实验1码型变换
[信息与通信]通信原理实验AMIHDB3CMI码型变换波形图
![[信息与通信]通信原理实验AMIHDB3CMI码型变换波形图](https://img.taocdn.com/s3/m/1f1ba02742323968011ca300a6c30c225801f052.png)
1. 将KX01拔去，使CMI编码输入数据悬空（全0码）。测 量TPX05，输出数据为01码，说明具有丰富的时钟信息。 2. 测量CMI译码输出数据是否与发端一致。 3. 观测译码同步信号。
返回
CMI码编码规则测试
7位m序列
15位m序列
返回
1码状态记忆测量
7位m序列，1码是00/11编码，而0码 不编码跟在1码后保持1码的状态
7. 抗连0码性能测试
CMI码编码规则测试
实验步骤：
1. 观测TPX01和TPX05，用TPX01同步，分析编码 输出数据是否与编码理论一致。 2.将KX02设置在1_2位置，重复上一步骤测量。
返回
1码状态记忆测量
实验步骤：
1. 观测TPX01和1码状态记忆输出TPX03，用TPX01 同步，根据观测结果，分析是否符合相互关系。
第四部分 码型变换技术
实验一 AMI/HDB3码型变换实验 实验二 CMI码型变换实验
返回
实验一 AMI/HDB3码型变换实验
实验目的：
1.了解二进制单极性码变换为 AMI/HDB3码的编码规则
2.熟悉HDB3码的基本特征； 3.熟悉HDB3码的编译码器工作
原理和实现方法； 4.根据测量和分析结果，画出电
15位m序列，1码是00/11编码，而0码 不编码跟在1码后保持1码的状态
返回
CMI码解码波形测试
7位m序列，输入数据与解码数据除时延外一一对应
返回
CMI码编码加错波形观测
加错时的译码输出数据与不加错时不同
返回
CMI码检错功能测试
KX01放在Dt时，TPX06与TPY05
KX01设置在M位置，TPY05无错指示
通原实验1-码型变换
厚德博学 追求卓越
双极性BRZ 信号的功率谱
数字信号序列： BRZ
Px(ω)
+E
0
1 0 1 0 0 1 1 0
双极性归零（BRZ）码的功率谱
0
1/t
-E
f
双极性BRZ信号的功率谱如图所示。可以看出
1）双极性BRZ信号的功率谱，只有连续谱，不含任何离散分量。当然，不 含可用于提取同步信息的fb分量。 2）双极性 RZ 信号的功率谱的带宽同于单极性 RZ 信号，为
+E 性码。
0
特点：
１．发送能量大，有利于提高接收端的信噪比． ２．在信道上占用的频带较窄．
３．存在直流成份，将导致信号的失真，无法使用交流耦合的线路和设备 ４．不能直接提取位同步信号； 5.接收NRZ码的判决电平应取”1”码的一半,由于信道衰减或特性随各种因 素变化时,接收端波形的振幅和宽度容易变化,因而判决门限不够稳定在最 佳电平,使抗噪性能变坏. 厚德博学 追求卓越
例如：
+E
0 电平
1
0
1
0
0
1
0
1
0
0
RZ码与NRZ码相比，除仍具有单极性码的一般特点外，主 要优点是可以直接提取同步信号，但不意味可以作为线路传 输码使用，它可以为其它码型提取同步信号时，而作为一个 过渡码形应用． 厚德博学 追求卓越
单极性归零码 RZ 信号的功率谱
数字信号序列：
Px(ω)
1 0 1 0 0 1 1 0
（3）对信道特性变化不敏感；
（4）可在电缆等无接地线上传输。
厚德博学 追求卓越
双极性非归零码 BNRZ 信号的功率谱
数字信号序列： BNRZ +E -E
实验-CMI码型变换实验
实验-CMI码型变换实验实验CMI码型变换实验一、实验原理和电路说明在实际的基带传输系统中，并不是所有码字都能在信道中传输。
例如，含有丰富直流和低频成分的基带信号就不适宜在信道中传输，因为它有可能造成信号严重畸变。
同时，一般基带传输系统都从接收到的基带信号流中提取收定时信号，而收定时信号却又依赖于传输的码型，如果码型出现长时间的连“0”或连“1”符号，则基带信号可能会长时间的出现0电位，从而使收定时恢复系统难以保证收定时信号的准确性。
实际的基带传输系统还可能提出其他要求，因而对基带信号也存在各种可能的要求。
归纳起来，对传输用的基带信号的主要要求有两点：1、对各种代码的要求，期望将原始信息符号编制成适合于传输用的码型；2、对所选码型的电波波形要求，期望电波波形适宜于在信道中传输。
前一问题称为传输码型的选择；后一问题称为基带脉冲的选择。
这是两个既有独立性又有互相联系的问题，也是基带传输原理中十分重要的两个问题。
传输码（传输码又称为线路码）的结构将取决于实际信道特性和系统工作的条件。
在较为复杂的基带传输系统中，传输码的结构应具有下列主要特性：1、能从其相应的基带信号中获取定时信息；2、相应的基带信号无直流成分和只有很小的低频成分；3、不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化；4、尽可能地提高传输码型的传输效率；5、具有内在的检错能力，等等。
满足或部分满足以上特性的传输码型种类繁多，主要有：CMI码、AMI、HDB3等等，下面将主要介绍CMI码。
根据CCITT建议，在程控数字交换机中CMI 码一般作为PCM四次群数字中继接口的码型。
在CMI码模块中，完成CMI的编码与解码功能。
CMI编码规则见表4.2.1所示：表4.2.1 CMI的编码规则输入码字编码结果0 011 00/11交替表示因而在CMI编码中，输入码字0直接输出01码型，较为简单。
对于输入为1的码字，其输出CMI码字存在两种结果00或11码，因而对输入1的状态必须记忆。
(一)码型变换实验
实验一码型变换实验一、实验目的1. 了解几种常用的数字基带信号。
2. 掌握常用数字基带传输码型的编码规则。
3. 掌握常用CPLD实现码型变换的方法。
二、实验内容1. 观察NRZ码、RZ码、AMI码、CMI码、HDB3码、BPH码的波形。
2. 观察全0码或全1码时各码型波形。
3. 观察HDB3码、AMI码的正、负极性波形。
4. .观察NRZ码、RZ码、AMI码、CMI码、HDB3码、BPH码经过码型反变换后的输出波形。
5. 自行设计码型变换电路，下载并观察波形。
三、实验器材1. 信号源模块2. ⑥号模块（码型变换）3. ⑦号模块（载波同步）4. 20M双踪示波器5. 连接线（若干）四、实验原理（一）基本原理1、数字通信中,有些场合可不经过载波调制解调而让基带信号直接进行传输。
例如，市区内利用电传机直接电报通信，或者利用中继长距离直接传输PCM 信号等。
这种不使用载波调制装置而直接传送基带信号的系统,称为基带传输系统。
它的基本结构如图1所示:图1 基带传输系统基本结构结构说明：（1）信道信号合成器：产生适合于信传输的基带信号。
（2）信道可以是允许基带信号通过的媒质，如能通过从直流到高频的有线线路。
（3）接收滤波器：用来接收信号和尽可能排除信道噪声和其他干扰。
（4）抽样判决器：在噪声背景下判定与再产生基带信号。
2、基带调制与解调（1）数字基带调制器：把数字基带信号变换成基带信号传输的基带信号。
（2）基带解调器器：把信道基带信号变换成原始数字基带信号。
（3）对传输用的基带信号的主要要求（4）对代码：将原始信息符号编制成适合于传输用的码型；（5）对码型的电波形：电波形适宜于在信道中传输。
（二）编码规则1、NRZ码NRZ (Noreturn-To-Zero)码，全称是单极性不归零码，在这种二元码中用高电平和低电平（这里为零电平）分别表示二进制信息“1”和“0”，在整个码元期间电平保持不变。
例如图2：图2 NRZ码2、RZ码RZ (Return-To-Zero)码,全称是单极性归零码，与NRZ码不同的是，发送“1”时在整个码元期间高电平只持续一段时间，在码元的其余时间内则返回到零电平。
实验一(上)光通信系统数据传输与功率测量
实验一（上）光通信系统数据传输与功率测量一、实验目的1.了解光通信系统组成；2.掌握光发射机输出功率测量方法。
二、实验仪器1.光纤通信实验箱2.20M数字示波器3.光功率计（FC-FC单模尾纤）4.信号连接线三、基本原理实验系统组成如图1－1所示。
要传输的数据经线路编码，送给光发送机，转换为光信号，经光纤传输到光接收机，经光接收机进行光电转换、放大，取样、判决和再生恢复成数字信号输出，然后进行线路译码。
输入的数据可以是由系统生成的伪随机码，也可以由8位开关形成8位的自编数据，也可以由外部输入数据。
在本实验系统中，线路编码可以采用CMI码、5B6B，随机扰码等多种码型。
图1－1 光纤通信基本组成结构数字光纤通信传输信道中，对于低速率系统采用CMI(Coded Mark Inversion) 码,传号翻转码，即“1”码交替地用“00”和“11”表示，而“0”码则固定用“01”表示，因此在1个时钟周期内，CMI编码器输入1bit的时间内输出变为2bit。
CMI码属于二电平的不归零（NRZ）的1B2B码型，图1－2为CMI码变换规则示例，这种码的特点是: （1）不出现连续4个以上的“0”码或“1”，易于定时提取。
（2）电路简单，易于实现。
（3)有一定的纠错能力。
当编码规则被破坏后，即意味着误码产生，便于中继监测。
（4)有恒定的直流分量，且低频分量小，频带较宽。
（5)传输速率为编码前的2倍，适用于低速率的光纤传输系统。
CMI译码的设计思路：是采用串并变换电路把串行码变成并行码，即把CMI码的每一组00、11、或01码中的奇数码与偶数码分离开来，变成奇偶分列的、时序一致的码序列，再用判决电路逐一加以比较，判决输出传号还是空号，从而解出单极性信码。
0 0 1 0 1 1 1 0 1 0图1－2 CMI码变换规则示例CMI的连“0”连“1”为3，故这种线路码含有丰富的定时信息，便定时提取。
这种码都容许进行不中断业务的误码检测。
AMI码型变换实验报告
AMI码型变换实验报告一、实验目的：通过实验掌握数据信号的AMI码型变换原理和方法，了解其优点和缺点，并熟练掌握实现过程。
二、实验原理：AMI码型（Alternate Mark Inversion码型）是数据通信中常用的一种码型。
它的规则是：编号0以正脉冲表示，编号1以负脉冲表示，而编号0的相邻两个1之间的位置需要置零，这就是所谓的“交替出现”；三、实验仪器：信号发生器、示波器、电平判决电路、串行传输线路。
四、实验步骤：1.将信号发生器和示波器正确连接，并设置示波器触发源为信号发生器输出信号。
2.设置信号发生器，产生一组矩形波信号，频率为1kHz，幅度为5V，并将输出的电平切换为AMI码型。
3.将信号发生器的输出信号经过电平判决电路，观察并记录判决电路的输出结果。
4.将示波器连接至电平判决电路的输出端口，观察并记录示波器上的波形。
5.将判决电路的输出经过串行传输线路，利用示波器观察并记录在传输线路上的波形。
五、实验结果：经过上述实验步骤之后，我们得到了以下实验结果：1.经过电平判决电路后，在电平判决电路的输出端口得到了经过判决后的二进制数据，即AMI码型的数字信号；2.经过示波器的展示，我们可以清晰地观察到AMI码型的波形特点，即交替的正负脉冲；3.经过串行传输后，在传输线路上得到了经过信号传输后的波形，也是交替出现的正负脉冲。
六、实验总结：1.AMI码型的交替正负脉冲特点实现了时钟同步性能的提高，避免了NRZ码型可能出现的时钟漂移问题；2.AMI码型相比NRZ码型可以提高线路的利用率，因为NRZ码型在连续1的情况下没有电平变化，无法表征有效数据；3.实验结果表明，AMI码型通过交替出现的正负脉冲实现了数据的可靠传输，波形特点明显、易于辨识。
七、实验心得：通过这次AMI码型变换实验，我进一步了解了数据信号的不同编码方式，对AMI码型的原理和方法有了更深入的了解。
通过亲手操作实现了AMI码型的转换，增强了自己的实践能力。
基带传输实验报告(武汉大学)
1、实验目的
1．掌握 AMI、HDB3、CMI 码编译码规则；
2．了解 AMI、HDB3、CMI 码编译码实现方法；
2、实验仪器
1．RZ9681实验平台
2．实验模块：主控模块、基带信号产生与码型变换模块-A2
3．信号连接线
4．100M双通道示波器
3、实验原理
1．CMI码编码原理
CMI码是是传号反转码的简称，与曼彻斯特码类似，也是一种双极性二电平码，其编码规则：
将基带数据设置为“15-PN”,“64K”,观测编码前数据2TP1和编码数据2TP4，并记录波形。
（2）译码观测
使用双踪示波器，同时观测编码前后数据2TP1和译码后数据2TP9，观测编码前数据是否相同。尝试多次修改编码数据，观测译码数据是否相同。
3．双极性不归零码（BNRZ码）
（1）编码观测
通过鼠标在在编码码型中选择“BNRZ 码”，点击“基带设置”按钮，将基带数据设置为：16bit，64K，然后修改 16bit 编码开关的值。用示波器通道 1 观测编码前基带数 2TP1，用通道2观测编码数据2TP4；尝试修改不同的编码开关组合，观测不同数据编码数据的变化。
3．HDB3码编码原理
HDB3 码编码规则如下：
二进制序列中的“0”码在 HDB3 码中仍编为“0”码，但当出现四个连“0”码时，
用取代节 000V 或 B00V 代替四个连“0”码。取代节中的 V 码、B 码均代表“1”码，它们可正可负（即 V+=＋1，V-=－1，B+=＋1，B-=－1）。
4、实验内容及步骤
将基带数据设置为：“15-PN”，“64K”，观测编码前数据 2TP1 和编码数据 2TP4，并记录波形。
AMI码型变换实验报告
实验一AMI码型变换实验一、实验目的1、了解几种常用的数字基带信号的特征与作用。
2、掌握AMI码的编译规则。
3、了解滤波法位同步在的码变换过程中的作用。
二、实验器材1、主控&信号源、2号、8号、13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、AMI编译码实验原理框图AMI编译码实验原理框图2、实验框图说明AMI编码规则就是遇到0输出0,遇到1则交替输出+1与-1。
实验框图中编码过程就是将信号源经程序处理后,得到AMI-A1与AMI-B1两路信号,再通过电平转换电路进行变换,从而得到AMI编码波形。
AMI译码只需将所有的±1变为1,0变为0即可。
实验框图中译码过程就是将AMI码信号送入到电平逆变换电路,再通过译码处理,得到原始码元。
四、实验步骤实验项目一AMI编译码(256KHz归零码实验)概述:本项目通过选择不同的数字信源,分别观测编码输入及时钟,译码输出及时钟,观察编译码延时以及验证AMI编译码规则。
1、关电,按表格所示进行连线。
源端口目的端口连线说明信号源:PN 模块8:TH3(编码输入-数据) 基带信号输入信号源:CLK 模块8:TH4(编码输入-时钟) 提供编码位时钟模块8:TH11(AMI编码输出) 模块8:TH2(AMI译码输入) 将数据送入译码模块模块8:TH5(单极性码) 模块13:TH7(数字锁相环输入) 数字锁相环位同步提取模块13:TH5(BS2) 模块8:TH9(译码时钟输入) 提供译码位时钟2、开电,设置主控菜单,选择【主菜单】→【通信原理】→【AMI编译码】→【256K 归零码实验】。
将模块13的开关S3分频设置拨为0011,即提取512K同步时钟。
3、此时系统初始状态为:编码输入信号为256K的PN序列。
(1)用示波器分别观测编码输入的数据TH3与编码输出的数据TH11(AMI输出),观察记录波形,有数字示波器的可以观测编码输出信号频谱,验证AMI编码规则。
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E1帧同步信号 NRZ码帧同步输
出
基带信号经微分
后波形测试点
相位误差极性 控制指令电平
观测点
基带信号经整流
后波形测试点
波形变换后经低
通滤波器输出
相位误差绝对值
位同步输出观测
点及插孔
锁相环主时钟 24分频输出
巴克码识别器输出
实验一 码型变换
一、实验目的 二、实验内容 三、实验仪器 四、实验原理 五、实验步骤 六、实验心得体会
通信原理实验箱简介
信号源
非同步信号
输出
音乐片输出 同步正弦波
信号输出
时钟2输出 PN序列输出 NRZ码输出
NRZ码帧同步 NRZ码位同步
时钟1输出 帧同步输出
解复用NRZ码输入
模块6
编译码位时钟
基带传输信号输
入
基带传输译码信
号输出点
基带传输编码两
路输出
基带传输译码两
路输入
电平变换两路信
号输入
电平变换后两路
模块6：DOUT1
模块6：DIN1
电平变换的编码输入A
* 检查连线是否正确，检查无误后打开电源
五、实验步骤
⑥以 “NRZIN”为内触发源，用双踪示波器观测编 码输出“DOUT1”测试点的波形。
⑦以 “NRZIN”为内触发源，用双踪示波器对比观 测解码输出“NRZ-OUT”波形，观察解码波形与 初始信号是否一致。 ⑧拨码开关S1选择码型为RZ码（00010000）、BPH 码（00001000）重复上述步骤。
五、实验步骤
源端口 目的端口 连线说明
信号源：NRZ（8K）
信号源：CLK2（8K） 模块6：DOUT1 模块7：BS 模块6：DOUT1 模块6：DOUT2 模块6：HDB3/AMI-OUT 模块6：OUT-A 模块6：OUT-B
模块6：NRZIN
模块6：BS 模块7：DIN 模块6：BSR 模块6：IN-A 模块6：IN-B 模块6：HDB3/AMI-IN 模块6：DIN1 模块6：DIN2
信号输出
HDB3/AMI电平变
换输出
HDB3/AMI电平变
换输入
模块7
PSK调制信号和0相载波相乘滤波
后的波形观测点
PSK调制信号和π /2相载波相乘
滤波后的波形观测点
误差电压
观测点
压控晶振输出 锁相环法位同
步提取单元基带 信号输入点
PSK调制信号输入
测试点及插孔
位同步提取
PSK同步载波输出 滤波法位同步提
2、S1S2S3分别拨为01110010、 0001000、01000011
触 发 按 钮 看 连 1、拨码开关S5拨为“1100” 线
编码时钟输入
4、用示波器观察NRZ-OUT处 的波形，与NRZIN比较 译码输入B
基带传输信号输入
译码输入A 电平变换输入 3、拨码开关 B S1拨为“01000000” 5、将拨码开关S1拨为“10000000” 电平变换输入A 重复以上实验（结束） 电平反变换输入 提供译码位同步 滤波法位同步提 取输入
8KNRZ码基带传输信号输入
提供编码位时钟 滤波法同步提取输入 提取的位同步输入 电平变换A路编码输入 电平变换B路编码输入 电平反变换输入 电平反变换A路编码输出 电平反变换B路编码输出
* 检查连线是否正确，检查无误后打开电源
五、实验步骤
④以 “NRZIN”为内触发源，分别用双踪示波器观 测“DOUT1”，“DOUT2”，“HDB3/AMI-OUT” 三点的波形。 ⑤以“NRZIN”为内触发源，用双踪示波器观测 “OUT-A”，“OUT-B”，“NRZ-OUT”三点的波 形，观察解码波形与初始信号是否一致。
三、实验器材
1、信号源模块
2、码型变换模块 3、模块7 4、20M 双踪示波器 5、连接线 一台 若干
四、实验原理
在数字通信中，有些场合可以不经过载波调制和解调过 程而让基带信号直接进行传输。例如，在市区内利用电传 机直接进行电报通信，或者利用中继方式在长距离上直接 传输PCM信号等。这种不使用载波调制装置而直接传送 基带信号的系统，我们称它为基带传输系统，它的基本结 构如图所示。
六、实验报告要求
1、实验目的
2、实验内容 3、实验器材 4、实验原理 5、实验步骤 6、实验心得体会
2、S1S2S3分别拨为01110010、 01010101、00110011 基带传输信号输入
触 发 按 钮 看 连 1、拨码开关S5拨为“1100” 线
译码位同步输入
位同步信号输入
5、用示波器观察NRZ-OUT处 的波形，与NRZIN比较 基带传输译码输入 6、将拨码开关 4 、拨码开关S1S1 拨为“00100000” 分别拨为 “00010000”、“00001000” 重复以上实验（结束） 3、拨码开关S2拨为“0111” 位同步提取输入
⑥通过拨码开关S1选择码型为HDB3码 （10000000），重复上述步骤。
五、实验步骤
3、将信号源模块上的拨码开关S1，S2，S3全部拨 为0或者全部拨为1，重复步骤1、2，观察各码型 编解码输出。 4、按通信原理教材中阐述的编码原理自行设计其它 码型变换电路，下载并观察各点波形。（选做）
5、实验结束关闭电源，拆除连线，整理实验数据及 波形完成实验报告。
基带脉冲 输入 信道信号 形成器 信道 接收 滤波器 抽样 判决器 基带脉冲 输出
干扰
图 基带传输系统的基本结构
四、实验原理
将信号源产生的NRZ码和位同步信号BS送入U1 （EPM7064）进行变换，可以直接得到各种单极性码和 各种双极性码的正、负极性编码信号（因为CPLD的IO口 不能直接接负电平，所以只能将分别代表正极性和负极性 的两路编码信号分别输出，再通过外加电路合成双极性 码），如HDB3码的正、负极性编码信号送入U2 （CD4051）的选通控制端，控制模拟开关轮流选通正、 负电平，从而得到完整的HDB3码。解码也同样需要将双 极性的HDB3码变换成分别代表正极性和负极性的两路信 号，再送入CPLD进行解码，得到NRZ码。其他双极性码 的编、解码过程相同。
返回 波形
五、实验步骤
2、AMI，HDB3码编解码电路观测
①通过模块6上的拨码开关S1选择码型为AMI码， 即“01000000”。
②将信号源S4、S5拨到“1100”，S1、S2、S3分别 设为“01110010”，“00011000”，“01000011”。 模块7上S2拨为“1000”
③对照下表完成实验连线
一、实验目的
1、了解几种常用的数字基带信号。
2、掌握常用数字基带传输码型的编码规则。 3、掌握用CPLD实现码型变换的方法。
二、实验内容
1、观察NRZ码、RZ码、AMI码、HDB3码、 CMI码、BPH码的波形。
2、观察全0码或全1码时各码型的波形。 3、观察HDB3码、AMI码的正负极性波形。 4、观察RZ码、AMI码、HDB3码、CMI码、 BPH码经过码型反变换后的输出波形。
五、实验步骤
1、CMI，RZ，BPH码编解码电路观测
①将信号源模块和模块6、7固定在主机箱上，将塑 封螺钉拧紧，确保电源接触良
②通过模块6上的拨码开关S1选择码型为CMI码， 即“00100000”。
③信号源模块上S4、S5都拨到“1100”，S1、S2、 S3分别设为“01110010”，“01010101”， “00110011”。
④将模块7上的拨码开关S2拨为“0111”。
五、实验步骤
⑤对照说明 8KNRZ码基带传输信号输入 信号源：NRZ（8K） 模块6：NRZIN
信号源：CLK2（8K） 模块6：BS
模块6：DOUT1 模块7：BS 模块7：DIN 模块6：BSR
提供编码位时钟
锁相环法同步提取输入 提取的位同步输入