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自适应差分脉冲编码调制语音编码

自适应差分脉冲编码调制语音编码
自适应差分脉冲编码调制语音编码

自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)语音编

摘要:在过去的几十年中人类在语音数字化和数字化压缩领域研究摸索中取得了辉煌的成就。开

辟了崭新的信息数字化时代。

1972年CCITT制定了G.711 64kb/s PCM语音编码标准,CCITT G.711A规定的A律和μ律PCM采用非线性量化,在64kb/s的速率语音质量能够达到网络等级,当前已广泛应用于各

种数字通信系统中。由于它是一维统计语音信号,当速率进一步减小时,将达不到网络等级所

要求的话音质量。对于许多应用,尤其在长途传输系统中,64kb/s的速率所占用的频带太宽以

至通信费用昂贵,因此人们一直寻求能够在更低的速率上获得高质量语音编码质量的办法。于

是在1984年CCITT又提出了32kb/s标准的G.721 ADPCM编码。

ADPCM充分地使用了语音信号样点间的相关性,利用自适应预测和量化来解决语音信号的非平稳特点,在32kb/s速率上能够给出符合公用网的要求的网络等级语音质量。

本文对PCM、DPCM、DM、ADM以及ADPCM的编码、译码原理进行讨论,并对它们性能进行比较,然后着重阐述基于ADPCM的语音压缩算法,并介绍了ADPCM编码在蓝牙技术

上的使用,最后对ADPCM在现代通信中的应用做个总结与展望。

1 脉冲编码调制及差分脉冲编码调制

1.1脉冲编码调制(PCM)

脉冲编码调制PCM(Pulse Code Modulation)是把模拟信号变换成数字信号的一种调制方式。其功能是完成模-数转换,实现连续消息数字化。在PCM的调制过程中,将输入的模拟信号进行取样,量化和编码。经量化后的样值进一步变换为表示量化电平大小的二进制,即用二进制的大小来代表模拟信号的幅度(一个二进制码是一组有限的“0”、“1”脉冲序列)。在接收端再将这些编码的二进制数还原为原来的模拟信号。由于二进制PCM便于应用现代数字技术,且具有抗噪性能好的优点,因此是一种最常用的PCM形式。

1.2差分脉冲编码调制(DPCM)

DPCM(Differential PCM)是指采用固定预测器与固定量化器的差值脉冲调制,它是利用样本与样本之间存在的信息冗余度来进行编码的一种数据压缩技术,它记录的不是信号的绝对大小而是相对大小。它是分析ADPCM工作原理的基础。

DPCM采用预测编码技术,将信号抽样值与信号预测值的差值进行量化、编码后传输。在DPCM中是用n位二进码表示增量,因此它是介于DM和PCM之间的一种编码方式。DPCM 相对于PCM信噪比有所改观,与DM相比,由于增加了量化级,因此改善量化噪声方面也优于DM,DPCM的缺点是较易受到传输线路噪声的干扰。

2 增量调制及自适应增量调制

2.1 增量调制(DM)

增量调制(Delta modulation,简称为DM)是只保留每一信号样值与其预测值之差的符号,并用一位二进制数编码的差分脉冲编码调制。DM的工作原理,将信号瞬时值与前一个抽样时刻的量化值之差进行量化,而且只对这个差值的符号进行编码,而不对差值的大小编码。因此编码反映的不是原始的信号,而是差分本身。在DM中由电平的量化误差产生的噪声称为颗粒噪声。而由于输入信号的斜率过大,调制器跟踪不及而产生的噪声称为斜率过载噪声。

2.2 自适应增量调制(ADM)

自适应增量调制(Adaptive DM,简称ADM) 。为兼顾过载噪声和量化噪声,而采用了ADM,它的基本方法是检测输入信号的斜率变化,自动改变预测信号和量化台阶,使预测信号总能跟踪上输入信号的变化。近年来,在ADM体制上提出了几种实用有效的算法,例如:(1)常因子自适应增量调制(CFDM)算法;(2)高信息自适应增量调制(HIDM)算法;(3)Song算法;

(4)混合自适应增量调制(HCDM)算法;(5)CVSD算法。

3自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)

自适应差分脉冲编码调制(Adaptive Differential Pulse Code Modulation,简称ADPCM)最早使用于数字通信系统中。目前我们所使用的IMA ADPCM算法简单实用,被广泛应用于数字录音笔和音乐盒中,更是应用于卫星通信IDR系统及小型站卫星通信系统传输语音和数据。

自适应差分脉冲编码调制用预测编码来压缩数据量。它是一种结合了ADM 的差分信号与PCM的二进制码的方法的波形编码。由于ADPCM主要用来对现有的PCM信道扩容,即把2个2Mkb/s PCM基群信号转换成一个2Mkb/s 60路ADPCM编码器输出与解码器输出都采用标准A律或μ律PCM码。而经过对数压缩后的64 kb/s PCM信号是不能直接进行一般算术运算的,进入编码前,需要将A律或μ律PCM码通过内在关系转换成线性PCM码 (即自然二进制码)。在接收端,则需要将ADPCM 码解码得到的自然二进制码重建信号变换成A律或μ律对数 PCM 信号输出。它的编码简化框图如图 1 所示:

图1. ADPCM编码示意图

其编码过程为:①为了便于数字运算,在编码器中先将输入的PCM码转换成14位线性码Sl(k),然后与预测信号Se(k)求差得到信号D(k)②将D(k)进行自适应差分量化,得到4比特ADPCM代码I(k)。③先把I(k)送到量化阶调整器,算得新的量化标度因子Y(k)。④再把I(k)送到解码器,同时将 I(k)进行本地解码得到量化后的差值信号Dq(k)与预测信号Se(k)求和得到本地重建信号Sr(k),将Sr(k)输入自适应预测器,得到二阶极点和六阶零点的混合预测系数,它利用Dq(k)、Sr(k)以及前几次运算的值对下一个输入信号S1+l(k)进行预测,计算出Se+l(k)。解码是实现解压缩功能,即编码的逆过程,解码与编码有相同的电路,只是多了一个同步编码调整,其作用是使级联工作时不产生误差累积。解码器最后输出的码是8位A律或μ律PCM码,因此在得到重建信号Se(k),还需将它转换成相应的PCM 码。解码简化框图如图 2 所示:

图2. ADPCM解码示意图

4 语音压缩编码

现代通信的重要标志是实现数字化。对模拟信号实现数字化通信首先要将模拟信号转变为数字信号。这一过程对语音信号的变换叫语音编码。衡量语音压缩编码性能的主要指标是语音编码质量、编码速率、编码算法及复杂程度和编解码延时。对这些指标的要求往往是相互矛盾的,必须根据实际情况权衡。

4.1 语音压缩编码方法

语音编码技术可以分为两大类:波形编码和参数编码。波形编码是将时间域信号直接变换为数字代码,其特点是再建信号的波形。这种方案中信号的质量较高,而其编码的比特率在64-16kb/s范围内,PCM、DM等均属于这一类。参量编码又叫模型基信源编码。它不传送信号的取样值,而是传送语音生成模型的基本参数以及适当的激励信号。在接收端则从数字代码恢复特征参量,再从参量重建语音信号。这种方法的特点是质量较前者低,但可大大压

缩比特速率,多用于窄带信道,如在移动通信、卫星通信、网络通信中的应用日益广泛。

图3:语音生成模型

4.2 语音压缩编码标准

H.323(由国际电信联盟ITU推荐)建议定义的多媒体会议系统工作的网络基础是一个基于分组交换的数据网络,如X.25网、帧中继网和IP网等。目前IP网发展迅速,公用IP 网和专用IP网都在大规模建设,使得IP网在通信信息领域越来越重要。H.323建议用于分组交换网络,当然也用在IP网中。

H.323会议系统的语音编码主要有6种,即G.711、G.722、G.723.1、G.728、G.729和MPEGaudio,其中G7.11是必备的,即系统中的终端与MCU都必须支持G.711编码,其他5种是可选用的。除了上述6种编码外,也可以通过能力协商来采用其他编码形式。

(1)G.711,其编码速率为64kb/s,采用PCM编码方式,采样速率为8kHz,每个样值用8bit非线性的A律或μ律进行编码,总速率为64kbit/s。

(2)G.728,基于低时延的代数编码激励线性预测(LD-ACELP)压缩原则16kbit/s编码标准的数据压缩算法。

(3)G.729和G.729a,基于共轭结构-代数编码激励线性预测(CS-ACELP)压缩原则

8kbit/s编码标准的数据压缩算法。由于G.729a是G.729的简化版本,算法复杂度低且执行时间短而受到了广大网关厂商的青睐。G.729标准采用的算法,可以仅用8kbit/s带宽传输话音,而话音质量与32kbit/s ADPCM相同。

(4)G.723.1,该标准规定了5.3kbit/s和6.3kbit/s两种不同速率。其中5.3kbit/s 速率是以ACELP代数码激励线性预测编码算法为基础。

图4:音编码标准

5 突破蓝牙ADPCM语音编码

CSR公司为解决CVSD作为语音流量编码方法所带来的局限,在第六代蓝牙技术中引入了射频扫描等改进技术,同时开发通过eSCO连接采用自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)CODEC来实现更高的音频质量的最领先的技术——AuriStream,由于其速率只有32Kbps,却可执行完全相同的功能,使手机的蓝牙功耗节省一半。ADPCM被视为对CVSD(连续可变斜率增量调制)的理想补充的一种已被广泛接受的CODEC技术。

ADPCM不同于CVSD:它能够以相对较慢的取样速度发现样本间的差异。ADPCM以相对于CVSD速率一半的较低速率传输固定电话质量的信号,为蓝牙传输器和接收器节约了大约一半的运行时间。该方法为蓝牙系统减少了40%的功耗。ADPCM使蓝牙连接的语音通话能够达到固定电话的通话质量。

CSR公司BlueCore6所采用的AuriStream技术的耳机与采用同样技术的手机相连接,在嘈杂的环境里也能使语音拨号变得更为精确简单。这体现了ADPCM编码在质量方面的优越性。BlueCore6上所采用的AuriStream技术可支持仅为一半CVSD的数据速率的的ADPCM,这就使它能够有潜力支持多达七个更高质量的eSCO语音信道。远远超出传统上仅支持三个

同步SCO语音信道。

6结论与展望

ADPCM算法能够很好地压缩语音信号,在大大缩减数据存储空间的同时能够提高数据的传输速度。与其它编码方式相比,ADPCM能提供更高的压缩比,提高了频率利用率,因此在频带紧缺的现代通信中具有广泛的应用前景。通过 ADPCM 编码方式对飞行员语音进行编码,可以很好地对语音信号进行压缩,减少数据存储空间并大大提高了数据的传输速率,节约了资源占用量。ADPCM 作为一种经典语音编码方式算法复杂度低,压缩比小,节约资源的同时也保证了语音的高质量。

基于Matlab的脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真课程设计任务书

课程设计任务书 题目: 脉冲编码调制(PCM)的实现 初始条件: 1、MATLAB软件; 2、脉冲编码调制相关知识。 要求完成的主要任务: 1、任务 实现脉冲编码调制(PCM)技术的三个过程:采样、量化与编码。 2、要求 用仿真软件对其进行验证,使其满足以下要求: (1)模拟信号的最高频率限制在4KHZ以内; (2)分别实现64级电平的均匀量化和A压缩率的非均匀量化; (3)按照13折线A律特性编成8位码。 时间安排: 第1,2天:分析题目,方案设计; 第3,4,5天:软件设计; 第6,7天:系统仿真; 第8天:答辩,完成设计说明书。 指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日

目录 摘要....................................................................... I Abstract................................................................... II 1 绪论 (1) 2 MATLAB简介 (2) 2.1 MATLAB软件简介 (2) 2.2 MATLAB程序设计方法 (2) 3 PCM脉冲编码原理 (4) 3.1 模拟信号的抽样及频谱分析 (4) 3.1.1 信号的采样 (4) 3.1.2 抽样定理 (4) 3.1.3 采样信号的频谱分析 (5) 3.2 量化 (5) 3.2.1 量化的定义 (5) 3.2.2 量化的分类 (6) 3.2.3 MATLAB的A律13折线量化 (12) 3.3 PCM编码 (13) 3.3.1 编码的定义 (13) 3.3.2 码型的选择 (13) 3.3.3 PCM脉冲编码的原理 (13) 4 PCM的MATLAB实现 (15) 4.1 PCM抽样的MATLAB实现 (15) 4.2 PCM量化的MATLAB实现 (18) 4.2.1 PCM均匀量化的MATLAB实现 (18) 4.2.2 PCM A律非均匀量化的MATLAB实现 (20) 4.3 PCM A律13折线编码的MATLAB实现 (22) 5 结果分析及总结 (25) 参考文献 (26)

使用自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)

中华人民共和国通信行业标准 使用自适应差分脉冲编码调制(ADPCM) 和数字话音插空(DSI)的数字电路信增设备 Digital circuit multiplication equipment using ADPCM and DSI YD/T 1018—1999 前言 本标准是根据国际电信联盟电信标准化部门(ITU-T)建议G.763(1998),并结合我国具体情况制订的,在技术内容上与G.763一致。 本标准的附录A是标准的附录。 本标准由邮电部电信科学研究规划院提出并归口。 本标准由邮电部第五研究所负责起草。 本标准主要起草人:戚家和 1 范围 本标准规定数字电路信增设备(DCME)和数字电路信增系统(DCMS)的技术要求。 本标准适用于设备的设计参考,而不限制具体功能如何实现。 2 引用标准 下列标准包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB/T 7611—87 脉冲编码调制通信系统网路数字接口参数 ITU—T建议 G.763(1998)使用ADPCM(建议G.726)和数字话音插空的电路倍增设备 ITU—T建议 G.703(1O/98)系列数字接口的物理/电气特性 ITU—T建议 G.7704(10/98)用于1544kbit/s、6312kbit/s、2048kbit/s、8488kbit/s 和44736kbit/s速 率系列级的同步帧结构 ITU—T建议 G.726(12/90)40、32、24、16kbit/s自适应差分脉冲编码调制(ADPCM) ITU—T建议 G.766(11/96)数字电路倍增设备的传真解调/再调制 ITU—T建议 Q.50(03/93)电路倍增设备(CME)和国际交换中心(ISC)之间的信令 ITU—T建议 Q.764(03/93)ISDN用户部分信令程序 ITU—T建议 G.711(11/88)话音频率的脉冲编码调制(PCM) ITU—T建议 G.763的附件A(10/98);DCME发送/接收单元结构的例子和SDL图 ITU—T建议 G.763的附录I(10/98):附加要求 ITU—T建议 G.763的补充1(10/98):DCME的应用指导和系统能力的估算 3 定义 3.1 数字电路倍增设备(DCME)

基于Matlab的脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真

课程设计(论文)任务书 信息工程学院通信工程专业14-2 班 一、课程设计(论文)题目脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真 二、课程设计(论文)工作自2017年1 月3日起至2017年1月 13日止。 三、课程设计(论文) 地点: 图书馆、寝室、通信实验室(4-410)。 四、课程设计(论文)内容要求: 1.本课程设计的目的 (1)使学生掌握通信系统各功能模块的基本工作原理; (2)培养学生采用Matlab与Simulink相结合对各种编码与解码进行仿真的方法; (3)培养学生对PCM的理解能力; (4)能提高和挖掘学生对所学知识的实际应用能力即创新能力; (5)提高学生的科技论文写作能力。 2.课程设计的任务及要求 1)基本要求: (1)学习Matlab与Simulink仿真软件的使用; (2)对PCM,DPCM,ΔM编码与解码各功能模块的工作原理进行分析; (3)提出各种编码与解码电路的设计方案,选用合适的模块; (4)对所设计系统进行仿真; (5)并对仿真结果进行分析。 a. 采样定理的原理仿真 b. PCM编码与解码 c. DPCM编码与解码;增量调制(至少选做一种) 2)创新要求: 3)课程设计论文编写要求 (1)要按照书稿的规格打印誊写毕业论文 (2)论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等 (3)毕业论文装订按学校的统一要求完成 4)答辩标准: (1)完成原理分析(20分) (2)系统方案选择(30分) (3)仿真结果分析(30分) (4)论文写作(20分) 5)参考文献: (1)王俊峰.《通信原理MATLAB仿真教程》人民邮电出版社第1版 .2010.11.1 (2)赵静.《基于MATLAB的通信系统仿真》北京航空航天大学出版社

脉冲编码调制

脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真 目录 一、前言 (2) 二,设计目的 (3) 三、脉冲编码调制介绍 (3) 3.1简介 (3) 3.2脉冲编码调制PCM的基本原理 (4) 3.3编码 (5) 四、设计步骤 (5) 4.1系统介绍 (5) 4.2PCM编码器组件功能实现 (9) 4.3 PCM编码器模块 (10) 4.4 PCM译码器模块 (11) 4.5、系统仿真模型 (12) 4.6仿真波形 (13) 五、设计过程中需解决的问题 (14) 六、设计心得......................... 错误!未定义书签。参考文献 (14)

脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真 摘要: SystemView 仿真软件可以实现多层次的通信系统仿真。脉冲编码调制(PCM)是现代语音通信中数字化的重要编码方式。利用SystemView 实现脉冲编码调制(PCM)仿真,可以为硬件电路实现提供理论依据。通过仿真展示了PCM 编码实现的设计思路及具体过程,并加以进行分析。 ABSTRACT SystemView simulation software multi-level communication system simulation. Pulse code modulation (PCM) is a modern digital voice communication important encoding. SystemView achieved using pulse code modulation (PCM) emulation, the hardware circuit can provide a theoretical basis. The simulation shows the PCM code to implement the design concept and the specific process and analyze them. 关键词: PCM 编译码 一、前言 随着电子技术和计算机技术的发展,仿真技术得到了广泛的应用。基于信号的用于通信系统的动态仿真软件SystemView具有强大的功能,可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用,并且提供了嵌入式的模块分析方法,形成多层系统,使系统设计更加简洁明了,便于完成复杂系统的设计。 SystemView具有良好的交互界面,通过分析窗口和示波器模拟等方法,提供了一个可视的仿真过程,不仅在工程上得到应用,在教学领域也得到认可,尤

脉冲编码调制(PCM)系统.

脉冲编码调制(PCM)系统 摘要: 脉冲编码调制(PulseCodeModulation),简称PCM。是数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生。PCM的优点就是音质好,缺点就是体积大。PCM可以提供用户从2M到155M速率的数字数据专线业务,也可以提供话音、图象传送、远程教学等其他业务。 关键字: 脉冲编码调制、取样、量化、编码、解码 Abstract: Pulse Code Modulation (PulseCodeModulation), referred to as PCM. Digital signal is a continuous change in analog signal sampling, quantization and coding production. PCM sound quality is good advantages and disadvantages are bulky. PCM can provide users from 2M to 155M line speed of digital data services, can also provide voice, video transmission, remote learning, and other businesses. Keywords: Pulse code modulation, modulation, demodulation

目录 一、工作原理 (4) 1.1 取样 (5) 1.2 量化 (5) 1.3 编码 (7) 1.4 再生 (10) 1.5 解码 (10) 二、芯片选择 (11) 2.1 TP3067管脚定义 (13) 三、电路设计 (14) 四、心得体会 (16)

脉冲编码调制(PCM)系统设计方案

数字通信原理与技术设计报告书 脉冲编码调制

脉冲编码调制仿真,可以为硬件电路实现提供理论依据。通过仿真展示了PCM编码实现的设计思路及具体过程,并加以进行分析。 PCM 即脉冲编码调制,在通信系统中完成将语音信号数字化功能。PCM 的实现主要包括三个步骤完成:抽样、量化、编码。分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。根据CCITT 的建议,为改善小信号量化性能,采用压扩非均匀量化,有两种建议方式,分别为A 律和μ律方式,我国采用了A 律方式,由于A 律压缩实现复杂,常使用13 折线法编码,采用非均匀

量化 PCM 编码示意图见图 1。 下面将介绍 PCM 编码中抽样、量化及编码的原理: (a> 抽样 所谓抽样,就是对模拟信号进行周期性扫描,把时间上连续的信号变成时 间上离散的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息,也就 是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。 (b> 量化 从数学上来看,量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散 幅度值的有限数集合。如图 2所示,量化器 Q 输出 L 个量化值 yk , k=1,2, 3,?, L 。 yk 常称为重建电平或量化电平。当量化器输入信号幅度 x 落在xk 与 xk 1 之间时,量化器输出电平为 yk 。这个量化过程可以表达为: y Q(x) Q x k x x k 1 y k , k 1,2,3, ,L 这里xk 称为分层电平或判决阈值。通常 k xk 1 xk 称为量化间隔。 x 模拟入 图 3.2 模拟信号的量化 模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。由于均匀量化存在的主要缺 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就很小,这样,对于弱信号时的 量化器 量化值 图 3.1 PCM 原理框

差分编码OQPSK 调制解调器设计

差分编码OQPSK 调制解调器设计 前 言 频谱效率和功率效率是影响地面无线通信系统和卫星通信系统调制体制选择的两个重要因素。QPSK 调制方式具有较高的频谱利用率,但是由于它存在180°相位突变的情况,因而在带限信道中会出现包络起伏。此时,必须采用线性功放,否则会出现频谱扩展现象,引起邻道干扰。另外,它的线性功放功率效率低,并且造价高,因此,在便携设备应用中大大受到限制。与QPSK 调制相比,π/ 4-DQPSK 和OQPSK 都消除了180°相位突变的情况。但是,P/ 4-DQPSK 仍然存在135°相位突变,而OQPSK 只有90°相位突变,更好地消除了相位突变带来的问题。但OQPSK 调制必须采用相干解调,因而存在载波恢复的相位模糊问题。目前,解决相干载波恢复相位模糊度问题通用的两种方法是利用帧头辅助或采用差分编码。由于OQPSK 调制的特殊性,其差分编解码相应比较特殊。本文对DOQPSK 调制方案进行了分析,并给出了一种简单、高效的DOQPSK 解码方法。在此基础上,给出了基于中频采样的全数字DOQPSK 调制解调器设计方案。 1 差分编码OQPSK 调制解调 1. 1 OQPSK 信号的CPM 调制表示 OQPSK 调制可以采用CPM 调制来表示,即 ))(2cos()(0,??πα++=t ct t f S b b T n t nT )1(+≤≤ (1) 式中,f c 为载波频率,T b 为比特周期,U( t ,A) 为包含调制信息的载波相位,可以表示为 ∑=-∞ == n i i t απ α?2 ,)( (2) 其中,},...,,,{...n 01-2-ααααα= ,并且满足 2 ) ()1(211 --+--=i i i i d d d α (3) 式中,di 为需要传输的信息数据并且d i= ±1。 1. 2 二次差分的OQPSK 差分编码调制方案 采用差分编码的主要目的是在接收端能够通过差分解码来消除正交解调端载波恢复时存在的相位模糊度问题。一般,多比特相位调制信号其载波相位表示的是码元符号,因此,差分编码时往往是先将比特数据影射为码元符号,再对码元进行差分编码。反之,在接收端则是先通过差分解码判断出正确的码元,然后再恢复出相应的比特数据。针对OQPSK 调制的特殊性,给出了下列双差分OQPSK 的调制方案。 假设αi = ±1 为独立等概率分布的二进制序列,其差分编码序列为di= Ai di- 1,di 亦为独立等概分布的二进制序列。该差分编码关系亦可表示为αi= di di- 1。根据式( 3) 可以得出差分编码后OQPSK 信号码元与原始数据比特关系: 2 )1(1 1 -+--=i i i ααα (4) 在接收端恢复出αi 后,根据式( 4)对应关系进行解码可以恢复出原始发送数据αi 。

脉冲编码调制CM系统设计与仿真

脉冲编码调制C M系统 设计与仿真 Company number【1089WT-1898YT-1W8CB-9UUT-92108】

脉冲编码调制(P C M)系统设计与仿真摘要 : SystemView 仿真软件可以实现多层次的通信系统仿真。脉冲编码调制(PCM)是现代语音通信中数字化的重要编码方式。利用SystemView 实现脉冲编码调制(PCM)仿真,可以为硬件电路实现提供理论依据。通过仿真展示了PCM编码实现的设计思路及具体过程,并加以进行分析。 关键词: PCM 编译码 1、引言 随着电子技术和计算机技术的发展,仿真技术得到了广泛的应用。基于信号的用于通信系统的动态仿真软件SystemView具有强大的功能,可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用,并且提供了嵌入式的模块分析方法,形成多层系统,使系统设计更加简洁明了,便于完成复杂系统的设计。 SystemView具有良好的交互界面,通过分析窗口和示波器模拟等方法,提供了一个可视的仿真过程,不仅在工程上得到应用,在教学领域也得到认可,尤其在信号分析、通信系统等领域。其可以实现复杂的模拟、数字及数模混合电路及各种速率系统,并提供了内容丰富的基本库和专业库。本文主要阐述了如何利用SystemView实现脉冲编码调制(PCM)。系统的实现通过模块分层实现,模块主要由PCM编码模块、PCM译码模块、及逻辑时钟控制信号构成。通过仿真设计电路,分析电路仿真结果,为最终硬件实现提供理论依据。 2、系统介绍 PCM即脉冲编码调制,在通信系统中完成将语音信号数字化功能。PCM的实现主要包括三个步骤完成:抽样、量化、编码。分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。根据CCITT的建议,为改善小信号量化性能,采

脉冲编码调制(PCM)实验报告

脉冲编码调制(PCM)实验 一、实验目的 1.了解语音信号编译码的工作原理; 2. 验证PCM 编码原理; 3. 初步了解PCM 专用大规模集成电路的工作原理和应用; 4. 了解语音信号数字化技术的主要指标及测试方法。 二、实验仪器 双踪同步示波器1台;直流稳压电源l 台;低频信号发生器l 台;失真 度测试仪l 台;PCM 实验箱l 台。 三、实验原理 PCM数字终端机的结构示意图如下: PCM 原理图如下:

PCM 编译码原理为: 1.PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。 2.抽样:把连续时间模拟信号转换成离散时间连续幅度的抽样信号; 3.量化:把离散时间连续幅度的抽样信号转换成离散时间离散幅度的数字 信号; 4.编码:将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。 5.国际标准化的PCM 码组(电话语音)是八位码组代表一个抽样值。 https://www.doczj.com/doc/2c13270620.html,ITT G.712 详细规定了它的S/N指标,还规定比特率为64Kb/s. 使用 A 律或u 律编码律。 内为均匀分层量化,即等问隔16 个分层。 系统性能测试有三项指标,即动态范围、信噪比特性和频率特性。在满足一定信噪比(SIN)条件下,编译码系统所对应的音频信号的幅度范围定义为动态范围。

PCM 编译码系统动态范围样板值图: 动态范围测试框图: (一)时钟部分: 1.主振频率为4096KHz;用示波器在测试点(1)观察主振波形,用 示波器测量其频率。同样在(2) 、(3)和(4)观察并测量其它时钟信 号,并记录各点波形的频率和幅度。 (二)PCM编译码器: 1.音频信号(f=1KHz,Vpp=2V) 从(5)、(5’)输入;在(6)观察到PCM 编 码输出的码流; 2.连接(6)-(7),在测试点(8)可观察到经译码和接收低通滤波器恢复 出的输出音频信号,记录测试此点的波形参数。 (三)系统性能测试: 1.动态范围:取输入信号的最大幅度为5Vpp,信号由小至大调节, 测出此时的S/N值,记录于表。 2. 信噪比特性:在上一项测试中选择出最佳编码电平(S/N最高), 在此电平下测试不同频率下的信噪比值。频率选择在500Hz、 1000Hz、1500Hz、2000Hz、3000Hz;记录对应的信噪比。 3.频率特性:选一合适的输入电平(Vin=2Vpp) ,改变输入信号的 频率,在(8)处逐频率点测出译码输出信号的电压值,频率特性 测试数据记录于表。

脉冲编码PCM调制设计

探※※※※※※※※ 探2007级学生数字通探 % 信原理课程设计% 探% 数字通信原理课程设计报告书 脉冲编码调制(PCM)系统 课题名称 设计与仿真 姓名_______________________________________ 学号 院系物理与电信工程系专业通信工程 指导教师 2010年01月09日

一、设计任务及要求 (1)完成脉冲编码调制(PCM系统的设计与仿真。 ⑵ 用MATLAB^件将此次设计在电脑上实现,观察输出的波形 (3)要求有各种需要的信号波形输出,并记录。 指导教师签名: 2010年01月15日、指导教师评语: 指导教师签名:__________________ 2010 年01 月15 日 二、成绩 盖章验收 2010 年01 月15 日脉冲编码调制(PCM) 系统设计与仿真 一、设计目的 加深对《数字通信原理与技术》及《MATLA》课程的认识,进一步熟悉M语言编程中各个指令语句的运用;进一步了解和掌握数字通信原理课程设计中各种原理程序

的设计技巧;掌握宏汇编语言的设计方法;掌握MATLAB^件的使用方法,加深对试验设备的了解以及对硬件设备的正确使用。加强对于电路图的描绘技能,巩固独立设计实验的实验技能。提高实践动手能力。 二、设计要求 采用matlab或者其它软件工具实现脉冲编码调制 (PCM系统的设计与仿真,并且绘制相关的图形;通过编程设置对参数进行调整,可以调节输出信号的显示效果。所有设计要求,均必须在实验室调试,保证功能能够实现。 三、设计原理 在PCM中,波形的每个样本独立进行编码。然而,以奈奎斯特速率或更高速率采样的绝大多数信号(包括语音信号) ,其相邻的样本之间呈现明显的相关性,换言之,相邻采样幅度间的平均变化较小。所以,利用采样中多余度的编码方案将使语音信号的码率降低。 一种简单的解决方法就是对相邻样本之差编码而不是对样本本身编码,由于相邻样本之差比实际样本幅度小,所以表示差信号需要较小的位数。这种普通方法的一种改进方案是用前面的n 个样本根据一定的规律来预测当前的样本,然后将预测值与实际值的误差进行量化后传输,在根据误差信号,采用和发送端相同的预测方法恢复出原始信号。 k ■话音输 出 :诣 曰输入 1 F I fiKN I I一L—L:_| 抽祥 解码量化

多媒体-简答题

★什么是多媒体?◆多媒体是指信息表示媒体的多样化,常见的过媒体有文本、图形、图像、声音、音乐、视频、动画等多种形式。 ★触摸屏分为哪几类?简述常见触摸屏的工作原理?◆触摸屏可分为:电阻式、电容式、红外线式、声表面波式。工作原理:当用户用手指或其他设备触摸安装在计算机显示器前面的触摸屏时,所触摸的位置(以坐标的形式)被触摸屏控制器检测到,并通过串行口或其他接口送到CPU,从而确定用户输入的信息。 ★什么是视频扑捉卡?它的主要作用是什么?◆视频捕捉卡是把输入的模拟视频信号,通过内置芯片提供的捕捉功能转换成数字信号的设备。主要作用:用来连接模拟视频输出的微型摄像头。 ★简述数据压缩的必要性和可能性?◆能够对多媒体数据进行压缩的前提是因为数据存在大量的冗余,尤其是声音和图像。数据压缩的目的就是尽可能地消除这些冗余。 ★矢量图与位图有哪些不同?◆区别:矢量图文件内容是:图形指令;文件大小与图的复杂度有关;显示速度:图越复杂,须执行的指令越多,显示越慢;特点:易于编辑,适于“绘制”和“创建”,便于网络传输。但表现力受限。 位映像图文件内容是:图像点阵数据;文件大小与图的尺寸、彩色深度有关;显示速度:与图的大小无关;特点:适于“获取”和“复制”,表现力较丰富,但编辑较复杂。图像文件大,不便于网络传输。 ★与GIF和JPEG文件格式相比,PNG具备的优点有哪些?◆优点:①兼具GIF和JPEG的色彩模式;②PNG能把图像文件压缩到极限以利于网络传输,且能保留所有与图像品质有关的信息解决方案;③更优化的传输显示;④透明图像在制作网页图像的时候很有用,还可以最大范围的减小文件大小,提高传输速度;⑤PNG可使图像在所有系统上的显示图像完全相同。 ★列出所知道的语音编码标准?◆语音编码标准:G.711标准:于1972年制定,其比特率64kbps,编码技术PCM,应用于公共电话网、G.722标准:于1988年11月制定,其比特率64kbps,编码技术SBC+ADPCM,应用于视听多媒体和电话会议、G.723.1标准:于1996年3月制定,其比特率5.3kbps或6.3kbps,编码技术MP-MLQ,应用于视频电话及IP电话等、G.728标准:于1992年9月制定,其比特率16kbps,编码技术LD-CELP,应用于公共电话网、G.729标准:于1996年3月制定,其比特率8kbps,编码技术CS-ACELP,应用于无线移动网、计算机系统等。 ★什么叫做均匀量化?什么叫做非均匀量化?◆均匀量化(线性量化):采用相等的量化间隔采样得到的信号进行量化。非均匀量化(非线性量化):对输入信号进行量化时,大的输入信号采用大的量化间隔,晓得输入信号采用小的量化间隔。 ★自适应脉冲编码调制(APCM)的基本思想是什么?◆自适应脉冲编码调制(APCM)的基本思想是根据输入信号幅度的均方根值的变化来改变量化。自适应可以瞬时适应,即量化增量每隔几个样本就改变,也可以是非瞬时的,即量化增量在较长时间内保持稳定 ★差分编码调制(DPCM)的基本思想是什么?◆差分编码调制(DPCM)的基本思想是:根据过去的样本去估算下一个样本信号的幅度的大小,这个值称为预测值,然后对实际信号值与预测值之差进行量化编码,从而减少了表示每隔样本信号的位数。 ★自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)的两个基本思想是什么?◆自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)的两个基本思想:1,利用自适应的思想改变量化增量的大小,即使用小的量化增量去编码小的差值,使用大的量化增量去编码大的差值。2,使用过去的样本值估算下一个输入样本的预测值,使实际样本值和预测样本值之间的差值总是最小。 ★声卡的性能?声卡的工作原理?◆声卡的性能:①录制、编辑和回放数字声音文件;②控

自适应差分脉冲编码调制语音编码

自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)语音编 码 摘要:在过去的几十年中人类在语音数字化和数字化压缩领域研究摸索中取得了辉煌的成就。开 辟了崭新的信息数字化时代。 1972年CCITT制定了G.711 64kb/s PCM语音编码标准,CCITT G.711A规定的A律和μ律PCM采用非线性量化,在64kb/s的速率语音质量能够达到网络等级,当前已广泛应用于各 种数字通信系统中。由于它是一维统计语音信号,当速率进一步减小时,将达不到网络等级所 要求的话音质量。对于许多应用,尤其在长途传输系统中,64kb/s的速率所占用的频带太宽以 至通信费用昂贵,因此人们一直寻求能够在更低的速率上获得高质量语音编码质量的办法。于 是在1984年CCITT又提出了32kb/s标准的G.721 ADPCM编码。 ADPCM充分地使用了语音信号样点间的相关性,利用自适应预测和量化来解决语音信号的非平稳特点,在32kb/s速率上能够给出符合公用网的要求的网络等级语音质量。 本文对PCM、DPCM、DM、ADM以及ADPCM的编码、译码原理进行讨论,并对它们性能进行比较,然后着重阐述基于ADPCM的语音压缩算法,并介绍了ADPCM编码在蓝牙技术 上的使用,最后对ADPCM在现代通信中的应用做个总结与展望。 1 脉冲编码调制及差分脉冲编码调制 1.1脉冲编码调制(PCM) 脉冲编码调制PCM(Pulse Code Modulation)是把模拟信号变换成数字信号的一种调制方式。其功能是完成模-数转换,实现连续消息数字化。在PCM的调制过程中,将输入的模拟信号进行取样,量化和编码。经量化后的样值进一步变换为表示量化电平大小的二进制,即用二进制的大小来代表模拟信号的幅度(一个二进制码是一组有限的“0”、“1”脉冲序列)。在接收端再将这些编码的二进制数还原为原来的模拟信号。由于二进制PCM便于应用现代数字技术,且具有抗噪性能好的优点,因此是一种最常用的PCM形式。 1.2差分脉冲编码调制(DPCM)

基于Matlab的脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真

课程设计任务书 学生姓名:专业班级: 指导教师:工作单位: 题目: 脉冲编码调制(PCM)的实现 初始条件: 1、MATLAB软件; 2、脉冲编码调制相关知识。 要求完成的主要任务: 1、任务 实现脉冲编码调制(PCM)技术的三个过程:采样、量化与编码。 2、要求 用仿真软件对其进行验证,使其满足以下要求: (1)模拟信号的最高频率限制在4KHZ以内; (2)分别实现64级电平的均匀量化和A压缩率的非均匀量化; (3)按照13折线A律特性编成8位码。 时间安排: 第1,2天:分析题目,方案设计; 第3,4,5天:软件设计; 第6,7天:系统仿真; 第8天:答辩,完成设计说明书。 指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日

目录 摘要....................................................................... I Abstract................................................................... II 1 绪论 (1) 2 MATLAB简介 (2) 2.1 MATLAB软件简介 (2) 2.2 MATLAB程序设计方法 (2) 3 PCM脉冲编码原理 (4) 3.1 模拟信号的抽样及频谱分析 (4) 3.1.1 信号的采样 (4) 3.1.2 抽样定理 (4) 3.1.3 采样信号的频谱分析 (5) 3.2 量化 (5) 3.2.1 量化的定义 (5) 3.2.2 量化的分类 (6) 3.2.3 MATLAB的A律13折线量化 (12) 3.3 PCM编码 (12) 3.3.1 编码的定义 (12) 3.3.2 码型的选择 (13) 3.3.3 PCM脉冲编码的原理 (13) 4 PCM的MATLAB实现 (15) 4.1 PCM抽样的MATLAB实现 (15) 4.2 PCM量化的MATLAB实现 (18) 4.2.1 PCM均匀量化的MATLAB实现 (18) 4.2.2 PCM A律非均匀量化的MATLAB实现 (20) 4.3 PCM A律13折线编码的MATLAB实现 (22) 5 结果分析及总结 (25) 参考文献 (26)

脉冲编码调制的基本原理

批准人: 年月日 第一讲脉冲编码调制基本原理 教学提要 课目专业基础 目的了解脉冲编码调制的基本原理。 内容1、数的进制 2.语音信号的数字化 3.时分多路复用和PCM30/32系统 方法课堂讲解,电化教学。 时间45分钟 要求1.遵守课堂纪律,专心听讲,做好笔记; 2.勤于思考,积极发言,课后做好复习。器材保障教材、资料 教学进程

教学准备(5分钟) 1.清点人数,准备教学用具; 2.宣布作业提要。 教学实施(37分钟) 一、数的进制 (一)二进制数 (二)八进制数 (三)十六进制数 一、语音信号的数字化 大家都知道,语音信号是模拟信号,而数字程控交换机内部交换的却是数字信号,那么如何使模拟的语音信号数字化,可采用脉冲编码调制的方法,即PCM。我们知道,模拟信号数字化称为模/数(A/D)变换,而把数字信号还原成模拟信号称为数/模(D/A)变换,综合A/D和D/A的一般步骤,图1-3给出了PCM通信的简单模型。

图1-3 PCM 通信的简单模型 (一)抽样 语音信号在时间上是连续的,经过抽样后变成时间上离散的信号。简单的说,抽样就是将模拟信号在时间上离散的过程。抽样上每隔一定的时间间隔T ,在抽样器上接入一个抽样脉冲,通过抽样的脉冲去控制抽样器的开关电路,取出话音信号的瞬间电压值,即样值。如图1-4所示,抽样后的信号称为抽样信号,显然,它可以看作按幅度调制的脉冲信号,即PAM 信号,其幅度的取值仍是连续的,不能用有限个数字来表示,因此抽样值仍是模拟信号。 发送端 接收端 A/D 变换 D/A 变换

图1-4 语音信号的抽样 语音信号抽样后信号所占用的时间被压缩了,这是时分复用技术的必要条件。关于这一点将在本节课第三个内容讲解,但是,用抽样信号代替原信号必须要满足抽样定理,否则样值不能够完全表征原信号。 抽样定理:对于一个具有有限带宽的模拟信号f(t),其最高频率分量为fm ,则当抽样频率fs ≥ 2fm 时,样值可以完全表征原信号。 我们的语音信号频率在300-3400HZ 之间,根据抽样定理,抽样频率fs=2x3400=6800HZ ,为了留一定的防卫 t t t 抽样脉冲1T 2T 3T 4T 5T 6T

通信原理Chapter3

青苗讲堂·通信原理 第三章脉冲调制 申怡飞(yfshen@https://www.doczj.com/doc/2c13270620.html,) 1 考 1.1 路 理想抽样?自然抽样?脉冲幅度调制?脉冲编码调制?增量调制?差分脉冲编码调制?自适应差分脉冲编码调制 1.2理想抽样公式推导 g δ(t )= ∞∑n =?∞ g (nT s )δ(t ?nT s ) (1) 第一条路线( ∞∑i =?∞ δ(t ?iT )= 1 T ∞∑n =?∞ δ(f ?n T )): G δ(f )=f s ∞∑m =?∞ G (f ?mf s )?G δ(f )=f s G (f )+f s ∞∑m =?∞,m =0 G (f ?mf s ) (2) ?G (f )= 1 2W G δ(f ),?W

公式(4)带入公式(3): G (f )=12W ∞ ∑n =?∞g (n 2W )e ?jπnf W ,?W

脉冲编码调制及系统

深圳大学实验报告 课程名称:通信原理 实验项目名称:脉冲编码调制及系统 学院:信息工程学院 专业:通信工程 指导教师:李晓滨 报告人:学号:2011130145 班级:2班实验时间:2013年12月5日 实验报告提交时间:2013年12月19日 教务处制

实验目的与要求: 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。 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所示: 实验内容: 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。 2.信号线连接:用专用导线将P04、34P01;34P02、34P03;32P04、P15。 3.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,立即关闭电源,查找异常原因。 4.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 。 5.同步正弦波幅度调节及监测: “同步正弦波”上提供了频率2KHZ 的同步正弦波,幅度由W04电位器调节。满足PCM 输入模拟信号频率在300~3400HZ 语音范围内的要求,可用频率计监测此点信号频率。 6.时钟为64KHZ ,同步正弦波及 PCM 编码数据观察: 拨码器4SW02设置“01000”,则PCM 的编码时钟为64KHZ 。 7.时钟为128KHZ 同步正弦波及 PCM 编码数据观察: 拨码器4SW02设置“01001”,则PCM 的编码时钟为128KHZ 。 模拟 信号 抽 样 量 化 34P02 34P04 34P03 34P01 编 码 信 道 译 码 低 通 滤 波 再 生 工作时钟 A/D D/A TP3057 P04 收端 功放 P14 P15

脉冲编码调制(PCM)系统

数字通信原理课程设计报告书 课题名称 脉冲编码调制(PCM)系统 设计与仿真 姓 名 学 号 院 系 物理与电信工程系 专 业 通信工程 指导教师 2010年01月09日 ※※※※※※※※※ ※※ ※ ※ ※ ※ ※※ ※※※※※※ ※ 2007级学生数字通信原理课程设计

一、设计任务及要求 (1)完成脉冲编码调制(PCM)系统的设计与仿真。 (2)用MATLAB软件将此次设计在电脑上实现,观察输出的波形。 (3)要求有各种需要的信号波形输出,并记录。 指导教师签名: 2010年01月15日二、指导教师评语: 指导教师签名: 2010 年01月15 日三、成绩 盖章验收 2010年01月15 日

脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真 谢柯 (湖南城市学院物理与电信工程系电子信息工程专业,益阳,413000) 一、设计目的 加深对《数字通信原理与技术》及《MATLAB》课程的认识,进一步熟悉M语言编程中各个指令语句的运用;进一步了解和掌握数字通信原理课程设计中各种原理程序的设计技巧;掌握宏汇编语言的设计方法;掌握MATLAB软件的使用方法,加深对试验设备的了解以及对硬件设备的正确使用。加强对于电路图的描绘技能,巩固独立设计实验的实验技能。提高实践动手能力。 二、设计要求 采用matlab或者其它软件工具实现脉冲编码调制(PCM)系统的设计与 仿真,并且绘制相关的图形;通过编程设置对参数进行调整,可以调节输出 信号的显示效果。所有设计要求,均必须在实验室调试,保证功能能够实现。三、设计原理 在PCM中,波形的每个样本独立进行编码。然而,以奈奎斯特速率或更高速率采样的绝大多数信号(包括语音信号),其相邻的样本之间呈现明显的相关性,换言之,相邻采样幅度间的平均变化较小。所以,利用采样中多余度的编码方案将使语音信号的码率降低。 一种简单的解决方法就是对相邻样本之差编码而不是对样本本身编码,由于相邻样本之差比实际样本幅度小,所以表示差信号需要较小的位数。这种普通方法的一种改进方案是用前面的n个样本根据一定的规律来预测当前的样本,然后将预测值与实际值的误差进行量化后传输,在根据误差信号,采用和发送端相同的预测方法恢复出原始信号。

通信原理学习笔记

通信与网络复习笔记一一通信部分 第一讲信息论 信息的度量: 不确定度 仁―「―一阳r 平均不确定度,熵: ^ I 二 单位bit 定理:离散随机变量的最大熵’ ,S 表示该随机变量的取值集合 联合熵:pij 联合概率,则联合熵是? _ 条件熵:条件概率的熵 H (X|Y ) =EE p(i,j) log p(i|j) 关系:. ?, 互信息:?’… U 二:-;一「 :■ 、■/ : ■ 互信息的理解:① X 的不确定度减去观测 Y 后X 残存的不确定度,通过观测 Y 帮助了解X ②Y 的不确定度减去观测 X 后Y 残存的不确定度,通过观测 X 帮助了解Y 的信息 集合对应:并一一联合熵;减一一条件熵;交一一互信息量 X 、Y 独立T 互信息量为 0 T H(XY)=H(x)+H(Y R H(X|Y)=H(X) X 、Y 相等T 互信息量=自身信息量,最大互信息T 条件熵为 信道:信息的通道。信息 _________ 信道容量:互信息最大值 C - 纽近 江―: 常见信道: I) BSC 对称二进制信道,差错概率「信道容量 C=1 + £ log £ +(1-£ )log(1- £ ) II)高斯信道:描述信道转移的概率 I '" 上心2企 ,加性噪声 互信息量「 「一 「 = 「) , \ 用到h(X|X)=0 。 Gauss 是最差的加性信道, h (N )最大 =丄 log 2^e{P + 2^e(r~ C=max I(X:Y) : ' 1 ' 给定峰值约束,规定 '则最大微分熵的分布是均匀分布 p(X)=叭2A); h(N)扣皿 信道容量 (信号自己功率受限 P ) P^ 香农定理: 样 低信噪比: C=1.44P/n0 x2u^ = iriogj i-h *信号带宽 W ,单位时间最多 2W 个采 若能量受限' ■- -- ,最大熵是高斯分布,熵

脉冲编码调制(PCM)及系统实验报告

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:H 2.时钟与基带数据产生器模块,位号:G 3.20M 双踪示波器1台,低频信号源1台(选用),频率计1台(选用) 4.信号连接线3根,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2-1所示。 图2-1 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。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

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