实验四Δm及CVSD编译码实验

实验四Δm及CVSD编译码实验一、实验目的1、掌握简单增量调制的工作原理。2、理解量化噪声及过载量化噪声的定义，掌握其测试方法。3、了解简单增量调制与CVSD工作原理不同之处及性能上的差别。二、实验器材1、主控&信号源模块、21号、3号模块各一块2、双踪示波器一台3、连接线若干三、实验原理1、Δm编译码（1）实验原理框图信号源music/A-outCLK抗混叠滤波器LPFLPF-INLPF-OUTΔm编码编码输入门限判决时钟Δm译码时钟译码输入译码输出3#信源编译码模块比较量化延时极性变换量阶编码输出延时本地译码音频输入图一Δm编译码框图（2）实验框图说明编码输入信号与本地译码的信号相比较，如果大于本地译码信号则输出正的量阶信号，如果小于本地译码则输出负的量阶。然后，量阶会对本地译码的信号进行调整，也就是编码部分“+”运算。编码输出是将正量阶变为1，负量阶变为0。Δm译码的过程实际上就是编码的本地译码的过程。2、CVSD编译码（1）实验原理框图信号源music/A-outCLK抗混叠滤波器LPFLPF-INLPF-OUTΔm编码编码输入门限判决时钟Δm译码时钟译码输入译码输出比较延时极性变换量阶调整编码输出延时本地译码量阶调整一致脉冲量阶3#信源编译码模块音频输入图二CVSD编译码框图（2）实验框图说明与Δm相比，CVSD多了量阶调整的过程。而量阶是根据一致脉冲进行调整的。一致性脉冲是指比较结果连续三个相同就会给出一个脉冲信号，这个脉冲信号就是一致脉冲。其他的编译码过程均与Δm一样。四、实验步骤项目一：△M编码规则实验项目二：量化噪声观测项目三：不同量阶△M编译码的性能项目四：△M编译码语音传输系统项目五：CVSD量阶观测项目六：CVSD一致脉冲观测项目七;CVSD量化噪声观测项目八：CVSD码语音传输系统五、实验记录TP4(信源延时)和TH14(编码输出)TP4(信源延时)和TP3(本地译码)项目二CH1信源延时，CH2本地译码项目三量阶3000，Vpp=3V项目三量阶6000，Vpp=3V项目三量阶3000，Vpp=1V项目五量阶6000，Vpp=1V项目五Vout=1V项目五Vout=2V项目五Vout=4V项目七Vpp=1V项目七Vpp=3VCVSD量化噪声观测(2KHz)Vpp=3V的噪声CVSD量化噪声观测(2KHz)Vpp=1V的噪声六、思考题回答1.增量调制的速率可以是32kbps、16kbps相比PCM64kbps产生的原因怎样？（请查找资料）今天VoIP采用什么样的信源编码？视频的MPEG2编码又是什么？答：PCM的速率是增量调制的整数倍，利用此特点，可进行信道的复用，扩大信息量的传输。提高信道的传输效率和利用率。即在保证传输质量的同时，还可以利用增量调制在PCM调制的信道中传输更多的信息。VoIP采用ITU－T定义的G.729、G.723(G.723.1）等来进行信源编码。其中G.729可将经过采样的64kbit/s话音以几乎不失真的质量压缩至8kbit/s。视频的MPEG2编码（图像压缩）是指针对标准数字电视和高清晰电视在各种应用下的压缩方案和系统层的详细规定。2.比较增量调制和PCM。答：增量调制与脉码调制(PCM)相比,具有以下三个特点：①电路简单，而脉码调制编码器需要较多逻辑电路；②数据率低于40千比特/秒时，话音质量比脉码调制的好，增量调制一般采用的数据率为32千比特/秒或16千比特/秒；③抗信道误码性能好，能工作于误码率为10-3的信道，而脉码调制要求信道误码率低于10-5～10-6。因此,增量调制适用于军事通信、散射通信和农村电话网等中等质量的通信系统。增量调制技术还可应用于图像信号的数字化处理。3.用PN15序列完成差分编码解码仿真实验。4.数据分析整理（尤其是实验过程中拍照记录的波形，尽可能将该照片的测量点（如编码输出、CLK等）标注在原理框图中，并将照片中CH1、CH2标出来）。实验中增量调制编码输出的基带码型是什么？答：此图CH1表示增量调制的原信号；CH2表示增量调制的基带码型。5.实验中增量调制编码输出的基带码型是什么？答：由实验图和可知该基带码型是单极性不归零二进制码。6.比较分析不同量阶，不同幅度情况下，量化噪声有什么不同。答：由图可知，当幅值不变时，量阶越大，量化噪声越大；当量阶不变时，幅值越大，量化噪声越小；所以在实际中可通过减小量阶或者增大信号幅值来减小量化噪声。7.在什么情况下会输出一致脉冲信号。答：当进行CVSD编码时，编码中出现连续的1或者连续的0时会输出一致脉冲。而CVSD的原理则是根据一致脉冲对编码做出检测并自适应的调整量化阶电平，尽量使调制器能够跟得上信号的变化。七、实验小结这次实验做的时间比较久，感觉难度也挺大的，特别是对于示波器的使用，感觉到了自己的很大的不足，课后需要多去了解示波器的功能使用，课堂上抓紧时间了解熟悉掌握示波器的使用。由实验可知：当幅值不变时，量阶越大，量化噪声越大；当量阶不变时，幅值越大，量化噪声越小；所以在实际中可通过减小量阶或者增大信号幅值来减小量化噪声。对于此的观察，可以听过音乐的噪声大小以及示波器中的波形图噪声感染都可以验证。对于一致信号的判断，当进行CVSD编码时，编码中出现连续的1或者连续的0时会输出一致脉冲。其是进行CVSD编码的检测及调整，使调制器能跟上信号变化。增量调制是采用一位二进制数码来表示信号此时刻的值相对于前一个取样时刻的值是增大还是减少，增大发“1”码，减少发“0”码，数码的“1”，“0”只是表示信号相对于前一时刻的增减，不代表信号的绝对值。当取样频率足够高时量价的大小取得恰当，收端恢复的信号与原信号非常接近，量化噪声可以很小。增量调制的突出优点是：设备简单，能以较低的数码率进行编码。八、实验预习内容（1）CMI反转码：“1”交替用“11”和“00”表示，“0”用“01”表示。定时信息丰富。具有纠错能力。同时具有以下优点：①不存在直流分量，且低频分量较小；②信息码流中具有很强的时钟分量，便于从信号中提取时钟信息；③具有一定的检错能力。（2）BPH：全称是数字双向码。又称分相码或曼彻斯特码，它是对每个二进制代码分别利用两个不同的二进制新码去取代。（3）AMI：全称为传号交替反转码。1码通常称为传号，0码则叫空号。编码规则:消息代码中的0传输码中的0消息代码中的1传输码中的+1、-1交替。特点:①由AMI码确定的基带信号中正负脉冲交替，而0电位保持不变;所以由AMI码确定的基带信号无直流分量，且只有很小的低频分量;②在接收端不易提取定时信号，由于它可能出现长的连0串;③具有检错能力，如果在整个传输过程中，因传号极性交替规律受到破坏而出现误码时，在接收端很容易发现这种错误。（4）HDB3：三阶高密度双极性码是一种适用于基带传输的编码方式，它是为了克服AMI码的缺点而出现的。编码规则：①先将消息代码变换成AMI码，若AMI码中连0的个数小于4,此时的AMI码就是HDB3码;②若AMI码中连0的个数大于3,则将每4个连0小段的第4个0变换成与前一个非0符号(+1或-1)同极性的符号;③为了不破坏极性交替反转，当相邻V符号之间有偶数个非0符号时，再将该小段的第1个0变换成+B或-B,符号的极性与前一非零符号的相反，并让后面的非零符号从符号开始再交替变化。特点：①由HDB3码确定的基带信号无直流分量，且只有很小的低频分量;②HDB3中连0串的数目至多为3个，易于提取定时信号。（5）要求：1.CMI和BPH实验只要4-5个实验波形或频谱图（自己筛选并说明）2.AMI和HDB3实验只要4-5个实验波形或频谱图（自己筛选并说明）3.上一次检查过得实验报告不需要重新删减图片来重新打印了，就交打印的那一份即可。思考题：1.所有实验讲义中的思考题回答2.（1）FFT变换，抽样频谱、点数是什么，频谱分辨率由什么决定？（2）什么是基带传输，基带传输码型选取的考虑是什么？（3）实验中归零、不归零信号的频谱有何差异？（4）结合实验说说时钟同步。编码输入与输出数据CMI编码输入与译码输出规则CMI误码检测CMI编码输入输出BPH编码编码输入译码输出BPH编码输入输出AMI（非归零）AMI编码规则频谱AMI奇偶相减AMI编码输入译码输出AMI编码译码时钟（有延迟）补偿信号频谱分析HDB3编码规则HDB3编码输出频谱HDB3编码输入输出HDB3常连零时的编码输出下一次实验预习内容：ASKFSKPSK调制解调实验。查找开关芯片4066的手册。ASK是一种相对简单的调制方式，幅移键控（ASK）相当于模拟信号中的调幅，只不过与载频信号相乘的是二进制数码而已。其解调电路用鉴幅器，最简单的使用二极管检波FSK：其优点是较容易实现，抗噪声与抗衰减性能好，解调方式有：相干解调、滤波非相干解调、正交相乘非相干解调。PSK：相移键控（PSK）：PSK就是根据数字基带信号的两个电平使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。CD4066是一种四路电子开关集成电路，CD4066功能特点:集成电路内部主要由四路功能完全相同的电子开关组成，各组开关分别受其相应引脚输入的电平控制，使电子开关接通或断开。