PCM的工作原理
PCM的作用就是起到了各种用户业务接入和复用作用，而由于2M铜缆传输距离受限，一般只支持300米左右，所以业务传输就要通过另外一套产品满足，如：光端机、微波等传输设备，PCM设备只需将用户业务接入后复用成2M数字信号级联到传输设备即可。作用1、将低速业务转换成数字信号，并装入64kbit/s通道。2、将30路
64kbit/s通道复接成2Mbit/s。3、提供时隙交叉功能和各种标准接口，如：话音中继接口（FXO）、话音终端接口（FXS）、数据接口（RS-232串口）及模拟四线接口（4w E/M）。
FXO、FXS接口均使用一对音频线，FXS的两根出线之间有48V左右的直流电压，用万用表可直接测量。
数据接口（RS-232串口）使用三根音频线，分别为收（RX）、发（TX）、地（GND），信号线与地线（信号地线，非公共接地）之间有12V 以内的直流电压，用万能表可直接测量。
模拟四线接口（4w E/M）使用六根音频线，分别为两根收（RX）、两根发（TX）、E/M各一根，信号线与地线之间只有微弱的交流电压，用万能表难以测量出来。
综合业务PCM常见的低速业务有：①语音电话、热线电话、磁石电话；②2W/4W模拟音频、2W/4W E&M；③RS-232、RS-422、RS-485 、V.35、G.703同向64k、Nx64k以太网。PCM设备将
30路64kbit/s低速通道复接成2Mbit/s，因此PCM设备也称为多路复接设备。
重庆交通大学信息科学与工程学院综合性设计性实验报告 专业班级： 姓名 学号： 实验所属课程：通信原理 实验室(中心)：语音八楼 指导教师： 实验完成时间：２０１3 年１月1日
教师评阅意见： 签名：年月日实验成绩： 一、设计题目 基于MATLAB的通信系统仿真——信源编解码 二、实验目的: 1.综合应用《Matlab编程与系统仿真》、《信号与系统》、《现代通信原理》等多门课程知识，使我们建立通信系统的整体概念； 2.培养我们系统设计与系统开发的思想； 3.培养我们利用软件进行通信仿真的能力。 4.培养我发现问题，解决问题，查阅资料解决问题的能力。 5、培养我熟练掌握MATLAB，运用此matlab软件工具进行通信仿真的能力 三、实验设备及软件： PC机一台，MATBLAB。 四、实验主要内容及要求： 1、对通信系统有整体的较深入的理解，深入理解自己仿真部分的原理的基础，画出对应的通信子 系统的原理框图 2、提出仿真方案； 3、完成仿真软件的编制 4、仿真软件的演示 5、提交详细的设计报告 五、实验原理 1、PCM基本原理 脉冲编码调制（PCM）简称脉码调制，它是一种用二进制数字代码来代替连续信号的抽样值，从而实现通信的方式。因此此种通信方式抗干扰能力强，因此在很多领域都得到了广泛运用。PCM信号的形
成主要由三大步骤组成，包括：抽样、量化和编码。它们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。量化分为均匀量化和非均匀量化，为了减小小信号的量化误差，我们常使用的是非均匀量化。非均匀量化分为A 律和μ律。我国采用的是A 律，但由于A 律不好实现，所以我们常用近似的13折线编码。 1.1抽样 抽样即是将时间连续的模拟信号由一系列时间离散的样值所取代的过程它实现的是信号在时间上的离散化。抽样信号要想无失真的恢复出原信号，抽样频率必须要满足抽样定理。即：如果信号的最高频率为f H ，那么抽样频率fs 必须要满足fs>=2f H . 1.2量化 经过抽样后的信号还并不是数字信号，它只实现了时间上的离散化。幅值上并不离散。所以我们要对信号进行量化，实现其幅值的离散化。量化分为均匀量化和非均匀量化。本实验主要用到了非均匀量化中的A 律13折线压缩。下面主要介绍A 律13折线。 A 律压缩是指压缩器具有如下的压缩特性： 由于A 律在工程上不好实现，所以我们经常用近似的13折线压缩法去代替A 率压缩 下面是13折线时的X 值与A 律计算得的X 的比较 第二行的X 值是根据A=87.6时计算得到的，第三行的X 值是13折线分段时的值。可见，13折线各段 ??? ? ?? ?≤≤++≤+=11)],ln(1[ln 1)sgn(1 ),(ln 1V x A V Ax A x A V x V x A A Z 20 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 0 X 近 似值 1 0 x 准 确值 1 7/8 6/8 5/8 4/8 3/8 2/8 1/8 0 z 128 1 60.6 130.6 115.4 17.79 1 3.93 1 1.98 10.25 0.5 1 2 4 8 16 16 斜率 8 7 6 5 4 3 2 1 段号
实验一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、熟悉了解W681512。 二、实验器材 1、主控&信号源模块、3号、21号模块各一块 2、双踪示波器一台 3、连接线若干 三、实验原理 1、实验原理框图 图1-1 21号模块W681512芯片的PCM编译码实验
图1-2 3号模块的PCM编译码实验 图1-3 A/μ律编码转换实验 2、实验框图说明 图1-1中描述的是信号源经过芯片W681512经行PCM编码和译码处理。W681512的芯片工作主时钟为2048KHz，根据芯片功能可选择不同编码时钟进行编译码。在本实验的项目一中以编码时钟取64K为基础进行芯片的幅频特性测试实验。 图1-2中描述的是采用软件方式实现PCM编译码，并展示中间变换的过程。PCM编码过程是将音乐信号或正弦波信号，经过抗混叠滤波（其作用是滤波3.4kHz以外的频率，防
止A/D转换时出现混叠的现象）。抗混滤波后的信号经A/D转换，然后做PCM编码，之后由于G.711协议规定A律的奇数位取反，μ律的所有位都取反。因此，PCM编码后的数据需要经G.711协议的变换输出。PCM译码过程是PCM编码逆向的过程，不再赘述。 A/μ律编码转换实验中，如实验框图1-3所示，当菜单选择为A律转μ律实验时，使用3号模块做A律编码，A律编码经A转μ律转换之后，再送至21号模块进行μ律译码。同理，当菜单选择为μ律转A律实验时，则使用3号模块做μ律编码，经μ转A律变换后，再送入21号模块进行A律译码。 四、实验步骤 实验项目一测试W681512的幅频特性 概述：该项目是通过改变输入信号频率，观测信号经W681512编译码后的输出幅频特性，了解芯片W681512的相关性能。 1、关电，按表格所示进行连线。 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【PCM编码】→【A律编码观测实验】。调节W1主控&信号源使信号A-OUT输出峰峰值为3V左右。将模块21的开关
PCM编译码的实验报告 篇一：实验十一：PCM编译码实验报告 实验报告 哈尔滨工程大学教务处制 实验十一 PCM编译码实验 一、实验目的 1. 掌握PCM编译码原理。 2. 掌握PCM基带信号的形成过程及分接过程。 3. 掌握语音信号PCM编译码系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。 二、实验仪器 1. 双踪示波器一台 2. 通信原理Ⅵ型实验箱一台 3. M3:PCM与ADPCM编译码模块和M6数字信号源模块 4. 麦克风和扬声器一套 三、实验步骤 1．实验连线 关闭系统电源，进行如下连接： 非集群方式 2. 熟悉PCM编译码模块，开关K1接通SL1，打开电源开关。 3．用示波器观察STA、STB，将其幅度调至2V。 4. 用示波器观察PCM编码输出信号。
当采用非集群方式时： 测量A通道时：将示波器CH1接SLA（示滤波器扫描周期不超过SLA的周期， 以便观察到一个完整的帧信号），CH2接PCM A OUT，观察编码后的数据与时隙同步信号的关系。 测量B通道时：将示波器CH1接SLB，（示滤波器扫描周期不超过SLB的周期， 以便观察到一个完整的帧信号），CH2接PCM B OUT，观察编码后的数据与时隙同步信号的关系。 当采用集群方式时：将示波器CH1接SL0，（示滤波器扫描周期不超过SL0的周期， 以便观察到一个完整的帧信号），CH2分别接SLA、PCM A OUT、SLB、PCM B OUT以及PCM_OUT，观察编码后的数据所处时隙位置与时隙同步信号的关系以及PCM信号的帧结构（注意：本实验的帧结构中有29个时隙是空时隙，SL0、SLA及SLB的脉冲宽度等于一个时隙宽度）。开关S2分别接通SL1、SL2、SL3、SL4，观察PCM基群帧结构的变化情况。 5. 用示波器观察PCM译码输出信号 示波器的CH1接STA，CH2接SRA，观察这两个信号波形是否相同(有相位差)。 示波器的CH1接STB，CH2接SRB，观察这两个信号波形是否相同(有相位差)。
PPM和PCM的工作原理： 前面提到了PPM和PCM编解码技术，那么，究竟什么是PPM和PCM呢？两者又有什么区别呢？ PCM是英文pulse-code modulation的缩写，中文的意思是：脉冲编码调制，又称脉码调制。PPM是英文pulse position modulation的缩写，中文意思是：脉冲位置调制，又称脉位调制，这里顺便提一句，有些航模爱好者误将PPM编码说成是FM，其实这是两个不同的概念。前者指的是信号脉冲的编码方式，后者指的是高频电路的调制方式。比例遥控发射电路的工作原理如图1所示。操作通过操纵发射机上的手柄，将电位器组值的变化信息送人编码电路。编码电路将其转换成一组脉冲编码信号（PPM或PCM）。这组脉冲编码信号经过高频调制电路（AM或FM）调制后，再经高放电路发送出去。 目前，比例遥控设备中最常用的两种脉冲编码方式就是PPM和PCM：最常用的两种高频调制方式是FM调频和AM调幅：最常见的组合为PPM/AM脉位调制编码/调幅、PPM/FM 脉位调制编码/调频、PPM/FM脉冲调制编码/调频三种形式。通常的PPM接收解码电路都由通用的数字集成电路组成，如CD4013，CD4015等。对于这类电路来说，只要输入脉冲的上升沿达到一定的高度，都可以使其翻转。这样，一旦输入脉冲中含有干扰脉冲，就会造成输出混乱。由于干扰脉冲的数量和位置是随机的，因此在接收机输出端产生的效果就是“抖舵”。除此之外，因电位器接触不好而造成编码波形的畸变等原因，也会影响接收效果，造成“抖舵”。对于窄小的干扰脉冲，一般的PPM电路可以采用滤波的方式消除；而对于较宽的干扰脉冲，滤波电路就无能为力了。这就是为什么普通的PPM比例遥控设备，在强干扰的环境下或超出控制范围时会产生误动作的原因。尤其是在有同频干扰的情况下，模型往往会完全失控。 PPM的编解码方式一般是使用积分电路来实现的，而PCM编解码则是用模/数（A/D）和数/模（D/A）转技术实现的。 首先，编码电路中模/数转换部分将电位器产生的模拟信息转换成一组数字脉冲信号。由于每个通道都由8个脉冲组成，再加上同步脉冲和校核脉冲，因此每个脉冲包含了数十个脉冲信号。在这里，每一个通道都是由8个信号脉冲组成。其脉冲个数永远不变，只是脉冲的宽度不同。宽脉冲代表“1”，窄脉冲代表“0”。这样每个通道的脉冲就可用8位二进制数据来表示，共有256种变化。接收机解码电路中的单片机（单片计算机，下同）收到这种数字编码信号后，再经过数/模转换，将数字信号还原成模拟信号。由于在空中传播的是数字信号，其中包含的信号只代表两种宽度。这样，如果在此种编码脉冲传送过程中产生了干扰脉冲，解码电路中的单片机就会自动将与“0”或“1”脉冲宽度不相同的干扰脉冲自动清除。如果干扰脉冲与“0”或“1”脉冲的宽度相似或干脆将“0”脉冲干扰加宽成“1”脉冲，解码电路的单片机也可以通过计数功能或检验校核码的方式，将其滤除或不予输出。而因电位器接触不良对编码电路造成的影响,也已由编码电路中的单片机将其剔除,这样就消除了各种干扰造成误动作的可能。 PCM编码的优点不仅在于其很强的抗干扰性，而且可以很方便的利用计算机编程，不增加或少增加成本，实现各种智能化设计。例如，将来的比例遥控设备完成可以采用个性化设计，在编解码电路中加上地址码，实现真正意义上的一对一控制。另外，如果在发射机上加
Pcm编译码实验报告 学院：信息学院 ：靳家凯 专业：电科 学号：20141060259
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、熟悉了解W681512。 二、实验器材 1、主控&信号源模块、3号、21号模块 2、双踪示波器 3、连接线 三、实验原理 1、实验原理框图
图1 21号模块w68 1 5 1 2芯片的PCM编译码实验 图2 3号模块的PCM编译码实验 图3 ~μ律编码转换实验 2、实验框图说明 图1中描述的是信号源经过芯片W6815 12经行PcM编码和译码处理。 w681512的芯片工作主时钟为2o48KHz, 根据芯片功能可选择不同编码时钟进行编译码。在本实验的项目一中以编码时钟取64K为基础进行芯片的幅频特性测试实验。图2中描述的是采用软件方式实现PcM编译码, 并展示中间变换的过程。 PcM 编码过程是将音乐信号或正弦波信号, 经过抗混叠滤波 (其作用是滤波 3.4kHz 以外的频率, 防止A/D转换时出现混叠的现象) 。抗混滤波后的信号经A/D转换,
然后做PcM编码,之后由于G.711协议规定A律的奇数位取反, μ律的所有位都取反。因此, PcM编码后的数据需要经G.711协议的变换输出。 PcM译码过程是PcM编码逆向的过程,不再赘述。 A/μ律编码转换实验中,如实验框图3所示,当菜单选择为 A律转μ律实验时,使用3 号模块做 A律编码, A律编码经 A转μ律转换之后, 再送至21号模块进行μ律译码。同理, 当菜单选择为μ律转 A律实验时,则使用3号模块做μ律编码,经l,转A律变換后,再送入21号模块进行 A律译码。 四、实验步骤 实验项目一测试 w68l512的幅频特性 概述:该项目是通过改变输入信号频率,观测信号经 w681512编译码后的输出幅频特性, 了解芯片 w681512的相关性能。 1、关电,按图1所示进行连线。 2、开电,设置主控菜单,选择【主菜单】→【通信原理】→【PCM编码】→【A 律编码观测实验】。调节 w1主控&信号源使信号 A_0UT输出峰峰值为3V左右。将模块21的开关 Sl 拨至“A-Law”, 即完成 A律PCM编译码。 3、此时实验系统初始状态为:设置音频输入信号为峰峰值3V,频率1KHz正弦波; PCM编码及译码时钟 CLK为64KHz方波;编码及译码帧同步信号 FS为8KHz。 4、实验操作及波形观测。 (1)调节模拟信号源输出波形为正弦波,输出频率为50Hz,用示波器观测A-out,设置A_out峰峰值为3V。 (2)将信号源频率从50Hz增加到4oooHz,用示波器接模块21的音频输出,观测信
PCM基本工作原理 脉冲调制就是把一个时间连续,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后在信道中传输.脉冲编码调制就是对模拟信号先抽样,再对样值幅度量化,编码的过程. 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.在该实验中,抽样速率采用8Kbit/s. 所谓量化,就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散,即用一组规定的电平,把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示. 一个模拟信号经过抽样量化后,得到已量化的脉冲幅度调制信号,它仅为有限个数值. 所谓编码,就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值.然而,实际上量化是在编码过程中同时完成的,故编码过程也称为模/数变换,可记作A/D. PCM的原理如图5-1所示.话音信号先经防混叠低通滤波器,进行脉冲抽样,变成8KHz重复频率的抽样信号(即离散的脉冲调幅PAM信号),然后将幅度连续的PAM信号用"四舍五入"办法量化为有限个幅度取值的信号,再经编码后转换成二进制码.对于电话,CCITT规定抽样率为8KHz,每抽样值编8位码,即共有28=256个量化值,因而每话路PCM编码后的标准数码率是64kb/s.为解决均匀量化时小信号量化误差大,音质差的问题,在实际中采用不均匀选取量化间隔的非线性量
化方法,即量化特性在小信号时分层密,量化间隔小,而在大信号时分层疏,量化间隔大. 在实际中广泛使用的是两种对数形式的压缩特性:A律和律.A律PCM 用于欧洲和我国,律用于北美和日本. #include"stdio.h" #include"iomanip.h" #include"math.h" #include"time.h" #include"fstream.h" #include"iostream.h" int code1[9]; int code2[8]; int s[8]; void main() { void dlm(int n); void dnm(int x,int m,int n); int ipre(int x,int y[8]);
1 设计原理 1.1 PCM系统基本原理 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调制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。为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种方式，分别为A律和μ律方式，此处采用了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通信系统示意图 图1.1 时分复用PCM通信系统框图
1.2 抽样、量化、编码 下面介绍PCM编码中抽样、量化及编码的原理： （1）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。 （2）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。 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 m t 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()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信噪比就难以达到给定的要求。通常，把满足信噪比要求的输入信号取值范围定义为动态范围，可见，均匀量化时的信号动态范围将受到较大的限制。为了克服这个缺点，实际中，往往采用非均匀量化。 非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。对于信号取值小的区?也小；反之，量化间隔就大。它与均匀量化相比，有两个突间，其量化间隔v 出的优点。首先，当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度（实际中常常是这样）时，非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比；其次，非均匀量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。因此量化噪声对大、小信号的影响大致相同，即改善了小信号时的量化信噪比。 非均匀量化的实际方法通常是将抽样值通过压缩再进行均匀量化。通常使用的压缩器中，大多采用对数式压缩。广泛采用的两种对数压缩律是μ压缩律和A 压缩律。美国采用μ压缩律，我国和欧洲各国均采用A压缩律，因此，PCM编码方式采用的也是A压缩律。 所谓A压缩律也就是压缩器具有如下特性的压缩律：
实验4 PCM编解码实验 1.1实验目的 加深理解和巩固理论课上所学的有关PCM编码和解码的基本概念、基本理论和基本方法，锻炼分析问题和解决问题的能力。 1.2实验内容 利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台,设计一个PCM编码与解码系统.用示波器观察编码与解码前后的信号波形;加上各种噪声源,或含有噪声的信道，最后根据运行结果和波形来分析该系统性能。 2 实验原理-脉冲编码调制 2.1 PCM简介 现在的数字传输系统都是采用脉码调制（Pulse Code Modulation）体制。PCM最初并非传输计算机数据用的，而是使交换机之间有一条中继线不是只传送一条电话信号。PCM有两个标准即E1和T1。 我国采用的是欧洲的E1标准。T1的速率是1.544Mbit/s,E1的速率是2.048Mbit/s。 PCM：相变存储器(Phase-change memory,PCM)是由IBM公司的研究机构所开发的一种新型存储芯片,将有望来替代如今的闪存Flash和硬盘驱动器HDD。 PCM在光纤通信系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲"0"码和"1"码，它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的，称为PCM（pulse code modulation），即脉冲编码调制。这种电的数字信号称为数字基带信号，由PCM电端机产生。 PCM可以向用户提供多种业务，既可以提供从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。特别适用于对数据传输速率要求较高，需要更高带宽的用户使用。 PCM线路的特点： ?PCM线路可以提供很高的带宽，满足用户的大数据量的传输。
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
Record the situation and lessons learned, find out the existing problems and form future countermeasures. 姓名：___________________ 单位：___________________ 时间：___________________ PCM编译码的实验报告
编号：FS-DY-20764 PCM编译码的实验报告 篇一：实验十一：PCM编译码实验报告 实验报告 哈尔滨工程大学教务处制 实验十一PCM编译码实验 一、实验目的 1. 掌握PCM编译码原理。 2. 掌握PCM基带信号的形成过程及分接过程。 3. 掌握语音信号PCM编译码系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。 二、实验仪器 1. 双踪示波器一台 2. 通信原理Ⅵ型实验箱一台 3. M3:PCM与ADPCM编译码模块和M6数字信号源模块 4. 麦克风和扬声器一套 三、实验步骤
1．实验连线 关闭系统电源，进行如下连接： 非集群方式 2. 熟悉PCM编译码模块，开关K1接通SL1，打开电源开关。3．用示波器观察STA、STB，将其幅度调至2V。 4. 用示波器观察PCM编码输出信号。 当采用非集群方式时： 测量A通道时：将示波器CH1接SLA（示滤波器扫描周期不超过SLA的周期， 以便观察到一个完整的帧信号），CH2接PCM A OUT，观察编码后的数据与时隙同步信号的关系。 测量B通道时：将示波器CH1接SLB，（示滤波器扫描周期不超过SLB的周期， 以便观察到一个完整的帧信号），CH2接PCM B OUT，观察编码后的数据与时隙同步信号的关系。 当采用集群方式时：将示波器CH1接SL0，（示滤波器扫描周期不超过SL0的周期， 以便观察到一个完整的帧信号），CH2分别接SLA、PCM
硬件实验二 一、实验名称 PCM 编译码实验 、实验目的 1. 掌握PCM 编译码原理 2. 掌握PCM 基带信号的形成过程及分接过程 3. 掌握语音信号PCM 编译码系统的动态范围和频率特性的定义及测量方 法。 三、 实验仪器 1. 双踪示波器一台 2. 通信原理切型实验箱一台 3. M3:PCM 与ADPCM 编译码模块和M6数字信号源模块 4. 麦克风和扬声器一套 四、 实验内容与实验步骤 1 ?实验连线 关闭系统电源，进行如下连接: 2.熟悉PCM 编译码模块，开关K1接通SL1或SL3 SL5 SL6,打开电源开 关。 3?用示波器观察STA STB 将其幅度调至2V 。 4. 用示波器观察PCM 编码输出信号 当采用非集群方式时： 源端口 目的端口 正弦信号源：0UT1 PCM&ADPCM 编译码单元：STA 正弦信号源：0UT2 PCM&ADPCM 编译码单元：STB PCM&ADPCM 编译码单元：PCM A OUT PCM&ADPCM 编译码单元：PCM A IN PCM&ADPCM 编译码单元：PCM B OUT PCM&ADPCM 编译码单元：PCM B IN PCM&ADPCM 编译码单元： PCM_IN PCM&ADPCM 编译码单元： PCM_OUT 集群方式
测量A通道时：将示波器CH1接SLA（示滤波器扫描周期不超过SLA 的周期，以便观察到一个完整的帧信号），Cf接PCM A OUT观察编 码后的数据与时隙同步信号的关系。 测量B通道时：将示波器CH1接SLE，（示滤波器扫描周期不超过 SLB的周期，以便观察到一个完整的帧信号），CH2接PCM B OUT 观 察编码后的数据与时隙同步信号的关系。 当采用集群方式时：将示波器CH1接SLQ（示滤波器扫描周期不超过SL0 的周期，以便观察到一个完整的帧信号），CHz分别接SLA PCM A OUT SLB PCM B OUT以及PCM_OUT观察编码后的数据所处时隙位置与时隙同 步信号的关系以及PC M信号的帧结构（注意：本实验的帧结构中有29个时 隙是空时隙，SL0 SLA及SLB的脉冲宽度等于一个时隙宽度）。开关S2分 别接通SL1 SL2 SL3 SL4,观察PCM基群帧结构的变化情况。 5. 用示波器观察PCM译码输出信号 示波器的CH1接STA CH2接SRA观察这两个信号波形是否相同（有相位 差）。 示波器的CH1接STB CH2接SRB观察这两个信号波形是否相同（有相位 差）。 6. 用示波器定性观察PCM编译码器的动态范围 将低失真低频信号发生器输出的1KHZ正弦信号从STA-IN输入到MC145503 编码器。示波器的CH1接STA（编码输入），CH2接SRA（译码输出）。将信号幅度分别调至大于5V P-P等于5V P-P，观察过载和满载时的译码输出波形。再将信号幅度分别衰减10dB、20dB、30dB、40dB 45dB 50dB,观察译码输出波形（当衰减45dB 以上时，译码输出信号波形上叠加有较明显的噪声）。 7. 定量测试PCM编译码器的频率特性。 频率特性测试框图如图所示。将输入信号电压调至2V p-p左右，改变信号频率，测量译码输出信号幅度，将测试结果填入表中。 频率特性测试框图
PCM编译码的实验报告 实验原理及基本内容 1.点到点PCM多路电话通信原理 脉冲编码调制技术与增量调制技术已经在数字通信系统中得到广泛应用。当信道噪声较小时一般用PCM，否则一般用△M。目前速率在155MB以下的准同步数字系列中，国际上存在A律和u律两种编译码标准系列，在155MB以上的同步数字系列中，将这两个系列统一起来，在同一个等级上两个系列的码速率相同,而△M在国际上无统一标准，但它在通信环境比较恶劣时显示了巨大的优越性。 点到点PCM多路电路通信原理可用11—1表示。对于基带通信系统，广义信道包括传输媒质、收滤波器、发滤波器等。对于频带系统，广义信道包括传输媒质、调制器、解调器、发滤波器、收滤波器等。 本实验模块可以传输两路话音信号。采用MC145503编译器，它包括了图11—1中的收、发低通滤波器及PCM编译码器。编码器输入信号可以是本实验系统内部产生的正弦信号，也可以是外部信号源的正弦信号或电话信号。本实验模块中不含电话机和混合电路，广义信道时理想的，即将复接器输出的PCM信号直接送给分接器。 2.PCM编译模块原理 本模块的原理方框图及电路图如图11-2及图11-3所示。 BSPCM基群时钟信号测试点 SL0
PCM基群第0个时隙同步信号 SLA 信号A的抽样信号及时隙同步信号测试点 SLB 信号B的抽样信号及时隙同步信号测试点 SRB 信号B译码输出信号测试点 STA输入到编码器A的信号测试点 STB输入到编码器B的信号测试点 PCM_OUTPCM基群信号输出点 PCM_IN PCM基群信号输入点 PCM A OUT 信号A编码结果输出点 PCM B OUT 信号B编码结果输出点 PCM A
PCM原理 什么是PCM？ PCM是pulse code modulation的缩写。翻译成中文是脉冲编码调制 脉冲编码调制就是把一个时间连续，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后在信道中传输。脉冲编码调制就是对模拟信号先抽样，再对样值幅度量化，编码的过程。 抽样 所谓抽样就是不断地以固定的时间间隔采集模拟信号当时的瞬时值。图1―1是一个抽样概念示意图，假设一个模拟信号f(t)通过一个开关，则开关的输出与开关的状态有关，当开关处于闭合状态，开关的输出就是输入，即y(t)=f(t)，若开关处在断开位置，输出y(t)就为零。可见，如果让开关受一个窄脉冲串（序列）的控制，则脉冲出现时开关闭合，则脉冲消失时开关断开，此输出y(t)就是一个幅值变化的脉冲串（序列），每个脉冲的幅值就是该脉冲出现时刻输入信号 f(t)的瞬时值，因此，y(t)就是对f(t)抽样后的
信号或称样值信号。 图1―1 抽样概念示意图 图1―2是脉冲编码调制的过程示意图。图1―2（a）是一个以Ts为时间间隔的窄脉冲序列p(t)，因为要用它进行抽样，所以称为抽样脉冲。在图1―2（b）中，v(t)是待抽样的模拟电压信号，抽样后的离散信号k(t)的取值分别为k(0)=0.2，k(Ts)=0.4，k(2Ts)=1.8，k(3Ts)=2.8，k(4Ts)=3.6，k(5Ts)=5.1，k(6Ts)=6.0，k(7Ts)=5.7，k(8Ts)=3.9，k(9Ts)=2.0，k(10Ts)=1.2。 可见取值在0～6之间是随机的，也就是说
可以有无穷个可能的取值。在图1―2（c ）中，为了把无穷个可能取值变成有限个，对k(t)的取值进行量化（即四舍五入），得到m(t)。则m(t)的取值变为m(0)=0.0，m(Ts)=0.0，m(2Ts)=2.0，m(3Ts)=3.0，m(4Ts)=4.0，m(5Ts)=5.0，m(6Ts)=6.0，m(7Ts)=6.0，m(8Ts)=4.0，m(9Ts)=2.0，m(10Ts)=1.0，总共只有0、1、2、3、4、5、6等七个可能的取值。从概念上讲，m(t)已经变成数字信号，但还不是实际应用中的二进制数字信号。因此，对m(t)用3位二进制码元进行自然编码就得到图1―2（d ）的数字信号d(t)，从而完成了A/D 转换，实现了脉冲编码调制。 01 2 3 4 5 6 s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s T s 2T s 3T s 4T s 5T s 6T s 7T s 8T s 9T s 10T s (a) 抽样脉冲(c) P CM 量化(b) P CM 抽样(d) P CM 量化
项目二 实验十一PCM编译码实验 一、实验目的 1.掌握PCM编码原理。 2.掌握PCM基带信号的形成过程及分接过程。 3.掌握语音信号PCM编译码系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。 二、实验仪器 1.双踪示波器一台 2.通信原理VI型实验箱一台 3.M3：PCM与ADPCM编译码模块和M6数字信号源模块 4.麦克风和扬声器一套 三、实验原理及基本内容 1.点到点PCM多路电话通信原理 脉冲编码调制（PCM）技术与增量调制（△M）技术已经在数字通信系统中得到广泛应用。当信道噪声较小时一般用PCM，否则一般用△M。目前速率在155MB以下的准同步数字系列（PDH）中，国际上存在A律和u律两种编译码标准系列，在155MB以上的同步数字系列（SDH）中，将这两个系列统一起来，在同一个等级上两个系列的码速率相同,而△M在国际上无统一标准，但它在通信环境比较恶劣时显示了巨大的优越性。 点到点PCM多路电路通信原理可用11—1表示。对于基带通信系统，广义信道包括传输媒质、收滤波器、发滤波器等。对于频带系统，广义信道包括传输媒质、调制器、解调器、发滤波器、收滤波器等。 本实验模块可以传输两路话音信号。采用MC145503编译器，它包括了图11—1中的收、发低通滤波器及PCM编译码器。编码器输入信号可以是本实验系统内部产生的正弦信号，也可以是外部信号源的正弦信号或电话信号。本实验模块中不含电话机和混合电路，广义信道时理想的，即将复接器输出的PCM信号直接送给分接器。 2.PCM编译模块原理 本模块的原理方框图及电路图如图11-2及图11-3所示。
BS PCM基群时钟信号（位同步）测试点 SL0 PCM基群第0个时隙同步信号 SLA 信号A的抽样信号及时隙同步信号测试点 SLB 信号B的抽样信号及时隙同步信号测试点 SRB 信号B译码输出信号测试点 STA 输入到编码器A的信号测试点 STB 输入到编码器B的信号测试点 PCM_OUT PCM基群信号输出点 PCM_IN PCM基群信号输入点 PCM A OUT 信号A编码结果输出点 PCM B OUT 信号B编码结果输出点 PCM A IN 信号A编码结果输入点 PCM B IN 信号B编码结果输入点 本模块上有S2这个拔码开关，用来选择SLB信号为时隙同步信号SL1、SL3、SL5、SL6中的任一个。 图11-2各单元与图11-3中的元器件之间的对应关系如下： 晶振X1：4.096MHZ晶振 分频器1/2 U1：74LS193; U6：74HC4060 抽样信号产生器U5：74HC73; U2：74HC164 PCM编译器A U10：PCM编译码集成电路MC145503 PCM编译器B U11：PCM编译码集成电路MCL45503 帧同步信号产生器U3：8位数据产生器74HC151; U4：A:与门7408 复接器U9：或门74LS32
Section 1 模拟信号 （图1.1）PCM 编译系统方框图 PCM 系统比脉冲模拟调制方法要复杂一些，基带信息需要经过多次处理。在发射机中，这些处理过程主要是取样、量化、编码。量化和编码操作通常在一个电路中完成。在PCM 系统的接收机中，这些处理是受损信号的再生、解码和量化样值序列的解调。当然，在传输线路上根据需要也进行信号的再生，这就是再生中继器的作用（图1.1）为系统的示意方框图。 PCM 主要包括取样、量化、编码三个过程。取样是将时间连续的模拟信号转换成时间连续的，幅度离散的取样信号；量化是将时间按离散、幅度连续的信号转换成时间和幅度均离散的信号；编码是将量化的信号编码形成一个二进制的码组。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。 (1)取样 所谓抽样就是不断地以固定的时间间隔采集模拟信号当时的瞬时值。（图1.2）是一个抽样概念示意图，假设一个模拟信号f(t)通过一个开关，则开关的输出与开关的状态有关，当开关处于闭合状态，开关的输出就是输入，即y(t)=f(t)，若开关处在断开位置，输出y(t)就为零。可见，如果让开关受一个窄脉冲串（序列）的控制，则脉冲出现时开关闭合，则脉冲消失时开关断开，此输出y(t)就是一个幅值变化的脉冲串（序列），每个脉冲的幅值就是该脉冲出现时刻输入信号f(t)的瞬时值，因此，y(t)就是对f(t)抽样后的信号或称样值信号。 低通滤波 取样器 量化器 编码器 再生中继再生中继器 再生电解码器 恢复滤波器 信宿
实验报告 课程名称：《通信原理》开课学期：17-18学年第1学期实验室地点：实训楼513 学生姓名： 学号：专业班级： 电子信息学院
四、实验操作方法和步骤 1、关电，按书上表格所示进行连线； 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】，再【通信原理】，之后【PCM编码】，最后【A律编码观测实验】。调节w1主控&信号源使信号A_OUT输出峰峰值为3V左右。 3、此时实验系统初始状态为：设置音频输入信号为峰峰值3V，频率1KHz正弦波，PCM 编码及译码时钟CLK为64KHz；编码及译码帧同步信号FS为8KHz。 4、实验操作及波形观测 测试W681512的幅频特性：调节模拟信号源输出波形为正弦波，输出频率为50Hz，用 示波器观测A_OUT,设置A_OUT峰峰值为3V；将信号源频率 从50Hz增加到4000Hz，用示波器接模块21音频输出，观 测信号的幅频特性。 PCM编码规则验证：以FS为触发，观测编码输入波形，示波器为DIV（扫描时间）档调节为100us，将正弦波幅度最大处调节到示波器的正中间，记录 波形；在保持示波器设置不变的情况下，以FS为触发观察PCM量 化输出，记录波形；再以FS为触发，观察并记录PCM编码的A律 编码输出波形，保持示波器设置不变；再通过主控中的模块设置， 把3号模块设置为【PCM编译码】，再到【U律编译码】，重复上面 的步骤，并记录U律编码相关波形；对比观测编码输入信号和译 码输出信号。 PCM编码时序观测：用示波器观测FS信号和编码输出信号，并记录二者对应的波形。 五、实验记录与处理（数据、图表、计算等） 测试W681512的幅频特性：
通信原理实验报告一 11/3/2013 实验一PAM编译码器系统 一、实验原理和电路说明 抽样定理在通信系统、信息传输理论方面占有十分重要的地位。抽样过程是模拟信号数字化的第一步，抽样性能的优劣关系到通信设备整个系统的性能指标。 利用抽样脉冲把一个连续信号变为离散时间样值的过程称为抽样，抽样后的信号称为脉冲调幅（PAM）信号。 抽样定理指出，一个频带受限信号m(t)，如果它的最高频率为f h，则可以唯一地由频率等于或大于2f h的样值序列所决定。在满足抽样定理的条件下，抽样信号保留了原信号的全部信息。并且，从抽样信号中可以无失真地恢复出原始信号。通常将语音信号通过一个3400 Hz低通滤波器（或通过一个300～3400Hz的带通滤波器），限制语音信号的最高频率为3400Hz，这样可以用频率大于或等于6800 Hz的样值序列来表示。语音信号的频谱和语音信号抽样频谱见图4.1.1和图4.1.2所示。从语音信号抽样频谱图可知，用截止频率为f h的理想低通滤波器可以无失真地恢复原始信号m(t)。 实际上，设计实现的滤波器特性不可能是理想的，对限制最高频率为3400Hz的语音信号，通常采用8KHz抽样频率。这样可以留出一定的防卫带（1200Hz），参见图4.1.3所示。当抽样频率f s低于2倍语音信号的最高频率f h，就会出现频谱混迭现象，产生混迭噪声，影响恢复出的话音质量，原理参见图4.1.4所示。 在抽样定理实验中，采用标准的8KHz抽样频率，并用函数信号发生器产生一个频率为f h的信号来代替实际语音信号。通过改变函数信号发生器的频率f h，观察抽样序列和低通滤波器的输出信号，检验抽样定理的正确性。抽样定理实验各点波形见图4.1.5所示。
实验 2 PCM 编译码实验 一、实验目的 1.理解 PCM 编译码原理及 PCM 编译码性能； 2.熟悉 PCM 编译码专用集成芯片的功能和使用方法及各种时钟间的关系； 3.熟悉语音数字化技术的主要指标及测量方法。 二、实验原理 1.抽样信号的量化原理 模拟信号抽样后变成在时间离散的信号后，必须经过量化才成为数字信号。 模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化两种。 把输入模拟信号的取值域按等距离分割的量化就称为均匀量化，每个量化区间的量化电平均取在各区间的中点，如下图所示。 图 2-1 均匀量化过程示意图 均匀量化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很小。这样，对于弱信号时的量化信噪比就难以达到给定的要求。通常把满足信噪比要求的输入信号取值范围定义为动态范围，那么，均匀量化时的信号动态范围将受到较大的限制。为了克服这个缺点，实际中往往采用非均匀量化的方法。 非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。对于信号取值小的区间，其量化间隔D v 也小；反之，量化间隔就大。非均匀量化与均匀量化相比，有两个突出的优点：首先，当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度（实际中往往是这样）时，非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比；其次，非均匀量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例，因此量化噪声对大、小信号的影响大致相同，即改善了小信号时的信噪比。 非均匀量化的实际过程通常是将抽样值压缩后再进行均匀量化。现在广泛采用两种对数
压缩，美国采用μ压缩律，我国和欧洲各国均采用 A 压缩律。本实验中 PCM 编码方式也是采用 A 压缩律。A 律压扩特性是连续曲线，实际中往往都采用近似于 A 律函数规律的 13 折线（A=87.6）的压扩特性。这样，它基本保持连续压扩特性曲线的优点，又便于用数字电路来实现，如下图所示。 图2-2 13 折线特性 表 2-1 列出了 13 折线时的x 值与计算得的x 值的比较。 表 2-1 A 律和 13 折线比较 y 01 8 2 8 3 8 4 8 5 8 6 8 7 8 1 x 0 1 128 1 60.6 1 30.6 1 15.4 1 7.79 1 3.93 1 1.98 1 按折线分段 的x 0 1 128 1 64 1 32 1 16 1 8 1 4 1 2 1 段落12345678 斜率16 16 84211 2 1 4 表中第二行的x 值是根据A = 87.6 计算得到的，第三行的x 值是 13 折线分段时的值。可见，13折线各段落的分界点与A = 87.6 曲线十分逼近，同时x 按2 的幂次分割有利于数字化。 2.脉冲编码调制的基本原理 量化后的信号是取值离散的数字信号,下一步是将这个数字信号编码。通常把从模拟信号抽样、量化，编码变换成为二进制符号的基本过程，称为脉冲编码调制（Pulse Code Modulation，PCM）。 在 13 折线法中，无论输入信号是正是负，均用 8 位折叠二进制码来表示输入信号的抽样量化值。其中，用第一位表示量化值的极性，其余七位（第二位至第八位）则表示抽样量化值的绝对大小。具体的做法是：用第二至第四位表示段落码，它的 8 种可能状态来分别代