PCM编译码实验
pcm编译码实验报告
pcm编译码实验报告PCM编码实验报告引言在数字通信领域中，编码和解码是非常重要的环节。
编码是将原始信号转换为数字信号的过程，而解码则是将数字信号还原为原始信号的过程。
PCM编码（Pulse Code Modulation）是一种常用的数字信号编码方法，广泛应用于音频和视频传输等领域。
本实验旨在通过实际操作，深入理解PCM编码的原理和实现过程。
实验目的1. 了解PCM编码的基本原理和概念；2. 掌握PCM编码的实验操作方法；3. 分析PCM编码的优缺点及应用领域。
实验设备和材料1. 信号发生器；2. 示波器；3. PCM编码器；4. 解码器；5. 音频播放器。
实验步骤1. 连接信号发生器和示波器，调节信号发生器输出为正弦波信号；2. 将信号发生器的输出连接到PCM编码器的输入端；3. 设置PCM编码器的采样率和量化位数；4. 将PCM编码器的输出连接到解码器的输入端；5. 连接解码器的输出到音频播放器；6. 调节示波器观察PCM编码器输出信号的波形；7. 播放音频，观察解码器输出的音频效果。
实验原理PCM编码是一种将连续模拟信号转换为离散数字信号的方法。
其基本原理是将模拟信号进行采样和量化。
采样是指在一定时间间隔内对模拟信号进行取样，将连续信号转换为离散信号。
量化是指将采样得到的离散信号映射到离散的量化级别上，以便数字化表示。
在本实验中，信号发生器产生的正弦波信号作为输入信号，经过PCM编码器进行采样和量化处理后，输出为数字信号。
解码器接收到数字信号后，通过解码过程将其还原为模拟信号，最终通过音频播放器播放出来。
PCM编码的优点是可以准确地还原原始信号，保持良好的信号质量。
同时，由于PCM编码是一种线性编码方式，具有较好的抗噪声能力。
然而，PCM编码的缺点是需要较大的存储空间和传输带宽，不适用于对存储和传输资源要求较高的场景。
实验结果与分析通过实验观察，可以发现PCM编码器输出的信号波形与输入信号相似，但存在一定的误差。
Pcm编译码实验报告
Pcm编译码实验报告学院：信息学院姓名：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。
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。
实验三PCM编译码器通信实验
PCM编译码器一.实验原理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fh，则可以唯一地由频率等于或大于2fh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。
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）。
当抽样频率fs 低于2倍语音信号的最高频率fh，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。
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fh 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fh，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。
PCM编译码模块将来自用户接口模块的模拟信号进行PCM编译码，该模块采用MC145540集成电路完成PCM编译码功能。
该器件具有多种工作模式和功能，工作前通过显示控制模块将其配置成直接PCM模式（直接将PCM码进行打包传输），使其具有以下功能：1、对来自接口模块发支路的模拟信号进行PCM编码输出。
2、将输入的PCM码字进行译码（即通话对方的PCM码字），并将译码之后的模拟信号送入用户接口模块。
PCM编译码器模块电路与ADPCM编译码器模块电路完全一样，由语音编译码集成电路U502（MC145540）、运放U501（TL082）、晶振U503（20.48MHz）及相应的跳线开关、电位器组成。
PCM编译码实验
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编译码实验
图 5-6 W681512 逻辑方框图
44
图 5-7 W681512 管脚排列图 3、 W681512 管脚的功能 （1）RO+：接收滤波器的非倒相输出 （2）RO-：接收滤波器的倒相输出 （3）PAI：功率放大器的倒相输入 （4）PAO-：功率放大器的倒相输出 （5）PAO+：功率放大器的非倒相输出 （6）VDD：供电引脚 （7）FSR：接收帧同步脉冲，它启动 BCLKR，于是 PCM 数据移入 PCMR，FSR 为
的编码和译码与差错控制编码和译码是完全不同的，前者是属于信源编码的范畴。
在现有的编码方法中，若按编码的速度来分，大致可分为两大类：低速编码和高速编
码。通信中一般都采用第二类。编码器的种类大体上可以归结为三类：逐次比较型、折叠
级联型、混合型。本实验模块中的编码芯片 W681512 采用的是逐次比较型。在逐次比较型
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
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。
图 5-3 均匀量化过程示意图
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
的方法。
表 5-2 段落码
段落序号
段落码
8
111
7
110
6
101
5
100
PCM编译码实验
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实验
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。
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硬件实验二
一、实验名称
PCM编译码实验
二、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 编译码系统的动向范围和频次特征的定义及丈量方法。
三、实验仪器
1.双踪示波器一台
2.通讯原理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
四、实验内容与实验步骤
1．实验连线
封闭系统电源，进行以下连结：
源端口目的端口
正弦信号源： OUT1PCM&ADPCM编译码单元： STA 正弦信号源： OUT2PCM&ADPCM编译码单元： STB
PCM&ADPCM编译码单元： PCM PCM&ADPCM编译码单元： PCM AOUT AIN
PCM&ADPCM编译码单元： PCM PCM&ADPCM编译码单元： PCM BOUT BIN
PCM&ADPCM编译码单元：PCM&ADPCM编译码单元：
PCM_IN PCM_OUT
非集群
方式
集群方式
2.熟习 PCM 编译码模块，开关 K1 接通 SL1(或 SL3、 SL5、SL6)，翻开电源开关。
3．用示波器察看STA、STB，将其幅度调至2V。
4.用示波器察看 PCM 编码输出信号。
当采纳非集群方式时：
丈量 A 通道时：将示波器 CH1接 SLA（示滤波器扫描周期不超出 SLA
的周期，以便察看到一个完好的帧信号），CH2接PCM A OUT，察
看编码后的数据与时隙同步信号的关系。
丈量 B 通道时：将示波器 CH1 接 SLB，（示滤波器扫描周期不超出
SLB的周期，以便察看到一个完好的帧信号），CH2接 PCM B OUT，
察看编码后的数据与时隙同步信号的关系。
当采纳集群方式时：将示波器 CH1接 SL0，（示滤波器扫描周期不超出 SL0
的周期，以便察看到一个完好的帧信号），CH2分别接 SLA、PCM A OUT、
SLB、PCM B OUT以及 PCM_OUT，察看编码后的数据所处时隙地点与时隙
同步信号的关系以及 PCM 信号的帧构造（注意：本实验的帧构造中有
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，察看 PCM 基群帧构造的变化
状况。
5.用示波器察看 PCM 译码输出信号
示波器的 CH1 接 STA，CH2 接 SRA，察看这两个信号波形能否同样 (有相
位差 )。
示波器的 CH1 接 STB， CH2接 SRB，察看这两个信号波形能否同样 (有
相位差 )。
6.用示波器定性察看 PCM 编译码器的动向范围。
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，察看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，察看译码输出波形 (当
衰减 45dB 以上时，译码输出信号波形上叠加有较显然的噪声)。
7.定量测试 PCM 编译码器的频次特征。
频次特征测试框图以下图。
将输入信号电压调至 2V p-p左右，改变信号频次，
丈量译码输出信号幅度，将测试结果填入表中。
音频信号源编码器译码器示波器
频次特征测试框图
输入信号4
频次 (KHZ)
输出信号
幅度 (V)
8.两人通话实验
本模块供给了两个人通话的信道。
因为麦克风输出的信号幅度比较小，需放
大到 2V p-p左右再由 STA和 STB输入到两个编码器。
译码器输出信号由 SRA和SRB 输出，其幅度较大 (与 STA-IN、 STB-IN同样 )，需衰减到适合值后再送给扬声器。
在话筒输入放大电路中，能够经过调整可调电阻R18 来改变输出增益。
在语音输出放大电路中，能够经过调整可调电阻R12和 R22 来改变输出音量。
在实验时，只要将话筒输出信号从MIC_OUT端口连结到STA（或STB），再将译码后的语音信号从SRA（或SRB）连结到MIC_IN 即可，但需将STA或STB 端口的的原有连线去除。
五、实验结果记录与剖析
1.用示波器察看 STA、STB以下，幅度为 2V
2.用示波器察看 PCM 编码输出信号
（ 1）当采纳非集群方式时： A 通道 SLA与 PCM A OUT波形以下
B 通道 SLB与 PCM B OUT波形以下
（ 2）当采纳集群方式时： SL0与 SLA波形以下SL0与 PCM A OUT波形以下
SL0与 SLB波形以下
SL0与 PCM B OUT波形以下
SL0与 PCM OUT波形以下 (S2 接 SL1) SL0与 PCM OUT波形以下 (S2 接 SL2) SL0与 PCM OUT波形以下 (S2 接 SL3) SL0与 PCM OUT波形以下 (S2 接 SL4)
结论： SL0是PCM基群的时隙同步信号，信号A,B信号插入到相应的时隙，编码输出的地点仍在相应的时隙。
编码输出总会延缓与输入。
此中第 2个时隙是 A信号，3,5,6时隙都是 B信号。
每一路信号能独自测试，最后复接正确输出。
3.用示波器察看 PCM译码输出信号
STA与SRA波形以下
结论：译码输出比输入有渺小的相位差，即在时间上滞后。
STB与 SRB波形以下
结论：译码输出比输入有渺小的相位差，即在时间上滞后。
4.用示波器定性察看 PCM编译码器的动向范围。
幅度大于5VP-P时STA（编码输入）与 SRA（译码输出）波形图
幅度等于5VP-P时STA（编码输入）与 SRA（译码输出）波形图衰减 10dB波形图
衰减 20dB波形图
衰减 30dB波形图
衰减 40dB波形图
衰减 40dB以上波形已看不清译码输出波形有显然的噪声
结论：当幅度衰减 40dB以上时译码输出波形有显然的噪声。
５. 定量测试 PCM编译码器的频次特
征表格记录以下 :
输入信号频次 (KHZ) 4321
输出信号幅度(V)
六．思虑题及总结
1.整理实验记录，画出译码输出信号幅度与编码输入信号频次之间的关系曲线。
答：实验数据记录如上表所示，关系曲线以下 :
2.设 PCM 通讯系统传输两路话音，每帧三个时隙，每路话音各占一个时隙，
另一个时隙为帧同步时隙，使用 TP3057 编译码器。
求：
(1)编码器的抽样信号频次实时钟信号频次，以及两个抽样信号之间的相位关系。
(2)时分复用信号码速率、帧构造。
(3)采纳 PCM 基带传输，线路码为 HDB3 码，设计此通讯系统的详尽方框图以及PCM编译码电路。
(4)采纳 PCM/2DPSK频带传输，设计此通讯系统的详尽方框图。
答：
七．
七、实验心得
本次硬件实验中，我们做了对于PCM 编译码实验，对此部分的知识有了更深的认识,进一步理解了PCM 编码的原理。
在本学期所学课程《通讯原理》中，我们学习了有关知识理论知识，经过此次硬件实验，更为加深了对课本知识
的理解，将理论运用于了实践，也锻炼自己了独立思虑能力以及解决问题
剖析问题能力。