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

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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

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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K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

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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KHz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。

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(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,观测信号的幅频特性 。

实验项目二 PCM编码规则验证

概述:该项目是通过改变输入信号幅度或编码时钟,对比观测 A律 PcM编译码和µ律PcM编译码输入输出波形, 从而了解 PcM编码规则。 1、关电,按图2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。

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KHz;编码及译码帧同步信号FS为8KHz。 4、实验操作及波形观测。

(1)以 Fs为触发,观测编码输入波形。示波器的 DIV(扫描时间)档调节为1oOus。 将正弦波幅度最大处调节到示波器的正中间, 记录波形。

(2)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。

五、实验结果

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图5 3K+1K输入波形和用于抽样方波波形对比

图6 译码输出和输入波形对比

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图7 输入3K+1K信号频谱

图8 译码输出频谱

图9 编码输出频谱

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图10 译码输出和编码输出波形

图11 译码输出和输入波形

图12 译码输出频谱

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图13 输入波形频谱

图14 clk和fs波形对比

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图15 编码输出和clk波形对比

图16 4KHz正弦输入波形和KHz的clk波形

图17 抽样波形和编码输出波形对比

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图18 clk波形与编码输出波形对比

六、思考题

（1）PCM的速率是多少，ADPCM的速率又是多少？有何意义？今天VoIP采用什么样的信源编码（请查找资料）？

答：PCM的速率是kbps，ADPCM的速率是32kbps，意义：ADPCM标准是一个代码转换系统，以实现 kbps A律或μ律PCM速率与32 kbps速率之间的相互转换。现代通信应用中常见的信源编码方式有：Huffman编码、算术编码、L-Z编码，这三种都是无损编码，另外还有一些有损的编码方式。

（2）实验中接收译码的时钟来自于发送端编码器的，而实际的通信系统中接收译码时钟怎么得到？（即时钟同步问题）

答：在数字传输系统或设备的标准接口上，信码与时钟信号总是成对出现的。但是在数字传输系统内部，为了节省信道，通常是把时钟信号与信码综合到一起传输。在发信端把两者合并起来，到收信端再把它们分开。在收信端进行信号分离时，通常是首先提取时钟信号，然后再借助于时钟信号来识别信码。时钟信号就是定时信号，用来同步

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△m编译码实验报告

一、实验目的

1、 掌握简单增量调制的工作原理。

2、 理解量化噪声及过载量化噪声的定义,掌握其测试方法。 3、 了解简单增量调制与 cvsD工作原理不同之处及性能上的差别。

二、实验器材

1、 主控&信号源模块、21号、3号模块 2、 双踪示波器 3、 连接线

三、实验原理 1、 Am编译码

( 1 ) 实验原理框图

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图一 △m编译码框图

(2)实验框图说明

编码输入信号与本地译码的信号相比较, 如果大于本地译码信号则输出正的量阶信号, 如果小于本地译码则输出负的量阶。 然后, 量阶会对本地译码的信号进行调整, 也就是编码部分″+″运算。编码输出是将正量阶变为1,负量阶变为0。 如译码的过程实际上就是编码的本地译码的过程。 四、实验步骤 .

实验项目一 △ M编码规则实验

概述:该项目是通过改变输入信号幅度,观测△M编译码输出波形,从而了解和验证△M增量调制编码规则 。 1、关电,按图一所示进行连线。

2、开电,设置主控菜单,选择【主菜单】→【通信原理】→【△m及cvSD编译码】→【Δm编码规则验证】 。调节信号源 W1使A-0uT的峰峰值为1V。 3、此时系统初始状态为:模拟信号源为正弦波,幅度为1v,频率为400Hz;编码和译码时钟为32KHz方波。 4、实验操作及波形观测。

对比X如j模块3的信源延时和编码输出，然后对比信源延时和本地译码。

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实验项目二 量化噪声观测

概述:该项目是通过比较观测输入信号和△M编译码输出信号波形,记录量化噪声波形, 从而了解△M编译码性能 。 1、 实验连线同项目一。

2、开电,设置主控菜单,选择【主菜单】→【Δm及CVSD编译码】→【△m量化噪声观测(400Hz)】→【设置量阶1000】。调节信号源W1使A-0UT的峰峰值为1V。

3、此时系统初始状态为:模拟信号源为正弦波,幅度为1v,频率为400Hz;编码和译码时钟为32KHz方波。 4、 实验操作及波形观测 。

示波器的 cH1测试“信源延时'' , cH2测试''本地译码” 。利用示波器的“减法”功能, 所观测到的波形即是量化噪声 。 记录量化噪声的波形 。

实验项目三 不同量阶△ M编译码的性能

概述: 该项目是通过改变不同△M编码量阶, 对比观测输入信号和△M编译码输出信号的波形, 记录量化噪声, 从而了解和分析不同量阶情况下△M编译码性能。

1、 实验连线和菜单设置同项目二。

2、调节信号源 W1使A-0UT的峰峰值为3V。

3、此时系统初始状态为:模拟信号源为正弦波,幅度为3V,频率为400Hz,编码和译码时钟为32KHz方波。

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4、实验操作及波形观测。

示波器的 cH1测试“信源延时”, cH2测试“本地译码” 。利用示波器的“减法”功能, 所观测到的波形即是量化噪声。记录量化噪声的波形。

(1)选择“设置量阶3000”,调节正弦波峰峰值为1v,测量并记录量化噪声的波形。 (2)保持“设置量阶3000'',调节正弦波峰峰值为3v,测量并记录量化噪声的波形。 (3)选择“设置量阶6000”,调节正弦波峰峰值为1V,测量并记录量化噪声的波形。 (4)保持“设置量阶6000”,调节正弦波峰峰值为3V,测量并记录量化噪声的波形。

实验项目四 Δ M编译码语音传输系统

概述:该项目是通过改变不同△M编码量阶,直观感受音乐信号的输出效果,从而体会△M编译码语音传输系统的性能 。 1、关电,按表格所示进行连线。

源端口 信号源: CLK 信号源: CLK 目标端口 模块3: TH9(编码一时钟) 模块3: THl5(译码一时钟) 模块3: TH5(LPF-IN) 模块3: TH13(编码一编码输入) 模块3: TH19(译码一译码输入) 模块21: TH12(音频输入) 连线说明 提供编码时钟 提供译码时钟 送入低通滤波器 信号源: MUSIC 模块3: TH6(LPF-〇UT) 模块3: TH14(编码一编码输出) 模块3: TH20(译码一译码输出) 提供编码信号 提供译码信号 送入扬声器

2、开电,设置主控菜单,选择【主菜单】→【通信原理】→【Δm及 CVSD编译码】→【ΔM语音信号传输】→【设置量阶1000】 。 3、此时系统初始状态为:编码输入信号为音乐信号。 4、实验操作及波形观测。

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调节21号模块“音量''旋钮,使音乐输出效果最好。分别“设置量阶1000”、“设置量阶3000”、“设置量阶6000'',比较3种量阶情况下声音的效果。（设置接量越大，声音效果越差。）

实验项目五 cvsD量阶观测

概述: 该项目是通过改变输入信号的幅度, 观测 cvsD编码输出信号的量阶变化情况, 了解 cvsD量阶变化规则。 1、连线同项目一。

2、开电,设置主控菜单,选择【主菜单】→【通信原理】→【△m及cvsD编译码】→【cvsD量阶观测】 。调节信号源 w1使A-0UT的峰峰值为1v。

3、此时系统初始状态为:模拟信号源为正弦波,幅度为1V,频率为400Hz。编码时钟频率为32㎃。

4、 实验操作及波形观测 。

以“编码输入''为触发,观测“量阶”。调节“A-0uT''的幅度,观测量阶的变化。

实验五、实验结果

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图一 信源延时和编码输出

图二 信源延迟和本地译码

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图三 时钟和码流信号

图四 输入波形和时钟

图五 信源延时和本地译码

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图六 量阶3000 正弦波峰峰值1V，量化噪声波形

图七 量阶3000 正弦波峰峰值3V，量化噪声波形

图八 量阶6000正弦波峰峰值1V，量化噪声波形

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图九 量阶6000 正弦波峰峰值3V，量化噪声波形

图十 语音量化1000

图十一 语音量化3000

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图十二 语音量化6000

下图为调节“A-0uT''的幅度,观测量阶的变化的结果图

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六、实验思考与分析

1、ΔM的典型速率是多少？ 答、16Kb/s和32kb/s。 2、PCM与ΔM的比较。

PCM和△M都是模拟信号数字化的基本方法,△M实际上是DPCM的一种特例。

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PCM系统的特点：多路信号统一编码，一般采用8位编码(语音信号).编码设备复杂，但质量较好。PCM系统一般用于大容量的干线通信。 △M系统的特点：单路信号单用一个编码设备，设备简单，一般数码率比PCM的低，质量次于PCM。△M一般适用于小容量支线通信，话路增减方便灵活。

在相同的信道传输速率下，对于量化信噪比，在传输速率低时，△M性能优越，在编码位数多、码率较高时，PCM性能优越。

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