PCM编译码实验

一、实验目的

理解和掌握PCM编译码原理及PCM编译码性能；熟悉PCM编译码专用集成芯片的功能和使用方法及各种时钟间的关系；熟悉语音数字化技术的主要指标及测量方法。

二、实验内容

利用SystemView设计PCM编译码。

三、实验原理及说明

模拟信号的数字传输系统组成如图1所示。

图1

（1）模数转换(A/D 转换)：包括抽样、量化、编码三部分电路。

（2）数字通信系统。

（3）数模转换(D/A 转换)：包括译码、重建(低通滤波器)两个部分。

其工作过程为：

发送端模数转换部分的作用是将模拟信号转换为数字信号，通常是二进制数字信号。模拟信号 x(t)输入后，首先由抽样电路将它转换成一系列时间上离散的抽样值x(nT_s)，然后用量化器把这些样值量化成幅度离散值，最后，编码电路将离散值转换成数字信号并送入数字通信系统进行传输。

数字传输系统可以采用基带和频带两种传输方式。

接收端数模转换部分的作用是把接收到的数字信号恢复成模拟信号。数字信号到接收端后，首先由译码电路将它变换成量化离散值，然后由低通滤波器恢复出模拟信号。

量化可分为均匀量化和非均匀量化。非均匀量化的原理框图如图2所示。

图2

PCM的编译码原理：把量化后的信号电平值转换成二进制码组的过程称为编码,其逆过程称为译码。PCM编码采用折叠码。折叠码左边第一位表示正负，用“1”码表示正，用“0”码表示负，第2位至最后一位表示幅度的绝对值。

具体编码过程采用A律13折线编码，在A律13折线编码中，正负方向共有16个段落，在每一段落内均匀分16个量化级，因此总的量化电平数L=256，编码位数n=8。第1位码为极性码，第2位~第4位码为段落码，表示信号绝对值处在哪个不均匀段落第5位~第8位码表示确定的不均匀段落内16个均匀量化电平中的某个均匀量化电平值。在接收端，根据接收到的二进制码组译出量化电平值，再经过低通滤波器恢复出原模拟信号。

四、实验设备

一台安装SystemView的PC机。

五、实验方法

根据图2的原理框图，可以建立基于SystemView仿真的模型图，如图3所示。

图3

其中，系统的时间设置为：采样频率200Hz，采样点数256，时间参数设置如图4所示。

图4

系统各图符的参数设置图5所示。

图5

其中，压缩器图符1和扩张器图符2均采用预设的率，也可以都改为A率。系统运行后得到的信号源波形、压扩后波形和接收端恢复的波形如图 6、7、8所示。

图6

图7

图8