PCM编码
PCM 脉冲编码调制是Pulse Code Modulation的缩写。（又叫脉冲编码调制）：数字通信
的编码方式之一。主要过程是将话音、图像等模拟信号每隔一定时间进行取样，使其离散化，同时将抽样值按分层单位四舍五入取整量化，同时将抽样值按一组二进制码来表示抽
样脉冲的幅值。
模拟信号数字化必须经过三个过程，即抽样、量化和编码，以实现话音数
字化的脉冲编码调制（PCM，Pulse Coding Modulation）技术。
1.抽样(Samping)
抽样是把模拟信号以其信号最高频率2倍以上的频率提取样值（乃奎斯特抽
样定理），变为在时间轴上离散的抽样信号的过程。例如，话音信号带宽被
限制在0.3～3.4kHz内，用 8kHz的抽样频率（fs），就可获得能取代原来
连续话音信号的抽样信号。对一个正弦信号进行抽样获得的抽样信号是一个
脉冲幅度调制（PAM）信号，如下图对模拟正弦信号的抽样所示。对抽样信
号进行检波和平滑滤波，即可还原出原来的模拟信号。
2.量化（quantizing）
抽样信号虽然是时间轴上离散的信号，但仍然是模拟信号，其样值在一
定的取值范围内，可有无限多个值。显然，对无限个样值一一给出数字码组
来对应是不可能的。为了实现以数字码表示样值，必须采用“四舍五入”的
方法把样值分级“取整”，使一定取值范围内的样值由无限多个值变为有限
个值。这一过程称为量化。
量化后的抽样信号与量化前的抽样信号相比较，当然有所失真，且不再
是模拟信号。这种量化失真在接收端还原模拟信号时表现为噪声，并称为量
化噪声。量化噪声的大小取决于把样值分级“取整”的方式，分的级数越多，即量化级差或间隔越小，量化噪声也越小。
3.编码（Coding）
量化后的抽样信号在一定的取值范围内仅有有限个可取的样值，且信号正、负幅度分布的对称性使正、负样值的个数相等，正、负向的量化级对称
分布。若将有限个量化样值的绝对值从小到大依次排列，并对应地依次赋
予一个十进制数字代码（例如，赋予样值0的十进制数字代码为0），在码
前以“+”、“－”号为前缀，来区分样值的正、负，则量化后的抽样信号
就转化为按抽样时序排列的一串十进制数字码流，即十进制数字信号。简单
高效的数据系统是二进制码系统，因此，应将十进制数字代码变换成二进
制编码。根据十进制数字代码的总个数，可以确定所需二进制编码的位数，
即字长。这种把量化的抽样信号变换成给定字长的二进制码流的过程称为
编码。
话音PCM的抽样频率为8kHz，每个量化样值对应一个8位二进制码(一般采用8位编码是由量化标准来确定的，我国和欧洲一般采用的A律13折的非均匀量化方式分了8段，用二进制表示，至于怎么编码可以简单的说：采用8位二进制数编码表示一个抽样值，从高位到低位，排列次序是：极性码（D1），段间码（D2，D3，D4），段内码（D5，D6，D7，D8）；极性码用最高位：D1=1标志的抽样值，D1=0表示负抽样值。段间码用三位二进制码，分别表示8个非均匀的量化区段，正负区段对称，形成“折迭码”。段内码：用四位二进制码表示每个量化区段又被均匀分成的16个子区间。)，故话音数字编码信号的速率为8bits×8kHz=64kb/s。量化噪声随量化级数的增多和级差的缩小而减小。量化级数增多即样值个数增多，就要求更长的二进制编码。因此，量化噪声随二进制编码的位数增多而减小，即随数字编码信号的速率提高而减小。自然界中的声音非常复杂，波形极其复杂，通常我们采用的是脉冲代码调制编码，即PCM编码。PCM通过抽样、量化、编码三个步骤将连续变化的模拟信号转换为
数字编码。
4.抽样定理
在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.max大于信号中最高频率fmax的2倍时(fs.max>=2fmax)，采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中
的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的5～10倍；采样定理又称奈奎斯特定理。
基于Matlab的脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真
课程设计(论文)任务书 信息工程学院通信工程专业14-2 班 一、课程设计(论文)题目脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真 二、课程设计(论文)工作自2017年1 月3日起至2017年1月 13日止。 三、课程设计(论文) 地点: 图书馆、寝室、通信实验室（4-410）。 四、课程设计(论文)内容要求： 1．本课程设计的目的 （1）使学生掌握通信系统各功能模块的基本工作原理； （2）培养学生采用Matlab与Simulink相结合对各种编码与解码进行仿真的方法； （3）培养学生对PCM的理解能力； （4）能提高和挖掘学生对所学知识的实际应用能力即创新能力； （5）提高学生的科技论文写作能力。 2．课程设计的任务及要求 1）基本要求： （1）学习Matlab与Simulink仿真软件的使用； （2）对PCM，DPCM，ΔM编码与解码各功能模块的工作原理进行分析； （3）提出各种编码与解码电路的设计方案，选用合适的模块； （4）对所设计系统进行仿真； （5）并对仿真结果进行分析。 a. 采样定理的原理仿真 b. PCM编码与解码 c. DPCM编码与解码；增量调制（至少选做一种） 2）创新要求： 3）课程设计论文编写要求 （1）要按照书稿的规格打印誊写毕业论文 （2）论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等 （3）毕业论文装订按学校的统一要求完成 4）答辩标准： （1）完成原理分析（20分） （2）系统方案选择（30分） （3）仿真结果分析（30分） （4）论文写作（20分） 5）参考文献： （1）王俊峰.《通信原理MATLAB仿真教程》人民邮电出版社第1版 .2010.11.1 （2）赵静.《基于MATLAB的通信系统仿真》北京航空航天大学出版社
基于Matlab的脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真课程设计任务书
课程设计任务书 题目: 脉冲编码调制（PCM）的实现 初始条件： 1、MATLAB软件； 2、脉冲编码调制相关知识。 要求完成的主要任务: 1、任务 实现脉冲编码调制（PCM）技术的三个过程：采样、量化与编码。 2、要求 用仿真软件对其进行验证，使其满足以下要求： （1）模拟信号的最高频率限制在4KHZ以内； （2）分别实现64级电平的均匀量化和A压缩率的非均匀量化； （3）按照13折线A律特性编成8位码。 时间安排： 第1，2天：分析题目，方案设计； 第3，4，5天：软件设计； 第6，7天：系统仿真； 第8天：答辩，完成设计说明书。 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要....................................................................... I Abstract................................................................... II 1 绪论 (1) 2 MATLAB简介 (2) 2.1 MATLAB软件简介 (2) 2.2 MATLAB程序设计方法 (2) 3 PCM脉冲编码原理 (4) 3.1 模拟信号的抽样及频谱分析 (4) 3.1.1 信号的采样 (4) 3.1.2 抽样定理 (4) 3.1.3 采样信号的频谱分析 (5) 3.2 量化 (5) 3.2.1 量化的定义 (5) 3.2.2 量化的分类 (6) 3.2.3 MATLAB的A律13折线量化 (12) 3.3 PCM编码 (13) 3.3.1 编码的定义 (13) 3.3.2 码型的选择 (13) 3.3.3 PCM脉冲编码的原理 (13) 4 PCM的MATLAB实现 (15) 4.1 PCM抽样的MATLAB实现 (15) 4.2 PCM量化的MATLAB实现 (18) 4.2.1 PCM均匀量化的MATLAB实现 (18) 4.2.2 PCM A律非均匀量化的MATLAB实现 (20) 4.3 PCM A律13折线编码的MATLAB实现 (22) 5 结果分析及总结 (25) 参考文献 (26)
脉冲编码调制(PCM)系统.
脉冲编码调制（PCM）系统 摘要： 脉冲编码调制（PulseCodeModulation），简称PCM。是数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生。PCM的优点就是音质好，缺点就是体积大。PCM可以提供用户从2M到155M速率的数字数据专线业务，也可以提供话音、图象传送、远程教学等其他业务。 关键字： 脉冲编码调制、取样、量化、编码、解码 Abstract: Pulse Code Modulation (PulseCodeModulation), referred to as PCM. Digital signal is a continuous change in analog signal sampling, quantization and coding production. PCM sound quality is good advantages and disadvantages are bulky. PCM can provide users from 2M to 155M line speed of digital data services, can also provide voice, video transmission, remote learning, and other businesses. Keywords: Pulse code modulation, modulation, demodulation
目录 一、工作原理 (4) 1.1 取样 (5) 1.2 量化 (5) 1.3 编码 (7) 1.4 再生 (10) 1.5 解码 (10) 二、芯片选择 (11) 2.1 TP3067管脚定义 (13) 三、电路设计 (14) 四、心得体会 (16)
脉冲编码调制CM系统设计与仿真
脉冲编码调制C M系统 设计与仿真 Company number【1089WT-1898YT-1W8CB-9UUT-92108】
脉冲编码调制(P C M)系统设计与仿真摘要 : SystemView 仿真软件可以实现多层次的通信系统仿真。脉冲编码调制（PCM）是现代语音通信中数字化的重要编码方式。利用SystemView 实现脉冲编码调制(PCM)仿真，可以为硬件电路实现提供理论依据。通过仿真展示了PCM编码实现的设计思路及具体过程，并加以进行分析。 关键词: PCM 编译码 1、引言 随着电子技术和计算机技术的发展，仿真技术得到了广泛的应用。基于信号的用于通信系统的动态仿真软件SystemView具有强大的功能，可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用，并且提供了嵌入式的模块分析方法，形成多层系统，使系统设计更加简洁明了，便于完成复杂系统的设计。 SystemView具有良好的交互界面，通过分析窗口和示波器模拟等方法，提供了一个可视的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域也得到认可，尤其在信号分析、通信系统等领域。其可以实现复杂的模拟、数字及数模混合电路及各种速率系统，并提供了内容丰富的基本库和专业库。本文主要阐述了如何利用SystemView实现脉冲编码调制（PCM）。系统的实现通过模块分层实现，模块主要由PCM编码模块、PCM译码模块、及逻辑时钟控制信号构成。通过仿真设计电路，分析电路仿真结果，为最终硬件实现提供理论依据。 2、系统介绍 PCM即脉冲编码调制，在通信系统中完成将语音信号数字化功能。PCM的实现主要包括三个步骤完成：抽样、量化、编码。分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。根据CCITT的建议，为改善小信号量化性能，采
脉冲编码调制(PCM)实验报告
脉冲编码调制(PCM)实验 一、实验目的 1.了解语音信号编译码的工作原理； 2. 验证PCM 编码原理； 3. 初步了解PCM 专用大规模集成电路的工作原理和应用； 4. 了解语音信号数字化技术的主要指标及测试方法。 二、实验仪器 双踪同步示波器1台；直流稳压电源l 台；低频信号发生器l 台；失真 度测试仪l 台；PCM 实验箱l 台。 三、实验原理 PCM数字终端机的结构示意图如下： PCM 原理图如下：
PCM 编译码原理为： 1.PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。 2.抽样:把连续时间模拟信号转换成离散时间连续幅度的抽样信号； 3.量化:把离散时间连续幅度的抽样信号转换成离散时间离散幅度的数字 信号； 4.编码:将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。 5.国际标准化的PCM 码组(电话语音)是八位码组代表一个抽样值。 https://www.wendangku.net/doc/123230815.html,ITT G.712 详细规定了它的S/N指标，还规定比特率为64Kb/s. 使用 A 律或u 律编码律。 内为均匀分层量化，即等问隔16 个分层。 系统性能测试有三项指标，即动态范围、信噪比特性和频率特性。在满足一定信噪比(SIN)条件下，编译码系统所对应的音频信号的幅度范围定义为动态范围。
PCM 编译码系统动态范围样板值图： 动态范围测试框图： （一）时钟部分： 1.主振频率为4096KHz；用示波器在测试点(1)观察主振波形，用 示波器测量其频率。同样在(2) 、(3)和(4)观察并测量其它时钟信 号，并记录各点波形的频率和幅度。 （二）PCM编译码器： 1.音频信号(f=1KHz,Vpp=2V) 从(5)、(5’)输入；在(6)观察到PCM 编 码输出的码流； 2.连接(6)-(7)，在测试点(8)可观察到经译码和接收低通滤波器恢复 出的输出音频信号，记录测试此点的波形参数。 （三）系统性能测试： 1.动态范围：取输入信号的最大幅度为5Vpp，信号由小至大调节， 测出此时的S/N值，记录于表。 2. 信噪比特性：在上一项测试中选择出最佳编码电平(S/N最高)， 在此电平下测试不同频率下的信噪比值。频率选择在500Hz、 1000Hz、1500Hz、2000Hz、3000Hz；记录对应的信噪比。 3.频率特性：选一合适的输入电平(Vin=2Vpp) ，改变输入信号的 频率，在(8)处逐频率点测出译码输出信号的电压值，频率特性 测试数据记录于表。
基于Matlab的脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真
课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 脉冲编码调制（PCM）的实现 初始条件： 1、MATLAB软件； 2、脉冲编码调制相关知识。 要求完成的主要任务: 1、任务 实现脉冲编码调制（PCM）技术的三个过程：采样、量化与编码。 2、要求 用仿真软件对其进行验证，使其满足以下要求： （1）模拟信号的最高频率限制在4KHZ以内； （2）分别实现64级电平的均匀量化和A压缩率的非均匀量化； （3）按照13折线A律特性编成8位码。 时间安排： 第1，2天：分析题目，方案设计； 第3，4，5天：软件设计； 第6，7天：系统仿真； 第8天：答辩，完成设计说明书。 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要....................................................................... I Abstract................................................................... II 1 绪论 (1) 2 MATLAB简介 (2) 2.1 MATLAB软件简介 (2) 2.2 MATLAB程序设计方法 (2) 3 PCM脉冲编码原理 (4) 3.1 模拟信号的抽样及频谱分析 (4) 3.1.1 信号的采样 (4) 3.1.2 抽样定理 (4) 3.1.3 采样信号的频谱分析 (5) 3.2 量化 (5) 3.2.1 量化的定义 (5) 3.2.2 量化的分类 (6) 3.2.3 MATLAB的A律13折线量化 (12) 3.3 PCM编码 (12) 3.3.1 编码的定义 (12) 3.3.2 码型的选择 (13) 3.3.3 PCM脉冲编码的原理 (13) 4 PCM的MATLAB实现 (15) 4.1 PCM抽样的MATLAB实现 (15) 4.2 PCM量化的MATLAB实现 (18) 4.2.1 PCM均匀量化的MATLAB实现 (18) 4.2.2 PCM A律非均匀量化的MATLAB实现 (20) 4.3 PCM A律13折线编码的MATLAB实现 (22) 5 结果分析及总结 (25) 参考文献 (26)
脉冲编码调制
脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真 目录 一、前言 (2) 二，设计目的 (3) 三、脉冲编码调制介绍 (3) 3.1简介 (3) 3.2脉冲编码调制PCM的基本原理 (4) 3.3编码 (5) 四、设计步骤 (5) 4.1系统介绍 (5) 4.2PCM编码器组件功能实现 (9) 4.3 PCM编码器模块 (10) 4.4 PCM译码器模块 (11) 4.5、系统仿真模型 (12) 4.6仿真波形 (13) 五、设计过程中需解决的问题 (14) 六、设计心得......................... 错误！未定义书签。参考文献 (14)
脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真 摘要: SystemView 仿真软件可以实现多层次的通信系统仿真。脉冲编码调制（PCM）是现代语音通信中数字化的重要编码方式。利用SystemView 实现脉冲编码调制(PCM)仿真，可以为硬件电路实现提供理论依据。通过仿真展示了PCM 编码实现的设计思路及具体过程，并加以进行分析。 ABSTRACT SystemView simulation software multi-level communication system simulation. Pulse code modulation (PCM) is a modern digital voice communication important encoding. SystemView achieved using pulse code modulation (PCM) emulation, the hardware circuit can provide a theoretical basis. The simulation shows the PCM code to implement the design concept and the specific process and analyze them. 关键词: PCM 编译码 一、前言 随着电子技术和计算机技术的发展，仿真技术得到了广泛的应用。基于信号的用于通信系统的动态仿真软件SystemView具有强大的功能，可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用，并且提供了嵌入式的模块分析方法，形成多层系统，使系统设计更加简洁明了，便于完成复杂系统的设计。 SystemView具有良好的交互界面，通过分析窗口和示波器模拟等方法，提供了一个可视的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域也得到认可，尤
脉冲编码调制(PCM)系统设计方案
数字通信原理与技术设计报告书 脉冲编码调制 脉冲编码调制 量化 PCM 编码示意图见图 1。 下面将介绍 PCM 编码中抽样、量化及编码的原理： (a> 抽样 所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时 间上离散的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就 是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。 (b> 量化 从数学上来看，量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散 幅度值的有限数集合。如图 2所示，量化器 Q 输出 L 个量化值 yk ， k=1，2， 3，?， L 。 yk 常称为重建电平或量化电平。当量化器输入信号幅度 x 落在xk 与 xk 1 之间时，量化器输出电平为 yk 。这个量化过程可以表达为： y Q(x) Q x k x x k 1 y k , k 1,2,3, ,L 这里xk 称为分层电平或判决阈值。通常 k xk 1 xk 称为量化间隔。 x 模拟入 图 3.2 模拟信号的量化 模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。由于均匀量化存在的主要缺 点是：无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变。因此，当信号 m(t) 较小时，则信号量化噪声功率比也就很小，这样，对于弱信号时的 量化器 量化值 图 3.1 PCM 原理框 批准人： 年月日 第一讲脉冲编码调制基本原理 教学提要 课目专业基础 目的了解脉冲编码调制的基本原理。 内容1、数的进制 2．语音信号的数字化 3．时分多路复用和PCM30/32系统 方法课堂讲解，电化教学。 时间45分钟 要求1．遵守课堂纪律，专心听讲，做好笔记； 2．勤于思考，积极发言，课后做好复习。器材保障教材、资料 教学进程 教学准备（5分钟） 1．清点人数，准备教学用具； 2．宣布作业提要。 教学实施（37分钟） 一、数的进制 (一)二进制数 (二)八进制数 (三)十六进制数 一、语音信号的数字化 大家都知道，语音信号是模拟信号，而数字程控交换机内部交换的却是数字信号，那么如何使模拟的语音信号数字化，可采用脉冲编码调制的方法，即PCM。我们知道，模拟信号数字化称为模/数（A/D）变换，而把数字信号还原成模拟信号称为数/模（D/A）变换，综合A/D和D/A的一般步骤，图1-3给出了PCM通信的简单模型。 图1-3 PCM 通信的简单模型 （一）抽样 语音信号在时间上是连续的，经过抽样后变成时间上离散的信号。简单的说，抽样就是将模拟信号在时间上离散的过程。抽样上每隔一定的时间间隔T ，在抽样器上接入一个抽样脉冲，通过抽样的脉冲去控制抽样器的开关电路，取出话音信号的瞬间电压值，即样值。如图1-4所示，抽样后的信号称为抽样信号，显然，它可以看作按幅度调制的脉冲信号，即PAM 信号，其幅度的取值仍是连续的，不能用有限个数字来表示，因此抽样值仍是模拟信号。 发送端 接收端 A/D 变换 D/A 变换 图1-4 语音信号的抽样 语音信号抽样后信号所占用的时间被压缩了，这是时分复用技术的必要条件。关于这一点将在本节课第三个内容讲解，但是，用抽样信号代替原信号必须要满足抽样定理，否则样值不能够完全表征原信号。 抽样定理：对于一个具有有限带宽的模拟信号f(t)，其最高频率分量为fm ,则当抽样频率fs ≥ 2fm 时，样值可以完全表征原信号。 我们的语音信号频率在300-3400HZ 之间，根据抽样定理，抽样频率fs=2x3400=6800HZ ，为了留一定的防卫 t t t 抽样脉冲１Ｔ ２Ｔ ３Ｔ ４Ｔ ５Ｔ ６Ｔ 深圳大学实验报告 课程名称：通信原理 实验项目名称：脉冲编码调制及系统 学院：信息工程学院 专业：通信工程 指导教师：李晓滨 报告人：学号：2011130145 班级：2班实验时间：2013年12月5日 实验报告提交时间：2013年12月19日 教务处制 实验目的与要求： 1．掌握PCM 编译码原理与系统性能测试。 2．熟悉PCM 编译码专用集成芯片的功能和使用方法。 3．学习PCM 编译码器的硬件实现电路，掌握它的调整测试方法。 实验原理： 脉冲编码调制（PCM ）是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号在信道中传输。脉冲编码调制是对模拟信号进行抽样，量化和编码三个过程完成的。 PCM 通信系统的实验方框图如图所示: 实验内容： 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。 2．信号线连接：用专用导线将P04、34P01；34P02、34P03；32P04、P15。 3．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，立即关闭电源，查找异常原因。 4．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 。 5．同步正弦波幅度调节及监测： “同步正弦波”上提供了频率2KHZ 的同步正弦波，幅度由W04电位器调节。满足PCM 输入模拟信号频率在300～3400HZ 语音范围内的要求，可用频率计监测此点信号频率。 6．时钟为64KHZ ，同步正弦波及 PCM 编码数据观察： 拨码器4SW02设置“01000”，则PCM 的编码时钟为64KHZ 。 7．时钟为128KHZ 同步正弦波及 PCM 编码数据观察： 拨码器4SW02设置“01001”，则PCM 的编码时钟为128KHZ 。 模拟 信号 抽 样 量 化 34P02 34P04 34P03 34P01 编 码 信 道 译 码 低 通 滤 波 再 生 工作时钟 A/D D/A TP3057 P04 收端 功放 P14 P15 数字通信原理课程设计报告书 课题名称 脉冲编码调制(PCM)系统 设计与仿真 姓 名 学 号 院 系 物理与电信工程系 专 业 通信工程 指导教师 2010年01月09日 ※※※※※※※※※ ※※ ※ ※ ※ ※ ※※ ※※※※※※ ※ 2007级学生数字通信原理课程设计 一、设计任务及要求 (1)完成脉冲编码调制（PCM）系统的设计与仿真。 (2)用MATLAB软件将此次设计在电脑上实现，观察输出的波形。 (3)要求有各种需要的信号波形输出，并记录。 指导教师签名： 2010年01月15日二、指导教师评语： 指导教师签名： 2010 年01月15 日三、成绩 盖章验收 2010年01月15 日 脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真 谢柯 （湖南城市学院物理与电信工程系电子信息工程专业,益阳,413000） 一、设计目的 加深对《数字通信原理与技术》及《MATLAB》课程的认识，进一步熟悉M语言编程中各个指令语句的运用；进一步了解和掌握数字通信原理课程设计中各种原理程序的设计技巧；掌握宏汇编语言的设计方法；掌握MATLAB软件的使用方法，加深对试验设备的了解以及对硬件设备的正确使用。加强对于电路图的描绘技能，巩固独立设计实验的实验技能。提高实践动手能力。 二、设计要求 采用matlab或者其它软件工具实现脉冲编码调制（PCM）系统的设计与 仿真，并且绘制相关的图形；通过编程设置对参数进行调整，可以调节输出 信号的显示效果。所有设计要求，均必须在实验室调试，保证功能能够实现。三、设计原理 在PCM中，波形的每个样本独立进行编码。然而，以奈奎斯特速率或更高速率采样的绝大多数信号（包括语音信号），其相邻的样本之间呈现明显的相关性，换言之，相邻采样幅度间的平均变化较小。所以，利用采样中多余度的编码方案将使语音信号的码率降低。 一种简单的解决方法就是对相邻样本之差编码而不是对样本本身编码，由于相邻样本之差比实际样本幅度小，所以表示差信号需要较小的位数。这种普通方法的一种改进方案是用前面的n个样本根据一定的规律来预测当前的样本，然后将预测值与实际值的误差进行量化后传输，在根据误差信号，采用和发送端相同的预测方法恢复出原始信号。 一、实验目的 1．掌握PCM 编译码原理与系统性能测试。 2．熟悉PCM 编译码专用集成芯片的功能和使用方法。 3．学习PCM 编译码器的硬件实现电路，掌握它的调整测试方法。 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，低频信号源1台（选用），频率计1台（选用） 4．信号连接线3根，小平口螺丝刀1只 三、实验原理 脉冲编码调制（PCM ）是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号在信道中传输。脉冲编码调制是对模拟信号进行抽样，量化和编码三个过程完成的。 PCM 通信系统的实验方框图如图2-1所示。 图2-1 PCM 通信系统实验方框图 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28 =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6-1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 脉冲编码调制(P C M)系统设计与仿真摘要: SystemView 仿真软件可以实现多层次的通信系统仿真。脉冲编码调制（PCM）是现代语音通信中数字化的重要编码方式。利用SystemView 实现脉冲编码调制(PCM)仿真，可以为硬件电路实现提供理论依据。通过仿真展示了PCM 编码实现的设计思路及具体过程，并加以进行分析。 关键词: PCM 编译码 1、引言 随着电子技术和计算机技术的发展，仿真技术得到了广泛的应用。基于信号的用于通信系统的动态仿真软件SystemView具有强大的功能，可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用，并且提供了嵌入式的模块分析方法，形成多层系统，使系统设计更加简洁明了，便于完成复杂系统的设计。 SystemView具有良好的交互界面，通过分析窗口和示波器模拟等方法，提供了一个可视的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域也得到认可，尤其在信号分析、通信系统等领域。其可以实现复杂的模拟、数字及数模混合电路及各种速率系统，并提供了内容丰富的基本库和专业库。本文主要阐述了如何利用SystemView实现脉冲编码调制（PCM）。系统的实现通过模块分层实现，模块主要由PCM编码模块、PCM译码模块、及逻辑时钟控制信号构成。通过仿真设计电路，分析电路仿真结果，为最终硬件实现提供理论依据。 2、系统介绍 PCM即脉冲编码调制，在通信系统中完成将语音信号数字化功能。PCM的实现主要包括三个步骤完成：抽样、量化、编码。分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。根据CCITT的建议，为改善小信号量化性 能，采用压扩非均匀量化，有两种建议方式，分别为A 律和μ律方式，我国采用了A 律方式，由于A 律压缩实现复杂，常使用 13 折线法编码,采用非均匀量化PCM 编码示意图见图1。 (a) 抽样 所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。 (b) 量化 从数学上来看，量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散幅度值的有限数集合。如图2所示，量化器Q 输出L 个量化值k y ，k=1，2，3，…，L 。k y 常称为重建电平或量化电平。当量化器输入信号幅度x 落在k x 与1+k x 之间时，量化器输出电平为k y 。这个量化过程可以表达为： {}1(), 1,2,3, ,k k k y Q x Q x x x y k L +==<≤== 这里k x 称为分层电平或判决阈值。通常k k k x x -=?+1称为量化间隔。 图2 模拟信号的量化 模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。由于均匀量化存在的主要缺点是：无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变。因此，当信号() m t 脉冲编码调制(P C M)系统设计与仿真摘要 : SystemView 仿真软件可以实现多层次的通信系统仿真。脉冲编码调制（PCM）是现代语音通信中数字化的重要编码方式。利用SystemView 实现脉冲编码调制(PCM)仿真，可以为硬件电路实现提供理论依据。通过仿真展示了PCM编码实现的设计思路及具体过程，并加以进行分析。 关键词: PCM 编译码 1、引言 随着电子技术和计算机技术的发展，仿真技术得到了广泛的应用。基于信号的用于通信系统的动态仿真软件SystemView具有强大的功能，可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用，并且提供了嵌入式的模块分析方法，形成多层系统，使系统设计更加简洁明了，便于完成复杂系统的设计。 SystemView具有良好的交互界面，通过分析窗口和示波器模拟等方法，提供了一个可视的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域也得到认可，尤其在信号分析、通信系统等领域。其可以实现复杂的模拟、数字及数模混合电路及各种速率系统，并提供了内容丰富的基本库和专业库。本文主要阐述了如何利用SystemView实现脉冲编码调制（PCM）。系统的实现通过模块分层实现，模块主要由PCM编码模块、PCM译码模块、及逻辑时钟控制信号构成。通过仿真设计电路，分析电路仿真结果，为最终硬件实现提供理论依据。 2、系统介绍 PCM 即脉冲编码调制，在通信系统中完成将语音信号数字化功能。PCM 的实现主要包 括三个步骤完成：抽样、量化、编码。分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的 二进制表示。根据CCITT 的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种 建议方式，分别为A 律和μ律方式，我国采用了A 律方式，由于A 律压缩实现复杂，常使 用 13 折线法编码,采用非均匀量化PCM 编码示意图见图1。 下面将介绍PCM 编码中抽样、量化及编码的原理： (a) 抽样 所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的 信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原 模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。 (b) 量化 从数学上来看，量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散幅度值的有 限数集合。如图2所示，量化器Q 输出L 个量化值k y ，k=1，2，3，…，L 。k y 常称为重建 电平或量化电平。当量化器输入信号幅度x 落在k x 与1+k x 之间时，量化器输出电平为k y 。 这个量化过程可以表达为：{}1(),1,2,3,,k k k y Q x Q x x x y k L +==<≤==L 预习报告成绩：指导教师审核（签名）： 2012年 6 月 11 日 预习报告 一、实验目的 1.掌握脉冲编码调制与解调的原理。 2.掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义和测量方法。 3.了解脉冲编码调制信号的频谱特性。 4.了解大规模集成电路TP3067的使用方法。 二、实验内容 1.观察脉冲编码调制与解调的结果，观察调制信号与基带信号的关系。 2.改变基带信号的幅度，观察脉冲编码调制与解调信号的信噪比的变化情况。 3.改变基带信号的频率，观察脉冲编码调制与解调信号幅度的变化情况。 三、实验器材 1.信号源模块 2.模拟信号数字化模块 3.终端模块 4.20M双踪示波器一台 5.立体声耳机一副 6.连接线若干 四、实验思考题 1.TP3067 PCM编码器输出的PCM数据的速率是多少？在本次实验系中，为什么要给 TP3067提供2.048MHz的时钟。 2.认真分析TP3067主时钟与8KHz帧收、发同步时钟的相位关系。 3.为什么实验时观察到的PCM编码信号总是随时变化的？ 4.分析满载和过载时的脉冲编码调制和解调波形。 5.当输入正弦信号的频率大于3400Hz或小于300Hz时，分析脉冲编码调制和解调波形。 实验报告成绩： 指导教师审核（签名）： 2012 年 6 月 11日 实验报告 五、 实验原理 模拟信号进行抽样后，其抽样值还是随信号幅度连续变化的，当这些连续变化的抽样值通过有噪声的信道传输时，接收端就不能对所发送的抽样值进行准确地估值。如果发送端用预先规定的有限个电平来表示抽样值，且电平间隔比干扰噪声大，则接收端将有可能对所发送的抽样准确地估值，从而有可能消除随机噪声的影响。 脉冲编码调制（PCM ）简称为脉码调制，它是一种将模拟语音信号变换成数字信号的编码方式。脉码调制的过程如图4-1所示。 PCM 主要包括抽样、量化与编码三个过程。抽样是将时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散、幅度离散的数字信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。国际标准化的PCM 码组（电话语音）是八位码组代表一个抽样值。编码后的PCM 码组，经数字信道传输，在接收端，用二进制码组重建模拟信号，在解调过程中，一般采用抽样保持电路。预滤波是为了把原始语音信号的频带限制在300—3400H Z 左右，所以预滤波会引入一定的频带失真。 在整个PCM 系统中，重建信号的失真主要来源于量化及信道传输误码，通常，用信号与量化噪声的功率比，即信噪比S/N 来表示，国际电报电话咨询委员会（ITU-T ）详细规定了它的指标，还规定比特率为64Kb/s ，使用A 律或μ律编码律。下面将详细介绍PCM 编码的整个过程。 图4-1 PCM 调制原理框图 1． 抽样 抽样定理表明：一个频带限制在（0，f H ）内的连续信号m(t)，如果以H f 21 秒的间隔对它进行等间隔抽样，则m(t)将被所得到的抽样值完全确定。 假定将信号m(t)和周期为T 的冲击函数δT (t)相乘，乘积便是均匀间隔为T 秒的冲击序列，这些冲击序列的强度等于相应瞬时上m(t)的值，它表示对函数m(t)的抽样。若用m s (t)表示此抽样函数，则有： 实验二脉冲编码调制解调实验 一、实验目的 1、掌握脉冲编码调制与解调的原理。 2、掌握脉冲编码调制与解调系统的动态范围和频率特性的定义及测量方法。 3、了解脉冲编码调制信号的频谱特性。 4、了解大规模集成电路W681512的使用方法。 二、实验内容 1、观察脉冲编码调制与解调的结果，分析调制信号与基带信号之间的关系。 2、改变基带信号的幅度，观察脉冲编码调制与解调信号的信噪比的变化情况。 3、改变基带信号的频率，观察脉冲编码调制与解调信号幅度的变化情况。 4、改变位同步时钟，观测脉冲编码调制波形。 三、实验器材 1、信号源模块一块 2、②号模块一块 3、20M双踪示波器一台 4、立体声耳机一副 5、连接线若干 四、实验结果（给出各观测波形和观测点频率幅度等信息） 观测PCM编、译码波形。 1）用示波器观测各测试点以及PCM编码输出点“PCMOUT-A”和解调信号输出点“SIN OUT-A”输出的波形。 2）改变位时钟为2.048M（将S4设为“0100”），观测PCM调制和解调波形。 3）改变K1、K2开关，观测PCM调制和解调波形。 4）从信号源引入非同步正弦波，调节W4改变输入正弦信号的频率，使其频率分别大于3400Hz或小于300Hz，观察点“PCMOUT-A”、“SIN OUT-A”的输出波形，记录下来（应可观察到，当输入正弦波的频率大于3400Hz或小于300Hz时，PCM解码信号的幅度急剧减小）。 五、实验思考题 1、W681512PCM编码器输出的PCM数据的速率是多少？在本次实验系统中，为什么 要给W681512提供2.048MHz的时钟？ 答：输出速率为2.08Kb/s。 PCM编码器在同步工作时，对于发送和接收两个方向应当用相同的时钟。 2、为什么实验时观察到的PCM编码信号总是随时变化的？ 答：因为采样频率和输入信号的频率不是有规律的整数倍的关系，所以抽样的信号点时刻不是一样的，编码输出的信号也即不一样，实时观察的信号就是随时变化的。 数字通信原理与技术设计报告书 课题名称脉冲编码调制 2018年1月15日 脉冲编码调制 PCM即脉冲编码调制，在通信系统中完成将语音信号数字化功能。PCM的实现主要包括三个步骤完成：抽样、量化、编码。分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。根据CCITT的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种建议方式，分别为A律和μ律方式，我国采用了A律方式，由于A律压缩实现复杂，常使用 13 折线法编码,采用非均匀量化PCM 编码示意图见图1。 图3.1 PCM原理框图 下面将介绍PCM编码中抽样、量化及编码的原理： (a> 抽样 所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。 (b> 量化 从数学上来看，量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散幅度值的有限数集合。如图2所示，量化器Q输出L个量化值k y，k=1，2，3，…，L。k y常称为重建电平或量化电平。当 脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真 脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真 摘要: SystemView 仿真软件可以实现多层次的通信系统仿真。脉冲编码调制（PCM）是现代语音通信中数字化的重要编码方式。利用SystemView 实现脉冲编码调制(PCM)仿真，可以为硬件电路实现提供理论依据。通过仿真展示了PCM编码实现的设计思路及具体过程，并加以进行分析。 关键词: PCM 编译码 1、引言 随着电子技术和计算机技术的发展，仿真技术得到了广泛的应用。基于信号的用于通信系统的动态仿真软件SystemView具有强大的功能，可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用，并且提供了嵌入式的模块分析方法，形成多层系统，使系统设计更加简洁明了，便于完成复杂系统的设计。 SystemView具有良好的交互界面，通过分析窗口和示波器模拟等方法，提供了一个可视的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域 也得到认可，尤其在信号分析、通信系统等领域。其可以实现复杂的模拟、数字及数模混合电路及各种速率系统，并提供了内容丰富的基本库和专业库。本文主要阐述了如何利用SystemView实现脉冲编码调制（PCM）。系统的实现通过模块分层实现，模块主要由PCM编码模块、PCM 译码模块、及逻辑时钟控制信号构成。通过仿真设计电路，分析电路仿真结果，为最终硬件实现提供理论依据。 2、系统介绍 PCM即脉冲编码调制，在通信系统中完成将语音信号数字化功能。PCM的实现主要包括三个步骤完成：抽样、量化、编码。分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。根据CCITT的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种建议方式，分别为A律和μ律方式，我国采用了A律方式，由于A律压缩实现复杂，常使用13 折线法编码,采用非均匀量化PCM编码示意图见图1。 第四章模拟信号的数字传输 模块1 脉冲编码调制概述（ZY3200104001） 【模块描述】本模块介绍了脉冲编码调制的基本知识，包含脉冲编码调制的基本原理以及对模拟信号进行抽样、量化过程。通过原理图形介绍、量化图形分析，掌握模拟信号的数字传输机理以及脉冲编码调制的原理和实现方法。 【正文】 一、脉冲编码调制（PCM）的基本原理 通信中的电话、图像等业务其信源是在时间和幅度上都是连续取值的模拟信号，要实现数字化传输，首先要把模拟信号变成数字信号。采用脉冲编码调制的模拟信号数字传输系统如图ZY3200104001-1所示。 图ZY3200104001-1 采用脉冲编码调制的模拟信号数字传输系统在发送端把模拟信号转换为数字信号的过程简称为模数转换，通常用符号A/D表示。模数转换要经过抽样、量化和编码三个步骤。其中抽样是把时间上连续的信号变成时间上离散的信号；量化是把抽样值在幅度进行离散化处理，使得量化后只有预定的有限个值；编码是用一个M进制的代码表示量化后的抽样值，通常采用二进制代码来表示。 从调制的观点来看，以模拟信号为调制信号，以二进制脉冲序列为载波，通过调制改变脉冲序列中码元的取值，这一调制过程对应于PCM的编码过程，所以PCM称为脉冲编码调制。 在接收端把接收到的代码(数字信号)还原为模拟信号，这个过程简称为数模转换，通常用符号D/A表示。数模转换是通过译码和低通滤波器完成的。其中，译码是把代码变换为相应的量化值。 二、低通抽样定理 在接收端能否将接收到的代码(数字信号)还原为原始的模拟信号，是抽样定理要回答的问题。设时间连续信号最高截止频率为 f。要从样值序列无失真地恢复出原始信号，其抽 M 样频率应选为 f≥M f2。这就是著名的奈奎斯特抽样定理，简称抽样定理。 s 按标准电话信号的规定，在抽样前通过低通滤波器将语音信号的频带限制在为300Hz～3400Hz范围内。通常将抽样频率s f取得稍大些。我国30/32路PCM基群的抽样频率s f取值为8000Hz。 三、模拟信号的量化 在抽样以后的抽样值在时间上变为离散了，但这种时间离散的信号在幅度上仍然是连续脉冲编码调制的基本原理
脉冲编码调制及系统
脉冲编码调制(PCM)系统
脉冲编码调制(PCM)及系统实验报告
脉冲编码调制CM系统设计与仿真
脉冲编码调制PCM系统设计与仿真
脉冲编码调制实验
通信原理脉冲编码调制解调实验实验报告
脉冲编码调制(PCM)系统设计方案
脉冲编码调制(PCM)系统设计与仿真
1 脉冲编码调制概述