实验一_PCM与ADPCM语音被压缩编码.doc

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1、实验一PCM与ADPCM语音压缩编码学院光电学院专业网络工程姓名陈炯烁学号106052011218一、实验目的1、了解PCM的基本原理和方法；2、了解ADPCM的基本原理；3、了解语音压缩编码的基本原理和过程。二、预备知识1、PCM的基本原理和方法；2、ADPCM的基本原理；三、实验仪器1、移动通信实验箱一台；2、台式计算机一台；四、实验原理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。由预备知识可知，A率对数压缩特性定义为：Ax0x

2、1/Ac(x)1lnA1lnAx1/Ax11lnA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。下图为A律13折线的压缩示意图：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，所以上图只画出了正电平压扩特性。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）。从图上可以看到，整个归一化电平区间被分为8个小区间，每个区间的斜率和起点电

3、平如下表：折线段落12345678斜率161684211/21/4区间起点01/1281/641/321/161/81/41/2正电平部分的第一段和第二段的斜率都是16，负电平部分的第一段和第二段的斜率也都是16，所以本来划分的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，下图是这8比特的码位安排：可见，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，

4、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，每一11小段长度为16。这是最小的量化级间隔，它仅有输入信号归一化值的12810241/2048，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11段后，每一小段归一化长度为16，相当于64个最小量化间隔，记为64Δ。232其余各段的最小量化间隔的计算以此类推。下图是13折线PCM的各段落段落内量化间隔，段落起始

5、终点值，量化间隔等参数的表：段落起始段落序号电平范围段落码量化间隔段内码对应权值电平102451225612864811110246420485122561286432711051232102462565121012561612864321651282561001288643216846412801164432168433264010322168422163200116184211016000018421此外，4位段内编码可以采用自然二进制编码，也可以采用格雷码或折叠二进制码。ADPCM编码原理参见本章预备知识。本次实验分为两个部分。一部分是对

6、一正弦信号进行A律13折线PCM编码的演示，另一部分是通过麦克风录制语音并延时回放，从主观感觉PCM，32kADPCM，16kADPCM的效果。本实验中，我们采用了Motorola的MC145540芯片来实现64KA律PCM编码、32KADPCM和16KADPCM编码。在实验箱上，与之相关的硬件测试点包括PCMCLK,PCMFSR,PCMTX,PCMRX，见下图示（右下角）。与MC145540的工作方式、时序图等相关信息，请参考MC145540的数据手册。五．实验步骤1、通过串行口将实验箱和电脑连接，给实验箱上电。将与实验箱相连的电脑上的学生平

7、台程序打开。在主界面上双击“传统语音压缩信源编码”实验图标，进入此实验界面。2、正弦信号通过A律13折线PCM编码的演示实验：首先在信源编码试验界面的左边选中量化方法为“A率”，然后点击“正弦信号量化演示”。试验界面的右边将会出现正弦通过A律13折线PCM编码的波形示意。信号第一路是原始输入模拟正弦信号，第二路是PCM编码以后的正弦信号的量化值，第三路是量化过程中因量化而造成的量化值和真实值的误差的波形图。界面的中间为A律13折线的正电平部分的压扩示意图。将鼠标放在右边第一路输入模拟正弦信号的曲线上，13折线图示意图上会即时给出鼠标所在位置的正

8、弦信号的输入未量化电平值，量化电平值，量化误差值，以及去掉极性的7位量化编码；同时折线上的圆形标点会随之移动，指示当前量化电平在13折线上的位置。试验