《【2017年整理】实验1014》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【2017年整理】实验1014（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、数字通信原理实验指导书王春悦 编赵蓉 审通信工程系2013 年 9 月目 录实验 1 PCM 编译码系统实验 .1实验 2 CVSD 编译码系统实验. . 6实验 3 AMI/HDB3 编译码实验 8实验 4 PCM、HDB3 传输系统实验.11实验 5 时分复用/解复用实验. 12实验 6 汉明码编译码及纠错能力实验15实验 7 循环码编译码及纠错能力实验18实验 8 PCM、汉明码传输系统实验.21实验 9 卷积码编译码及纠错能力实验22附录 拨码器开关设置一览表26- 1 -实验 1 PCM 编译码系统实验一、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
2、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： H2. 时钟与基带数据产生器模块，位号：G3. 20M 双踪示波器 1 台4. 低频信号源 1 台（选用）5. 频率计 1 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 1-1 所示。图 1-1 PCM 调制原理图在 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
3、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，ITU-T 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 1-1 中的虚线框） 。此芯片采用 a 律十三折线编码，它设计应用于PCM30/32 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，另外两个时隙分别
4、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- 2 -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
5、使用相同的时序，测试点为 34TP01。实验结构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其通带为 200Hz4000Hz 语音带通滤波器，所以输入的模拟信号频率只能在这个范围内有效。四、各测量点的作用34 TP01：发送时序 FSX 与接收时序 FSR 输入测试点，频率为 8KHz 的矩形窄脉冲；34 TP02：PCM 线路编译码时钟信号的输入测试点；34 P01：模拟信号的输入铆孔；34 P02：PCM 编码的输出铆孔；34 P03：PCM 译码的输
6、入铆孔；34 P04：译码输出的模拟信号铆孔，波形应与 34 P01 相同。注：一路数字编码输出波形为 8 比特编码（一般为个半码元波形，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、实验步骤1. 插入有关实验模块：在关闭系统电源的条件下，将“时间与基带数据发送模块” 、 “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上角的 “实验模块位置分布表” ） 。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相一致。2. 加电：
7、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 编码时钟设定：“时钟与与基带数据发送模块”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，模拟信号为正弦波的 PCM 编码数据观察：（1） 用专用铆孔导线将 P03、34TP01 、34P02、34P03 相连。（2） 拨码器 4SW02 设置“01000” ，则 PCM 的编码时钟为 64KHz。（3）
8、双踪示波器探头分别接在测量点 34P01 和 34P02，观察抽样脉冲及 PCM 编码数据。DDS 信号源设置为正弦波状态（通常频率为 2KHz） ，调节 W01 电位器，改变正弦波幅度，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，通常正弦波频率设为 2KHz或 1KHz。- 3 -（4） 双踪示波器探头分别接在测量点 34P01 和 34P04，观察译码后的信号与输入正弦波是否一致
9、。5. 时钟为 128KHz，模拟信号为正弦波的 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。DDS 信号源设置为正弦波状态（通常频率为 2KHz） ，调节 W01 电位器，改变正弦波幅度，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正弦波是否一致。
10、6. 语音信号 PCM 编码、译码试听：将拨码器 4SW02 设置“01111” ，此时 PCM 编码时钟为 64KHz，用专用导线将 P05（用户电话语音信号发送输出）与 34P01（模拟信号的输入）连接；34P04（译码输出的模拟信号）与 P14 连接，34P02 （编码输出）与 34P03（译码输入）相连。对着用户电话话筒讲话，在扬声器中试听，直观感受 PCM 编码译码的效果（接收滤波器截止频率设为 2.6KHz） 。7.关机拆线：实验结束，关闭电源，拆除信号连续，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形图，注意对应
11、相位、时序关系。2. 观察正弦波（通常频率设为 2KHz 或 1KHz，峰峰值 0V4.5V）的编码波形，读出正弦波的峰峰值及对应的编码数据（每组四个点，至少记录 6-10 组峰峰值及对应的编码数据）；设计表格，记录实验数据并做分析，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。七、实验思考题1. 分析满载和过载时的脉冲编码调制和解调波形。2. 当输入正弦波信号的频率大于 3400Hz 或小于 300Hz 时，分析脉冲编码调制和解调波形。- 4 -实验 2 CVSD 编译码系统实验一、 实验目的1. 掌握增量调制编译码的基本原理，并理解实验电路的工作过程；2. 了解不同速
12、率的编译码，以及低速率编译码时的输出波形；3. 学习增量调制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. 增量调制编译码模块，位号：D2. 时钟与基带数据产生器模块，位号：G3. 20M 双踪示波器 1 台4. 低频信号源 1 台（选用）5. 频率计 1 码每次取样只编一位码，这一位编码不是表示信号抽样值得大小，而是表示抽样幅度的增量，即采用一位二进制码数“1”或“0”码来表示信号在抽样时刻的值相对于前一个抽样时刻的值是增大还是减小，增大则输出“1”码，减小则输出“0”码。输出的“1” 、 “0”只是表示信号相对于前一个时刻的增减，不表示信号的幅值。MC34115 是单片增
13、量调制大规模集成电路芯片。其内部组成框图分别如图 2-1 所示，MC34115 集成电路内部电路由下列八个部分组成：模拟输入运算放大器、数字输入运算放大器、V-电压/电流转换运算放大器、积分运算放大器、斜率过载检测电路、斜率极性控制电路、工作状态选择开关电路、Vcc/2 稳压电源。（1） 编码电路工作过程由图 2-1 可知，音频模拟输入信号，经过低通滤波器至 MC34115 的模拟信号输入端，第 1 引脚。其编码、译码工作方式由 MC34115 芯片的第 15 引脚的电平决定（高电平为编码方式、低电平为译码方式） 。此时芯片内的模拟输入运算放大器与移位寄存器接通，从第1 引脚（ANI ）输入的
14、音频模拟信号与 2 脚（ANF）输入的本地解码信号相减并放大得到误差信号，然后根据该信号极性编成数据信码从第 9 引脚（DOT）输出。该信码在片内经过3 级或 4 级移位寄存器及检测逻辑电路。检测过去的 3 位或 4 位信码中是否为连续“1”或连续“0”的出现。一旦当移位寄存器各级输出为全“1”码或全“0”码时，表明积分运算放大器增益过小，检测逻辑电路从第 11 脚（COIN 端）输出负极性一致脉冲，经过外接音节平滑滤波器后得到量阶控制电压输入到第 3 引脚(SYL 端) ，由内部电路决定，GC 端电压与 SYL 端相同，这相当于量阶控制电压加到第 4 引脚 GC 端。该端外接电位调节器，改变
15、此电位器即可改变 GC 端的输入电流，以此控制积分量阶的大小，从而改变环路增益，展宽动态范围。第 4 引脚（GC）输入电流经过 V-I 变换运算放大器，再经量阶极性控制开关送到积分运算放大器，极性开关则由信码控制。外接积分网络（由电阻、电容组成）与芯片内部积- 5 -分图 2-1 增量调制系统编译码器内部方框图运算放大器相连，在二次积分网络上得到本地解码信号送回 ANF 端与输入信号再进行比较，以完成整个编码过程。该芯片的外围辅助电路由三大部分组成：音节平滑滤波器电路、二次积分网络电路和直流放大器。在没有音频模拟信号输入时，话路是空闲状态，则编码器应能输出稳定的“1” 、 “0”交替码，这需要一最小积分电流实现，该电流可通过增大调节点位器来获得。由于极性开关的失配，积分运算放大器与模拟输入运算放大器的电压失调，此电流不能太小，否则无法得到稳定的“1” 、 “0”交替码，量阶可减小到 0.1mV，而环路仍可正常工作。（2） 译码电路工作过程连接 6P03 和 7P01 铆孔，将发端送来的编码数据信号送到 7U02（MC3415）芯片的第 13 引脚，即接收数据输入端。对译码电路，CPU 中央控制单元送出低电
