PCM编译码实验

pcm编译码实验报告PCM 编译码实验报告一、实验目的1、掌握脉冲编码调制（PCM）的基本原理。

2、熟悉 PCM 编译码系统的构成及工作过程。

3、观察和分析 PCM 编译码过程中的信号波形，理解量化和编码的概念。

二、实验原理PCM 是一种将模拟信号变换成数字信号的编码方式。

其基本原理是对模拟信号进行周期性采样，然后将每个采样值进行量化，并将量化后的数值用二进制编码表示。

采样过程遵循奈奎斯特采样定理，即采样频率应大于模拟信号最高频率的两倍，以保证能够从采样后的信号中无失真地恢复出原始模拟信号。

量化是将采样值在幅度上进行离散化，分为若干个量化级。

量化级的数量决定了量化误差的大小。

编码则是将量化后的数值用二进制代码表示。

常见的编码方式有自然二进制编码、折叠二进制编码等。

在 PCM 编译码系统中，发送端完成采样、量化和编码的过程，将模拟信号转换为数字信号进行传输；接收端则进行相反的过程，即解码、反量化和重建模拟信号。

三、实验仪器与设备1、通信原理实验箱2、示波器3、信号源四、实验内容与步骤1、连接实验设备将通信原理实验箱接通电源。

用信号线将信号源与实验箱的输入端口连接，将实验箱的输出端口与示波器连接。

2、产生模拟信号设置信号源，产生频率为 1kHz、幅度为 2V 的正弦波模拟信号。

3、观察采样过程调节实验箱上的采样频率旋钮，分别设置为不同的值，观察示波器上的采样点。

4、量化与编码观察实验箱上的量化和编码模块，了解量化级的设置和编码方式。

5、传输与接收发送端将编码后的数字信号传输给接收端。

观察接收端解码、反量化后的模拟信号。

6、改变输入信号参数改变模拟信号的频率和幅度，重复上述实验步骤，观察 PCM 编译码的效果。

五、实验结果与分析1、采样频率对信号的影响当采样频率低于奈奎斯特频率时，示波器上的信号出现失真，无法准确还原原始模拟信号。

当采样频率高于奈奎斯特频率时，信号能够较好地还原，随着采样频率的增加，还原效果更加理想。

实验一 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、基本原理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。

当信道噪声比较小时一般用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μ律两种PCM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多路电话通信原理可用图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。

低通滤PCM 编复接器广波器码器义混合信电路低通滤PCM 编道分接器波器码器图 11-1 点到点 PCM多路电话通信原理框图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，广义信道是理想的，即将复接器输出的PCM信号直接送给分接器。

2. PCM编译码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。

图11-2 PCM 编译码原理方框图该模块上有以下测试点和输入点：BS PCM基群时钟信号 ( 位同步信号 ) 测试点SL0PCM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SRA信号 A 译码输出信号测试点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（不经过复接器）PCM B OUT信号 B 编码结果输出点（不经过复接器）PCM A IN信号 A 编码结果输入点（不经过复接器）PCM B IN信号 B 编码结果输入点（不经过复接器）本模块上有S2 这个拨码开关，用来选择 SLB 信号为时隙同步信号SL1、SL3、SL5、SL6中的任一个。

pcm编译码器实验报告PCM编码器实验报告摘要：本实验旨在通过使用PCM编码器来对模拟信号进行数字化编码，以便在数字通信系统中进行传输和处理。

实验结果表明，PCM编码器能够有效地将模拟信号转换为数字信号，并且在一定程度上保持了信号的原始信息。

本实验为数字通信系统的设计和优化提供了重要的参考和实践基础。

引言：随着数字通信技术的不断发展，PCM编码器作为一种重要的数字信号处理技术，被广泛应用于语音通信、数据传输、音频存储等领域。

PCM编码器能够将模拟信号转换为数字信号，从而实现信号的数字化处理和传输。

本实验旨在通过对PCM编码器的实验研究，探讨其在数字通信系统中的应用和性能表现。

实验目的：1. 了解PCM编码器的基本原理和工作过程；2. 掌握PCM编码器的实验操作方法；3. 分析PCM编码器在数字通信系统中的应用和性能特点。

实验原理：PCM编码器是一种基于脉冲编码调制（PCM）原理的数字信号处理设备，其工作原理是将模拟信号进行采样、量化和编码，最终输出数字信号。

在PCM编码器中，采样率和量化位数是影响编码质量的重要参数，采样率越高、量化位数越大，编码精度越高。

实验过程：1. 连接实验设备，调试参数；2. 输入模拟信号，观察编码输出；3. 调整采样率和量化位数，比较编码效果；4. 记录实验数据，分析结果。

实验结果：通过实验观察和数据分析，我们发现在一定范围内，增加采样率和量化位数可以提高PCM编码器的编码精度，但是也会增加系统的复杂度和成本。

另外，我们还发现在一定程度上，PCM编码器能够有效地保持原始信号的信息，但是在高频信号和动态范围较大的信号上，编码效果会有所下降。

结论：本实验通过对PCM编码器的实验研究，深入理解了其工作原理和性能特点，为数字通信系统的设计和优化提供了重要的参考。

未来的研究方向包括进一步优化编码器的算法和结构，提高编码精度和系统性能。

同时，还可以探索PCM编码器在不同应用场景下的性能表现，为其在实际工程中的应用提供更多的参考和指导。

实验一 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、基本原理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(ΔM)技术已经在数字通信系统中得到广泛应用。

当信道噪声比较小时一般用PCM，否则一般用ΔM。

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μ律两种PCM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ΔM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多路电话通信原理可用图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。

图11-1 点到点PCM多路电话通信原理框图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，广义信道是理想的，即将复接器输出的PCM信号直接送给分接器。

2. PCM编译码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。

图11-2 PCM编译码原理方框图该模块上有以下测试点和输入点：∙ BS PCM基群时钟信号(位同步信号)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∙ SRA 信号A译码输出信号测试点∙ 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（不经过复接器）∙ PCM B OUT 信号B编码结果输出点（不经过复接器）∙ PCM A IN 信号A编码结果输入点（不经过复接器）∙ PCM B IN 信号B编码结果输入点（不经过复接器）本模块上有S2这个拨码开关，用来选择SLB信号为时隙同步信号SL1、SL3、SL5、SL6中的任一个。

pcm编译码器实验报告PCM编码器实验报告引言在现代通信领域中，数字信号处理技术扮演着至关重要的角色。

PCM编码器作为一种数字信号处理技术的应用，被广泛应用于音频和语音通信系统中。

本文将介绍PCM编码器的原理、实验过程和结果，并对其性能进行评估和分析。

一、PCM编码器的原理PCM编码器（Pulse Code Modulation Encoder）是一种将模拟信号转换为数字信号的技术。

其基本原理是将连续的模拟信号离散化，然后将每个采样值用二进制数表示。

PCM编码器由采样、量化和编码三个步骤组成。

1. 采样采样是将连续的模拟信号在时间上进行离散化的过程。

在实验中，我们使用了一个采样频率为Fs的采样器对模拟信号进行采样。

采样频率决定了信号在时间轴上的离散程度，过低的采样频率会导致信号失真，而过高的采样频率则会浪费计算资源。

2. 量化量化是将连续的采样值映射为离散的量化级别的过程。

在实验中，我们使用了一个分辨率为N的量化器对采样值进行量化。

分辨率决定了量化级别的数量，过低的分辨率会导致信息丢失，而过高的分辨率则会增加编码的复杂性。

3. 编码编码是将量化后的离散值用二进制数表示的过程。

在实验中，我们使用了一种线性编码的方法，将每个量化级别映射为一个二进制码字。

编码后的二进制数可以通过数字信号传输或存储。

二、实验过程为了验证PCM编码器的性能，我们设计了一套实验方案，包括信号生成、PCM 编码器实现和性能评估三个步骤。

1. 信号生成我们选择了一个简单的音频信号作为实验输入信号。

通过声卡输入设备，我们将音频信号输入到计算机中。

在计算机上，我们使用MATLAB软件对音频信号进行处理，包括采样频率和量化分辨率的设置。

2. PCM编码器实现为了实现PCM编码器，我们使用MATLAB编程语言编写了一段代码。

该代码根据采样和量化的参数，对输入信号进行采样、量化和编码，最终输出PCM编码的二进制数据。

3. 性能评估为了评估PCM编码器的性能，我们使用了两个指标：信噪比（SNR）和失真度。

电子科技大学中山学院电子信息学院学生实验报告课程名称 《通信原理实验》 实验名称 实验二PCM 编译码实验 班级，姓名 实验时间学号指导教师报 告 内 容一、实验目的和任务1. 了解PCM 编译码的基本工作原理及实现过程。

2. 了解语音信号数字化技术的主要技术指标，学习并掌握相应的测试方法。

3. 初步了解通信专用集成电路的工作原理和使用方法。

二、实验原理简介1、模拟信号经分段分层处理后被编成二进制码组，码组的形式为折叠二进制。

在A 律l3折线的编码方式中，国际标准规定最大量化输人为2048个量化单位，各段量化间隔64218321＝，＝，＝＝∆∆∆∆。

由于采用非线性编码，码组中每位电平码的权重是变化的。

以上编码规律可用表1.1、表1.2详细说明。

这里对应模拟信号为正值的情况，若输入为负，则PCM 码字的最高位“符号位”由“1”改为“0”，其他规律不变。

2、7/11变换电路7/11变换又称非线性码/线性码变换，即将非线性7位幅度码变换成线性11位幅度码它们的变换关系可用表1.3表示。

其中i C 为第i 段的“段落标志”，即1C C i =表示是第1个量化段，于是有4321a a a C =，4328432743261325132443234322,,,,,,a a a C a a a C a a a C a a a C a a a C a a a C a a a C =======根据表1.3可得出i a 与i B 之间的逻辑表达式。

例如线性码4B 的权为∆128，哪几种情况要求出∆128的权值呢? 对应于∆128的非线性码有4种情况。

第一种是第8量化段(18=C )时的17=a ；即178=a C ；第二种是第7段(17=C )的16=a 时； 第三种是第6段(16=C )的15=a 时; 第四种是第5段(15=C )时。

均表示求变换后的线性码14=B 根据公式2－27可写出下列7/11变换逻辑表达式：式中“+”表示“或”运算；相乘表示“与”运算，标“*”者为收端解码用。

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。

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、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1-23号模块的PCM编译码实验图1-3A/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。

源端口目的端口连线说明信号源：A-OUT模块21：TH5(音频接口)提供音频信号信号源：T1模块21：TH1(主时钟)提供芯片工作主时钟信号源：CLK模块21：TH11(编码时钟)提供编码时钟信号信号源：CLK模块21：TH18(译码时钟)提供译码时钟信号信号源：FS模块21：TH9(编码帧同步)提供编码帧同步信号信号源：FS模块21：TH10(译码帧同步)提供译码帧同步信号模块21：TH8(PCM编码输出)模块21：TH7(PCM译码输入)接入译码输入信号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】。

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。

实验八PCM编译码实验
一. 实验目的
1. 掌握A律（A = 87.6）PCM编码与译码的基本原理和实现方法；
2. 掌握A律13折线PCM编码与译码的基本原理和实现方法。

二. 实验内容及要求
设输入信号为()cos2π
=，先对信号进行抽样，然后分别采用A律（A = 87.6）和A x t t
律13折线的非均匀量化方式进行PCM编码，经传输后（假设理想信道环境），接收端进行相应的PCM译码。

（1）绘制输入信号、A律（A = 87.6）和A律13折线的PCM编码与译码后的信号波形图，并给出相应的图标注释；
（2）从输入信号的抽样值中任意选取一个抽样点，分别找出与其对应的A律（A = 87.6）和A律13折线的PCM编码比特序列。

三. 实验过程及结果。

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、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1-23号模块的PCM编译码实验图1-3A/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。

源端口目的端口连线说明信号源：A-OUT模块21：TH5(音频接口)提供音频信号信号源：T1模块21：TH1(主时钟)提供芯片工作主时钟信号源：CLK模块21：TH11(编码时钟)提供编码时钟信号信号源：CLK模块21：TH18(译码时钟)提供译码时钟信号信号源：FS模块21：TH9(编码帧同步)提供编码帧同步信号信号源：FS模块21：TH10(译码帧同步)提供译码帧同步信号模块21：TH8(PCM编码输出)模块21：TH7(PCM译码输入)接入译码输入信号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】。

实验五 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、实验仪器1.RZ9681实验平台2.实验模块：∙主控模块∙信源编码与时分复用模块-A33.100M四通道示波器4.信号连接线三、实验原理3.1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。

qmqmqmqmqmq图3.1.2.1 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v D 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。

PCM编译码实验报告实验目的本次实验的主要目的是了解并熟悉PCM编码和解码的过程，实现PCM编码和解码的功能，并掌握相关的实验技能。

实验环境本次实验使用了Visual Studio Code编译器和C++语言，使用了PCM编码解码库。

实验过程PCM编码PCM编码是将模拟音频信号转换为数字信号的过程。

其过程为：先将模拟信号采样，并将采样后的数值量化为离散值，再将离散值编码为数字信号。

PCM编码的实现过程如下：1.音频文件读取：使用WAV文件进行PCM编码实验，先读取WAV文件的头信息，获取音频信号的采样率、采样位数、声道数等信息。

然后读取音频数据部分，保存在数组中。

2.采样：读取到音频数据后，我们需要对其进行采样。

一般使用均匀采样的方式，按照一定的间隔从原始信号中取样，这样就得到了一系列的采样值。

3.量化：由于采样得到的数据是连续的，我们需要将其离散化。

一般采用线性量化的方式，将采样值映射到一组有限的、预先定义好的量化值中，这样就得到了一组离散的量化信号。

4.编码：将离散的量化值映射到特定的二进制编码中，以便在数字信道中传输。

编码方式有很多种，比较常用的是脉冲编码调制（PCM）编码，即将离散的量化信号一个一个地转换为二进制数字，每个采样点的所有位数都使用相同长度的二进制数字位数进行编码。

5.存储：将编码后的数字信号写入到文件中，即PCM文件。

PCM解码PCM解码是将数字信号转换为模拟音频信号的过程。

其过程为：将二进制序列解码为离散的数字信号，再将数字信号转换为模拟音频信号。

PCM解码的实现过程如下：1.音频文件读取：读取PCM文件，并获取其采样率、采样位数、声道数等信息。

2.解码：将二进制数字序列解码为离散的数字信号，即将PCM编码中的二进制数字转换为相应的离散量化值。

3.量化：将离散量化值转换为模拟信号数值。

一般使用线性内插法或者8倍抽样的方式进行量化，即将离散量化值插值为连续的模拟信号数值。

4.重建：将离散的模拟信号数值恢复成连续的原始声音信号。