通原实验3-pcm实验通原验3-pcm实验通原实验3-pcm实验通原实验3-pcm实验.ppt

厚德博学 追求卓越 通信原理实验 脉冲编码(PCM) 调制与解调系统实验 * 信息传输传输系统中 信源的编码 实验技术 模拟信号的数字化→脉冲编码调制（PCM） 原理→自适应差分脉冲编码调制（ADPCM） 系统工作原理； 研究内容 4.通过了解大规模集成电路MC145540的功能与使用方法，进一步掌握PCM通信系统的工作原理。 1.通过脉冲编码调制与解调系统实验，加深理解脉冲编码调制与解调技术的特点。 2.通过PCM编/译码系统实验，掌握PCM编/译码系统的电路组成与工作原理，建立PCM通信系统的基本概念。 3.定量分析并掌握模拟信号按13折线A律特性编成的八位码的方法。 一、实 验 目 的 (2)PCM译码 ①输出时钟和帧同步时隙信号观测 (1)PCM编码 ②抽样时钟信号与PCM编码数据测量 ① PCM译码器输出模拟信号观测 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。 二、实 验 内 容 三、实 验 原 理 由此可见，脉冲编码调制方式就是一种传递模拟信号的数字通信方式。 3.1 PCM基本原理 脉冲编码调制 把一个时间连续、取值连续的模拟信号进行抽样，变换成时间离散信号后，再进行量化、编码，变换成时间离散、取值离散的数字信号的过程。 抽样 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。 量化 把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组相近的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。 编码 用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。 模拟信号 数字信号 S T 1 . 0 2 . 0 3 . 0 4 . 0 5 . 0 6 . 0 7 . 0 8 . 0 9 . 0 0 . 1 1 . 1 2 . 1 3 . 1 4 . 1 5 . 1 ( ) V t f 0.34=0.3 0.87=0.9 1.46=1.5 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。 * 在CCITT建议中，A=87.56。在具体实现时压缩曲线c(x)用13段折线来近似，量化电平数L=256，即编码位数R=8。因为对语音的采样频率为8kHz，这样，A率13折线的PCM输出数据流速率为64kb/s。 目前国际上普遍采用容易实现的A律13折线压扩特性和μ律15折线的压扩特性。我国规定采用A律13折线压扩特性。本实验中的PCM采用的是A律13折线PCM。由通信原理基础知识可知，A率对数压缩特性定义为： 三、实 验 原 理 3.2 PCM输出数据速率 3.3 A律13折线的压缩示意图 三、实 验 原 理 负电平部分的压扩特性和正电平部分的压扩特性是对称的 ，所以讨论正电平压扩特性。 这种量化方式相比于线性量化，当信号为小信号时，其信噪比较高（尤其是语音信号）。 本来划分的16折线段实际为13折线段。 PCM编码对一个采样值量化编码后得到的是8比特的编码，这8比特的码位安排： 8比特的码位安排分别为： 编码的第一位C1为极性码，正电平为1，负电平为0。 C2～C4为段落码，表示信号绝对值处在哪个段落，3位码的8种可能状态分别代表8个段落的起点电平。 C5～C8为段内码，段内码共4位，并且段内采用均匀量化的方式，故共有24=16个均匀量化级。 但因段落长度不等，故不同段落间的量化级是非均匀的。小信号时，段落短，量化间隔小；反之，量化间隔大。 13折线中的第一、 二段最短，只有归一化的1/128，再将它等分16小段。 这是最小的量化级间隔，它仅有输入信号归一化值的1/2048，记为Δ，代表一个量化单位。 第八段最长，它是归一化值的1/2，将它等分16小段后，每一小段归一化长度相当于64个最小量化间隔，记为64Δ。 其余各段的最小量化间隔的计算以此类推。 但因段落长度不等，故不同段落间的量化级是非均匀的。小信号时，段落短，量化间隔小；反之，量化间隔大。 段落序号 电平范围 段落码 段落起始 电平 量化间隔 段内码对应权值 8 1024~2048 111 1024 64 512 256 128 64 7 512~1024 110 512 32 256 128 64 32 6 256~512 101 256 16 128 64 32 16 5 128~256 100 128 8 64 32 16 8 4 64~ 128 011 64 4 32 16 8 4 3 32~64 010 32 2 16 8 4 2 2 16~32 001 16 1 8 4 2 1 1 0~16 000 0 1 8 4 2 1 13折线PCM参数 3.4 PCM调制解调系统电路组成框