《通信与网络》实验报告-1.doc

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清华大学电子工程系
《通信与网络》实验报告

实验一
PCM编解码

实验人员
班级：无46
：侯云钟
学号：2014011165

同组人员
班级：无46
：奕飞
学号：2014011187

实验时间
2016年11月24日

6 / 6
1 实验目的
1) 了解语音信号脉冲编码调制（PCM）编译码的工作原理与实现过程2)验证 PCM编译码原理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，学习并掌握相应的测试方法

2 实验容
1) 观察测量 PCM调制解调的各种时隙信号
2) 观察编译码波形
3)描绘 PCM量化曲线

3 实验原理
PCM实验结构示意图

其中 FPGA 芯片主要功能为控制 DDS 产生一个正弦信号让 PCM 进行抽样和编码， 并且作为传输中介让编码后的 PCM信号转送到 PCM解码接口，其中虚线框为 PCM编解码芯片TP3070的功能围，我们通过两路示波器观察原始信号和经过编解码后的信号，验证 PCM 传输系统是否正常工作。
PCM 为典型的非线性编码模型，目前国际上根据 ITU-T的建议一般以 13 段折线近似的 A律和 15 段折线近似的μ律作为国际标准， A律主要用于欧洲和中国，μ律用于美国和日本。
本次实验采用的 PCM 编译码芯片为 TP3070，可同时支持 A 律、μ律编码（ 本次实验采用的编码格式为 A 律自然码格式），具有输入、输出幅度可调、标准串行命令输入等功能，TP3070的部结构框图如下所示：

4 结果与分析
4.1 实验流程
利用PCM实验模块的电路连接，实现利用PCM编解码的整个过程，DDS信号发生芯片在单片机设定的频率下产生一个正弦波信号，由管脚 IOUTB_SOURCE（管脚 28VFXI）输入 PCM芯片， PCM芯片编码后产生二进制码流由 DX0/1 输出进入 FPGA芯片， FPGA部将其和输出 DR相连， 即码流又将流回 PCM芯片的码流输入端 DR0/1， 将 PCM芯片的输入、输出采样信号同步后即可在端口 VFRO解码得到恢复信号。
我们先通过单片机在根目录中进入 PCM Set，在 PCM Switch 中将 PCM 控制置于 ON 状态，然后在 PCM 频率选择中任意选择一个频率，再退出至根目录，进入 Digital Rheostate，调整 SignalAMP control 从 00 至 32 逐渐变大（实际上是在调整一个数控电位器来控制 PCM 芯片的输入幅度），同时可以在 PCM Analog in 端口上检测到同时增大的输入电压，并在第二排 LED 灯上看到 PCM 芯片按照 A 律自然码编码的结果，记录下二者的变化关系，制成图表即可。

4.2 原始数据整理
数据记录表格：

4.3 数据分析
数据整理：
AMP标度
PCM编码
实际Vpp
归一化PCM
0
10001000
10
0.0625
1
10101111
86
0.367188
2
10111101
148
0.476563
3
11000101
212
0.539063
4
11001100
270
0.59375
5
11010001
335
0.632813
6
11010101
390
0.664063
7
11011000
450
0.6875
8
11011011
510
0.710938
9
11011111
578
0.742188
10
11100001
645
0.757813
11
11100010
707
0.765625
12
11100100
747
0.78125
13
11100110
818
0.796875
14
11100111
890
0.804688
15
11101001
943
0.820313
16
11101011
1008
0.835938
17
11101101
1057
0.851563
18
11101110
1130
0.859375
19
11110000
1195
0.875
20
11110001
1265
0.882813
21
11110010
1330
0.890625
22
11110010
1398
0.890625
23
11110011
1464
0.898438
24
11110100
1541
0.90625
25
11110101
1604
0.914063
26
11110110
1650
0.921875
27
11110110
1730
0.921875
28
11110110
1800
0.921875
29
11110111
1884
0.929688
30
11110111
1957
0.929688
31
11110111
2012
0.929688
32
11110111
2016
0.929688

5 思考题
1. 我们可以根据测量得到的数据来绘制13段折线图。

2.
由收发滤波器，编码器，译码器等结构组成。
滤波器的作用是滤掉不必要的频率成分，减少噪声干扰；
编码器的任务是根据输入的样值得到相应的8位二进制代码；
译码器的作用是把收到的PCM信号还原成相应的样值信号。

3.
这是一个基于PCM通信原理的实验，在本次实验中，我们验证了PCM 编译码原理，初步了解了PCM 专用大规模集成电路的工作原理和应用，有了非常大的收获。