【正文】 階去近似。量化后的信號(hào)是對(duì)原來(lái)信號(hào)的近似。采用信號(hào)壓縮后，用8位編碼實(shí)際可以表示均勻量化11位編碼時(shí)才能表示的動(dòng)態(tài)范圍，能有效提高小信號(hào)時(shí)的信噪比。另外，PCM還可以在一個(gè)信道上將多路信號(hào)進(jìn)行時(shí)分復(fù)用傳輸。先按下“菜單”鍵，再按下數(shù)字鍵“1”，選擇“一、 偽隨機(jī)序列”，出現(xiàn)的界面如下所示：再按下數(shù)字鍵“3”選擇“3 WALSH序列產(chǎn)生”，產(chǎn)生四個(gè)階數(shù)為16的Walsh序列。16階Walsh序列內(nèi)容如表131所示。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．熟悉Walsh序列的產(chǎn)生方法；2．測(cè)試Walsh序列的波形；3*.用DSP編程來(lái)產(chǎn)生Walsh序列。圖123 并聯(lián)結(jié)構(gòu)的Gold序列發(fā)生器四、Gold序列產(chǎn)生框圖圖124 周期為31的Gold序列產(chǎn)生框圖五、實(shí)驗(yàn)步驟1．觀測(cè)現(xiàn)有的Gold序列波形打開(kāi)移動(dòng)實(shí)驗(yàn)箱電源，等待實(shí)驗(yàn)箱初始化完成。Gold序列雖然是m序列模2加得到的，但它已不再是m序列，不過(guò)仍具有與m序列近似的優(yōu)良特性，各個(gè)碼組之間的互相關(guān)特性與原來(lái)兩個(gè)m序列之間的互相關(guān)特性一樣，最大的互相關(guān)值不會(huì)超過(guò)原來(lái)兩個(gè)m序列間最大互相關(guān)值。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 熟悉Gold序列的的產(chǎn)生方法；2. 測(cè)試Gold序列的的波形；3*．用DSP編程產(chǎn)生Gold序列的。分布無(wú)規(guī)律，具有與白噪聲相似的偽隨機(jī)特性四、M序列產(chǎn)生框圖圖114 周期為15的M序列產(chǎn)生框圖五、實(shí)驗(yàn)步驟1．觀測(cè)現(xiàn)有的m序列。我們將這種最長(zhǎng)的序列稱為最長(zhǎng)線性反饋移存器序列，簡(jiǎn)稱m序列。若其初始狀態(tài)為（a3, a2 , a1 , a0 ）=（1，0，0，0），則在移位一次時(shí)，由a3和a0模2相加產(chǎn)生新的輸入a4=1⊕0=1新的狀態(tài)變?yōu)椋╝4 , a3 , a2 , a1 ）=( 1, 1, 0, 0)這樣移位15次后又回到初始狀態(tài)（1，0，0，0），不難看出，若初始狀態(tài)為全“0”，即“0，0，0，0”，則移位后得到的仍為全“0”狀態(tài)。它的自相關(guān)特性和白噪聲的自相關(guān)特性相似。通常還有GOLD序列和WALSH序列。這樣信號(hào)之間不容易發(fā)生干擾。包括語(yǔ)音的A/D轉(zhuǎn)換、壓縮編碼實(shí)驗(yàn)，擴(kuò)頻通信的擴(kuò)頻碼的產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)，擴(kuò)頻、調(diào)頻通信實(shí)驗(yàn)，數(shù)字調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)，信道編碼實(shí)驗(yàn)，信道特性實(shí)驗(yàn)。Shannon在證明編碼定理時(shí)提出用具有白噪聲統(tǒng)計(jì)特性的信號(hào)來(lái)編碼。隨機(jī)序列中長(zhǎng)度為1 的游程約占游程總數(shù)的1／2，長(zhǎng)度為2的游程約占游程總數(shù)的1／22，長(zhǎng)度為3的游程約占游程總數(shù)的1／23 ，…3．相關(guān)特性：隨機(jī)序列的自相關(guān)函數(shù)具有類似于白噪聲自相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)。三、實(shí)驗(yàn)原理m序列是最長(zhǎng)線性反饋移存器序列的簡(jiǎn)稱,是偽隨機(jī)序列的一種。Ci＝1表示有反饋，Ci＝0表示無(wú)反饋。即由任何4級(jí)反饋移存器產(chǎn)生的序列的周期最長(zhǎng)為15。表111 m序列的反饋系數(shù)表m序列的級(jí)數(shù)nm序列的周期P反饋系數(shù)Ci(八機(jī)制)37134152353145,67,75663103,147,1557127203,211,217,235,277,313,325,345,3678255435,453,537,543,545,551,703,74795111021,1055,1131,1157,1167,11751010232011,2033,2157,2443,2745,32711120474005,4445,5023,5263,6211,736312409510123,11417,12515,13505,14127,1505313819220033,23261,24633,30741,32535,37505141638342103,51761,55753,60153,71147,674011532765100003,110013,120265,133663,142305 m序列的具有以下性質(zhì)：（1）均衡性。1）將DSP的仿真器JTAG接口與DSP模塊板的雙排針相連，注意連接方向；2）；3）建立一個(gè)工程文件，；4）編譯和鏈接程序；5），并執(zhí)行DSP程序；6）在TP201觀測(cè)時(shí)鐘輸出；7）在TP202觀測(cè)產(chǎn)生的m序列波形。表121 部分優(yōu)選對(duì)碼表級(jí)數(shù)基準(zhǔn)本原多項(xiàng)式配對(duì)本原多項(xiàng)式7211217,235,277,325,203,357,301,323910211131,13331024152011,3515,31771144454005,5205,5337,52632．Gold序列的產(chǎn)生方法Gold序列是m序列的組合序列，由同步時(shí)鐘控制的兩個(gè)碼元不同的m序列優(yōu)選對(duì)逐位模2加得到，其原理如圖121所示。例如m序列本原多項(xiàng)式為：和，構(gòu)成的并聯(lián)和串聯(lián)形式的Gold序列發(fā)生器如122圖所示。1）將DSP的仿真器JTAG接口與DSP模塊板的雙排針相連，注意連接方向；2）；3）建立一個(gè)工程文件，；4）編譯和鏈接程序；5），并執(zhí)行DSP程序；6）在TP201觀測(cè)時(shí)鐘輸出；7）在TP20TP203觀測(cè)用于產(chǎn)生的Gold序列的m序列優(yōu)選對(duì)波形；8）在TP204測(cè)試輸出的Gold序列。n階的Walsh函數(shù)集有n個(gè)不同的Walsh函數(shù)，根據(jù)過(guò)零的次數(shù)，記為W0、WW2等等。利用哈達(dá)碼矩陣產(chǎn)生Walsh序列的過(guò)程是采用迭代的方法。第2章 信源編碼和信道編碼實(shí)驗(yàn)語(yǔ)音模數(shù)轉(zhuǎn)換1．模數(shù)轉(zhuǎn)換的基本原理在現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)中，傳輸?shù)男盘?hào)都是數(shù)字信號(hào)，而我們通信的主要業(yè)務(wù)——語(yǔ)音是模擬信號(hào)，要想在數(shù)字通信的網(wǎng)絡(luò)中傳輸，必須進(jìn)行信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。因此實(shí)際采用的量化方式多為非均勻量化，通常使用信號(hào)壓縮與擴(kuò)張技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)非均勻量化。（2）量化量化的過(guò)程是指模擬信號(hào)f(t)按照適當(dāng)抽樣速率進(jìn)行均勻抽樣，抽樣周期。所以信號(hào)電平越低，信噪比越小。代碼的形式通常采用二進(jìn)制，而多進(jìn)制代碼只是用在線路的信噪比較好，可以利用的頻帶比較窄的情形。這些寄存器的配置是由和AD73311直接相連的語(yǔ)音壓縮芯片AMBE2000來(lái)自動(dòng)完成的。參量編碼，又叫變換域編碼，是在信源信號(hào)的頻率域或其它正交域抽取其特征參量變換為數(shù)字代碼進(jìn)行傳輸。壓縮編碼共分為兩大類：一類叫中速率壓縮編碼，－16kb/s范圍的語(yǔ)音編碼。發(fā)端對(duì)輸入語(yǔ)音進(jìn)行粗略的頻譜分析，而收端產(chǎn)生一信號(hào)，其頻譜與發(fā)端規(guī)定的頻譜相匹配。用于中速(－16kb/s)語(yǔ)音編碼得到了質(zhì)量很好的合成語(yǔ)音，其優(yōu)點(diǎn)之一是不必象LPC聲碼器那樣需要精確提取基音信息和清濁音判決信息。且具有FEC（前向糾錯(cuò)）、VAD（語(yǔ)音激活檢測(cè)）和DTMF（雙音多頻信號(hào)檢測(cè)）等功能。格式字0固定為0x13EC；格式字1用于芯片功率控制；格式字2～6用于指定和表示芯片的壓縮數(shù)據(jù)率；格式字12～23為壓縮數(shù)據(jù)信息。圖24 AMBE2000有格式數(shù)據(jù)輸入的壓縮包格式（2）AMBE2000壓縮速率AMBE2000壓縮的語(yǔ)音數(shù)據(jù)速率是可以選擇的，－。2．AMBE2000聲碼器芯片的應(yīng)用（1）聲碼器和語(yǔ)音接口設(shè)計(jì)AMBE2000可以看作由兩個(gè)分立元件編碼器和解碼器組成。圖26為AMBE2000和AD73311的接口電路。接口電路設(shè)計(jì)如圖27所示。3．語(yǔ)音編碼性能：AMBE2000的壓縮率等性能是可設(shè)置的，壓縮率可通過(guò)SW601進(jìn)行設(shè)置，開(kāi)關(guān)左邊5位設(shè)置的是“語(yǔ)音壓縮率與前向糾錯(cuò)率”，第6位設(shè)置“語(yǔ)音激活檢測(cè)”，第7位“回聲消除”，第8位“滑動(dòng)模式控制”。六、實(shí)驗(yàn)任務(wù)1．語(yǔ)音變換各點(diǎn)波形測(cè)試；2．計(jì)算A/D的采樣率和數(shù)據(jù)速率；3．用數(shù)字示波器保存并觀察測(cè)試點(diǎn)TP603輸出的一幀壓縮數(shù)據(jù)，計(jì)算壓縮數(shù)據(jù)周期；4．分析一幀壓縮數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及每個(gè)字節(jié)的意義；5．撥動(dòng)SW601來(lái)設(shè)置AMBE2000的語(yǔ)音壓縮速率。分組碼中的監(jiān)督碼元只與本組中的信息碼元有監(jiān)督約束的關(guān)系。下面講構(gòu)造一個(gè)能糾正一位誤碼的線性分組碼的過(guò)程。當(dāng)監(jiān)督碼元是附加在信息碼元之后時(shí)，即所構(gòu)成的碼組成為系統(tǒng)碼。只要監(jiān)督矩陣給定，則編碼時(shí)信息碼元與監(jiān)督碼元之間的監(jiān)督關(guān)系就是確定的。6．采用“實(shí)驗(yàn)原理”的方法，將8位基帶數(shù)據(jù)構(gòu)造成（7，4）分組碼，生成矩陣為（258）。即進(jìn)行分組編碼時(shí)，其本組中的nk個(gè)校驗(yàn)元僅與本組的k個(gè)信息元有關(guān)，而與其它各組信息無(wú)關(guān)；但在卷積碼中，其編碼器將k個(gè)信息碼元編為n個(gè)碼元時(shí)，這n個(gè)碼元不僅與當(dāng)前段的k個(gè)信息有關(guān)，而且與前面的（m－1）段信息有關(guān)（m為編碼的約束長(zhǎng)度）。輸入信息序列為，其多項(xiàng)式表示為。輸出碼序列由n0個(gè)子序列組成，即，且c(x)=u(x)為了方便起見(jiàn)，生成多項(xiàng)式常用二進(jìn)制或八進(jìn)制表示，例如當(dāng)一個(gè)卷積編碼器中移位寄存器的數(shù)量和生成多項(xiàng)式是已知時(shí)，則編碼器的結(jié)構(gòu)就是確定的。因此通過(guò)狀態(tài)圖很容易給出輸入信息序列的編碼結(jié)果，假定輸入序列為110100，首先從零狀態(tài)開(kāi)始即圖示a狀態(tài)，由于輸入信息為“1”，所以下一狀態(tài)為b并輸出“11”，繼續(xù)輸入信息“1”，由圖知下一狀態(tài)為d、輸出“01”……其它輸入信息依次類推，按照狀態(tài)轉(zhuǎn)移路徑abdcbca輸出其對(duì)應(yīng)的編碼結(jié)果“110101001011”。第一個(gè)有效時(shí)鐘沿來(lái)臨后，編碼器接收到輸入信息“1”，根據(jù)圖所示網(wǎng)格圖知該時(shí)刻（即時(shí)刻1）狀態(tài)為b，并輸出其對(duì)應(yīng)的編碼結(jié)果“11”，同樣在下一個(gè)時(shí)刻（時(shí)刻2）接收到輸入信息“0”，狀態(tài)變?yōu)閏并輸出“10”，接下來(lái)的輸入數(shù)據(jù)依次類推……，由此我們可以用網(wǎng)格圖作出該例子的卷積編碼過(guò)程，如下圖所示，其中兩個(gè)狀態(tài)連線之間的信息為輸出結(jié)果。對(duì)到達(dá)每個(gè)狀態(tài)的各條路徑（有2=2條）的距離累積值進(jìn)行比較，保留距離值最小的一條路徑，稱為幸存路徑（當(dāng)有兩條以上取最小值時(shí)，可任取其中之一）,譯碼過(guò)程如圖。在解決碼間串?dāng)_和數(shù)據(jù)壓縮中也可應(yīng)用。7. 再用通道二測(cè)量TP205波形數(shù)據(jù)，以幀同步上升沿為起始時(shí)刻記錄一幀16位碼元數(shù)據(jù)。交織是將原信息中的連續(xù)比特分散到不同的時(shí)間段中組成新的序列，新組合的序列在信道中傳輸時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)長(zhǎng)串連續(xù)的誤碼時(shí)，在接收端通過(guò)去交織，誤碼就被分散成單個(gè)的或很短的連續(xù)誤碼，分散后的誤碼一般都能利用信道編碼的糾錯(cuò)能力予以糾正。當(dāng)誤碼長(zhǎng)度大于20時(shí)，5*4交織已完全失去了分散誤碼的能力。然后進(jìn)行2*8交織，得到交織后數(shù)據(jù)，并添加了兩位連續(xù)的誤碼，實(shí)驗(yàn)中可驗(yàn)證交織后和未交織的數(shù)據(jù)抗突發(fā)誤碼的差別。糾錯(cuò)后數(shù)據(jù)和步驟5中記錄的波形數(shù)據(jù)相比較，看是否相同？五、 實(shí)驗(yàn)任務(wù)1．描述交織技術(shù)的原理；2．畫出各點(diǎn)波形；3．驗(yàn)證交織后數(shù)據(jù)和未交織數(shù)據(jù)同時(shí)加連續(xù)兩個(gè)誤碼的糾錯(cuò)能力；4*.設(shè)計(jì)DSP交織技術(shù)的程序，修改碼元數(shù)據(jù)，來(lái)觀測(cè)上述測(cè)試點(diǎn)的波形變化。當(dāng)信道中存在窄帶干擾時(shí)，由于干擾是在發(fā)射信號(hào)擴(kuò)頻之后加入的，所以接收端的解擴(kuò)操作在將期望信號(hào)縮回到原帶寬的同時(shí)，還會(huì)將非期望信號(hào)（即窄帶干擾）的帶寬擴(kuò)頻同一倍數(shù)，從而使窄帶干擾變成了寬帶干擾，減小了其功率譜密度。三、實(shí)驗(yàn)原理直接序列擴(kuò)頻是將要發(fā)送的信息用偽隨機(jī)序列(PN)擴(kuò)展到一個(gè)很寬的頻帶上去，在接收端用與發(fā)送端相同的偽隨機(jī)序列對(duì)接收到的擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行處理，恢復(fù)出原來(lái)的信息。原始數(shù)據(jù)和偽隨機(jī)序異或，產(chǎn)生相應(yīng)的擴(kuò)頻數(shù)據(jù)。三、實(shí)驗(yàn)原理1．跳頻(FH)系統(tǒng)的基本原理跳頻系統(tǒng)的載頻受一偽隨機(jī)碼的控制，不斷地、隨機(jī)地跳變，可以看成載頻按照一定規(guī)律變化的多頻頻移鍵控（MFSK）。跳頻系統(tǒng)的頻率跳變，受到偽隨機(jī)序列的控制，時(shí)間不同，偽隨機(jī)序列的相位不同，對(duì)應(yīng)的頻率合成器產(chǎn)生的頻率也不同。跳頻電臺(tái)已經(jīng)成為未來(lái)戰(zhàn)術(shù)通信設(shè)備的趨勢(shì)。射頻接收模塊接收到擴(kuò)頻信號(hào)后，經(jīng)下變頻，恢復(fù)為基帶信號(hào)，經(jīng)A/D變換后，由DSP的MCBSP口接收。1．直接序列(DS)擴(kuò)頻系統(tǒng)的組成圖351為直擴(kuò)系統(tǒng)的組成原理框圖。因此，對(duì)擴(kuò)頻信號(hào)的產(chǎn)生及其性能的了解十分重要。CDMA給每一用戶分配一個(gè)唯一的序列（擴(kuò)頻碼），并用它對(duì)承載信息的信號(hào)進(jìn)行編碼。注意：幀時(shí)鐘上升沿為起始時(shí)刻。交織深度越深，誤碼被分散的距離越大，抗連續(xù)誤碼的能力越強(qiáng)。分組交織是將待處理的m*n個(gè)信息數(shù)據(jù)，以行的方式依次存儲(chǔ)到一個(gè)m行n列的交織矩陣中，然后以列的方式讀取數(shù)據(jù)，得到n幀碼字、每幀有m個(gè)信息比特的輸出序列。其解碼方式同“實(shí)驗(yàn)原理”部分所講。 對(duì)給定 R的估值序列為=(10111)。 譯碼就是根據(jù)編碼規(guī)則和信道干擾的統(tǒng)計(jì)特性，對(duì)信息序列作出估值的方法。狀態(tài)圖可以完整的描述編碼器的工作過(guò)程，但是其只能顯示狀態(tài)轉(zhuǎn)移的過(guò)程而不能顯示狀態(tài)轉(zhuǎn)移發(fā)生的時(shí)刻，由此引出用來(lái)表示卷積碼的另一種常用方法——網(wǎng)格圖。（2）若m是所有子生成多項(xiàng)式g(x)中最高次式的次數(shù)，稱這種碼為(n0，k0，m)卷積碼。它們的系數(shù)矢量g(1,1)=(111)和g(1,2)=(101)稱作碼的子生成元。而且卷積碼的糾錯(cuò)能力隨約束長(zhǎng)度的增加而增強(qiáng)，差錯(cuò)率則隨著約束長(zhǎng)度增加而呈指數(shù)下降 。7. 再用通道二測(cè)量TP205波形數(shù)據(jù)，以幀同步上升沿為起始時(shí)刻記錄一幀16位碼元數(shù)據(jù)，并8位為一組分為兩組，去掉最低位，得到14位碼元數(shù)據(jù)。例如，若一個(gè)（7，4）分組碼的監(jiān)督矩陣如（2512）所示，在接受端收到了一個(gè)碼組為（1001011），由于 （2513）因此，可以肯定此碼組中有誤碼，對(duì)于此例（監(jiān)督矩陣H是由表51的規(guī)定得到的），可對(duì)照表51得知發(fā)生了錯(cuò)誤（）。這個(gè)方程組用矩陣表示可寫為 （256）式中Q是一個(gè)4*3的矩陣（對(duì)一般的線性分組