基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)PCM調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)

1、基 礎(chǔ) 實(shí) 驗(yàn)6PC M調(diào) 制 與 解 調(diào) 實(shí) 驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 掌握PCM編譯碼原理與系統(tǒng)性能測試；2 熟悉PCM編譯碼專用集成芯片的功能和使用方法；3 學(xué)習(xí)PCM扁譯碼器的硬件實(shí)現(xiàn)電路，掌握它的調(diào)整測試方法。、實(shí)驗(yàn)儀器1 . PCM/ADPCM編譯碼模塊，位號(hào)： H2 時(shí)鐘與基帶數(shù)據(jù)產(chǎn)生器模塊，位號(hào)：G3. 20M雙蹤示波器1臺(tái)4. 低頻信號(hào)源1臺(tái)（選用）5 頻率計(jì)1臺(tái)（選用）6 .信號(hào)連接線3根7小平口螺絲刀 1只三、實(shí)驗(yàn)原理脈沖編碼調(diào)制（PCM是把一個(gè)時(shí)間連續(xù)、取值連續(xù)的模擬信號(hào)變換成時(shí)間離散、取值離散的數(shù)字信 號(hào)在信道中傳輸。脈沖編碼調(diào)制是對模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣，量化和編碼三個(gè)過程完成的。

2、PCM通信系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方框圖如圖6-1所示。圖6-1工作時(shí)鐘PCM通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方框圖在PCM脈沖編碼調(diào)制中，一T話音信號(hào)經(jīng)防混疊低通濾波器后進(jìn)行脈沖抽樣，變成時(shí)間上離散的 PaM扌脈沖序列用類似于P0334P0134P02PAM脈沖序“四舍五入”辦法劃歸為有限種幅度，每一種幅度對應(yīng)一組代 量化編碼|CCITT規(guī)定抽樣率為 8KHz，每一抽樣值編 8列，然后將幅度連續(xù)的Pam扌脈沖序列用類似于“ 碼，因信號(hào)源Am脈沖序列將轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制編碼序列。為于電話I,*a/d 位碼即為28=256個(gè)量化級(jí)），因而每話路 PCM編碼后的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)碼率是 64kB。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的單路 PCM編、 P14 34P04|

3、h_, I路是TI芯片（見嚴(yán)6-卻中的虛線框）低比通片刁 分個(gè)時(shí)隙，采用時(shí)分復(fù)用方濾，最多允許接入律十神線編碼，它設(shè)計(jì)應(yīng)用于I PCM 30/32系統(tǒng)中每個(gè)用戶:厶 34P0330個(gè)用戶,。它每一幀各占據(jù)一個(gè)時(shí)隙，另外兩個(gè)時(shí)隙分別用于同步和標(biāo)志信號(hào)傳送，系統(tǒng)碼元速率為2.048MB。各用戶PCM編碼數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，受發(fā)送時(shí)序與接收時(shí)序控制，它僅在某一個(gè)特 定的時(shí)隙中被發(fā)送和接收，而不同用戶占據(jù)不同的時(shí)隙。若僅有一個(gè)用戶，在一個(gè)PCM幀里只能在某一個(gè)特定的時(shí)隙發(fā)送和接收該用戶的PCM編碼數(shù)據(jù)，在其它時(shí)隙沒有數(shù)據(jù)輸入或輸出。本實(shí)驗(yàn)?zāi)K中，為了降低對測試示波器的要求，將PCM幀的傳輸速率設(shè)置為 6

4、4Kbit/s或128Kbit/s 兩種，這樣增加了編碼數(shù)據(jù)碼元的寬度，便于用低端示波器觀測。此時(shí)一個(gè) PCM幀里，可容納的PCM編碼分別為1路或2路。另外，發(fā)送時(shí)序FSX與接收時(shí)序FSR使用 相同的時(shí)序，測試點(diǎn)為34TP01。實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)框圖已在模塊上畫出了，實(shí)驗(yàn)時(shí)需用信號(hào)連接線連接34P02和34P03兩鉚孔，即將編碼數(shù)據(jù)直接送到譯碼端，傳輸信道可視為理想信道。另外，TP3057芯片內(nèi)部模擬信號(hào)的輸入端有一個(gè)語音帶通濾波器，其通帶為200HZ4000HZ,所以輸入的模擬信號(hào)頻率只能在這個(gè)范圍內(nèi)有效。四、各測量點(diǎn)的作用34TP01 :發(fā)送時(shí)序FSX和接收時(shí)序FSR輸入測試點(diǎn)，頻率為 8KHz的矩

5、形窄脈沖；34TP02: PCM線路編譯時(shí)鐘信號(hào)的輸入測試點(diǎn)；34P01:模擬信號(hào)的輸入鉚孔；34P02: PCM編碼的輸出鉚孔；34P03: PCM譯碼的輸入鉚孔；34P04:譯碼輸出的模擬信號(hào)鉚孔，波形應(yīng)與34P01相同。注：一路數(shù)字編碼輸出波形為 8比特編碼（一般為7個(gè)半碼元波形，最后半個(gè)碼元波形被 芯片內(nèi)部移位寄存器在裝載下一路數(shù)據(jù)前復(fù)位時(shí)丟失掉），數(shù)據(jù)的速率由編譯時(shí)鐘決定，其中第一位為語音信號(hào)編碼后的符號(hào)位，后七位為語音信號(hào)編碼后的電平值。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1 .插入有關(guān)實(shí)驗(yàn)?zāi)K：在關(guān)閉系統(tǒng)電源的條件下，將“時(shí)鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊” 、“PCM/ADPCI編譯碼模塊”， 插到底板“

6、G H”號(hào)的位置插座上（具體位置可見底板右下角的 “實(shí)驗(yàn)?zāi)K位置分布表”）。 注意模塊插頭與底板插座的防呆口一致，模塊位號(hào)與底板位號(hào)的一致。2 .加電：打開系統(tǒng)電源開關(guān)， 底板的電源指示燈正常顯示。若電源指示燈顯示不正常，請立即關(guān)閉電源，查找異常原因。3. PCM勺編碼時(shí)鐘設(shè)定：“時(shí)鐘與基帶數(shù)據(jù)產(chǎn)生器模塊”上的撥碼器4SW02設(shè)置“ 01000”，貝U PCM勺編碼時(shí)鐘為64KHZ（后面將簡寫為：撥碼器 4SW02。撥碼器4SW02設(shè)置“ 01001”，則PCM勺編碼時(shí) 鐘為128KHZ4 .時(shí)鐘為64KHZ模擬信號(hào)為正弦波的 PCM編碼數(shù)據(jù)觀察：（1） 用專用鉚孔導(dǎo)線將 P03、34P01,

7、 34P02、34P03相連。（2） 撥碼器4SW02設(shè)置“ 01000”，則PCM勺編碼時(shí)鐘為 64KHZ0碼。因?yàn)闊o信號(hào)輸入時(shí)，或信號(hào)幅度為0經(jīng)常出現(xiàn)，編全 0碼容易使系統(tǒng)失步。此時(shí)時(shí)鐘為64KHZ 一幀中只能容納1路信號(hào)。注意：（4）雙蹤示波器探頭分別接在34P01和34P04,觀察譯碼后的信號(hào)與輸入正弦波是否一致。5 .時(shí)鐘為128KHZ模擬信號(hào)為正弦波的 PCM編碼數(shù)據(jù)觀察：上述信號(hào)連接不變，將撥碼器4SW02設(shè)置“ 01001 ”，貝U PCM的編碼時(shí)鐘為128KHZ雙蹤示波器探頭分別接在測量點(diǎn)34TP01和34P02,觀察抽樣脈沖及PCM編碼數(shù)據(jù)。DDS信號(hào)源設(shè)置為正弦波狀態(tài) （

8、通常頻率為2KHZ）,調(diào)節(jié) W01電位器，改變正弦波幅度，并仔細(xì) 觀察PCM編碼數(shù)據(jù)的變化。注意，此時(shí)時(shí)鐘為128KHZ 一幀中能容納 2路信號(hào)。本PCM編碼僅一路信號(hào)，故僅占用一幀中的一半時(shí)隙。用示波器觀察34P01和34P04兩點(diǎn)波形，比較 譯碼后的信號(hào)與輸入正弦波是否一致。6關(guān)機(jī)拆線：實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉電源，拆除信號(hào)連線，并按要求放置好實(shí)驗(yàn)?zāi)K。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1觀察正弦波的編碼波形，讀出正弦波的峰峰值、編碼數(shù)據(jù)；記錄有關(guān)數(shù)據(jù)并做分析， 得出你的結(jié)論。PCM的Matlab仿真結(jié)果實(shí)0 5n庁驗(yàn)至0 5-0.5示的圖形抽樣脈沖和PCM編碼原始信號(hào)和恢復(fù)信號(hào)2寫岀本次實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)，以及對本次實(shí)

9、 驗(yàn)有何改進(jìn)意見。根據(jù)仿真的波形圖和輸出的量化。、編碼值可以得到以下結(jié)論： ？均勻量化輸岀波形圖清晰的顯示岀均勻量化的特征，每個(gè)量階都是均勻分布的，每個(gè)間隔都是相等的。由于量化級(jí)數(shù)是64,所以從圖中可看到結(jié)果不是那么明顯，和輸入波形相比幾乎沒啥變化。？將A率非均勻量化的結(jié)果和 A率13折線近似量化進(jìn)行比較，兩者壓縮特性很接近。13折線輸出的碼組序列也符合要去。?通過實(shí)驗(yàn)，我深入地理解了PCM編碼。也認(rèn)識(shí)到 PCM的瓶頸，量化噪聲是平均分布在全部頻段，就算極大地提高精度和采樣率，也難以減小噪聲對信號(hào)的損失。我認(rèn)為PCM是損失較小的有損壓縮。建議：希望更換實(shí)驗(yàn)設(shè)備，實(shí)驗(yàn)設(shè)備過于老舊，增加一些現(xiàn)在新

10、技術(shù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。附錄PCMn=input(請輸入量化級(jí)數(shù)，k=8);if isempty( n),n=8;enden dtime = 2;dt = 0.1;t = O:dt:e ndtime;a = zeros(size(t);for tt=1:1/dta(tt+0:e ndtime/2-1*(2/dt)=t(tt);endfor tt=1/dt+1:2/dta(tt+0:e ndtime/2-1*(2/dt)=2-t(tt);end;%A率非線性A = 87.56;amax=max(abs(a);c = zeros(size(a);for i = 1:le ngth(a);if(a(i)/a

11、max)v=1/A)c(i) = A*a(i)/(1+log(A);endif(a(i)/amax)1/A)c(i) = (1+log(A*a(i)/(1+log(A);endend%均勻量化的Matlab程序c_qua n=c;b_quan=c_quan;d=1/n;%量化間隔q=d.*1: n;q=q-d/2;%量化電平for i=1: n%定位第i個(gè)量化間隔碼子c_qua n(fin d(q(i)-d/2=c_qua n) &(c_qua n=q(i)+d/2)=.q(i).*o nes(1,le ngth(fi nd(q(i)-d/2=c_qua n)&(c. qua n=q(i)+d

12、/2);%賦值為相應(yīng)的量化電平b_qua n(fin d(c_qua n=q(i) =(i-1) .*on es(1,le ngth(fi nd(c_qua n=q(i);endnu=ceil(log2(n);% 編碼code=zeros(le ngth(a), nu);for i=1:le ngth(a)for j=n u:-1:0if (fix(b_qua n( i)/(2Aj)=1)code(i,( nu-j)=1;b_qua n( i)=b_qua n( i)-2Aj;endendend%A率非線性的逆運(yùn)算a_qua n(i)=for i = 1:le ngth(c_qua n);if( (c_qua n( i) 1/A)a_qua n(i) = exp(1+log(A)*c_qua n( i)-1)/A;end