现代通信技术实验讲义
在PCM脉冲编码调制中，话音信号经防混叠低通滤波器后进行脉冲抽样，变成时间上离散的PAM脉冲序列，然后将幅度连续的PAM脉冲序列用类似于“四舍五入”办法划归为有限种幅度，每一种幅度对应一组代码，因此PAM脉冲序列将转换成二进制编码序列。对于电话，CCITT规定抽样率为8KHz，每一抽样值编8位码（即为2=256个量化级），因而每话路PCM编码后的标准数码率是64kB。本实验应用的单路PCM编、译码电路是TP3057芯片（见图2-1中的虚线框）。此芯片采用a律十三折线编码，它设计应用于PCM 30/32系统中。它每一帧分32个时隙，采用时分复用方式，最多允许接入30个用户，每个用户各占据一个时隙，另外两个时隙分別用于同步和标志信号传送，系统码元速率为2.048MB。各用户PCM编码数据的发送和接收,受发送时序与接收时序控制,它仅在某一个特定的时隙中被发送和接收，而不同用户占据不同的时隙。若仅有一个用户，在一个PCM 帧里只能在某一个特定的时隙发送和接收该用户的PCM编码数据，在其它时隙没有数据输入或输出。
本实验模块中，为了降低对测试示波器的要求，将PCM 帧的传输速率设置为64Kbit/s或128Kbit/s两种，这样增加了编码数据码元的宽度，便于用低端示波器观测。此时一个PCM 帧里，可容纳的PCM编码分别为1路或2路。另外，发送时序FSX与接收时序FSR使用相同的时序，测试点为34TP01。实验结构框图已在模块上画出了，实验时需用信号连接线连接34P02和34P03两铆孔，即将编码数据直接送到译码端，传输信道可视为理想信道。
另外， TP3057芯片内部模拟信号的输入端有一个语音带通滤波器，其通带为200HZ～4000HZ，所以输入的模拟信号频率只能在这个范围内有效。
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四、各测量点的作用
34TP01：发送时序FSX和接收时序FSR输入测试点，频率为8KHz的矩形窄脉冲； 34TP02：PCM线路编译时钟信号的输入测试点； 34P01：模拟信号的输入铆孔； 34P02：PCM编码的输出铆孔； 34P03：PCM译码的输入铆孔；
34P04：译码输出的模拟信号铆孔，波形应与34P01相同。
注：一路数字编码输出波形为8比特编码(一般为7个半码元波形,最后半个码元波形被芯片内部移位寄存器在装载下一路数据前复位时丢失掉)，数据的速率由编译时钟决定，其中第一位为语音信号编码后的符号位，后七位为语音信号编码后的电平值。
五、实验内容及步骤
1．插入有关实验模块：
在关闭系统电源的条件下，将“时钟与基带数据发生模块”、“PCM/ADPCM编译码模块”，插到底板“G、H”号的位置插座上（具体位置可见底板右下角的“实验模块位置分
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布表”）。注意模块插头与底板插座的防呆口一致，模块位号与底板位号的一致。 2．加电：
打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。 3．PCM的编码时钟设定：
“时钟与基带数据产生器模块”上的拨码器4SW02设置“01000”，则PCM的编码时钟为64KHZ（后面将简写为：拨码器4SW02）。拨码器4SW02设置“01001”，则PCM的编码时钟为128KHZ。
4．时钟为64KHZ，模拟信号为同步正弦波的 PCM编码数据观察： （1）用专用铆孔导线将P04、34P01，34P02、34P03相连。 （2）拨码器4SW02设置“01000”，则PCM的编码时钟为64KHZ。
（3）双踪示波器探头分别接在测量点34TP01和34P02，观察抽样脉冲及 PCM编码数据。调节W04电位器，改变同步正弦波幅度，并仔细观察PCM编码数据的变化。特别注意观察，当无信号输入时，或信号幅度为0时，PCM编码器编码为11010101或为01010101，并不是一般教材所讲授的编全0码。因为无信号输入时，或信号幅度为0经常出现，编全0码容易使系统失步。此时时钟为64KHZ，一帧中只能容纳1路信号。
注意：（4）双踪示波器探头分别接在34P01和34P04，观察译码后的信号与输入模拟信号是否一致。
5．时钟为128KHZ，模拟信号为同步正弦波的PCM编码数据观察：
上述信号连接不变，将拨码器4SW02设置“01001”，则PCM的编码时钟为128KHZ。 双踪示波器探头分别接在测量点34TP01和34P02，观察抽样脉冲及 PCM编码数据。调节W04电位器，改变同步正弦波幅度，并仔细观察PCM编码数据的变化。注意，此时时钟为128KHZ，一帧中能容纳2路信号。本PCM编码仅一路信号，故仅占用一帧中的一半时隙。用示波器观察34P01和34P04两点波形，比较译码后的信号与输入信号是否一致。 6．模拟信号为非同步正弦波的 PCM编码数据观察：
改用非同步函数信号输入，分别改变输入模拟信号的幅度和频率，重复上列6、7步骤，观察非同步正弦波及 PCM编码数据波形。注意，频率范围不能超过4KHZ。此处由于非同步正弦波频率与抽样、编码时钟不同步，需仔细调节非同步正弦波频率才能在普通示波器上看到稳定的编码数据波形。
7．语音信号PCM编码、译码试听：将拨码器4SW02设置为“01111”，此时PCM编码时钟为64KHZ，接收滤波器截止频率为2.65KHZ。
用专用导线将P05（用户电话A语音信号发送输出）与34P01（模拟信号的输入）连接；34P04（译码输出的模拟信号）与P08（用户电话B语音信号接收输入）或与P4连接，34P02（编码输出）与34P03（译码输入）相连。对着用户电话A话筒讲话，在用户电话B耳机
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或扬声器中试听，直观感受PCM编码译码的效果。 8．关机拆线：
实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。
六、实验报告要求
1．当输入的模拟信号的幅度调节为0时，画出实验过程中各测量点的波型图，注意对应相位、时序关系。
2．观察同步正弦波（峰峰值0V～10V）的编码波形，读出正弦波的峰峰值、编码数据（至少12个编码数据）；设计表格，峰峰值每增加0.5V，记录一次有关数据并做分析，得出你的结论。
3．写出本次实验的心得体会，以及对本次实验有何改进意见。
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实验3 ADPCM编译码系统实验
一、实验目的
1．加深对自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)工作原理的理解； 2．了解大规模集成电路CP1306的电路组成及工作过程； 3. 了解利用编写程序对其芯片CP1306的控制与输出处理过程。
二、实验仪器
1．PCM/ADPCM编译码模块，位号：H 2．时钟与基带数据产生器模块，位号:G 3．20M双踪示波器1台 4．低频信号源1台（选用） 5．频率计1台（选用） 6．信号连接线3根
三、实验原理
ADPCM（Adaptive Differential Pulse Code Modulation，自适应差分脉冲编码调制）综合了APCM的自适应特性和DPCM系统的差分特性，是一种性能较好的波形编码。它的核心思想是：利用自适应改变量化台阶的大小，即使用小的量化台阶去编码小的差值，使用大的量化台阶去编码大的差值；使用过去的样本值估算下一个输入样本的预测值，使实际样本值和预测值之间的差值总是最小。ADPCM记录的量化值不是每个采样点的幅值，而是该点的幅值与前一个采样点幅值之差。
ADPCM是利用样本与样本之间的高度相关性和量化台阶自适应来压缩数据的一种波形编码技术。ADPCM标准是一个代码转换系统，它使用ADPCM转换技术实现64kb/s A律或u律PCM（脉冲编码调制）速率和32kb/s速率之间的相互转换。ADPCM的简化框图如图3-1所示。
本ADPCM编解码器的输入信号是PCM代码，采样率是8kHz，每个代码用8位表示，因此它的数据率为64kb/s。而ADPCM的输出代码是“自适应量化器”的输出，该输出是用4位表示的差分信号，它的采样率仍然是8kHz，它的数据率为32kb/s，这样就获得了2∶1的数据压缩。
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(a) ADPCM编码器
(b)ADPCM解码器 图3-1 ADPCM简化框图
本实验模块采用一款单路全双工PCM/ADPCM语音编解码芯片CP1306实现功能。选用主时钟频率MCLK为10.368MHz，收、发同步信号SYNC为8KHz窄脉冲信号，数据的时钟BCLK采用64kHz。
输入的模拟信号经34P05连接送入，隔直后经运放跟随后输入CP1306（1脚）。CP1306将模拟信号进行PCM信号编码，转换成μ律64Kps的PCM信号，从“PCMSO”（27脚）输出，没有设测试点。PCM信号经“PCMSI”（26脚）送入片内进行ADPCM编码，编码后的32KpsADPCM信号可从34P06铆孔输出。连接34P06和34P07进行自环，将32Kbps的ADPCM信号送入片内进行ADPCM解码，得到μ律64Kps的PCM信号，从“PCMRO”（23脚）送出，没有测试点。64Kps的PCM信号从“PCMRI”（22脚）送入片内进行PCM信号解码，解码后的模拟信号从VOUT（11脚）送出，经运放跟随后输出在34P08铆孔输出。其测试示意图见图3-2。
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