数字通信原理实验二PCM编解码单路多路实验.docx

数字通信原理 实验报告 实验二 PCM编解码单路多路实验 学院 专业 班级 姓名 学号 指导教师 实验报告评分：_______ 实验二 PCM编解码实验 一、实验目的 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、实验内容 1. 信号源实验 5. PCM一次群多路编码实验 1) 取样脉冲、定时时钟实验 1) PCM多路编码静态工作实验 2) 同步测试信号源实验 2) PCM一次群帧结构、帧同步信号实验 2. PCM单路编码实验 3) PCM一次群编码实验 1) 极性码编码实验 4) PCM一次群译码实验 2) 段内电平码编码实验 6. PCM系统性能调试 3) 段落码编码实验 1) 编码动态范围 3. PCM单路译码实验 2) 信噪比特性 4. PCM单路编译码实验 3) 频率特性 7. 学生常犯的测量错误 三、基本原理 模拟信号数字化可以用数种方式实现。脉冲编码调制(PCM)技术在数字通信系统中得到了广泛的应用。脉冲编码调制系统的原理方框图如图2.1所示。模拟信号经滤波后频带受到了限 图2.1 PCM系统原理框图 制。限带信号被抽样后形成PAM信号。PAM信号在时间上是离散化的，但是幅度取值却是连续变化的。编码器将PAM信号规定为有限种取值，然后把每个取值用二进制码组表示并传送出去。接收端收到二进制编码信号后经译码还原为PAM信号，再经滤波器恢复为模拟信号。经理论分析可知，人的语音信号的幅度概率密度为拉普拉斯分布。这是一种负指数分布，小幅度时概率密度大，而大幅度时概率密度小。因此，语言编码必须设法提高小信号时的信噪比。如果既要考虑到语音信号的幅度变化范围约有40一5OdB，又要考虑到在小信号时有足够好的通话质量，则至少需要11位至12位的线性编码。通常，一路信号的抽样频率为8kHz。这样，当采用线性编码时传输一路PCM符号约需1OOkbit/s的传信率。但是非线性编码却可以用7位至8位的编码使通话质量令人满意，而相应的一路PCM信号的传信率为64kbit/s。因此实用的PCM编译器都是非线性的。 非线性编码器具有特定的压缩特性，这种特性是为了使编码结果与信号幅度相匹配，以最大限度地减小量化噪声功率。目前得到广泛使用的是两种对数形式的压缩特性，即A 和μ律对数线近似。这两种体制均己成为国际建议。实验选用的集成化PCM编译码器CC2914片具有13折线逼近的对数压缩特性。编码器与译码器的压缩特性如图2.2和图2.3所示。图2.2中，每一个折线段各自被划分为16个分层电平。二相邻段落的分层按步阶1/2递减分段，而每个段落内的分层都是均匀的。 图2.2编码器压缩特性转换（A/D） 图2.3 译码器压缩特性转换（D/A） 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。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2.1、表2.2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。 表2.1 码位安排表 表2.2 A律13折线幅度码与其对应电平 1. 逐次反馈比较编码 所谓编码就是将抽样后的样值信号变换成二进码序列的方法，用的最多的是逐次反 图2.4 逐次反馈比较编码方框图 馈编码方案。图2.4是逐次反馈编码方框图。 编码的工作原理与天平称量物体重量的方法相似。 (1) 判定值(权值)的提供与编码方法 逐次反馈编码相当于天平称物，要提供一套大小不同的判定值(砝码)来作标准权值。当称量(比较)一次后，如果物体重量(相当于信号的抽样值)重于砝码(相当于设备中提供的判定值)时，下一次称量需保留原