資源描述：
《PCM編譯碼實驗和增量調制編譯碼驗證.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、PCM編譯碼實驗和增量調制編譯碼驗證1.2.2PCM編譯碼實驗一、實驗目的1.理解PCM編譯碼原理及PCM編譯碼性能；2.熟悉PCM編譯碼專用集成芯片的功能和使用方法及各種時鐘間的關系；3.熟悉語音數字化技術的主要指標及測量方法。二、實驗儀器1.RZ9681實驗平臺2.實驗模塊：?主控模塊?信源編碼與時分復用模塊-A33.100M雙通道示波器4.信號連接線5.PC機（二次開發(fā)）三、實驗原理3.1.抽樣信號的量化原理模擬信號抽樣后變成在時間離散的信號后，必須經過量化才成為數字信號。模擬信號的量化分為均勻量
2、化和非均勻量化兩種。把輸入模擬信號的取值域按等距離分割的量化就稱為均勻量化，每個量化區(qū)間的量化電平均取在各區(qū)間的中點，如下圖所示。q7信號實際值m6量化誤差信號量化值q6m5m(6Ts)mq(6Ts)q5m4t0Ts2Ts3TS4Ts5Ts6Ts7Tsq4m3q3m2q2圖1均勻量化過程示意圖均勻量化即為等間隔量化，無論抽樣值的大小如何，均勻量化的的量化噪聲不變，這也是均勻量化的主要缺點，因為均勻量化的量化噪聲只與量化間隔有關，因此對于小信號而言，這樣的固定的信噪比可能不滿足我們的需求。我們通常把滿足信
3、噪比要求的輸入信號取值范圍定義為動態(tài)范圍，那么，均勻量化時的信號動態(tài)范圍將受到較大的限制。因此，克服這個缺點，實際中往往采用非均勻量化。非均勻量化是根據信號的不同區(qū)間來確定量化間隔的。對于信號取值小的區(qū)間，其量化間隔?v也?。环粗?，量化間隔就大。相比于均勻量化固定的信噪比，無論是大信號還是小信號，非均勻量化都可以滿足一定的信噪比，對大信號和小信號的影響大致相同，即改善了小信號的信噪比。其次，非均勻量化可以實現大的動態(tài)范圍。非均勻量化的實際過程通常是將抽樣值壓縮后再進行均勻量化。均勻量化之后映射到原輸入信
4、號的上表現即為非均勻量化。壓縮的目的即是實現將小信號放大，將大信號壓縮的目的，這樣通過犧牲大信號一定的信噪比以提高小信號的信噪比，從而實現大的動態(tài)范圍。在接收端再經過擴張（壓縮的逆過程），從而恢復信號。本實驗中PCM編碼方式也是采用A壓縮律。A律壓擴特性是連續(xù)曲線，實際中往往都采用近似于A律函數規(guī)律的13折線（A=87.6）的壓擴特性。這樣，它基本保持連續(xù)壓擴特性曲線的優(yōu)點，又便于用數字電路來實現，如下圖所示。y(8)17(7)86(6)85(5)8未壓縮4(4)83(3)828(2)18(1)x011
5、111111321684212864圖213折線特性考慮正半軸特性，非均勻量化的縱軸為均勻量化，橫軸標準化后在0到1之間經過7次二等分，這樣得到8個點和8段直線，劃分出8個區(qū)間，可以被用3位碼表示。3.2脈沖編碼調制的基本原理量化后的信號是取值離散的數字信號,下一步是將這個數字信號編碼。通常把從模擬信號抽樣、量化，編碼變換成為二進制符號的基本過程，稱為脈沖編碼調制。在13折線法中，無論輸入信號是正是負，均用8位折疊二進制碼來表示輸入信號的抽樣量化值。其中，用第一位表示量化值的極性，其余七位（第二位至第八
6、位）則表示抽樣量化值的絕對大小。用第二到四位表示段落碼，用于表示抽樣值落在哪一個折線段中。每個折線段被均勻地劃分為16個量化級，這里用第五到第八位表示4位段內碼。3.3PCM編碼硬件實現完成PCM編碼的方式有多種，最常用的是采用集成電路完成PCM編譯碼，如TP3057、TP3067等，集成電路的優(yōu)點是電路簡單，只需幾個外圍元件和三種時鐘即可實現，不足是無法展示編碼的中間過程，這種方法比較適合實際通信系統(tǒng)。另一種PCM編碼方式是用軟件來實現，這種方法能分離出PCM編碼的中間過程，如：帶限、抽樣、量化、編碼
7、的完整過程。TP3057實現PCM編譯碼，原理框圖如下圖所示PCM信號輸出模擬信號輸入低通濾波器抽樣、量化、帶通濾波器（抗混疊）編碼模擬信號輸出PCM信號輸入低通濾波器重建濾波器波形解碼器時序控制器PCM編譯碼芯片FSBCLKMCLK圖3PCM編譯碼框圖集成芯片TP3057完成PCM編譯碼除了相應的外圍電路外，主要需要3種時鐘，即：編碼時鐘MCLK、線路時鐘BCLK、幀脈沖FS。三個時鐘需有一定的時序關系，否則芯片不能正常工作：編碼時鐘MCLK：是一個定值，2048K；線路時鐘BCLK：是64K的n倍，
8、即：64K、128K、256K、512K、1024K、2048K幾種；幀脈沖FS：是8K，脈寬必須是BCLK的一個時鐘周期；3.4PCM編碼算法實現3.4.1基于軟件算法完成PCM編碼，框圖如下圖所示：模擬信號輸入彩色液晶PCM信號輸出濾波器抽樣量化編碼STM32圖4軟件實現PCM編碼框圖3.4.2軟件PCM編碼原理在??律13折線編碼中，正負方向共16個段落，在每個折線段中有16個均勻分布的量化電平，因此一共有256個量化電平，用8位碼進
