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PCM编译码器系统

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实验四 PCM 编译码器系统
一. 实验目的
1. 了解语音编码的工作原理，验证PCM 编译码原理。

2. 熟悉PCM 抽样时钟、编码数据和输入/输出时钟之间的关系。

3. 了解PCM 专用大规模集成电路的工作原理和应用。

4. 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. 脉冲编码调制(PCM)是将模拟语音信号变换成数字信号的编码方式，其过程如图
4.1
所示：
图4.1 PCM 原理图
2. 本实验系统中PCM 模块电路组成框图如图4.2：
图4.2 PCM模块电路组成框图
ADPCM编译码模块有两种不同模式PCM模式和ADPCM模式。

本实验是在PCM 模式下进行的。

如图4.2知，此模块由收、发两条支路组成。

在发送支路上，发送信号经运放U501A(TL082)放大后进入U502(MC145540集成电路)进行PCM编码，编码主时钟为BCLK(256kHz)，编码输出为DT_ADPCM1(FSX为编码输出的帧脉冲信号)，编码后的信号送入后续模块处理。

在接收支路，来自对方的PCM编码信号，在接收帧脉冲FSX和编码主时钟为BCLK主时钟的作用下送入U502(MC145540)译码，译码之后的模拟信号经运放U501B放大输出，送到用户1接口模块。

U503是20.48MHz晶体振荡器，供MC145540内部信号处理使用。

ADPCM1模块各跳线开关功能如下：
1. 跳线开关K501：用于选择正常的发送话音信号还是测试信号。

当K501置于1_2(N: 左端)时，选择来自用户接口单元的话音信号；当K501置于2_3(T:右端)时，选择测试信号，。

测试信号受连续控制模块中跳线器K001控制：K001设置在2_3(右端)，测试信号来自J005输入信号；K001设置在1_2(左端)，测试信号来自实验箱自身产生的1kHz信号。

2. 跳线器K502：用于设置发通道的信号电平，当K502置于1_2(N:左端)时，选择缺省的电平设置；当K502置于2_3(T:右端)时，将通过调整电位器W501设置发通道的信号电平。

3. 跳线器K503：用于设置收通道的信号电平，当K503置于1_2(N:左端)时，选择
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缺省的电平设置；当K502置于2_3(T:右端)时，将通过调整电位器W502设置收通道的信号电平。

4. 跳线器K504：用于设置PCM编码器是处于正常工作状态还是自环状态。

当K504置于1_2(MUX:左端)时，输入数据来自解复接模块；当K504置于3_4(ADPCM2:中间)时，输入数据直接来自对方ADPCM2模块；当K504置于5_6(LOOP:右端)时，则ADPCM 模块将处于自环(自发自收)状态。

因用户1→用户2和用户2→用户1的传输信道是非对称的，ADPCM2中的K604跳线开关与ADPCM1不同。

跳线器K604用于设置PCM/ADPCM编码器是处于正常工作状态还是自环状态。

当K604置于1_2(CH:左端)时，输入数据来自信道，即汉明译码模块；当K604置于3_4(ADPCM1:中间)时，输入数据直接来自对方ADPCM1模块；当K604置于5_6(LOOP:右端)时，则ADPCM模块将处于自环(自发自收)状态。

在ADPCM1模块中，各测试点的定义如下：
a.TP501：发送模拟信号测试点
b.TP502：发送PCM码字
c.TP503：PCM编码器输入/输出时钟(256kHz)
d.TP504：PCM编码抽样时钟
e.TP505： PCM接收码字
f.TP506：接收模拟信号测试点
三.实验仪器与设备
1. JH5001通信原理综合实验系统 一套
2. 20MHz双踪示波器 一台
3. 函数信号发生器 一台
四.实验内容及步骤
加电后，通过菜单选择“PCM”编码方式。

(一). PCM编码器
1.输出时钟和帧同步时隙信号观测
用示波器同时观察TP504和TP503，观测时以TP504作同步。

分析PCM编码抽样时钟信号与输出时钟的对应关系(同步沿、脉冲宽度等)。

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2.抽样时钟信号与PCM编码数据测量：
方法一：将跳线开关K501设置在T位置，将连续控制模块内测试信号选择开关K001设置在外部测试信号2_3位置(右端)，用函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006(地)。

用示波器同时观察TP504和TP502，观测时以TP504作同步。

分析PCM编码输出数据与抽样时钟信号及输出时钟的对应关系。

方法二：将K501设置在T位置，将K001设置在内部测试信号1_2位置。

此时由该模块产生一个1KHz的测试信号，送入PCM编码器。

(1). 用示波器同时观测TP504和TP502。

观测时以TP504作同步。

分析PCM编码输出数据与帧同步时隙信号、发送时钟的对应关系。

(2). 将K502设置在T位置，通过调整电位器W501(ADPCM1模块内)改变发通道的信号电平。

用示波器观测编码数据信号TP502随输入信号电平变化的关系。

(二). PCM译码器
将跳线开关K001设置在2_3位置，K501设置在T位置，K502设置在N位置，K504设置在LOOP位置(右端)，此时将PCM输出编码数据直接送入本地译码器，构成自环。

用函数发生器产生一个频率为1004Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006(地)。

PCM译码器输出模拟信号观测：
1. 用示波器同时观测TP506和TP501，观测信号时以TP501作同步。

定性的观测解码恢复出的模拟信号质量。

2. 将测试信号频率固定在1000Hz，改变测试信号电平，定性的观测解码恢复出的模拟信号质量。

观测信噪比随输入信号电平变化的相关关系。

3. 将测试信号电平固定在2Vp-p，调整测试信号频率，定性的观测解码恢复出的模拟信号质量。

观测信噪比随输入信号频率变化的相关关系。

(三). 系统性能指标测量
1.频率特性测量
将跳线开关K501设置在T位置，K504设置在LOOP位置，此时将PCM编码器与译码器构成自环。

用函数发生器产生一个频率为1004Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试
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信号送入信号测试端口J005和J006(地)。

用示波器测量TP506的电平。

改变函数信号发生器输出频率，用点频法测量。

测量频率范围250 Hz～4000 Hz。

2.信道自环增益测量
跳线开关设置同上。

用函数发生器产生一个频率为1004Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入J005和J006(地)。

用示波器测量TP506的电平。

将收发电平的倍数(增益)换算为dB表示。

五.实验报告
1. 整理实验数据，画出相应的曲线和波形。

2. 思考在通信系统中PCM接收端应如何获得接收输入时钟和接收帧同步时钟信号？
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PCM编译码系统_实验说明

PCM编译码系统_实验说明

PCM编译码系统_实验说明 (第二章_实验三) PCM编码调制的原理（抽样、量化、编码的过程）。 PCM 脉冲编码调制：数字通信的编码方式之一。主要过程是将话音、 图像等模拟信号每隔一定时间进行取样，使其离散化，同时将抽样 值按分层单位四舍五入取整量化，同时将抽样值按一组二进制码来 表示抽样脉冲的幅值。 抽样是把模拟信号以其信号带宽 2倍以上（抽样定理）的频率提取 样值，变为在时间轴上离散的抽样信号的过程。 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。 CCITT规定电话通信中的语音信号的频率范围是： 300~3400Hz，依 照抽样定理，抽样速率至少为6800Hz，目前PCM编码普遍采用8000Hz。
时分多址是基于时间分割信道。即把时间分割成周期性的时间段（时 帧），对一个时帧再分割成更小的时间段（间隙），然后根据一定的分 配原则，使每个用户在每个时帧内只能按指定的时隙收发信号。 比如，每个手机用户只占一个时隙，他只在这个时隙接受基站信息， 该用户手机只在这个时隙工作，即在每帧中只在它工作的时隙里面接 受信息（若是 GPRS的话，可能占用多个时隙，因为 GPRS是多时隙工作 的）；对于基站它需要对很多用户发送信息，所以基站的每帧里的每 个时隙都在发送数据，只是每个时隙内的接受者不同，即用户不同。
当频率固定,改变电平时,电平增加,会导致译码输出畸变； 当电平固定,提高频率,S/N下降； 如果频率 超过4KHZ左右,TP306基本观察不到信号。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
由 于 时 钟 频 率 为 2.048 MHz ，抽样信号频率为 8 KHz，一帧中有32个时隙， 其中 1 个时隙为 PCM 编码 数据，另外 31 个时隙都 是空时隙。编码输入时 钟为256 KHz。
pcm编译码实验报告

pcm编译码实验报告

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。

pcm编译码器实验报告

pcm编译码器实验报告

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。

PCM译码器和解码器系统设计资料

PCM译码器和解码器系统设计资料

⑦随机抽查，并进行最后答辩。
2．对课程设计成果的要求〔包括图表（或实物）等硬件要求〕 ：
用Matlab 等编程语言实现时，写出详细的注释，并画出各种信号的时域 频域波形。设计电路，安装调试或仿真，分析实验结果，并写出设计说明书， 语言流畅简洁，文字 3500~5000字。仿真设计类要求有仿真流程图、调试时的 电脑屏幕截图；实物设计类要求图纸布局合理，符合工程要求，使用 Protel 软件绘出原理图（ SCH）和印制电路板 (PCB), 器件的选择要有计算依据。
摘要
本设计结合 PCM的抽样、量化、编码原理，利用 MATLAB软件编程和绘图功 能，完成了对脉冲编码调制（ PCM）系统的建模与仿真分析。即学习通过利用计 算机建立通信系统模型的基本方法和基本技能， 学习会利用仿真的手段对通信系 统的基本理论和基本算法进行验证。 学习现有流行的通信系统仿真软件的基本使 用方法，利用 Matlab 软件解决通信中存在的问题。
4 心得体会 ...........................................22 5 参考文献 ...........................................22
2 2 3
10 11
..15 16 16
1 背景知识
1.1 PCM原理及仿真
脉冲编码调制就是把一个时间， 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。
关键词 ：脉冲编码调制（ PCM） 均匀与非均匀量化 MATLAB仿真
Abstract
Combined with the sampling, quantization, coding theory of PCM, using MATLAB software programming and graphics, the completion of the pulse code modulation (PCM) modeling and simulation analysis system.The basic method is to establish the model of communication system of learning through the use of computer and basic skills, learning by means of simulation of communication system of basic theory and basic algorithm are verified.The basic method of using communication system simulation software to learn of the existing, to solve communication problems using Matlab software.