通信就是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号后在信道中进行传输。
而脉冲编码调制就是对模拟信号先进行抽样后，再对样值的幅度进行量化、编码的过程。
所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，从而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括原信号中所有信息，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。
在该实验中，抽样速率采用8Kbit／s。
所谓量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。
一个模拟信号，经过抽样量化后，得到的已量化的脉冲幅度调制信号，它仅为有限个数值。
所谓编码，就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。
然而，实际上量化是在编码过程中同时完成的，故编码过程也称为模／数变换，可记作A/D。
实验五 PCM编译码
实验五 PCM编译码实验一、实验目的1.理解PCM编译码原理及PCM编译码性能；2.熟悉PCM编译码专用集成芯片的功能和使用方法及各种时钟间的关系；3.熟悉语音数字化技术的主要指标及测量方法。
二、实验仪器1.RZ9681实验平台2.实验模块：∙主控模块∙信源编码与时分复用模块-A33.100M四通道示波器4.信号连接线三、实验原理3.1抽样信号的量化原理模拟信号抽样后变成在时间离散的信号后，必须经过量化才成为数字信号。
模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化两种。
把输入模拟信号的取值域按等距离分割的量化就称为均匀量化，每个量化区间的量化电平均取在各区间的中点，如下图所示。
qmqmqmqmqmq图3.1.2.1 均匀量化过程示意图均匀量化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()m t较小时，则信号量化噪声功率比也很小。
这样，对于弱信号时的量化信噪比就难以达到给定的要求。
通常把满足信噪比要求的输入信号取值范围定义为动态范围，那么，均匀量化时的信号动态范围将受到较大的限制。
为了克服这个缺点，实际中往往采用非均匀量化的方法。
非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。
对于信号取值小的区间，其量化间隔v D 也小；反之，量化间隔就大。
非均匀量化与均匀量化相比，有两个突出的优点：首先，当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度（实际中往往是这样）时，非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比；其次，非均匀量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例，因此量化噪声对大、小信号的影响大致相同，即改善了小信号时的信噪比。
非均匀量化的实际过程通常是将抽样值压缩后再进行均匀量化。
现在广泛采用两种对数压缩，美国采用μ压缩律，我国和欧洲各国均采用A 压缩律。
本实验中PCM 编码方式也是采用A 压缩律。
A 律压扩特性是连续曲线，实际中往往都采用近似于A 律函数规律的13折线（A=87.6）的压扩特性。
PCM编译码系统实验
PCM编译码系统实验一、【实验目的】1、掌握PCM编译码原理与系统性能测试；2、熟悉PCM编译码专用集成芯片的功能和使用方法；3、学习PCM编译码器的硬件实现电路，掌握它的调整测试方法。
二、【实验原理】脉冲编码调制（PCM）是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散得数字信号在信道中传输。
脉冲编码调制是对模拟信号进行抽样，量化和编码三个过程完成的。
PCM通信系统的实验方框图如下图所示。
在PCM脉冲编码调制中，话音信号经防混叠低通滤波器后进行脉冲抽样，变成时间上离散的PAM脉冲序列，然后将幅度连续的PAM脉冲序列用类似于“四舍五入”办法划归为有限种幅度，每一种幅度对应一组代码，因此PAM脉冲序列将转换成二进制编码序列。
对于电话，CCITT规定抽样率为8KHz，每一抽样值编8位码（即为2=256个量化级），因而每话路PCM编码后的标准数码率是64kB。
本实验应用的单路PCM编、译码电路是TP3057芯片（见图2-1中的虚线框）。
此芯片采用a律十三折线编码，它设计应用于PCM 30/32系统中。
它每一帧分32个时隙，采用时分复用方式，最多允许接入30个用户，每个用户各占据一个时隙，另外两个时隙分別用于同步和标志信号传送，系统码元速率为2.048MB。
各用户PCM编码数据的发送和接收,受发送时序与接收时序控制,它仅在某一个特定的时隙中被发送和接收，而不同用户占据不同的时隙。
若仅有一个用户，在一个PCM 帧里只能在某一个特定的时隙发送和接收该用户的PCM编码数据，在其它时隙没有数据输入或输出。
本实验模块中，为了降低对测试示波器的要求，将PCM 帧的传输速率设置为64Kbit/s或128Kbit/s两种，这样增加了编码数据码元的宽度，便于用低端示波器观测。
此时一个PCM 帧里，可容纳的PCM编码分别为1路或2路。
另外，发送时序FSX与接收时序FSR使用相同的时序，测试点为34TP01。
实验结构框图已在模块上画出了，实验时需用信号连接线连接34P02和34P03两铆孔，即将编码数据直接送到译码端，传输信道可视为理想信道。
PCM编译码的实验报告
PCM编译码实验报告实验目的本次实验的主要目的是了解并熟悉PCM编码和解码的过程，实现PCM编码和解码的功能，并掌握相关的实验技能。
实验环境本次实验使用了Visual Studio Code编译器和C++语言，使用了PCM编码解码库。
实验过程PCM编码PCM编码是将模拟音频信号转换为数字信号的过程。
其过程为：先将模拟信号采样，并将采样后的数值量化为离散值，再将离散值编码为数字信号。
PCM编码的实现过程如下：1.音频文件读取：使用WAV文件进行PCM编码实验，先读取WAV文件的头信息，获取音频信号的采样率、采样位数、声道数等信息。
然后读取音频数据部分，保存在数组中。
2.采样：读取到音频数据后，我们需要对其进行采样。
一般使用均匀采样的方式，按照一定的间隔从原始信号中取样，这样就得到了一系列的采样值。
3.量化：由于采样得到的数据是连续的，我们需要将其离散化。
一般采用线性量化的方式，将采样值映射到一组有限的、预先定义好的量化值中，这样就得到了一组离散的量化信号。
4.编码：将离散的量化值映射到特定的二进制编码中，以便在数字信道中传输。
编码方式有很多种，比较常用的是脉冲编码调制（PCM）编码，即将离散的量化信号一个一个地转换为二进制数字，每个采样点的所有位数都使用相同长度的二进制数字位数进行编码。
5.存储：将编码后的数字信号写入到文件中，即PCM文件。
PCM解码PCM解码是将数字信号转换为模拟音频信号的过程。
其过程为：将二进制序列解码为离散的数字信号，再将数字信号转换为模拟音频信号。
PCM解码的实现过程如下：1.音频文件读取：读取PCM文件，并获取其采样率、采样位数、声道数等信息。
2.解码：将二进制数字序列解码为离散的数字信号，即将PCM编码中的二进制数字转换为相应的离散量化值。
3.量化：将离散量化值转换为模拟信号数值。
一般使用线性内插法或者8倍抽样的方式进行量化，即将离散量化值插值为连续的模拟信号数值。
4.重建：将离散的模拟信号数值恢复成连续的原始声音信号。
PCM编译码实验
PCM编译码实验一、实验目的1、掌握脉冲编码调制与解调的原理。
2、掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。
3、了解脉冲编码调制信号的频谱特性。
二、实验内容1、观察脉冲编码调制与解调的结果，分析调制信号与基带信号之间的关系。
2、改变基带信号的幅度，观察脉冲编码调制与解调信号的信噪比的变化情况。
3、改变基带信号的频率，观察脉冲编码调制与解调信号幅度的变化情况。
4、改变位同步时钟，观测脉冲编码调制波形。
三、实验器材1、信号源模块一块2、②号模块一块3、20M双踪示波器一台4、立体声耳机一副5、连接线若干四、实验原理（一）基本原理模拟信号进行抽样后，其抽样值还是随信号幅度连续变化的，当这些连续变化的抽样值通过有噪声的信道传输时，接收端就不能对所发送的抽样准确地估值。
如果发送端用预先规定的有限个电平来表示抽样值，且电平间隔比干扰噪声大，则接收端将有可能对所发送的抽样准确地估值，从而有可能消除随机噪声的影响。
脉冲编码调制（PCM）简称为脉码调制，它是一种将模拟语音信号变换成数字信号的编码方式。
脉码调制的过程如图5-1所示。
PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。
抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散、幅度离散的数字信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。
国际标准化的PCM 码组（电话语音）是用八位码组代表一个抽样值。
编码后的PCM 码组，经数字信道传输，在接收端，用二进制码组重建模拟信号，在解调过程中，一般采用抽样保持电路。
预滤波是为了把原始语音信号的频带限制在300Hz ～3400Hz 左右，所以预滤波会引入一定的频带失真。
在整个PCM 系统中，重建信号的失真主要来源于量化以及信道传输误码。
通常，用信号与量化噪声的功率比，即信噪比S/N 来表示。
国际电报电话咨询委员会（ITU-T ）详细规定了它的指标，还规定比特率为64kbps ，使用A 律或μ律编码律。
实验一 PCM编译码器系统
实验二PCM编译码器系统一、实验原理和电路说明PCM编译码模块将来自用户接口模块的模拟信号进行PCM编译码，该模块采用MC145540集成电路完成PCM编译码功能。
工作前通过显示控制模块将其配置成直接PCM 模式（直接将PCM码进行打包传输），使其具有以下功能：1、对来自接口模块发支路的模拟信号进行PCM编码输出。
2、将输入的PCM码字进行译码（即通话对方的PCM码字），并将译码之后的模拟信号送入用户接口模块。
在通信原理实验平台中，有二套完全一致的PCM编译码模块，这二个模块与相应的电话用户接口模块相连。
本教程仅以第一路PCM编译码原理进行说明，另一个模块原理与第一路模块相同，不再重述。
PCM编译码器模块电路与ADPCM编译码器模块电路完全一样，由语音编译码集成电路U502（MC145540）、运放U501（TL082）、晶振U503（20.48MHz）及相应的跳线开关、电位器组成。
电路工作原理如下：PCM编译码模块中，由收、发两个支路组成，在发送支路上发送信号经U501A运放后放大后，送入U502的2脚进行PCM编码。
编码输出时钟为BCLK（256KHz），编码数据从U502的20脚输出（DT_ADPCM1），FSX为编码抽样时钟（8KHz）。
编码之后的数据结果送入后续数据复接模块进行处理，或直接送到对方PCM译码单元。
在接收支路中，收数据是来自解数据复接模块的信号（DT_ADPCM_MUX），或是直接来自对方PCM编码单元信号（DT_ADPCM2），在接收帧同步时钟FSX（8KHz）与接收输入时钟BCLK（256KHz）的共同作用下，将接收数据送入U502中进行PCM译码。
译码之后的模拟信号经运放U501B 放大缓冲输出，送到用户接口模块中。
PCM编译码模块中的各跳线功能如下（测试点与ADPCM编译码模块相同）：1、跳线开关K501是用于选择输入信号，当K501置于N（正常）位置时，选择来自用户接口单元的话音信号；当K501置于T（测试）位置时选择测试信号。
数字通信原理实验：PCM编译码实验
五、实验注意事项
实验前准备： ❖ 按实验板标示电压调准电源，然后关闭电源，接好并检查电源与实验板的
正负极连接线是否正确，正确无误才能开启电源。 ❖ 开启电源时观察电流表，保证+I<180mA,-I<60mA,否则迅速关机检查。 ❖ 示波器探头1:10,严禁1:1。 实验中： ❖ 实验（二）3，调整W2使得P7的峰-峰值小于5V，以免损坏IC2914。 ❖ 实验中记录各测试点波形时应标示严格的时序关系。 ❖ 精密电位器W1当调整听到“嗒嗒”响声时已经到了尽头，要进行反方向
调节。 ❖ 改换测量点时示波器地线夹子要拿好并抬高远离实验板，千万不能让地线
夹子在实验板上拖走，否则会造成短路，烧坏IC芯片。 实验后： ❖ 实验完毕后关闭电源，拆除连接线，把实验板摆放整齐。
六、实验报告要求
1. 整理实验记录，画出相应的曲线和波形，标时序相位关系。 2. PCM编译码系统由哪些部分构成?各部分的作用是什么? 3. 在实际的通信系统中收端(译码)部分的定时信号是怎样获取的? 4.对改进实验有什么建议?
数字通信原理实验
PCM编、解码单路、多路综合实验
指导老师:李冰、梁仕文
一、实验目的
❖ 了解PCM编译码的基本工作原理及实现过程。 ❖ 了解语音信号数字化技术的主要技术指标，学习并掌握相应的测试方法。 ❖ 初步了解通信专用集成电路的工作原理和使用方法。
二、基本原理
❖ 略，请同学们在实验前认真研读实验指导书P6-P21，了解PCM编码基 本原理。
四、实验内容
实验箱有两种电路板：MC实验板和TC实验板，主要以集成芯片的型 号来区分
MC实验板（MC145502P）
❖ （一）时钟部分 〈1，2，3〉 ❖ （二）同步测试信号源部分〈1，2，3〉 ❖ （三）PCM单路编、译码实验MC145502〈1a\b\c\d〉
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时分多址是基于时间分割信道。即把时间分割成周期性的时间段（时 帧），对一个时帧再分割成更小的时间段（间隙），然后根据一定的分 配原则，使每个用户在每个时帧内只能按指定的时隙收发信号。 比如，每个手机用户只占一个时隙，他只在这个时隙接受基站信息， 该用户手机只在这个时隙工作，即在每帧中只在它工作的时隙里面接 受信息（若是 GPRS的话，可能占用多个时隙，因为 GPRS是多时隙工作 的）；对于基站它需要对很多用户发送信息，所以基站的每帧里的每 个时隙都在发送数据，只是每个时隙内的接受者不同，即用户不同。
当频率固定,改变电平时,电平增加,会导致译码输出畸变； 当电平固定,提高频率,S/N下降； 如果频率 超过4KHZ左右,TP306基本观察不到信号。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
由 于 时 钟 频 率 为 2.048 MHz ，抽样信号频率为 8 KHz，一帧中有32个时隙， 其中 1 个时隙为 PCM 编码 数据，另外 31 个时隙都 是空时隙。编码输入时 钟为256 KHz。
1.TP501：输入模拟信号 2.TP502 ： PCM/ADPCM 编 码 输 出 数字信号（DT_ADPCM1） 3.TP503 ： PCM/ADPCM 编 译 码 位 同 步 时 钟 信 号 （ 256KHz ） （BLCK） 4.TP504 ： PCM/ADPCM 编 译 码 指 示信号（帧同步信号，模拟 信号的抽样时钟信号，8 KHz） 5.TP505 ： 输 入 的 PCM/ADPCM 码 字（数字信号） 6.TP506 ： PCM/ADPCM 译 码 输 出 的模拟信号
二、实验仪器 1.ZH5002通信原理综合实验系统 一台 2.20MHz双踪示波器 一台 3.函数信号发生器 一台 三、实验目的 1.了解语音编码的工作原理，验证PCM编译码原理； 2.熟悉PCM抽样时钟、编码数据和输入/输出时钟之间的关系； 3.了解PCM专用大规模集成电路的工作原理和应用； 4.熟悉语音数字化技术的主要指标及测量方法.
帧，时隙
视频图像记录画面很多，达到每秒25帧（也就是每秒 25幅图像），在 一盘拍摄完成的磁带里面要想找到一幅特定的画面可不是容易的事情， 因此引入了时间 码的概念，对记录在磁带上的每一幅画面进行编码也 就是时间码，其格式为： xxHxxMxxSxxF ，其中的 xx代表数字，也就是 xx小时xx分钟xx秒 xx帧，这样只要记住某一幅画面的时间码，就可以 在磁带上很容易地找到它
量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的 电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。 一个模拟信号经过抽样量化后，得到已量化的脉冲幅度调制信号，它 仅为有限个数值。 编码，就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。然 而，实际上量化是在编码过程中同时完成的，故编码过程也称为模 / 数 变换，可记作A/D。