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1、实验十三自适应差值脉冲编码调制(ADPCM)系统实验一、实验目的1．加深对自适应差值脉冲编码调制(ADPCM)工作原理的理解2．了解大规模集成电路MC14550的电路组成及工作过程3．了解利用编写程序对其芯片MC145540的控制与输出处理过程二、预习要求认真预习数字通信原理中有关PCM编解码原理与自适应差值脉冲编码调制(ADPCM)的原理及其算法等有关章节和其它相关内容。三、实验仪器仪表及所用芯片简介（一）实验仪器仪表1．＋5Ｖ、－5Ｖ双路直流稳压电源 一台 2．二踪示波器 一台3．信号发生器一台4．三用表 一块 5．数字通信号与信号处理实验系统实验箱一台6．失真度仪
2、 一台（二）所用芯片简介MC145540自适应差值脉冲编码调制（ADPCM、CODEC）编译码器。①典型参数：PW=65Mw,当工作电压在3V~5V时,温度范围从－40℃~＋85℃,具有降功耗能。见实验工作原理中的介绍。②外引线排列图见右图所示。本实验所用集成电路芯片有：74F04,TL084,MC145540,其中前两种已介绍过了。下面列出MC145540专用集成电路芯片的管脚排列。四、实验电路工作原理在数字通信系统传送与处理过程中,发送、接收、处理的信息是二进制数码,因而它与模拟通信相比,具有抗干扰性强(可中继再生,防止噪声积累)、便于加密、适于处理与集成化,可靠性好及能构成综合业
3、务数字网络等特点,基于这些优点,使得数字通信业已成为现代通信技术发展的重要方向。对于电话数字通信,需要对话音进行编码与解码,即进行A－D、D－A变换。将模拟话转为数字话,话音编码方法很多,常用的有脉冲编码调制(PCM)－PulseCodeModulation),增量调制(DM或ΔM－DeltaModulation),线性预测编码(LPC－LinearPredictivecoding)及它们的改进方法：差值脉冲编码调制(DPCM),自适应差值脉冲编码调制(ADPCM)与自适应增量调制(ADM)等。其中除LPC为参数编码外,其它均为波形编码。在分析ADPCM(AdaptiveDiffere
4、ntialPulseCodeModulation)工作原理之前,必须搞清楚PCM的工作原理才能进行分析,关于PCM编译码的原理及其工作过程请参见原理教材与本实验教材的实验四,这里不再重复讲述。目前,脉冲编码调制(PCM)的数字通信系统已经在大容量数字微波、光纤通信系统以及市话网局间中继传输系统中获的广泛的应用。但是,由于目前世界各国的数字通信网正在得到讯速发展,现有的PCM编码必须采用64kbit/a的A律或u律对数压扩的方法,才能符和长途电话传输语音的质量指标,这样其占用频带要比模拟单边带通系统宽很多倍。因此,在拥有相同频带宽度的传输系统中,PCM能传送的电话路数要比模拟单边带通信方
5、式传送的电话路数少得多。这样,对于费用昂贵的长途大容量传输系统,尤其是对于卫星通信系统,采用PCM数字通信方式的经济性能很难和模拟通信相比拟。至于在超短波波波段的移动通信网中,由于其频带有限(每路电话必须小于25KHZ),64kbit/sPCM更难于获得应用。因此,人们一直致力于研究压缩数字话语音占用频带的工作,也就是努力在相同质量指标的条件下,降低数字化语音数码率,以提高数字通信系统的频带利用率。近些年来,人们在不断改进PCM、DM的性能,陆续开发出多种新编码形式,从而达到改善话音质量和降低数码率的目的。常见的有差值脉冲编码调制(DPCM)与自适应差值PCM(ADPCM),及增量总和
6、调制(Δ－Σ),连续可变斜率增量调制(CVSD)与自适应增量调制(ADM)。采用这些方法一般在保证相同音质下,可使PCM的数码率从64kb/s降到32或16kb/s；使DM的数码率从32kb/s降到16或8kb/s。差值PCM(DPCM)和自适应差值PCM(ADPCM)是在PCM基础上改进的新型数字话方法,它在实现上采用预测技术减少量化编码器输入信号多余度,将差值信号编码以提高效率、降低编码信号速率,它广泛应用于语音和图像信号数字话。CCITT近几年确定了64kb/s－32kb/s变换体制,将标准的PCM码变换为32kb/sADPCM码,传输后在恢复为64kb/sPCM信号,从而使64
7、kb/s数字话压缩率一倍,使传输信道的容量扩大一倍。通常,人们把低于64kbit/s数码率的语音编码方法称为语音压缩编码技术,语音压缩编码方法很多,如有关分脉码调制(DPCM),子带编码(SBC),变换或编码(ATC),多脉冲激励线性预测编码(MPLPC),参加或波形失量编码(VQ),随机码激励统计编码(CELP)等等。多年来大量的研究表明,自适应差分脉码调制(ADPCM)是语言压缩编码中复杂度较低的一种方法。它能在32kbit/s数码率上达到
