通信原理实验指导书修订版2011

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1、通信原理实验指导书（众友实验箱）实验一脉冲编码调制及系统实验一、实验目的1、掌握脉冲编码调制与解调的基本原理。2、定量分析并掌握模拟信号按照13折线A律特性编成八位码的方法。3、通过了解大规模集成电路TP3067的功能与使用方法，进一步掌握PCM通信系统的工作流程。二、实验内容1、观察脉冲编码调制与解调的整个变换过程，分析PCM调制信号与基带模拟信号之间的关系，掌握其基本原理。2、定量分析不同幅度的基带模拟正弦信号按照13折线A律特性编成的八位码，并掌握该编码方法。三、实验仪器1、信号源模块2、模拟信号数字化模块3、20M双踪示波器一台4、连接线若干四、实验原理1、PCMI作原理所谓

2、脉冲编码调制，就是将模拟信号抽样量化，然后使已量化值变换成代码。脉码系统原理框图如图6-1所示。图6-1PCM系统原理框图上图中，抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散、幅度离散的数字信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。国际标准化的PCM码组（电话语音）是用八位码组代表一个抽样值。编码后的PCM码组，经数字信道传输，在接收端，用二进制码组重建模拟信号。解调过程屮，一般采用抽样保持电路。同吋，在对模拟信号抽样之前一般要进行预滤波,预滤波是为了把原始语音信号的频带限制在300Hz〜3400Hz内，

3、所以预滤波会引入一定的频带失真。在整个PCM通信系统屮，重建信号的失真主要来源于量化以及信道传输误码。我们定义信号与量化噪声的功率比为信噪比S/No国际电报电话咨询委员会(ITU-T)详细规定了信噪比的指标。下面将详细介绍PCM编码的整个过程，由于抽样原理已在前面实验中详细讨论过，故在此只讲述量化及编码的原理。(1)量化模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化两种，我们先讨论均匀量化。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。均匀量化中，每个量化区间的量化电平均取在各区间的中点，如图6-2所示。其量化I'可隔(量化台阶)厶卩取决于输入信号的变化范围和量化电平数。一旦输入信

4、号的变化范围和量化电平数被确定后，量化间隔也随之被确定。例如，输入信号的最小值和最大值分用a和b表示，量化电平数为M,那么，均匀量化的量化间隔为：

5、服这个缺点，实际屮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I'可来确定量化I'可隔的。对于信号取值小的区间，其量化间隔也小；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，非均匀暈化时，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。现在广泛采用两种対数压缩，美国采用“压缩律，我国和欧洲各国均采用A压

6、缩律。本实验模块采用的PCM编码方式也是A压缩律。所谓A压缩律就是压缩器具有如下特性的压缩律：Ax1+lnA0

7、417.7913.9311.981按折线分段的无011281641321161814121段落12345678斜率161684211214表中第二行的兀值是根据A=87.6吋计算得到的，第三行的兀值是13折线分段吋的值。可见，13折线各段落的分界点与/1=87.6曲线十分逼近，同时x按2的幕次分割有利于数字化。(1)编码所谓编码就是把量化后的信号变换成代码，其相反的过程称为译码。注意这里谈论的编码和译码与差错控制的编码和译码是完全不同的，前者属于信源编码的