电子与信息工程系《通信原理实验》任务及报告书
实验名称脉冲编码调制与解调实验指导教师
班级姓名学号总成绩
一、实验目的
1.掌握抽样信号的量化原理；
2.掌握脉冲编码调制的基本原理；
3.了解PCM系统中噪声的影响。
二、实验内容
1.对模拟信号进行脉冲编码调制，观测PCM编码；
2.对PCM编码解调还原。
三、所需设备
1.信号源模块；
2.模拟信号数字化模块；
3.20MHz双踪示波器。
四、实验原理
简述PCM原理
……
五、实验步骤
1.将所用模块固定在机箱中，确保电源接触良好；
2.连线：
信号源模块模拟信号数字化模块
2K正弦基波—————————————— S-IN
2048K —————————————— 2048K-IN
64K —————————————— CLK-IN
8K —————————————— FRAM-IN
3.接通电源（220V AC输入开关、模块电源开关要全部打开）；
4.调节信号源模块“2K调幅”旋钮，使“2K正弦基波”输出3V左右；
5.PCM编码：
a.以“FRAM-IN”信号为内触发源，示波器双踪观测“FRAM-IN”与“PCM-OUT”测试点波形，
PCM编码应能稳定观测，且每四帧编码为一个周期；
b. 以“S-IN”信号为内触发源，示波器双踪观测“S-IN”与“PCM-OUT”测试点波形；PCM
编码应能稳定观测，每周期正弦波对应4帧共32位PCM编码，且32位一循环，码速率为64K；
c.改变“S-IN”信号，重复上述步骤。
6.PCM译码：
a.保持步骤5的连线不变，新增如下连线：
模拟信号数字化模块模拟信号数字化模块
PCM-OUT —————————————— JPCM-IN
2048K-IN —————————————— J2048K-IN
CLK-IN —————————————— JCLK-IN
FRAM-IN —————————————— JFRAM-IN
b.示波器观测“JPCM-OUT”测试点波形，为还原的正弦波，且幅度相当。
六、实验结果记录
记录各测试点的波形。
七、心得体会
……
实验报告成绩教师签名年月日
本科实验报告 课程名称：通信原理 实验项目：脉冲编码调制与解调实验实验地点：通信原理实验室 专业班级：学号： 学生姓名： 指导教师： 2012年6 月16 日
一、实验目的和要求： 1.掌握脉冲编码调制与解调的原理。 2.掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。 3.了解脉冲编码调制信号的频谱特性。 二、实验内容： 1.观察脉冲编码调制与解调的结果，观察调制信号与基带信号之间的关系。 2.改变基带信号的幅度，观察脉冲编码调制与解调信号的信噪比的变化情况。 3.改变基带信号的频率，观察脉冲编码调制与解调信号幅度的变化情况。 4.观察脉冲编码调制信号的频谱。 三、主要仪器设备： 信号源模块、PAM、AM模块、终端模块、频谱分析模块 四、实验原理： 模拟信号进行抽样后，其抽样值还是随信号幅度连续变化的，当这些连续变化的抽样值通过有噪声的信道传输时，接收端就不能对所发送的抽样准确地估值。如果发送端用预先规定的有限个电平来表示抽样值，且电平间隔比干扰噪声大，则接收端将有可能对所发送的抽样准确地估值，从而有可能消除随机噪声的影响。 脉冲编码调制（PCM）简称为脉码调制，它是一种将模拟语音信
号变换成数字信号的编码方式。脉码调制的过程如图4-1所示。 PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散幅度离散的数字信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。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。编码后的PCM 码组，经数字信道传输，在接收端，用二进制码组重建模拟信号，在解调过程中，一般采用抽样保持电路。预滤波是为了把原始语音信号的频带限制在300－3400Hz左右，所以预滤波会引入一定的频带失真。 图4-1 PCM 调制原理框图 在整个PCM系统中，重建信号的失真主要来源于量化以及信道传输误码，通常，用信号与量化噪声的功率比，即信噪比S/N来表示，国际电报电话咨询委员会（ITU-T）详细规定了它的指标，还规定比
通信原理实验思考题 第三章数字调制技术 实验一ＦＳＫ传输系统实验 实验后思考题： 1．FSK正交调制方式与传统的FSK调制方式有什么区别？有哪些特点？ 答：传统的FSK调制方式采用一个模拟开关在两个独立振荡器中间切换，这样产生的波形在码元切换点的相位是不连续的。而且在不同的频率下还需采用不同的滤波器，在应用上非常不方便。采用正交调制的优点在于在不同的频率下可以自适应的将一个边带抑制掉，不需要设计专门的滤波器，而且产生的波形相位也是连续的，从而具有良好的频谱特性。 2．TPi03 和TPi04 两信号具有何关系？ 答：正交关系 实验中分析： P28 2. 产生两个正交信号去调制的目的。 答：在FSK 正交调制方式中，必须采用FSK 的同相支路与正交支路信号；不然如果只采一路同相FSK 信号进行调制，会产生两个FSK 频谱信号，这需在后面采用较复杂的中频窄带滤波器。用两个正交信号去调制，可以提高频带利用率，减少干扰。 4.（1）非连续相位 FSK 调制在码元切换点的相位是如何的。 答：不连续的，当包含 N（N 为整数）个载波周期时，初始相位相同的相邻码元的波形（为整数）个载波周期时，和瞬时相位是连续的，当不是整数时，波形和瞬时相位 也是可能不连续的。 P29 1.（2）解调端的基带信号与发送端基带波形(TPi03)不同的原因？ 答：这是由于解调端与发送端的本振源存在频差，实验时可根据以下方法调整：将调模块中的跳线KL01置于右端，然后调节电位器WL01,可以看到解调端基带信号与发送端趋于一致。 2.（2）思考接收端为何与发送端李沙育波形不同的原因？ 答：李沙育图形的形状与两个输入信号的相位和频率都有关。 3. 为什么在全0或全1码下观察不到位定时的抖动？ 答：因为在全0或全1码下接收数据没有跳变沿，译码器无论从任何时刻开始译码均能正确译码，因此译码器无须进行调整，当然就看不到位定时的抖动了。 实验二BPSK传输系统实验 实验后思考题： 1.写出眼图正确观察的方法。 答：眼图是指利用实验的方法估计和改善（通过调整）传输系统性能时在示波器上观察到的一种图形。 观察眼图的方法是：用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形像人的眼睛，故称为“眼图”。从“眼图”上可以观察出码间串扰和噪声的影响，从而估计
实验四脉冲编码调制解调实验 一、实验目的 1、掌握脉冲编码调制与解调的原理； 2、掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法； 3、了解脉冲编码调制信号的频谱特性； 4、了解大规模集成电路W681512的使用方法。 二、实验内容 1、观察脉冲编码调制与解调的结果，分析调制信号与基带信号之间的关系； 2、改变基带信号幅度，观察脉冲编码调制与解调信号的信噪比的变化情况； 3、改变基带信号的频率，观察脉冲编码调制与解调信号幅度的变化情况； 4、改变位同步时钟，观测脉冲编码调制波形。 三、实验仪器 1、信号源模块一块 2、模块2 一块 3、20M 双踪示波器一台 4、立体声耳机一副 5、连接线若干 四、实验原理 （一）基本原理 脉冲编码调制（PCM）简称为脉码调制，它是一种将模拟语音信号变换成数字信号的编码方式。脉码调制的过程如图4-1所示。 PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散、幅度离散的数字信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。国际标准化的PCM码组（电话语音）是用八位码组代表一个抽样值。编码后的PCM码组，经数字信道传输，在接收端，用二进制码组重建模拟信号，在解调过程中，一般采用抽样保持电路。预滤波是为了把原始
语音信号的频带限制在300Hz ～3400Hz 左右，所以预滤波会引入一定的频带失真。 在整个PCM 系统中，重建信号的失真主要来源于量化以及信道传输误码。通常，用信号与量化噪声的功率比，即信噪比S/N 来表示。国际电报电话咨询委员会（ITU-T ）详细规定了它的指标，还规定比特率为64kbps ，使用A 律或 μ律编码律。下面将详细介绍PCM 编码的整个过程，由于抽样原理已在前面实 验中详细讨论过，故在此只讲述量化及编码的原理。 图4-1 PCM 调制原理框图 1、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4-2所示，量化器Q 输出L 个量化值k y ，k=1，2，3，…，L 。k y 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k x 与 1+k x 之间时，量化器输出电平为k y 。这个量化过程可以表达为： {}1(), 1,2,3,,k k k y Q x Q x x x y k L +==<≤== 这里k x 称为分层电平或判决阈值。通常k k k x x -=?+1称为量化间隔。
基础实验c m调制与解 调实验 集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]
基础实验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：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 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。
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，另外两个时隙分别用于同步和标志信号传送，系统码元速率为。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。
《通信原理》实验报告 实验四：脉冲编码调制解调实验实验五：两路PCM时分复用实验 系别：信息科学与技术系 专业班级：电信0902 学生姓名： 同组学生： 成绩： 指导教师：惠龙飞 （实验时间：2011年11月24日） 华中科技大学武昌分校
实验四：脉冲编码调制解调实验 一、实验目的 1、掌握脉冲编码调制与解调的原理。 2、掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。 3、了解脉冲编码调制信号的频谱特性。 4、了解大规模集成电路W681512的使用方法。 二、实验内容 1、观察脉冲编码调制与解调的结果，分析调制信号与基带信号之间的关系。 2、改变基带信号的幅度，观察脉冲编码调制与解调信号的信噪比的变化情况。 3、改变基带信号的频率，观察脉冲编码调制与解调信号幅度的变化情况。 4、改变位同步时钟，观测脉冲编码调制波形。 三、实验器材 1、信号源模块一块 2、②号模块一块 3、60M双踪示波器一台 4、连接线若干 四、实验原理 模拟信号进行抽样后，其抽样值还是随信号幅度连续变化的，当这些连续变化的抽样值通过有噪声的信道传输时，接收端就不能对所发送的抽样准确地估值。如果发送端用预先规定的有限个电平来表示抽样值，且电平间隔比干扰噪声大，则接收端将有可能对所发送的抽样准确地估值，从而有可能消除随机噪声的影响。 脉冲编码调制（PCM）简称为脉码调制，它是一种将模拟语音信号变换成数字信号的编码方式。脉码调制的过程如图5-1所示。 PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信
实验三脉冲编码调制与解调实验 一、实验目的 1.掌握脉冲编码调制与解调的原理。 2.掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义和测量方 法。 3.了解脉冲编码调制信号的频谱特性。 4.了解大规模集成电路TP3067的使用方法。 二、实验步骤 1.将信号源模块、模拟信号数字化模块、终端模块小心地固定在主机箱中， 确保电源接触良好。 2.接上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下四个模块中的开 关POWER1、POWER2、S2、S3，对应的发光二极管LED001、LED002、LED600发光，按一下信号源模块的复位键，三个模块均开始工作。 3.将信号源模块的拨码开关SW101、SW102设置为00000000 00000001。 4.将信号源模块产生的正弦波信号（频率2.5KH Z，峰-峰值为3V）从点 “S-IN”输入模拟信号数字化模块，将信号源模块的信号输出点“64K”、“8K”、“BS” 分别与模拟信号数字化模块的信号输入点“CLBK-IN”、“FRAMB-IN”、“2048K-IN” 连接，观察信号输出点“PCMB-OUT”的波形。 PCMB-OUT波形 5.连接“CLKB-IN”和“CLK2-IN”，“FRAMB-IN”和FRAM2-IN”，连接 信号输出点“PCMB-OUT”和信号输入点“PCM2-IN”，观察信号输出点“OUT” 的波形。
OUT波，出现严重失真 6.改变输入正弦信号的幅度，使其峰-峰值分别等于和大于5V（若幅度无 法达到5V，可将输入正弦信号先通过信号源模块的模拟信号放大通道，再送入模拟信号数字化模块），将示波器探头分别接在信号输出点“OUT”、“PCMB-OUT”上，观察满载和过载时的脉冲幅度调制和解调波形，记录下来（应可观察到，当输入正弦波信号幅度大于5V时，PCM解码信号中带有明显的噪声）。 5V OUT波形输出 5.8V OUT波形输出 5V PCMB OUT
信息与通信工程学院通信原理软件实验报告
实验二时域仿真精度分析 一、实验目的 1. 了解时域取样对仿真精度的影响 2. 学会提高仿真精度的方法 二、实验原理 一般来说，任意信号s(t)是定义在时间区间(-无穷，+无穷)上的连续函数，但所有计算机的CPU 都只能按指令周期离散运行，同时计算机也不能处理这样一个时间段。为此将把s(t)按区间[-T/2 ,+T/2 ]截短为按时间间隔dert T均匀取样，得到的取样点数为N=T/dert T. 仿真时用这个样值集合来表示信号s(t)。Dert T反映了仿真系统对信号波形的分辨率，越小则仿真的精确度越高。据通信原理所学，信号被取样以后，对应的频谱是频率的周期函数，其重复周期是1/t; 。如果信号的最高频率为 那么必须有 才能保证不发生频域混叠失真，这是奈奎斯特抽样定理。设 则称为仿真系统的系统带宽。如果在仿真程序中设定的采样间隔是，那么不能用 此仿真程序来研究带宽大于这的信号或系统。换句话说，就是当系统带宽一定的情况下，信号的采样频率最小不得小于2*Bs，如此便可以保证信号的不失真，在此基础上时域采样频率越高，其时域波形对原信号的还原度也越高，信号波形越平滑。也就是说，要保证信号的通信成功，必须要满足奈奎斯特抽样定理，如果需要观察时域波形的某些特性，那么采样点数越多，可得到越真实的时域信号。 三、实验步骤 1.将正弦波发生器模块、示波器模块、时钟模块按下图连接：
时钟设置0.01，得到的结果如下： 时钟设置0.3，以后得到的结果如下：
五、思考题 （1）观察分析两图的区别，解释其原因。 答：因为信号周期是1，而第一个图的采样周期是0.01，所以一个周期内能采样100个点，仿真出来的波形能较精确地显示成完整波形，而第二个图采样周期是0.3，所以一个周期内只有三个采样点，故信号失真了。 （2）将示波器的控制时钟的period的参数改为0.5，观察仿真结果，分析其原因。 结果如下：
实验十四 2ASK调制与解调实验 实验目的： 1.了解数字调制与解调的概念。 2.掌握2ASK调制的原理与实现方法。 3.掌握2ASK解调的原理与实现方法。 实验内容： 1.采用数字键控法2ASK调制，观测2ASK调制信号的波形。示波器双踪观察NRZ输入 与调制输出测试点波形。 其中NRZ输入码型为000011111101100011110101，调制输出符合2ASK调制波形。 由频谱图可知，2ASK调制带宽为190KHz，满足分析结果192KHz。 实验现象记录 8-1 方波频率8KHz，占空比50% 8-2 方波频率16KHz，占空比50%
8-3 方波频率为4KHz时的还原信号8-4 方波频率为16KHz时的还原信号 8-5 方波频率8KHz，占空比10% 8-6 方波频率8KHz，占空比20% 8-7 方波频率8KHz，占空比50% 8-8 方波占空比为10%时的还原波形 8-9 方波占空比为20%时的还原波形 实验分析 1、由于采样信号的频谱以Sample函数为包络，并以采样频率为周期进行延拓，因此，对于图8-1，当方波频率为8KHz，占空比为50%时，Sample函数的第一个
过零点在16KHz处；而当方波频率为16KHz，占空比为50%时，Sample函数的第一个过零点在32KHz处。且两种情况下原信号的频谱均以采样频率8KHz为周期进行延拓。 2、由图8-3和8-4可知，当抽样频率大于奈奎斯特频率时，PAM信号通过低通滤波器后能很好地还原出原信号，且随着抽样频率的升高，恢复得到的波形越接近原波形，但当抽样频率高过一定值时，再提高抽样频率也不会使信号得到更好的恢复，而此时对抽样脉冲的要求则大大提高了，因此过高的采样频率是没有必要的。 3、由图8-5,8-6和8-7可看出，随着抽样占空比的增加，采样信号频谱包络的第一个过零点逐渐减小，且两个过零点之间包含的延拓信号的周期数也随之减小。 4、由图8-8和8-9可以看出，在抽样频率满足抽样定理的前提下，随着抽样信号占空比的增大，恢复出来的信号越接近于原波形。 实验思考： 1.简述抽样定理。 答：一个频带限制在（0，H f）的连续时间信号，若用大于2H f的频率对其进行等间隔采样，则可以不失真地利用这些采样值恢复出原信号。 2.在抽样之后，调制波形中包不包含直流分量，为什么？ 答：包含。这是因为采样后的信号频谱为原信号频谱以采样频率为间隔的周期延拓，故包含直流分量，该分量也是我们最终用低通滤波器来恢复原信号的关键。 3.改变抽样频率对“PAM输出信号”有何影响？改变抽样脉冲占空比对“PAM 输出信号”有何影响，试比较分析之。 答：（1）当抽样频率小于奈奎斯特频率时，“PAM输出信号”的频谱产生混叠；而当采样频率大于奈奎斯特频率时，该信号的频谱则呈现为被采样信号频谱的周期延拓，且随着抽样频率的升高，每个周期间的信号频谱的间隔逐渐增大，能被很好地区分开来。（2）随着抽样占空比的增大，采样信号频谱包络的第一个过零点逐渐减小，两个过零点之间包含的延拓信号的周期数也随之减小。 4.为什么采用低通滤波器就可以完成PAM解调？ 答：因为当抽样脉冲的频率高于输入信号的频率时，通过低通滤波器之后高频的延拓信号被滤掉了，同时高频的抽样时钟信号也被滤除，因此，只需通过低通滤波器便能完成PAM解调，恢复出原信号。 实验九脉冲编码调制与解调实验（PCM）实验目的：
通信原理 实验一 实 验 报 告 实验日期： 学院： 班级： 学号： 姓名： 指导老师：
实验一数字基带传输系统的MA TLAB仿真 一、实验目的 1、熟悉和掌握常用的用于通信原理时域仿真分析的MATLAB函数； 2、掌握连续时间和离散时间信号的MATLAB产生； 3、牢固掌握冲激函数和阶跃函数等函数的概念，掌握卷积表达式及其物理意义，掌握 卷积的计算方法、卷积的基本性质； 4、掌握利用MATLAB计算卷积的编程方法，并利用所编写的MA TLAB程序验证卷积的 常用基本性质； 5、掌握MATLAB描述通信系统中不同波形的常用方法及有关函数，并学会利用 MATLAB求解系统功率谱，绘制相应曲线。 基本要求：掌握用MATLAB描述连续时间信号和离散时间信号的方法，能够编写 MATLAB程序，实现各种常用信号的MA TLAB实现，并且以图形的方式再现各种信号的波形。 二、实验内容 1、编写MATLAB 程序产生离散随机信号 2、编写MATLAB 程序生成连续时间信号 3、编写MATLAB 程序实现常见特殊信号 三、实验原理 从通信的角度来看，通信的过程就是消息的交换和传递的过程。而从数学的角度来看， 信息从一地传送到另一地的整个过程或者各个环节不外乎是一些码或信号的交换过程。例如 信源压缩编码、纠错编码、AMI编码、扰码等属于码层次上的变换，而基带成形、滤波、调 制等则是信号层次上的处理。码的变换是易于用软件来仿真的。要仿真信号的变换，必须解 决信号与信号系统在软件中表示的问题。 四、实验步骤 （1）分析程序program1_1 每条指令的作用，运行该程序，将结果保存，贴在下面的空白 处。然后修改程序，将dt 改为0.2，并执行修改后的程序，保存图形，看看所得图形的效果 怎样。 dt=0.01 时的信号波形 Sinusoidal signal x(t) -2-1.5-1-0.500.51 1.52 Time t (sec) dt=0.2 时的信号波形
PCM编译码实验 一、实验目的 1、掌握脉冲编码调制与解调的原理。 2、掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。 3、了解脉冲编码调制信号的频谱特性。 二、实验内容 1、观察脉冲编码调制与解调的结果，分析调制信号与基带信号之间的关系。 2、改变基带信号的幅度，观察脉冲编码调制与解调信号的信噪比的变化情况。 3、改变基带信号的频率，观察脉冲编码调制与解调信号幅度的变化情况。 4、改变位同步时钟，观测脉冲编码调制波形。 三、实验器材 1、信号源模块一块 2、②号模块一块 3、20M双踪示波器一台 4、立体声耳机一副 5、连接线若干 四、实验原理 （一）基本原理 模拟信号进行抽样后，其抽样值还是随信号幅度连续变化的，当这些连续变化的抽样值通过有噪声的信道传输时，接收端就不能对所发送的抽样准确地估值。如果发送端用预先规定的有限个电平来表示抽样值，且电平间隔比干扰噪声大，则接收端将有可能对所发送的抽样准确地估值，从而有可能消除随机噪声的影响。 脉冲编码调制（PCM）简称为脉码调制，它是一种将模拟语音信号变换成数字信号的编码方式。脉码调制的过程如图5-1所示。 PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间
离散、幅度连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散、幅度离散的数字信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。国际标准化的PCM 码组（电话语音）是用八位码组代表一个抽样值。编码后的PCM 码组，经数字信道传输，在接收端，用二进制码组重建模拟信号，在解调过程中，一般采用抽样保持电路。预滤波是为了把原始语音信号的频带限制在300Hz ～3400Hz 左右，所以预滤波会引入一定的频带失真。 在整个PCM 系统中，重建信号的失真主要来源于量化以及信道传输误码。通常，用信号与量化噪声的功率比，即信噪比S/N 来表示。国际电报电话咨询委员会（ITU-T ）详细规定了它的指标，还规定比特率为64kbps ，使用A 律或μ律编码律。下面将详细介绍PCM 编码的整个过程，由于抽样原理已在前面实验中详细讨论过，故在此只讲述量化及编码的原理。 图5-1 PCM 调制原理框图 1、 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5-2所示，量化器Q 输出L 个量化值k y ，k=1，2，3，…，L 。k y 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k x 与1+k x 之间时，量化器输出电平为k y 。这个量化过程可以表达为： {}1(), 1,2,3,,k k k y Q x Q x x x y k L +==<≤== 这里k x 称为分层电平或判决阈值。通常k k k x x -=?+1称为量化间隔。 图5-2 模拟信号的量化 模拟入 y x 量化器 量化值
通信原理实验指导书思考题答案 实验一思考题P1-4： 1、位同步信号和帧同步信号在整个通信原理系统中起什么作用？ 答：位同步和帧同步是数字通信技术中的核心问题，在整个通信系统中，发送端按照确定的时间顺序，逐个传输数码脉冲序列中的每个码元，在接收端必须有准确的抽样判决时刻（位同步信号）才能正确判决所发送的码元。位同步的目的是确定数字通信中的各个码元的抽样时刻，即把每个码元加以区分，使接收端得到一连串的码元序列，这一连串的码元序列代表一定的信息。通常由若干个码元代表一个字母（符号、数字），而由若干个字母组成一个字，若干个字组成一个句。帧同步的任务是把字、句和码组区分出来。尤其在时分多路传输系统中，信号是以帧的方式传送的。克服距离上的障碍，迅速而准确地传递信息，是通信的任务，因此，位同步信号和帧同步信号的稳定性直接影响到整个通信系统的工作性能。 2、自行设计一个码元可变的NRZ码产生电路并分析其工作过程。 答：设计流程图如下。 提示：若设计一个32位的NRZ码，即要求对位同步信号进行32分频，产生一路NRZ码的帧同步信号，码型调节模块对32位码进行设置，可得到可变的任何32位码型，通过帧同步倍锁存设置的NRZ码，通过NRZ码产生器模块把32位并行数据进行并串转换，用位同步信号进行一位一位输出，循环输出32位可变NRZ码即我们的设计完毕。 实验二思考题P2-4： 1、实验时，串/并转换所需的帧同步信号高电平持续时间必须小于一位码元的宽度，为什么？ 答：如果学生认真思考，可以提出没有必要一定小于一位码元的宽度。如24位的数据在串行移位时，当同步信号计数到第24位时，输出帧信号，通过帧信号的上升沿马上锁存这一帧24位数据，高电平没有必要作要求。主要检查学生是否认真考虑问题。 2、是否还有更好的方法实现串/并转换？请设计电路，并画出电路原理图及各点理论上的波形图。 答：终端模块采用移位锁存的方法实现串/并转换，此方法目前是最好的方法了。 实验四思考题P4-6： 1、在分析电路的基础上回答，为什么本实验HDB3编、解码电路只能在输入信号是码长为24位的周期性NRZ码时才能 正常工作？ 答：因为该电路采用帧同步控制信号，而1帧包含24位，所以当NRZ码输入电路到第24位时，帧同步信号给一个脉冲，使得电路复位。HDB3码再重新对NRZ码进行编译。且HDB3码电路对NRZ进行编译的第一位始终是固定的值。 因此HDB3编译码电路只能在输入信号是码长为24位的周期性NRZ码才能正常工作。但是由于HDB3码很有特点，现在为了使学生更好的观察HDB3如何进行编译码，我们对电路进行了改正，去掉了帧同步控制信号，所以现在对任意位的NRZ码都可以进行编码。 2、自行设计一个HDB3码编码电路，画出电路原理图并分析其工作过程。 答：根据HDB3的编码规则，CPLD电路实现四连“0”的检测电路，并根据检测出来的结果确定破坏点“V”脉冲的加入，再根据取代节选择将“B”脉冲填补进去。原理框图如下： 3
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
实验一常用信号的表示 【实验目的】 掌握使用MATLAB的信号工具箱来表示常用信号的方法。 【实验环境】 装有MATLAB6.5或以上版本的PC机。 【实验内容】 1. 周期性方波信号square 调用格式：x=square(t,duty) 功能：产生一个周期为2π、幅度为1 ±的周期性方波信号。其中duty表示占空比，即在信号的一个周期中正值所占的百分比。 例1：产生频率为40Hz，占空比分别为25%、50%、75%的周期性方波。如图1-1所示。 clear; % 清空工作空间内的变量 td=1/100000; t=0:td:1; x1=square(2*pi*40*t,25); x2=square(2*pi*40*t,50); x3=square(2*pi*40*t,75); % 信号函数的调用subplot(311); % 设置3行1列的作图区，并在第1区作图plot(t,x1); title('占空比25%'); axis([0 0.2 -1.5 1.5]); % 限定坐标轴的范围 subplot(312); plot(t,x2); title('占空比50%'); axis([0 0.2 -1.5 1.5]); subplot(313); plot(t,x3); title('占空比75%'); axis([0 0.2 -1.5 1.5]);
图1-1 周期性方波 2. 非周期性矩形脉冲信号rectpuls 调用格式：x=rectpuls(t,width) 功能：产生一个幅度为1、宽度为width、以t=0为中心左右对称的矩形波信号。该函数横坐标范围同向量t决定，其矩形波形是以t=0为中心向左右各展开width/2的范围。Width 的默认值为1。 例2：生成幅度为2，宽度T=4、中心在t=0的矩形波x(t)以及x(t-T/2)。如图1-2所示。 t=-4:0.0001:4; T=4; % 设置信号宽度 x1=2*rectpuls(t,T); % 信号函数调用 subplot(121); plot(t,x1); title('x(t)'); axis([-4 6 0 2.2]); x2=2*rectpuls(t-T/2,T); % 信号函数调用
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/796386392.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。
实验一 1. 根据实验观察和纪录回答： （1）不归零码和归零码的特点是什么 （2）与信源代码中的“1”码相对应的AMI码及HDB3码是否一定相同 答： 1）不归零码特点：脉冲宽度等于码元宽度Ts 归零码特点：＜Ts 2）与信源代码中的“1”码对应的AMI码及HDB3码不一定相同。因信源代码中的“1”码对应的AMI码“1”、“-1”相间出现，而HDB3码中的“1”，“-1”不但与信源代码中的“1”码有关，而且还与信源代码中的“0”码有关。举例： 信源代码 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 AMI 1 0 0 0 0 -1 1 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 1 HDB3 1 0 0 0 1 -1 1 -1 0 0 -1 1 0 0 0 1 0 -1 2. 设代码为全1，全0及0111 0010 0000 1100 0010 0000，给出AMI及HDB3码的代码和波形。 答： 信息代码 1 1 1 1 1 11 AMI 1 -1 1 -1 1-1 1 HDB3 1 -1 1 -1 1 -1 1 信息代码0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 AMI0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 HDB3 0 0 0 1-10 0 1-1 0 0 1 -1 信息代码 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 AMI0 1 -1 1 0 0 -1 0 0 0 0 0 1 -1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 HDB30 1 -1 1 0 0 -1 0 0 0-1 0 1 -1 1 0 0 1 -1 0 0 0 –1 0 3. 总结从HDB3码中提取位同步信号的原理。 答： 位同步信号HDB3 整流窄带带通滤波器整形移相 HDB3中不含有离散谱f S(f S在数值上等于码速率)成分。整流后变为一个占空比等于的单极性归零码，其连0个数不超过3，频谱中含有较强的离散谱f S成分，故可通过窄带带通滤波器得到一个相位抖动较小的正弦信号，再经过整形、移相后即可得到合乎要求的位同步信号。
实验二PAM与PCM 一、实验目的 1．掌握脉冲编码调制与解调的原理。 2．掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。3．了解大规模集成电路TP3067 的使用方法。 二、实验器材 1. 信号源模块 2. 模拟信号数字化模块 3. 终端模块（可选） 4. 60M 双踪示波器一台 5. 音频信号发生器（可选）一台 6. 立体声单放机（可选）一台 7. 立体声耳机一副 8. 连接线 三、实验内容 1．观察脉冲编码调制与解调的结果，分析调制信号与基带信号之间的关系。2．改变基带信号的幅度，观察脉冲编码调制与解调信号的信噪比的变化情况。3．改变基带信号的频率，观察脉冲编码调制与解调信号幅度的变化情况 四、实验原理 1 PAM 实验 原理框图如图2-1所示： 图2-1 假设m(t)、和的频谱分别为、、)。可得：
所以，抽样频率，频谱才不会发生混叠，此时，被称为奈奎斯特频率。所谓脉冲振幅调制，即是脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种调制方式。如果脉冲载波是由冲激脉冲组成的，则上述所介绍的抽样定理，就是脉冲幅度调制的原理。但是，实际上理想的冲激脉冲串物理实现困难，通常采用窄脉冲串来代替。本实验模块采用32K 或64K 或1MHz 的窄矩形脉冲来代替理想的窄脉冲串，当然，也可以采用外接抽样脉冲对输入信号进行脉冲幅度调制，本实验采用图2-2 所示的原理方框图。 图2-2 脉冲编码调制（PCM）简称为脉码调制，它是一种将模拟语音信号变换成数字信号的编码方式。脉码调制的过程如图2-3所示。 PCM 主要包括抽样、量化与编码三个过程。抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散、幅度离散的数字信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。国际标准化的PCM 码组（电话语音）是用八位码组代表一个抽样值。编码后的PCM 码组，经数字信道传输，在接收端，用二进制码组重建模拟信号，在解调过程中，一般采用抽样保持电路。预滤波是为了把原始语音信号的频带限制在300－3400Hz 左右，所以预滤波会引入一定的频带失真。 图2-3 五、实验步骤及结果分析
通信原理实验报告 一．实验目的 熟悉掌握MATLAB软件的应用，学会对一个连续信号的频谱进行仿真，熟悉sigexpand(x2,ts2/ts1)函数的意义和应用，完成抽样信号对原始信号的恢复。 二．实验内容 设低通信号x（t）=cos(4pi*t)+1.5sin(6pi*t)+0.5cos(20pi*t); (1)画出该低通信号的波形 (2)画出抽样频率为fs=10Hz（亚采样）、20Hz（临界采样）、50Hz（过采样）的抽样序列 (3)抽样序列恢复出原始信号 (4)三种抽样频率下，分别分析对比模拟信号、离散采样信号、恢复信号的时域波形的差异。 原始信号与恢复信号的时域波形之差有何特点？有什么样的发现和结论？ (5)三种抽样频率下，分别分析对比模拟信号、离散采样信号、恢复信号的频域特性的差异。 原始信号与恢复信号的频域波形之差有何特点？有什么样的发现和结论？ 实验程序及输出结果 clear; close all; dt=0.05; t=-2:dt:2 x=cos(4*pi*t)+1.5*sin(6*pi*t)+0.5*cos(20*pi*t); N=length(t); Y=fft(x)/N*2; fs=1/dt; df=fs/(N-1); f=(0:N-1)*df; subplot(2,1,1) plot(t,x) title('抽样时域波形') xlabel('t') grid; subplot(2,1,2) plot(f,abs(Y)); title('抽样频域信号 |Y|'); xlabel('f'); grid;
定义sigexpand函数 function[out]=sigexpand(d,M) N=length(d); out=zeros(M,N); out(1,:)=d; out=reshape(out,1,M*N); 频域时域分析fs=10Hz clear; close all; dt=0.1; t0=-2:0.01:2 t=-2:dt:2 ts1=0.01 x0=cos(4*pi*t0)+1.5*sin(6*pi*t0)+0.5*cos(20*pi*t0); x=cos(4*pi*t)+1.5*sin(6*pi*t)+0.5*cos(20*pi*t); B=length(t0); Y2=fft(x0)/B*2; fs2=1/0.01; df2=fs2/(B-1); f2=(0:B-1)*df2; N=length(t); Y=fft(x)/N*2;
一、填空 1、单音调制时，幅度A不变，改变调制频率Ωm，在PM中，其最大相移△θm 与Ωm_______关系，其最大频偏△?m与Ωm__________；而在FM，△θm与Ωm________,△?m与Ωm_________。 1、在载波同步中，外同步法是指____________________，内同步法是指 ________________________。 2、已知一种差错控制编码的可用码组为：0000、1111。用于检错，其检错能力 为可检；用于纠正位错码；若纠一位错，可同时检查错。 3、位同步信号用于。 1．单边带信号产生的方式有和。 2．设调制信号的最高频率为f H ，则单边带信号的带宽为，双边带信号的带宽为，残留边带信号的带宽为。 3．抽样的方式有以下2种：抽样、抽样，其中没有频率失真的方式为抽样。 4．线性PCM编码的过程为，，。 5．举出1个频分复用的实例。 6．当误比特率相同时，按所需E b /n o 值对2PSK、2FSK、2ASK信号进行排序 为。 7、为了克服码间串扰，在___________之前附加一个可调的滤波器；利用____________的方法将失真的波形直接加以校正，此滤波器称为时域均衡器。 1、某数字传输系统传送8进制信号，码元速率为3000B，则该系统的信息速 率为。 2、在数字通信中，可以通过观察眼图来定性地了解噪和对系统性 能的影响。 3、在增量调制系统中，当模拟信号斜率陡变时，阶梯电压波形有可能跟不 上信号的变化，形成很大失真的阶梯电压波形，这样的失真称 为。 4、为了防止二进制移相键控信号在相干解调时出现“倒π”现象，可以对 基带数字信号先进行，然后作BPSK调制。 1、通信系统的性能指标主要有和，在模拟通信系统中前者用有效传输带宽衡量，后者用接收端输出的衡量。 2、对于一个数字基带传输系统，可以用实验手段通过在示波器上观察该系统