實(shí)驗(yàn)6-PCM調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上班級(jí)學(xué)號(hào)姓名指導(dǎo)教師日期實(shí)驗(yàn) 6 PCM 調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、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 編譯碼器的硬件實(shí)現(xiàn)電路，掌握它的調(diào)整測試方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器1PCM/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):G320M 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(duì)

2、模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣，量化和編碼三個(gè)過程完成的。PCM 通信系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方框圖如圖 6-1 所示。圖 6-1 PCM 通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方框圖在 PCM 脈沖編碼調(diào)制中，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 脈沖序列，然后將幅度連續(xù)的 PAM 脈沖序列用類似于“四舍五入”辦法劃歸為有限種幅度，每一種幅度對(duì)應(yīng)一組代碼，因此 PAM 脈沖序列將轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制編碼序列。通信工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告對(duì)于電話，CCITT 規(guī)定抽樣率為 8KHz，每一抽樣值編8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

3、編、譯碼電路是 TP3057芯片（見圖6-1中的虛線框）。此芯片采用a律十三折線編碼，它設(shè)計(jì)應(yīng)用于PCM 30/32系統(tǒng)中。 它每一幀分32個(gè)時(shí)隙，采用時(shí)分復(fù)用方式，最多允許接入 30個(gè)用戶， 每個(gè)用戶各占據(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(duì)測試示波器的要求，將PCM幀的傳

4、輸速率設(shè)置為 64Kbit/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

5、和接收時(shí)序 FSR 輸入測試點(diǎn)，頻率為 8KHz 的矩形窄脈沖；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

6、模塊”、“ PCM/ADPCM 編譯碼模塊”，插到底板“ 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 的編碼時(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”，則 PCM 的編碼時(shí)鐘為 64KHZ（后面將簡寫為：撥碼器 4SW02）。撥碼器 4SW02 設(shè)置“ 01001”，則 PCM 的編碼時(shí)鐘為 128KHZ。4時(shí)鐘為 64KHZ，模擬信號(hào)為正弦波的

7、 PCM 編碼數(shù)據(jù)觀察：通信工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告（1）用專用鉚孔導(dǎo)線將 P03、 34P01， 34P02、 34P03 相連。（2）撥碼器 4SW02 設(shè)置“ 01000”，則 PCM 的編碼時(shí)鐘為 64KHZ。（3） 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)(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。特別注意觀察，當(dāng)無信號(hào)輸入時(shí)，或信號(hào)幅度為 0 時(shí)， PCM 編碼器編碼為 或?yàn)?，并不是一般教材所講授的編全 0 碼。因?yàn)闊o信號(hào)輸入時(shí)，

8、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”，則 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)(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

9、。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)告要求觀察正弦波的編碼波形，讀出正弦波的編碼數(shù)據(jù)（至少 12 個(gè)編碼數(shù)據(jù)） 做分析，得出你的結(jié)論。 采用 MATLAB 語言進(jìn)行 PCMA13 折線編碼仿真觀察。無輸入信號(hào)的編碼有輸入信號(hào)的編碼小幅值信號(hào)的編碼大幅值信號(hào)的編碼通信工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告解調(diào)后的波形對(duì)比Matlab仿真圖代碼：clear

10、;%*參數(shù)設(shè)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每個(gè)編碼的值后面插入2個(gè)相同的值，以便畫出波形圖s_jietiao=my_Apcm_decode(s_pcm,A);figure(1);subplot(3,1,1);plot(t,s);axis(0 0.03 -11 11);title('輸入正弦波信號(hào)');subplot(3,1,2);plot(s_pcm1);axi

11、s(0 200 -0.1 1.1);title('PCM編碼信號(hào)');subplot(3,1,3);plot(s_jietiao);axis(0 241 -11 11);title('解調(diào)信號(hào)');通信工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告子函數(shù)1：functionout,A=my_Apcm_encode(s)%*%輸入：s為需要PCM編碼的信號(hào)%輸出：out為PCM編碼之后的信號(hào)% A為輸入信號(hào)s的最大值%*%z=sign(s); %判斷極性A=max(s);s1=s/A; %歸一化S=abs(s1);N=length(S);Q=2048*S; %量化Y=zer

12、os(N,8); %全零儲(chǔ)存矩陣%*段落碼編碼*%直接編碼for l=1:N if z(1,l)=1 %極性編碼 Y(l,1)=1; elseif z(1,l)=-1 Y(l,1)=0; else %第一個(gè)取值 z=0 Y(l,1)=0; end if Q(l)>1024 %10242048 Y(l,2)=1; Y(l,3)=1; Y(l,4)=1; elseif Q(l)>512 %5121024 Y(l,2)=1; Y(l,3)=1; Y(l,4)=0; elseif Q(l)>256 %256512 Y(l,2)=1; Y(l,3)=0; Y(l,4)=1; elsei

13、f Q(l)>128 %128256 Y(l,2)=1; Y(l,3)=0; Y(l,4)=0; elseif isequal(d,1 0 1)=1 a=floor(Q(l)-256)/16); b=my_switch(a); Y(l,5:8)=b; elseif isequal(d,1 0 0)=1 a=floor(Q(l)-128)/8); b=my_switch(a); Y(l,5:8)=b; elseif isequal(d,0 1 1)=1 a=floor(Q(l)-64)/4); b=my_switch(a); Y(l,5:8)=b; elseif isequal(d,0 1

14、 0)=1 a=floor(Q(l)-32)/2); b=my_switch(a); Y(l,5:8)=b; elseif isequal(d,0 0 1)=1 a=Q(l)-16; b=my_switch(a); Y(l,5:8)=b; else a=Q(l); b=my_switch(a); Y(l,5:8)=b; endendout=reshape(Y',1,8*N); %將N行，8列的Y，重排為1行 ，8*N列 endfunctiong=my_switch(f) g=zeros(1,4); switch f case 0 g=0 0 0 0; case 1 g=0 0 0 1;

15、 case 2 g=0 0 1 0; case 3 g=0 0 1 1;通信工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告 elseif Q(l)>64 %64128 Y(l,2)=0; Y(l,3)=1; Y(l,4)=1; elseif Q(l)>32 %3264 Y(l,2)=0; Y(l,3)=1; Y(l,4)=0; elseif Q(l)>16 %1632 Y(l,2)=0; Y(l,3)=0; Y(l,4)=1; else %016 Y(l,2)=0; Y(l,3)=0; Y(l,4)=0; endend%*段內(nèi)碼編碼*%直接編碼for l=1:N d=Y(l,2:4);

16、 if isequal(d,1 1 1)=1 a=floor(Q(l)-1024)/64); b=my_switch(a); Y(l,5:8)=b; %l行58列換為段內(nèi)編碼值 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

17、 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 %當(dāng)取到1或-1時(shí)，其向下取整值為16，為防止編碼錯(cuò)誤，故加入16 g=1 1 1 1; endend子函數(shù)2：functionout=my_Apcm_decode(s,A)N=length(s);n=N/8;S=reshape(s',8,n); %將PCM已調(diào)信號(hào)重排為8行，n列,每一列是一組8位編碼S1=S' %將S轉(zhuǎn)置，變?yōu)閚行，8列，每一行是一組8位編碼Y=zeros(n,12);

18、Z=zeros(1,n);%*將編碼值轉(zhuǎn)化為7/12線性碼*% 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);通信工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告for l=1:n a=S1(l,2:4); if isequal(a,1 1 1)=1 Y(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