PCM编译码实验
pcm编译码实验报告
pcm编译码实验报告PCM 编译码实验报告一、实验目的1、掌握脉冲编码调制（PCM）的基本原理。
2、熟悉 PCM 编译码系统的构成及工作过程。
3、观察和分析 PCM 编译码过程中的信号波形，理解量化和编码的概念。
二、实验原理PCM 是一种将模拟信号变换成数字信号的编码方式。
其基本原理是对模拟信号进行周期性采样，然后将每个采样值进行量化，并将量化后的数值用二进制编码表示。
采样过程遵循奈奎斯特采样定理，即采样频率应大于模拟信号最高频率的两倍，以保证能够从采样后的信号中无失真地恢复出原始模拟信号。
量化是将采样值在幅度上进行离散化，分为若干个量化级。
量化级的数量决定了量化误差的大小。
编码则是将量化后的数值用二进制代码表示。
常见的编码方式有自然二进制编码、折叠二进制编码等。
在 PCM 编译码系统中，发送端完成采样、量化和编码的过程，将模拟信号转换为数字信号进行传输；接收端则进行相反的过程，即解码、反量化和重建模拟信号。
三、实验仪器与设备1、通信原理实验箱2、示波器3、信号源四、实验内容与步骤1、连接实验设备将通信原理实验箱接通电源。
用信号线将信号源与实验箱的输入端口连接，将实验箱的输出端口与示波器连接。
2、产生模拟信号设置信号源，产生频率为 1kHz、幅度为 2V 的正弦波模拟信号。
3、观察采样过程调节实验箱上的采样频率旋钮，分别设置为不同的值，观察示波器上的采样点。
4、量化与编码观察实验箱上的量化和编码模块，了解量化级的设置和编码方式。
5、传输与接收发送端将编码后的数字信号传输给接收端。
观察接收端解码、反量化后的模拟信号。
6、改变输入信号参数改变模拟信号的频率和幅度，重复上述实验步骤，观察 PCM 编译码的效果。
五、实验结果与分析1、采样频率对信号的影响当采样频率低于奈奎斯特频率时，示波器上的信号出现失真，无法准确还原原始模拟信号。
当采样频率高于奈奎斯特频率时，信号能够较好地还原，随着采样频率的增加，还原效果更加理想。
pcm编译码器实验报告
pcm编译码器实验报告PCM编码器实验报告引言在现代通信领域中，数字信号处理技术扮演着至关重要的角色。
PCM编码器作为一种数字信号处理技术的应用，被广泛应用于音频和语音通信系统中。
本文将介绍PCM编码器的原理、实验过程和结果，并对其性能进行评估和分析。
一、PCM编码器的原理PCM编码器（Pulse Code Modulation Encoder）是一种将模拟信号转换为数字信号的技术。
其基本原理是将连续的模拟信号离散化，然后将每个采样值用二进制数表示。
PCM编码器由采样、量化和编码三个步骤组成。
1. 采样采样是将连续的模拟信号在时间上进行离散化的过程。
在实验中，我们使用了一个采样频率为Fs的采样器对模拟信号进行采样。
采样频率决定了信号在时间轴上的离散程度，过低的采样频率会导致信号失真，而过高的采样频率则会浪费计算资源。
2. 量化量化是将连续的采样值映射为离散的量化级别的过程。
在实验中，我们使用了一个分辨率为N的量化器对采样值进行量化。
分辨率决定了量化级别的数量，过低的分辨率会导致信息丢失，而过高的分辨率则会增加编码的复杂性。
3. 编码编码是将量化后的离散值用二进制数表示的过程。
在实验中，我们使用了一种线性编码的方法，将每个量化级别映射为一个二进制码字。
编码后的二进制数可以通过数字信号传输或存储。
二、实验过程为了验证PCM编码器的性能，我们设计了一套实验方案，包括信号生成、PCM 编码器实现和性能评估三个步骤。
1. 信号生成我们选择了一个简单的音频信号作为实验输入信号。
通过声卡输入设备，我们将音频信号输入到计算机中。
在计算机上，我们使用MATLAB软件对音频信号进行处理，包括采样频率和量化分辨率的设置。
2. PCM编码器实现为了实现PCM编码器，我们使用MATLAB编程语言编写了一段代码。
该代码根据采样和量化的参数，对输入信号进行采样、量化和编码，最终输出PCM编码的二进制数据。
3. 性能评估为了评估PCM编码器的性能，我们使用了两个指标：信噪比（SNR）和失真度。
pcm编译码器实验报告
PCM编码器实验报告1. 引言在通信系统中，音频信号的传输是一项重要的任务。
为了有效地传输音频信号，需要对其进行编码和解码处理。
本实验将介绍PCM编码器的设计和实现过程。
2. 实验目的本实验的目的是设计和实现PCM编码器，将模拟音频信号转换为数字信号。
通过实验，我们将了解PCM编码器的原理，并验证其在音频信号传输中的有效性。
3. 实验原理PCM（脉冲编码调制）是一种常用的音频信号编码方法。
其基本原理是将模拟音频信号离散化为一系列数字样本，并将每个样本量化为特定的二进制码字。
PCM编码器的主要步骤包括采样、量化和编码。
首先，模拟音频信号按照一定的采样频率进行采样，得到一系列采样值。
然后，每个采样值经过量化处理，将连续的模拟值转换为离散的数字值。
最后，将每个数字值编码为相应的二进制码字，以便传输或存储。
4. 实验步骤步骤1：信号采样在本实验中，我们选择了一个模拟音频信号作为输入。
首先，使用采样设备对该音频信号进行采样。
采样频率的选择应根据音频信号的特性和传输要求进行确定。
步骤2：量化处理采样得到的模拟音频信号是连续的，需要将其离散化为一系列数字样本。
量化是将连续信号转换为离散信号的过程。
根据量化精度的不同，可以将其分为均匀量化和非均匀量化。
本实验中，我们选择了均匀量化的方式。
步骤3：编码处理量化后的信号需要进一步编码为二进制码字。
编码器可以使用各种编码技术，如差分编码、熵编码等。
在本实验中，我们选择了一种简单的编码方式，将每个量化样本直接转换为二进制码字。
步骤4：输出编码结果完成编码处理后，将编码结果输出供进一步传输或存储。
可以通过串口、网络等方式将编码结果传输到接收端，或将其保存到文件中。
5. 实验结果分析通过本实验，我们成功设计和实现了PCM编码器。
将实验中选择的模拟音频信号进行采样、量化和编码处理后，得到了相应的二进制码字。
通过对编码结果的分析，可以验证PCM编码器的有效性和准确性。
6. 实验总结本实验通过对PCM编码器的设计和实现，深入了解了PCM编码的原理和过程。
PCM编译码实验
图 5-6 W681512 逻辑方框图
44
图 5-7 W681512 管脚排列图 3、 W681512 管脚的功能 （1）RO+：接收滤波器的非倒相输出 （2）RO-：接收滤波器的倒相输出 （3）PAI：功率放大器的倒相输入 （4）PAO-：功率放大器的倒相输出 （5）PAO+：功率放大器的非倒相输出 （6）VDD：供电引脚 （7）FSR：接收帧同步脉冲，它启动 BCLKR，于是 PCM 数据移入 PCMR，FSR 为
的编码和译码与差错控制编码和译码是完全不同的，前者是属于信源编码的范畴。
在现有的编码方法中，若按编码的速度来分，大致可分为两大类：低速编码和高速编
码。通信中一般都采用第二类。编码器的种类大体上可以归结为三类：逐次比较型、折叠
级联型、混合型。本实验模块中的编码芯片 W681512 采用的是逐次比较型。在逐次比较型
因此，当信号 m(t) 较小时，则信号量化噪声功率比也就很小，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，可见，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。
图 5-3 均匀量化过程示意图
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
的方法。
表 5-2 段落码
段落序号
段落码
8
111
7
110
6
101
5
100
pcm编译码实验总结
pcm编译码实验总结PCM编码是一种数字信号处理技术，它将模拟信号转换为数字信号，是现代通信系统中极其重要的一种技术。
在通信系统中，PCM编码能够通过精细的采样和量化，将模拟信号数字化，使其适应数字信道传输。
PCM编码也是音频、视频、电视广播等信号传输和储存的基础技术。
在大学数字信号处理课程中，我们进行了一次PCM编译码的实验。
在这个实验中，我们掌握了PCM编码的原理，了解了PCM编码的技术特点和消除量化误差的方法，同时也体验了数字信号处理技术的实际应用。
这里，我将详细概括我们的实验过程，总结了我们在实验中遇到的问题以及解决问题的方法，同时也提供了一些在实验中容易出现的错误和解决方案。
1. 实验目的和准备我们的实验目的是了解数字信号处理的基本原理和PCM编码技术。
首先，我们需要熟悉PCM编码的原理和流程，理解采样、量化、编码和译码的过程。
其次，我们需要了解PCM编码的技术特点，例如高噪声容忍度和误差累计。
在实验前，我们需要准备一些设备和材料，包括：- 一个信号发生器（产生模拟信号）- 一个示波器（观测波形）- 一个PCM编码器和译码器（实现信号的编码和译码）- 一个嵌有PCM模块的FPGA实验板（实现硬件实现）- 一份PCM编码器和译码器的原理图2. 实验流程实验分为三个部分：建立实验板电路、编码译码测试和仿真验证。
下面是每个部分的详细说明：2.1. 建立实验板电路。
我们首先需要将实验板电路连接正确。
我们需要在实验板上找到PCM编码模块的IO口，并将信号发生器的输出信号连接到该IO口上。
我们需要确保每个端口都正确连接，否则实验将不能顺利进行。
2.2. 编码译码测试。
在将信号发生器的输出信号连接到PCM编码模块后，我们需要测试PCM编码和译码的过程。
将信号发生器的输出信号设定为一个正弦波，观察译码器输出的数字信号，这个数字信号是通过量化、编码和译码处理而来。
由于要将数字信号传输到信号发生器，因此我们需要将PCM编码后的数字信号通过DAC转换为模拟信号，从而得到与原始信号相似的输出波形。
PCM编译码实验
电子科技大学中山学院电子信息学院学生实验报告课程名称 《通信原理实验》 实验名称 实验二PCM 编译码实验 班级，姓名 实验时间学号指导教师报 告 内 容一、实验目的和任务1. 了解PCM 编译码的基本工作原理及实现过程。
2. 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。
3. 初步了解通信专用集成电路的工作原理和使用方法。
二、实验原理简介1、模拟信号经分段分层处理后被编成二进制码组，码组的形式为折叠二进制。
在A 律l3折线的编码方式中，国际标准规定最大量化输人为2048个量化单位，各段量化间隔64218321＝，＝，＝＝∆∆∆∆。
由于采用非线性编码，码组中每位电平码的权重是变化的。
以上编码规律可用表1.1、表1.2详细说明。
这里对应模拟信号为正值的情况，若输入为负，则PCM 码字的最高位“符号位”由“1”改为“0”，其他规律不变。
2、7/11变换电路7/11变换又称非线性码/线性码变换，即将非线性7位幅度码变换成线性11位幅度码它们的变换关系可用表1.3表示。
其中i C 为第i 段的“段落标志”，即1C C i =表示是第1个量化段，于是有4321a a a C =，4328432743261325132443234322,,,,,,a a a C a a a C a a a C a a a C a a a C a a a C a a a C =======根据表1.3可得出i a 与i B 之间的逻辑表达式。
例如线性码4B 的权为∆128，哪几种情况要求出∆128的权值呢? 对应于∆128的非线性码有4种情况。
第一种是第8量化段(18=C )时的17=a ；即178=a C ；第二种是第7段(17=C )的16=a 时； 第三种是第6段(16=C )的15=a 时; 第四种是第5段(15=C )时。
均表示求变换后的线性码14=B 根据公式2－27可写出下列7/11变换逻辑表达式：式中“+”表示“或”运算；相乘表示“与”运算，标“*”者为收端解码用。
实验2、PCM实验
实验 2 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、实验原理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。
图 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D v 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。
这样，它基本保持连续压扩特性曲线的优点，又便于用数字电路来实现，如下图所示。
图2-2 13 折线特性表 2-1 列出了 13 折线时的x 值与计算得的x 值的比较。
通信原理实验九 PCM 编译码
实验九 PCM 编译码一、实验目的1.验证PCM 编译码原理。
2.掌握PCM 基群信号的形成过程及分接过程，了解多路PCM 编码信号的复用和去复用的过程。
3.学习语音信号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、实验仪器试验箱示波器信号发生器失真度仪三、实验内容1. 用示波器观察两路音频信号的编码结果，观察PCM 基群信号。
2. 改变音频信号的幅度，观察和测试译码器输出信号的信噪比变化情况。
3. 改变音频信号的频率，观察和测试译码器输出信号幅度变化情况。
四、实验结果2、正弦信号STA、STBSTASTA3、用示波器观察PCM编码输出信号。
1>PCM-APCM-B2>帧同步和2路PCM（A、B）编码信号3>录基群帧结构的组成接SL1接SL2接SL5接SL74、用示波器观察PCM译码输出信号波形相同，有相位差5、用示波器定性观察PCM编译码器的动态范围等于5V大于5V衰减20dB衰减40dB6、定量测试PCM 编译码器的动态范围和频率特性五、回答问题及总结1.整理实验记录，画出量化信噪比与编码器输入信号幅度之间的关系曲线以及译码输出信号幅度与编码输入信号频率之间的关系曲线。
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TP3057编译码器。
求：(1)编码器的抽样信号频率及时钟信号频率，以及两个抽样信号之间的相位关系。
(2)时分复用信号码速率、帧结构。
(3) 对本实验的总结和建议。
PCM编译码的实验报告_实验报告_
PCM编译码的实验报告_实验报告_
实验报告
实验项目：PCM编码
实验日期：2019年9月30日
实验人员：闻某某
一、实验目的
本实验旨在探究并研究PCM（Pulse Code Modulation）编码的基本原理以及相关的实验步骤。
二、实验要求
1、观察PCM编码的基本流程；
2、了解PCM的原理；
3、在实验室做出PCM编码相关实验；
4、利用计算机模拟PCM编码过程。
三、实验内容
（1）实验器材：PCM编码装置、电脑、接线板、测试线等。
（2）主要实验过程：
（a）连接实验设备：对PCM编码装置进行安装，把实验设备用相应接线板与PCM编码装置进行接线，然后将电脑与装置连接起来。
（b）编码过程：通过电脑编写程序，完成PCM编码的编写，编写的程序经过装置，调用测试线完成编码过程，并将编码的信息在实验装置分辨率上进行可视化表示。
（c）接收与解码：电脑编写接收程序，完成编码信号的解码过程，分析解码信息和编码信息是否一致，以及解码过程产生的误码率等。
四、实验结果
（1）在实验中，按照相应实验步骤，成功地完成了PCM编码实验，并在实验装置上可视化显示了PCM编码信息；
（2）通过PCM编码系统，调用数据传输率，获得了高清晰度的PCM编码信息；
（3）可以观察到，在实验中编码后的误码率都在可接受范围内，而且可以得到较小的延时时间。
通过本次实验，可以加深对PCM编码的理解，了解它的原理和它的实验过程，更加熟练的使用PCM编码来实现可靠的数字信息传输。
同时，本实验也增强了我们对实验装置、实验程序及数字信号的辨认能力。
通信原理PCM编译码实验
实验一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。
4、熟悉了解W681512。
二、实验器材1、主控&信号源模块、3号、21号模块各一块2、双踪示波器一台3、连接线若干三、实验原理1、实验原理框图图1-1 21号模块W681512芯片的PCM编译码实验图1-23号模块的PCM编译码实验图1-3A/μ律编码转换实验2、实验框图说明图1-1中描述的是信号源经过芯片W681512经行PCM编码和译码处理。
W681512的芯片工作主时钟为2048KHz，根据芯片功能可选择不同编码时钟进行编译码。
在本实验的项目一中以编码时钟取64K为基础进行芯片的幅频特性测试实验。
图1-2中描述的是采用软件方式实现PCM编译码，并展示中间变换的过程。
PCM编码过程是将音乐信号或正弦波信号，经过抗混叠滤波（其作用是滤波3.4kHz以外的频率，防止A/D 转换时出现混叠的现象）。
抗混滤波后的信号经A/D转换，然后做PCM编码，之后由于G.711协议规定A律的奇数位取反，μ律的所有位都取反。
因此，PCM编码后的数据需要经G.711协议的变换输出。
PCM译码过程是PCM编码逆向的过程，不再赘述。
A/μ律编码转换实验中，如实验框图1-3所示，当菜单选择为A律转μ律实验时，使用3号模块做A律编码，A律编码经A转μ律转换之后，再送至21号模块进行μ律译码。
同理，当菜单选择为μ律转A律实验时，则使用3号模块做μ律编码，经μ转A律变换后，再送入21号模块进行A律译码。
四、实验步骤实验项目一测试W681512的幅频特性概述：该项目是通过改变输入信号频率，观测信号经W681512编译码后的输出幅频特性，了解芯片W681512的相关性能。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口目的端口连线说明信号源：A-OUT模块21：TH5(音频接口)提供音频信号信号源：T1模块21：TH1(主时钟)提供芯片工作主时钟信号源：CLK模块21：TH11(编码时钟)提供编码时钟信号信号源：CLK模块21：TH18(译码时钟)提供译码时钟信号信号源：FS模块21：TH9(编码帧同步)提供编码帧同步信号信号源：FS模块21：TH10(译码帧同步)提供译码帧同步信号模块21：TH8(PCM编码输出)模块21：TH7(PCM译码输入)接入译码输入信号2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【PCM编码】→【A律编码观测实验】。
实验四 PCM编译码器
实验四 PCM编译码器实验四pcm编译码器实验四 PCM编解码器一、实验原理采样定理在通信系统和信息传输理论中起着非常重要的作用。
采样过程是模拟信号数字化的第一步。
采样性能的好坏直接关系到整个通信设备系统的性能指标。
利用抽样脉冲把一个连续信号变为离散时间样值的过程称为抽样，抽样后的信号称为脉冲调幅（pam）信号。
采样定理指出，如果带限信号M（T）的最高频率为FH，则它可以由频率等于或大于2fH的采样序列唯一地确定。
在满足采样定理的条件下，采样信号保留了原始信号的所有信息。
此外，原始信号可以在不失真的情况下从采样信号中恢复。
通常，语音信号通过3400Hz低通滤波器（或300~3400Hz的带通滤波器），语音信号的最大频率限制为3400Hz。
这样，它可以用频率大于或等于6800hz的采样序列来表示。
实际上，设计实现的滤波器特性不可能是理想的，对限制最高频率为3400hz的语音信号，通常采用8khz抽样频率。
这样可以留出一定的防卫带（1200hz）。
当抽样频率fs低于2倍语音信号的最高频率fh，就会出现频谱混迭现象，产生混迭噪声，影响恢复出的话音质量。
在采样定理实验中，采用8kHz的标准采样频率，由函数信号发生器产生一个频率为FH的信号来代替实际的语音信号。
通过改变函数信号发生器的频率FH，观察采样序列和低通滤波器的输出信号，验证了采样定理的正确性。
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。
该器件具有多种工作模式和功能，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.来自接口模块传输分支的模拟信号经过PCM编码并输出。
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该号码被发送到用户界面模块。
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。
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。
通信原理PCM编译码实验
实验一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。
4、熟悉了解W681512。
二、实验器材1、主控&信号源模块、3号、21号模块各一块2、双踪示波器一台3、连接线若干三、实验原理1、实验原理框图图1-1 21号模块W681512芯片的PCM编译码实验图1-23号模块的PCM编译码实验图1-3A/μ律编码转换实验2、实验框图说明图1-1中描述的是信号源经过芯片W681512经行PCM编码和译码处理。
W681512的芯片工作主时钟为2048KHz，根据芯片功能可选择不同编码时钟进行编译码。
在本实验的项目一中以编码时钟取64K为基础进行芯片的幅频特性测试实验。
图1-2中描述的是采用软件方式实现PCM编译码，并展示中间变换的过程。
PCM编码过程是将音乐信号或正弦波信号，经过抗混叠滤波（其作用是滤波3.4kHz以外的频率，防止A/D 转换时出现混叠的现象）。
抗混滤波后的信号经A/D转换，然后做PCM编码，之后由于G.711协议规定A律的奇数位取反，μ律的所有位都取反。
因此，PCM编码后的数据需要经G.711协议的变换输出。
PCM译码过程是PCM编码逆向的过程，不再赘述。
A/μ律编码转换实验中，如实验框图1-3所示，当菜单选择为A律转μ律实验时，使用3号模块做A律编码，A律编码经A转μ律转换之后，再送至21号模块进行μ律译码。
同理，当菜单选择为μ律转A律实验时，则使用3号模块做μ律编码，经μ转A律变换后，再送入21号模块进行A律译码。
四、实验步骤实验项目一测试W681512的幅频特性概述：该项目是通过改变输入信号频率，观测信号经W681512编译码后的输出幅频特性，了解芯片W681512的相关性能。
1、关电，按表格所示进行连线。
源端口目的端口连线说明信号源：A-OUT模块21：TH5(音频接口)提供音频信号信号源：T1模块21：TH1(主时钟)提供芯片工作主时钟信号源：CLK模块21：TH11(编码时钟)提供编码时钟信号信号源：CLK模块21：TH18(译码时钟)提供译码时钟信号信号源：FS模块21：TH9(编码帧同步)提供编码帧同步信号信号源：FS模块21：TH10(译码帧同步)提供译码帧同步信号模块21：TH8(PCM编码输出)模块21：TH7(PCM译码输入)接入译码输入信号2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【PCM编码】→【A律编码观测实验】。
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编译码实验
(2) 确定a6 ：判定值为（384+64=448 △） ，I≥448 △,a6=1；否则,a6=0 a6=0
(3) 确定a7 ：判定值为（384+32=416 △） ，I≥416 △,a7=1；否则,a7=0 a7=1
(4)确定a8 ：判定值为（416+16=432 △），I≥432 △,a8=1；否则,a8=0
1.1PCM编译码实验原理图
实验过程：
2KHZ正弦波 （P6、P7）
PCM编码
芯片
ADI码
11010100...
（P9）
PCM解码
2KHZ正弦波 （P10）
编码过程： a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8 假设I=444△
段落序号 起始电平 量化间隔 a5 a6 a7 a8
6
256△ 16△ 128△ 64△ 32△ 16△
这时示波器的屏幕下方会出现 “Urms<1>???”，这个数值就是CH1测 量的波形的电压有效值。
（五）如何选择触发源
假设我们需要以CH1为触 发源，那么怎么来现实我们的 需求呢？操作如下： （1）按示波器显示板右边倒 数第三个按钮【MENU】；
（2）在显示的菜单项“信源 选择”中选择‘CH1’，这时示 波器的显示屏右上方就会出现 CH1的图样，就代表当前的触 发源为CH1
❖ （二）同步测试信号源部分〈1，2，3〉（记录P3与P7两个波形）
❖ （三）PCM单路编、译码实验MC145502〈1a\b\c\d\e\f〉（记录 P7=1000mv时P9的5个取样点码型；P7=40mv时P9的4个取样点码型； 注意整理数据时需要把ADI码变换成原码）
例：ADI：00001111 原码：01011010
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
图11-2各单元与图11-3中的元器件之间的对应关系如下：晶振X1： 4.096MH Z晶振分频器1/2U1:74LS193；U6： 74HC4060抽样信号产生器U5： 74HC73； U2： 74HC164PCM编译码器A U10： PCM编译码集成电路MC145503PCM编译码器B U11： PCM编译码集成电路MC145503帧同步信号产生器U3： 8 位数据产生器74HC151； U4:A：与门7408复接器U9：或门74LS32晶振、分频器1、分频器 2 及抽样信号（时隙同步信号）产生器构成一个定时器，为两个 PCM编译码器提供 2.048MHZ 的时钟信号和 8KHZ的时隙同步信号。
在实际通信系统中，译码器的时钟信号 ( 即位同步信号 ) 及时隙同步信号 ( 即帧同步信号 ) 应从接收到的数据流中提取，方法如实验五及实验六所述。
此处将同步器产生的时钟信号及时隙同步信号直接送给译码器。
由于时钟频率为 2.048MHZ，抽样信号频率为 8KHZ，故 PCM-A 及 PCM-B 的码速率都是2.048MB，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。
PCM 信号码速率也是 2.048MB，一帧中的 32 个时隙中有 29 个是空时隙，第 0 时隙为帧同步码( × 1110010) 时隙，第 2 时隙为信号 A 的时隙，第 1( 或第 3、第 5、或第 6—由拨码开关 S2 控制 ) 时隙为信号 B 的时隙。
本实验产生的PCM信号类似于PCM基群信号，但第16 个时隙没有信令信号，第0 时隙中的信号与PCM基群的第0 时隙的信号也不完全相同。
由于两个PCM编译码器用同一个时钟信号，因而可以对它们进行同步复接行码速调整 ) 。
又由于两个编码器输出数据处于不同时隙，故可对PCM-A 和( 即不需要进PCM-B进行线或。
本模块中用或门74LS32 对 PCM A、PCM B 及帧同步信号进行复接。
在译码之前，不需要对PCM进行分接处理，译码器的时隙同步信号实际上起到了对信号分路的作用。
在通信工程中，主要用动态范围和频率特性来说明PCM编译码器的性能。
动态范围的定义是译码器输出信噪比大于25dB时允许编码器输入信号幅度的变化范围。
PCM编译码器的动态范围应大于图11-6所示的CCITT 建议框架（样板值）。
当编码器输入信号幅度超过其动态范围时，出现过载噪声，故编码输入信号幅度过大时量化信噪比急剧下降。
MC145503编译码系统不过载输入信号的最大幅度为5V P-P。
由于采用对数压扩技术，PCM编译码系统可以改善小信号的量化信噪比，MC145503可采用 A 律13 折线对信号进行压扩。
当信号处于某一段落时，量化噪声不变( 因在此段落内对信号进行均匀量化) ，因此在同一段落内量化信噪比随信号幅度减小而下降。
13 折线压扩特性曲线将正负信号各分为8 段，第 1 段信号最小，第 8 段信号最大。
当信号处于第一、二段时，量化噪声不随信号幅度变化，因此当信号太小时，量化信噪比会小于25dB，这就是动态范围的下限。
MC145503编译码系统动态范围内的输入信号最小幅度约为0.025V p-p。
S/N(db)34312825输入电平（ dbmo ）-50 -40 -30 -20 -100图 11-3 PCM编译码系统动态范围样板值常用 1KHZ的正弦信号作为输入信号来测量PCM编译码器的动态范围。
语音信号的抽样信号频率为8KHZ，为了不发生频谱混叠，常将语音信号经截止频率为3.4KHZ 的低通滤波器处理后再进行A/D 处理。
语音信号的最低频率一般为300HZ。
MC145503编码器的低通滤波器和高通滤波器决定了编译码系统的频率特性，当输入信号频率超过这两个滤波器的频率范围时，译码输出信号幅度迅速下降。
这就是PCM编译码系统频率特性的含义。
RE路S电钟时——）1（图理原电块模码译编MCP4-11图路电码译编——）2（图理原电块模码译编M C P 4 -1 1图四、实验步骤1．实验连线关闭系统电源，进行如下连接：源端口目的端口正弦信号源： OUT1PCM&ADPCM编译码单元： STA正弦信号源： OUT2PCM&ADPCM编译码单元： STBPCM&ADPCM编译码单元： PCM A OUT PCM&ADPCM编译码单元： PCM A IN非集群PCM&ADPCM编译码单元： PCM B OUT PCM&ADPCM编译码单元： PCM B IN方式PCM&ADPCM编译码单元： PCM_IN PCM&ADPCM编译码单元： PCM_OUT 集群方式2.熟悉 PCM编译码模块，开关 K1 接通 SL1( 或 SL3、SL5、 SL6)，打开电源开关。
4.3．用示波器观察STA、 STB，将其幅度调至2V。
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 PCMA OUT，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 PCMB OUT，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。
将低失真低频信号发生器输出的1KHZ正弦信号从STA-IN 输入到 MC145503编码器。
示波器的 CH1接 STA（编码输入）， CH2接 SRA（译码输出）。
将信号幅度分别调至大于5V P-P、等于 5V P-P，观察过载和满载时的译码输出波形。
再将信号幅度分别衰减10dB、20dB、30dB、40dB、45dB、50dB，观察译码输出波形( 当衰减 45dB 以上时，译码输出信号波形上叠加有较明显的噪声 ) 。
7.定量测试 PCM编译码器的动态范围和频率特性。
图 11-7 为动态范围测试方框图。
音频信号发生器( 最好用低失真低频信号发生器 ) 输出1KHZ正弦信号，将幅度调为5V （设为 0dB），测试 S/N，再将信号幅度分别降低10dB、20dB、p-p30dB、 45dB、 50dB，测试各种信号幅度下的S/N，将测试数据填入表 11-1 。
音频可变编码器信号源衰减器失真仪译码器示波器图 11-7动态范围测量框图表 11-1信号幅度 (dB)0-10-20-30-40-45-50S/N(dB)频率特性测试框图如图11-8 所示。
将输入信号电压调至2V左右，改变信号频率，测p-p量译码输出信号幅度，将测试结果填入表11-2 。
音频信号源编码器译码器示波器图 11-8 频率特性测试框图表11-2输入信号4 3.8 3.6 3.4 3.0 2.5 2.0 1.5 1.00.50.30.20.1频率 (KHZ)输出信号幅度 (V)8.两人通话实验本模块提供了两个人通话的信道。