实验6 PCM调制与解调实验

班级学号姓名指导教师日期实验 6 PCM 调制与解调实验一、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、实验仪器1．PCM/ADPCM 编译码模块，位号： H2．时钟与基带数据产生器模块，位号:G3．20M 双踪示波器 1 台4．低频信号源 1 台（选用）5．频率计 1 台（选用）6．信号连接线 3 根7．小平口螺丝刀 1 只三、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、取值离散的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图 6-1 所示。

图 6-1 PCM 通信系统实验方框图在 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。

通信工程实验教学中心通信系统原理实验报告对于电话，CCITT 规定抽样率为 8KHz，每一抽样值编8位码（即为 28=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6-1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。

另外， TP3057 芯片内部模拟信号的输入端有一个语音带通滤波器，其通带为200HZ～4000HZ，所以输入的模拟信号频率只能在这个范围内有效。

四、各测量点的作用34TP01：发送时序 FSX 和接收时序 FSR 输入测试点，频率为 8KHz 的矩形窄脉冲；34TP02：PCM 线路编译时钟信号的输入测试点；34P01：模拟信号的输入铆孔；34P02：PCM 编码的输出铆孔；34P03：PCM 译码的输入铆孔；34P04：译码输出的模拟信号铆孔，波形应与 34P01 相同。

注：一路数字编码输出波形为 8 比特编码(一般为 7 个半码元波形,最后半个码元波形被芯片内部移位寄存器在装载下一路数据前复位时丢失掉)，数据的速率由编译时钟决定，其中第一位为语音信号编码后的符号位，后七位为语音信号编码后的电平值。

五、实验内容及步骤1．插入有关实验模块：在关闭系统电源的条件下，将“时钟与基带数据发生模块”、“ PCM/ADPCM 编译码模块”，插到底板“ G、 H”号的位置插座上（具体位置可见底板右下角的“实验模块位置分布表”）。

注意模块插头与底板插座的防呆口一致，模块位号与底板位号的一致。

2．加电：打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。

若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。

3． PCM 的编码时钟设定：“时钟与基带数据产生器模块”上的拨码器 4SW02 设置“ 01000”，则 PCM 的编码时钟为 64KHZ（后面将简写为：拨码器 4SW02）。

拨码器 4SW02 设置“ 01001”，则 PCM 的编码时钟为 128KHZ。

4．时钟为 64KHZ，模拟信号为正弦波的 PCM 编码数据观察：通信工程实验教学中心通信系统原理实验报告（1）用专用铆孔导线将 P03、 34P01， 34P02、 34P03 相连。

（2）拨码器 4SW02 设置“ 01000”，则 PCM 的编码时钟为 64KHZ。

（3）双踪示波器探头分别接在测量点 34TP01 和 34P02，观察抽样脉冲及 PCM 编码数据。

DDS 信号源设置为正弦波状态(通常频率为 2KHZ)，调节 W01 电位器，改变正弦波幅度，并仔细观察 PCM 编码数据的变化。

特别注意观察，当无信号输入时，或信号幅度为0 时， PCM 编码器编码为 11010101 或为 01010101，并不是一般教材所讲授的编全 0 码。

因为无信号输入时，或信号幅度为 0 经常出现，编全 0 码容易使系统失步。

此时时钟为 64KHZ，一帧中只能容纳 1 路信号。

注意：（4）双踪示波器探头分别接在 34P01 和 34P04，观察译码后的信号与输入正弦波是否一致。

5．时钟为 128KHZ，模拟信号为正弦波的 PCM 编码数据观察：上述信号连接不变，将拨码器 4SW02 设置“ 01001”，则 PCM 的编码时钟为128KHZ。

双踪示波器探头分别接在测量点 34TP01 和 34P02，观察抽样脉冲及 PCM 编码数据。

DDS信号源设置为正弦波状态(通常频率为 2KHZ)，调节 W01 电位器，改变正弦波幅度，并仔细观察 PCM 编码数据的变化。

注意，此时时钟为 128KHZ，一帧中能容纳 2 路信号。

本 PCM 编码仅一路信号，故仅占用一帧中的一半时隙。

用示波器观察 34P01 和34P04 两点波形，比较译码后的信号与输入正弦波是否一致。

6．关机拆线：实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。

六、实验报告要求观察正弦波的编码波形，读出正弦波的编码数据（至少 12 个编码数据）做分析，得出你的结论。

采用 MATLAB 语言进行 PCMA13 折线编码仿真观察。

无输入信号的编码有输入信号的编码小幅值信号的编码大幅值信号的编码通信工程实验教学中心通信系统原理实验报告解调后的波形对比Matlab仿真图代码：clear;%***********参数设置**************%A=10;f=200;fs=8000;N=512;t=0:1/fs:(N-1)/fs;s=A*sin(2*pi*f*t);[s_pcm,A]=my_Apcm_encode(s);s_pcm1=my_sigexpand(s_pcm,2); %在PCM每个编码的值后面插入2个相同的值，以便画出波形图s_jietiao=my_Apcm_decode(s_pcm,A);figure(1);subplot(3,1,1);plot(t,s);axis([0 0.03 -11 11]);title('输入正弦波信号');subplot(3,1,2);plot(s_pcm1);axis([0 200 -0.1 1.1]);title('PCM编码信号');subplot(3,1,3);plot(s_jietiao);axis([0 241 -11 11]);title('解调信号');通信工程实验教学中心通信系统原理实验报告子函数1：function[out,A]=my_Apcm_encode(s)%***********************************% %输入：s为需要PCM编码的信号%输出：out为PCM编码之后的信号% A为输入信号s的最大值%***********************************% z=sign(s); %判断极性A=max(s);s1=s/A; %归一化S=abs(s1);N=length(S);Q=2048*S; %量化Y=zeros(N,8); %全零储存矩阵%****************段落码编码*******************%%直接编码for l=1:Nif z(1,l)==1 %极性编码Y(l,1)=1;elseif z(1,l)==-1Y(l,1)=0;else %第一个取值 z=0 Y(l,1)=0;endif Q(l)>1024 %1024~2048Y(l,2)=1;Y(l,3)=1;Y(l,4)=1;elseif Q(l)>512 %512~1024Y(l,2)=1;Y(l,3)=1;Y(l,4)=0;elseif Q(l)>256 %256~512Y(l,2)=1;Y(l,3)=0;Y(l,4)=1;elseif Q(l)>128 %128~256Y(l,2)=1;Y(l,3)=0;Y(l,4)=0; elseif isequal(d,[1 0 1])==1a=floor((Q(l)-256)/16);b=my_switch(a);Y(l,5:8)=b; elseif isequal(d,[1 0 0])==1a=floor((Q(l)-128)/8);b=my_switch(a);Y(l,5:8)=b;elseif isequal(d,[0 1 1])==1a=floor((Q(l)-64)/4);b=my_switch(a);Y(l,5:8)=b;elseif isequal(d,[0 1 0])==1a=floor((Q(l)-32)/2);b=my_switch(a);Y(l,5:8)=b;elseif isequal(d,[0 0 1])==1a=Q(l)-16;b=my_switch(a);Y(l,5:8)=b;elsea=Q(l);b=my_switch(a);Y(l,5:8)=b;endendout=reshape(Y',1,8*N);%将N行，8列的Y，重排为1行，8*N列endfunction[g]=my_switch(f)g=zeros(1,4);switch fcase 0g=[0 0 0 0];case 1g=[0 0 0 1];case 2g=[0 0 1 0];case 3g=[0 0 1 1];通信工程实验教学中心 通信系统原理实验报告elseif Q(l)>64 %64~128 Y(l,2)=0; Y(l,3)=1; Y(l,4)=1; elseif Q(l)>32 %32~64 Y(l,2)=0; Y(l,3)=1; Y(l,4)=0; elseif Q(l)>16 %16~32 Y(l,2)=0; Y(l,3)=0; Y(l,4)=1; else %0~16 Y(l,2)=0; Y(l,3)=0; Y(l,4)=0; end end %*************段内码编码************% %直接编码 for l=1:N d=Y(l,2:4); if isequal(d,[1 1 1])==1 a=floor((Q(l)-1024)/64); b=my_switch(a); Y(l,5:8)=b; %l 行5~8列换为段内编码值 elseif isequal(d,[1 1 0])==1 a=floor((Q(l)-512)/32); b=my_switch(a); Y(l,5:8)=b;case 4 g=[0 1 0 0]; case 5 g=[0 1 0 1]; case 6 g=[0 1 1 0]; case 7 g=[0 1 1 1]; case 8 g=[1 0 0 0]; case 9 g=[1 0 0 1]; case 10 g=[1 0 1 0]; case 11 g=[1 0 1 1]; case 12 g=[1 1 0 0]; case 13 g=[1 1 0 1]; case 14 g=[1 1 1 0]; case 15 g=[1 1 1 1];case 16 %当取到1或-1时，其向下取整值为16，为防止编码错误，故加入16 g=[1 1 1 1]; end end 子函数2：function[out]=my_Apcm_decode(s,A) N=length(s); n=N/8;S=reshape(s',8,n); %将PCM 已调信号重排为8行，n 列,每一列是一组8位编码 S1=S'; %将S 转置，变为n 行，8列，每一行是一组8位编码 Y=zeros(n,12); Z=zeros(1,n);%*****将编码值转化为7/12线性码*****%elseif isequal(a,[0 1 0])==1 Y(l,1:5)=0; Y(l,6)=1;Y(l,7:10)=S1(l,5:8); Y(l,11)=1; Y(l,12)=0;elseif isequal(a,[0 0 1])==1 Y(l,1:6)=0; Y(l,7)=1;Y(l,8:11)=S1(l,5:8);通信工程实验教学中心通信系统原理实验报告for l=1:na=S1(l,2:4);if isequal(a,[1 1 1])==1Y(l,1)=1;Y(l,2:5)=S1(l,5:8);Y(l,6)=1;Y(l,7:12)=0;elseif isequal(a,[1 1 0])==1 Y(l,1)=0;Y(l,2)=1;Y(l,3:6)=S1(l,5:8);Y(l,7)=1;Y(l,8:12)=0;elseif isequal(a,[1 0 1])==1 Y(l,1:2)=0;Y(l,3)=1;Y(l,4:7)=S1(l,5:8); Y(l,8)=1;Y(l,9:12)=0;elseif isequal(a,[1 0 0])==1 Y(l,1:3)=0;Y(l,4)=1;Y(l,5:8)=S1(l,5:8); Y(l,9)=1;Y(l,10:12)=0;elseif isequal(a,[0 1 1])==1 Y(l,1:4)=0;Y(l,5)=1;Y(l,6:9)=S1(l,5:8); Y(l,10)=1;Y(l,11:12)=0; Y(l,12)=1;elseY(l,1:7)=0;Y(l,8)=1;Y(l,9:12)=S1(l,5:8);endend%**************PCM译码*************% for m=1:nb=S1(m,1);Z(1,m)=my_jiema(Y(m,:),b);endout=(Z/2048)*A;endfunction[G]=my_jiema(f,b)g=1024*f(1,1)+512*f(1,2)+ ...256*f(1,3)+128*f(1,4)+ ...64*f(1,5)+32*f(1,6)+ ...16*f(1,7)+8*f(1,8)+ ...4*f(1,9)+2*f(1,10)+ ...1*f(1,11)+(1/2)*f(1,12);if b==1G=g;elseG=-g;endend子函数3：function[out]=my_sigexpand(s,M)N=length(s);M=M+1;%实际插值时为直接给矩阵赋值，加1是包括原来的值S=zeros(1,N*M);n=1;for l=1:Nif s(l)==0 S(1,n:n+M)=0;elseS(1,n:n+M)=1; endn=n+M;endout=S;end。