现代通信技术实验平台说明书实验3ADPCM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：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台（选用）6.信号连接线3根三、实验原理ADPCM（AdaptiveDifferentialPulseCodeModulation，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米样点幅值之差。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/sA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。35
现代通信技术实验平台说明书 35 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
现代通信技术实验平台说明书32kb/s输出差分信号自适应转换成量化器均匀PCM64kb/sA律u律PCM输入预测信号重构信号自适应逆自适应预测器量化器量化差分信号(a）ADPCM编码器量化差分信号重构信号转换成同步串行逆自适应PCM编码调整量化器64kb/s32kb/s输入A律律PCM物出预测催自适应预测器(b）ADPCM解码器图3-1ADPCM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。36
现代通信技术实验平台说明书 36 (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
现代通信技术实验平台说明书MCP130634TP0334P0输入信64KHz数据时钟BCLK号调整ADPCM输入模拟信号34TP04电路编码8KHz同步时钟SYNC..64KHz的PCM信号发.输出信34P08编码输出32KHz的ADPCM信号.34P06号调整.输出模拟信号34P07输入的32KHz的ADPCM信号电路.译码64KHz的PCM信号收10.368MHz振荡时钟源图3-2ADPCM自适应差分脉冲编码测试示意图四、各测量点的作用34P05：外加模拟信号输入铆孔。34TP03：64KHz编码时钟测试点。34TP04：8KHz同步时钟测试点。34P06：ADPCM编码输出铆孔。34P07：ADPCM译码输入铆孔。34P08：译码还原的模拟信号输出铆孔。注：ADPCM信号在每个同步顿周期内只有前4个数据bits，后4个数据bits位空闲无数据，为高电平。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的一致。2.信号线连接：用专用导线将P03、34P05：34P06、34P07：34P08、P14。注意连接铆孔的箭头指向，将输出铆孔连接输入铆孔。37
现代通信技术实验平台说明书 37 2 图 3-2 ADPCM 自适应差分脉冲编码测试示意图 四、各测量点的作用 34P05：外加模拟信号输入铆孔。 34TP03：64KHz 编码时钟测试点。 34TP04：8KHz 同步时钟测试点。 34P06：ADPCM 编码输出铆孔。 34P07：ADPCM 译码输入铆孔。 34P08：译码还原的模拟信号输出铆孔。 注：ADPCM信号在每个同步帧周期内只有前4个数据bits，后4个数据bits位空闲无数据， 为高电平。 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的一致。 2．信号线连接： 用专用导线将 P03、34P05；34P06、34P07；34P08、P14。注意连接铆孔的箭头指向， 将输出铆孔连接输入铆孔。 34TP04 输出信 号调整 电路 ADPCM 编码 • • • • • • 译码 10.368MHz 振荡时钟源 输入信 号调整 电路 34TP03 8KHz 同步时钟 SYNC 64KHz 数据时钟 BCLK 输入模拟信号 输出模拟信号 64KHz 的 PCM 信号发 64KHz 的 PCM 信号收 编码输出 32KHz 的 ADPCM 信号 输入的 32KHz 的 ADPCM 信号 MCP1306 34P05 34P08 34P06 34P07
现代通信技术实验平台说明书3.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。4.ADPCM编码数据及译码波形观察：DDS信号源设置为正弦波状态（通常频率设置为2KHZ），调节WO1电位器，改变正弦波幅度，双踪示波器探头分别接在测量点34TPO5和34PO06，观察正弦波信号及4比特ADPCM编码数据。改变DDS信号源正弦波频率，由于ADPCM的工作时钟与正弦波频率可能不同步，所以用示波器很难观察到稳定的编码数据波形。此时用示波器观察34P05和34P08两点的波形，比较译码后的输出波形与输入信号波形是否一致。分别改变输入正弦波信号的幅度和频率，输入正弦波信号的频率要求在300～3400HZ语音范围内，可用频率计或DDS模块中的LCD监测此点信号频率，同时观察34P05和34P08两点波形如何变化。5：语音信号ADPCM编码、译码试听：用专用导线将P05（用户电话语音信号发送输出）与34P05（模拟信号的输入）连接：34P08（译码输出的模拟信号）与P14连接，34P06（编码输出）与34P07（译码输入）相连，并对着用户电话话筒讲话，在扬声器试听，直观感受ADPCM编码译码的效果（接收滤波器截止频率设为2.6KHZ）。6.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：画出ADPCM系统功能方框图，并且简要说明工作原理。2.从实验平台送入正弦信号进行ADPCM编译码，画出各测量点波形图。（注：ADPCM时钟是由独立晶体提供，因此它的工作时钟与正弦波可能不同步。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。38
现代通信技术实验平台说明书 38 3．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。 4．ADPCM 编码数据及译码波形观察： DDS 信号源设置为正弦波状态(通常频率设置为 2KHZ)，调节 W01 电位器，改变正弦波 幅度，双踪示波器探头分别接在测量点 34TP05 和 34P06，观察正弦波信号及 4 比特 ADPCM 编码数据。改变 DDS 信号源正弦波频率，由于 ADPCM 的工作时钟与正弦波频率可能不同步， 所以用示波器很难观察到稳定的编码数据波形。此时用示波器观察 34P05 和 34P08 两点的 波形，比较译码后的输出波形与输入信号波形是否一致。分别改变输入正弦波信号的幅度 和频率，输入正弦波信号的频率要求在 300～3400HZ 语音范围内，可用频率计或 DDS 模块 中的 LCD 监测此点信号频率，同时观察 34P05 和 34P08 两点波形如何变化。 5．语音信号 ADPCM 编码、译码试听： 用专用导线将 P05（用户电话语音信号发送输出）与 34P05（模拟信号的输入）连接； 34P08（译码输出的模拟信号）与 P14 连接，34P06（编码输出）与 34P07（译码输入）相 连，并对着用户电话话筒讲话，在扬声器试听，直观感受 ADPCM 编码译码的效果（接收滤 波器截止频率设为 2.6KHZ）。 6．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．画出 ADPCM 系统功能方框图,并且简要说明工作原理。 2．从实验平台送入正弦信号进行 ADPCM 编译码，画出各测量点波形图。（注：ADPCM 时 钟是由独立晶体提供，因此它的工作时钟与正弦波可能不同步。） 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
现代通信技术实验平台说明书实验4CVSD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：D（实物图片如下）2.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台（选用）6.信号连接线3根7.小平口螺丝刀1只增量调制编译码模块中高TIA..239
现代通信技术实验平台说明书 39 实验 4 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：D（实物图片如下） 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 7．小平口螺丝刀 1 只