基礎(chǔ)實驗 cm調(diào)制與解調(diào)實驗

1、基礎(chǔ)實驗6PCM調(diào)制與解調(diào)實驗一、實驗?zāi)康恼莆誔CM編譯碼原理與系統(tǒng)性能測試；熟悉PCM編譯碼專用集成芯片的功能和使用方法；學(xué)習(xí)PCM編譯碼器的硬件實現(xiàn)電路，掌握它的調(diào)整測試方法。二、實驗儀器PCM/ADPCM編譯碼模塊，位號：H時鐘與基帶數(shù)據(jù)產(chǎn)生器模塊，位號:G20M雙蹤示波器1臺低頻信號源1臺（選用）頻率計1臺（選用）信號連接線3根小平口螺絲刀1只三、實驗原理脈沖編碼調(diào)制（PCM）是把一個時間連續(xù)、取值連續(xù)的模擬信號變換成時間離散、取值 離散的數(shù)字信號在信道中傳輸。脈沖編碼調(diào)制是對模擬信號進行抽樣，量化和編碼三個過 程完成的。PCM通信系統(tǒng)的實驗方框圖如圖6-1所示。在PCM脈沖編碼調(diào)制中

2、，話音信號經(jīng)防混疊低通濾波器后進行脈沖抽樣，變成時間上離 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，每一種幅度對應(yīng)一組代碼，因此PAM脈沖序列將轉(zhuǎn)換成二進制編碼序列。對于 電話，CCITT規(guī)定抽樣率為8KHz，每一抽樣值編8位碼（即為28=256個量化級），因而每 話路PCM編碼后的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)碼率是64kB。本實驗應(yīng)用的單路PCM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)計應(yīng)用于PCM 30/32系 統(tǒng)中。它每一幀分32個時隙，采用時分復(fù)用方式，最多允許接入30個用戶， 每個用戶各占據(jù)一個時隙，另外兩

3、個時隙分別用于同步和標(biāo)志信號傳送，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)送時序與接收時序控制, 它僅在某一個特定的時隙中被發(fā)送和接收，而不同用戶占據(jù)不同的時隙。若僅有 一個用戶，在一個PCM幀里只能在某一個特定的時隙發(fā)送和接收該用戶的PCM 編碼數(shù)據(jù)，在其它時隙沒有數(shù)據(jù)輸入或輸出。本實驗?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 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。此時一個PCM幀里，可容納的PCM編碼分別為1路或2路。另外， 發(fā)送時序FSX與接收時序FSR使用相同的時序，測試點為3

4、4TP01。實驗結(jié)構(gòu)框 圖已在模塊上畫出了，實驗時需用信號連接線連接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)部模擬信號的輸入端有一個語音帶通濾波器，其通帶 為200HZ4000HZ，所以輸入的模擬信號頻率只能在這個范圍內(nèi)有效。四、各測量點的作用34TP01 :發(fā)送時序FSX和接收時序FSR輸入測試點，頻率為8KHz的矩形窄 脈沖；34TP02： PCM線路編譯時鐘信號的輸入測試點；34P01 :模擬信號的輸入鉚孔；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鉚孔，波形應(yīng)

5、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個半碼元波形，最后半個 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)位時丟失掉），數(shù)據(jù)的 速率由編譯時鐘決定，其中第一位為語音信號編碼后的符號位，后七位為語 音信號編碼后的電平值。五、實驗內(nèi)容及步驟插入有關(guān)實驗?zāi)K：在關(guān)閉系統(tǒng)電源的條件下，將“時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊”、“PCM/ADPCM 編譯碼模塊”，插到底板“G、H”號的位置插座上（具體位置可見底板右下角的 “實驗?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 與底板位號的一致。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，

6、請立即關(guān)閉電源，查找異常原因。PCM的編碼時鐘設(shè)定：“時鐘與基帶數(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的編碼時鐘為128KHZ。時鐘為64KHZ，模擬信號為正弦波的PCM編碼數(shù)據(jù)觀察：（1）用專用鉚孔導(dǎo)線將P03、34P01，34P02、34P03相連。（2）撥碼器4SW02設(shè)置“01000”，QPCM的編碼時鐘為64KHZ。（3）雙蹤示波器探頭分別接在測量點34TP01和34P02，觀察抽樣脈沖及PCM 編碼數(shù)據(jù)。DDS信號源設(shè)置為正弦波狀態(tài)（通常頻率為2KHZ

7、），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)無信號輸 入時，或信號幅度為0時，PCM編碼器編碼為11010101或為01010101，并不是 一般教材所講授的編全0碼。因為無信號輸入時，或信號幅度為0經(jīng)常出現(xiàn)，編 全0碼容易使系統(tǒng)失步。此時時鐘為64KHZ，一幀中只能容納1路信號。注意：（4）雙蹤示波器探頭分別接在34P01和34P04,觀察譯碼后的信號與 輸入正弦波是否一致。時鐘為128KHZ,模擬信號為正弦波的PCM編碼數(shù)據(jù)觀察:上述信號連接不變，將撥碼器4SW02設(shè)置“01001”，則PCM的編碼時鐘為 128KHZ。雙蹤示波器探頭分別接在測量

8、點34TP01和34P02，觀察抽樣脈沖及PCM編 碼數(shù)據(jù)DDS信號源設(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。注意，此時時鐘為128KHZ， 一幀中能容納2路信號。本PCM編碼僅一路信號，故僅占用一幀中的一半時隙。 用示波器觀察34P01和34P04兩點波形，比較譯碼后的信號與輸入正弦波是否一 致。關(guān)機拆線：實驗結(jié)束，關(guān)閉電源，拆除信號連線，并按要求放置好實驗?zāi)K。六、實驗報告要求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Mat lab仿真結(jié)果圖形抽樣脈沖和 PCM

9、編碼 原始信號和恢復(fù)信號2.寫出本次實驗的心得體會，以及對 本次實驗有何改進意見。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：？均勻量化輸出波形圖清晰的顯示出均勻量化的特征，每個量階都是均勻分布 的，每個間隔都是相等的。由于量化級數(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。？通過實驗，我深入地理解了 PCM編碼。也認(rèn)識到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的損 失。我認(rèn)為PCM是損失

10、較小的有損壓縮。建議：希望更換實驗設(shè)備，實驗設(shè)備過于老舊，增加一些現(xiàn)在新技術(shù)的實驗 設(shè)備。附錄PCM的Mat lab程序n=input(請輸入量化級 end數(shù),k=8);endtime = 2;if isempty(n),dt = 0.1;n=8;0:dt:endtime;a = zeros(size(t);for tt=1:1/dta(tt+0:endtime/2-1*(2/dt)=t(t t);endfor tt=1/dt+1:2/dta(tt+0:endtime/2-1*(2/dt)=2-t (tt);end;%A率非線性A = 87.56;amax=max(abs(a);c = zer

11、os(size(a);for i = 1:length(a);if(a(i)/amax)1/A)(1+log(A*a(i)/(1+log(A);endend%均勻量化c_quan=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個量化間隔碼子c_quan(find(q(i)-d/2=c_quan) & (c_quan=q(i)+d/2)=.q(i).*ones(1,length(find(q(i)-d /2=c_quan)&(c_quan=q(i)+d/2) );%賦值為相應(yīng)的量化電平b_quan(find(c_quan=q(i) =(i-1).*ones(1,length(find(c_quan=q(i)c(i);endnu=ceil(log2(n);% 編碼code二zeros(length(a),nu);for i=1:length(a)for j=nu:-1:0if(fix(b_quan(i)/(2j)=1)code(i,(nu-j)=1;(1+log(A)*c_quan(i)/A;endendendend%入率非線性的逆運算for i = 1:length(c_quan);if( (c_quan(i) 1/A)a_quan(i) = exp(1+log(A)*c_quan(i)-1)/