NRZ码位同步提取实验
通信原理实验报告
中南大学数字通信原理实验报告课程名称：数字通信原理实验班级：学号：姓名：指导教师：实验一数字基带信号一、实验目的1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。
2、掌握AMI、HDB3码的编码规则。
3、掌握从HDB3码信号中提取位同步信号的方法。
4、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。
5、了解HDB3（AMI）编译码集成电路CD22103。
二、实验内容1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、传号交替反转码（AMI）、三阶高密度双极性码（HDB3）、整流后的AMI码及整流后的HDB3码。
2、用示波器观察从HDB3码中和从AMI码中提取位同步信号的电路中有关波形。
3、用示波器观察HDB3、AMI译码输出波形。
三、实验步骤本实验使用数字信源单元和HDB3编译码单元。
1、熟悉数字信源单元和HDB3编译码单元的工作原理。
接好电源线，打开电源开关。
2、用示波器观察数字信源单元上的各种信号波形。
用信源单元的FS作为示波器的外同步信号，示波器探头的地端接在实验板任何位置的GND点均可，进行下列观察：（1）示波器的两个通道探头分别接信源单元的NRZ-OUT和BS-OUT，对照发光二极管的发光状态，判断数字信源单元是否已正常工作（1码对应的发光管亮，0码对应的发光管熄）；（2）用开关K1产生代码×1110010（×为任意代码，1110010为7位帧同步码），K2、K3产生任意信息代码，观察本实验给定的集中插入帧同步码时分复用信号帧结构，和NRZ 码特点。
3、用示波器观察HDB3编译单元的各种波形。
仍用信源单元的FS信号作为示波器的外同步信号。
（1）示波器的两个探头CH1和CH2分别接信源单元的NRZ-OUT和HDB3单元的AMI-HDB3，将信源单元的K1、K2、K3每一位都置1，观察全1码对应的AMI码（开关K4置于左方AMI 端）波形和HDB3码（开关K4置于右方HDB3端）波形。
实验十一 帧同步信号提取实验
实验十一帧同步信号提取实验一、实验目的1、掌握用集中插入法提取帧同步信号的原理与实现方法。
2、了解帧同步系统的性能分析。
二、实验内容1、提取复用模块时分复用数据的帧同步信号。
2、提取信号源模块NRZ码的帧同步信号。
三、实验仪器1、信号源模块一块2、基带同步提取模块一块3、频带同步提取模块一块4、复用模块一块5、20M双踪示波器一台四、实验原理基带同步提取模块和频带同步提取模块均采用集中插入法提取帧同步信号。
接收端收到NRZ码数据后，已知同步码组，从接收NRZ码中检测到这个特定的同步码组后，产生一个窄脉冲输出。
基带同步提取模块提取时分复用数据的帧同步信号，时分复用数据32位一帧，每帧的24位信息码元之前，集中插入8位的同步码组“01110010”（巴克码1110010前面补一位0），提取出的帧同步信号为窄帧，对应同步码组的第一位“0”。
频带同步提取模块提取NRZ码的帧同步信号，NRZ码要求24位一帧，每帧的16位信息码元之前，集中插入8位的同步码组“11100100”（巴克码1110010后面补一位0），提取出的帧同步信号为窄帧，对应同步码组后的第一位数据。
五、实验步骤1、将模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。
2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下四个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，四个模块均开始工作。
（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线）3、实验连线如下：信号源模块复用模块2048K——————————2048K64K——————————位同步（时分复用输入）8K ——————————帧同步（时分复用输入）复用模块基带同步提取模块数据（时分复用输出）————NRZ输入（帧同步提取）位同步（时分复用输出）————BS输入（帧同步提取）4、时分复用数据帧同步提取（1）复用模块“第三路复用数据码型拨码设置”拨码开关任意设置。
实验十位同步信号提取实验
实验十位同步信号提取实验一、实验目的1、掌握用数字锁相环提取位同步信号的原理与实现方法。
2、了解位同步系统的性能分析。
二、实验内容1、观察数字锁相环提取位同步信号的过程。
2、提取信号源模块NRZ码的位同步信号。
三、实验仪器1、信号源模块一块2、基带同步提取模块一块3、频带同步提取模块一块4、20M双踪示波器一台四、实验原理实验中基于闭环同步法的原理，设计数字锁相环，提取位同步信号，如下图26-1所示。
图26-1 数字锁相环提取位同步信号原理框图数字锁相环是由高稳定度振荡器（晶振或钟振）、分频器、相位比较器和控制器组成。
其中，控制器包括上图中的扣除门、添加门和或门。
设要提取的位同步信号的频率为f，则要求振荡器的振荡频率为M f赫兹，其中M为分频器的分频系数。
窄脉冲形成器的作用是将振荡波形变成两个脉冲，分别送给添加门和扣除门。
要求这两个脉冲相位刚好相差180°。
添加门为常闭门，在没有滞后脉冲控制时，这里的滞后脉冲和超前脉冲由相位比较器比较后产生，此门始终关闭，输出低电平；扣除门为常开门，在没有超前脉冲控制时，来自振荡器的窄脉冲信号顺利通过扣除门。
振荡器窄脉冲经或门送入M次分频器中分频，输出频率为f赫兹的脉冲信号。
该信号再经过脉冲形成电路，输出规则的位同步信号。
相位比相器反映接收码元与M次分频器的输出信号，即本地时钟信号，之间的相位关系。
如本地时钟信号超前于接收码元的相位，则比相器输出一个超前脉冲，加到扣除门，扣除一个振荡脉冲，这样分频器的输出脉冲的相位就滞后了1/M周期。
如本地时钟信号滞后于接收码元的相位，则比相器输出一个滞后脉冲，加到添加门，控制添加门打开，加入一个振荡脉冲到或门。
由于加到添加门的与加到扣除门的两个振荡脉冲信号的相位相差180°，即这两个信号在时间上是错开的，因此当从添加门加入一个窄脉冲到或门时，相当于在扣除门输出的振荡信号中间插入了一个窄脉冲，也就使分频器输入端添加了一个脉冲，这样分频器输出相位就提前了1/M周期。
实验十五 帧同步信号提取实验
实验十五 帧同步信号提取实验一、实验目的1． 掌握巴克码识别原理。
2． 掌握同步保护原理。
3． 掌握假同步、漏同步、捕捉态、维持态的概念。
二、实验内容1． 观察帧同步码无错误时帧同步器的维持态。
2． 观察帧同步器的假同步现象、漏识别现象和同步保护现象。
三、实验器材1． 信号源模块2． 同步信号提取模块3． 20M 双踪示波器一台 4． 频率计（选用） 一台四、实验原理由于数字通信系统传输的是一个接一个按节拍传送的数字信号单元，即码元，因而在接收端必须按与发送端相同的节拍进行接收，否则，会因收发节拍不一致而导致接收性能变差。
此外，为了表述消息的内容，基带信号都是按消息内容进行编组的，因此，编组的规律在收发之间也必须一致。
在数字通信中，称节拍一致为“位同步”，称编组一致为“帧同步”。
在时分复用通信体统中，为了正确地传输信息，必须在信息码流中插入一定数量的帧同步码，它可以是一组特定的码组，也可以是特定宽度的脉冲，可以集中插入，也可以分散插入。
集中式插入法也称为连贯式插入法，即在每帧数据开头集中插入特定码型的帧同步码组，这种帧同步法只适用于同步通信系统，需要位同步信号才能实现。
适合做帧同步码的特殊码组很多，对帧同步码组的要求是它们的自相关函数尽可能尖锐，便于从随机数字信息序列中识别出这些帧同步码组，从而准确定位一帧数据的起始时刻。
由于这些特殊码组123{,,,,}n x x x x 是一个非周期序列或有限序列，在求它的自相关函数时，除了在时延j ＝0的情况下，序列中的全部元素都参加相关运算外；在j ≠0的情况下，序列中只有部分元素参加相关运算，其表示式为∑-=+=jn i j i i x x j R 1)( （15－1）通常把这种非周期序列的自相关函数称为局部自相关函数。
对同步码组的另一个要求是识别器应该尽量简单。
目前，一种常用的帧同步码组是巴克码。
巴克码是一种非周期序列。
一个n 位的巴克码组为{x 1，x 2，x 3，…，x n }，其中x i 取值为＋1或－1，它的局部自相关函数为⎪⎩⎪⎨⎧≥<<±===∑-=+nj n j j n x x j R j n i j i i 00100)(1或 （15－2） 目前已找到的所有巴克码组如表15-1所列。
高速NRZ码同步时钟提取设计及FPGA实现
高速NRZ码同步时钟提取设计及FPGA实现徐泽琨，黄明，汪弈舟，李国诚，黄炎（北方工业大学，北京 100041）摘 要：为精准提取高速NRZ码元的时钟，设计了过零检测微分型数字锁相环，采用增加/扣除脉冲法进行动态相位调整，用以实现对高速NRZ码元接收序列进行位时钟同步；分析了最大锁定范围和最大锁定频率与本地时钟频率的关系；使用Verilog HDL语言进行代码编写，基于FPGA进行了验证。
应用误码仪实测表明：在发送波特率为1 Mbps的PN17伪随机序列时，时钟同步后误码率小于10-7；最高时钟恢复速率可达50 Mbps。
实际应用中具有很好的适用性和抗干扰性。
关键词： 增加/扣除脉冲法；位时钟同步；时钟恢复；FPGA；高速NRZ码中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：2095-8412 (2019)05-028-06工业技术创新 URL: http: // DOI: 10.14103/j.issn.2095-8412.2019.05.005引言在现代通信系统中，位时钟同步技术即在通信码元中提取时钟信息，是精准判断通信数据的基础。
例如在光通信发送端和接收端之间，时钟不会单独传送，只能从信号中提取（恢复），如果时钟有偏差，就会直接导致误码率的增大。
在接收端进行位同步处理，对时钟纠偏，恢复同步时钟；据此作为最佳采样脉冲，对接收信号进行提取操作，能够准确地恢复原始发送数据。
同步性能的好坏直接影响通信系统的性能。
出现同步误差或失去同步，就会导致通信系统性能下降或通信中断[1]。
本文基于增加/扣除脉冲法，应用过零检测微分型数字锁相环，对高速N R Z（N o n R e t u r n Zero）码进行时钟同步提取，通过了FPGA仿真测试和系统信号实测。
此算法的优势在于它可在500 MHz主频下实现高达50 Mbps数据速率的时钟同步。
算法结构简单、易于实现，非常节省FPGA内部设计资源。
1 基本原理1.1 NRZ编码原理N R Z编码也称为不归零编码，是最常用于传输高速同步数据的一种编码。
不归零码提取同步信号方法
不归零码提取同步信号方法【原创版6篇】目录（篇1）一、不归零码的概念及特点二、不归零码的同步信息提取方法三、不归零码的应用领域四、总结正文（篇1）一、不归零码的概念及特点不归零码（Non-Return-to-Zero, NRZ）是一种数字信号传输方式，它是指在传输数字信号时，每一位的电平状态都不相同。
不归零码的特点是每一位的电平都有明确的物理意义，因此具有良好的抗干扰性能。
在不归零码中，同步信号的提取十分重要，因为它能够帮助接收方在接收数据时保持与发送方的同步。
二、不归零码的同步信息提取方法在不归零码中，同步信息可以通过以下方法进行提取：1.利用特定的编码方式：在发送数据之前，可以加入一些特定的编码，以帮助接收方识别和提取同步信号。
例如，可以采用曼彻斯特编码或者米勒编码等。
2.利用信号的物理特性：不归零码的信号波形具有一定的特征，可以通过检测信号的波形特征来提取同步信号。
例如，可以检测信号的零点或者波形的相位变化等。
3.利用统计特性：不归零码的比特分布具有一定的统计特性，可以利用这些特性来提取同步信号。
例如，可以利用比特的长期概率分布或者比特的相关性等。
三、不归零码的应用领域不归零码广泛应用于数字通信领域，例如数字音频、数字视频和数据传输等。
它具有良好的抗干扰性能和较高的传输速率，因此在实际应用中得到了广泛的认可。
四、总结不归零码是一种广泛应用于数字通信领域的数字信号传输方式。
它能够有效地抵抗干扰，保证数据的正确传输。
目录（篇2）1.概述不归零码和归零码的概念以及应用场景2.介绍双极性不归零码的同步信息提取方法3.介绍单极性归零码的同步信息提取方法4.总结不归零码提取同步信号的方法正文（篇2）一、不归零码与归零码的概念及应用场景不归零码是一种数字信号编码方式，其特点是在数据位之间不插入额外的信号，即不管数据位是 0 还是 1，都保持原有的电平状态。
不归零码主要应用于数字通信领域，如基带信号传输等。
通信原理 码型变换 实验报告
学校代码： 10128学号：内蒙古工业大学信息工程学院实验报告课程名称：通信原理实验名称：_______码型变换实验______实验类型：验证性□综合性□设计性□实验室名称：格物楼B座通信实验室102班级：电子09-1班学号：姓名：组别：同组人：成绩：实验日期： 2012/5/30预习报告一、实验目的1．了解几种常见的数字基带信号。
2．掌握常用数字基带传输码型的编码规则。
二、实验内容1．观察NRZ码、RZ码、BRZ码、BNRZ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、BNRZ码正、负极性波形。
4．观察NRZ码、RZ码、BRZ码、BNRZ码、AMI码、CMI码、HDB3码、BPH码经过码型反变换后的输出波形。
三、实验器材1．信号源模块2．码型变换模块3．20M双踪示波器一台4．频率计（可选）一台5．连接线若干实验报告一、实验目的5．了解几种常见的数字基带信号。
6．掌握常用数字基带传输码型的编码规则。
二、实验内容3．观察NRZ码、RZ码、BRZ码、BNRZ码、AMI码、CMI码、HDB3码、BPH码的波形。
4．观察全0码或全1码时各码型波形。
7．观察HDB3码、AMI码、BNRZ码正、负极性波形。
8．观察NRZ码、RZ码、BRZ码、BNRZ码、AMI码、CMI码、HDB3码、BPH码经过码型反变换后的输出波形。
三、实验器材6．信号源模块7．码型变换模块8．20M双踪示波器一台9．频率计（可选）一台10．连接线若干四、实验原理1．编码规则①NRZ码NRZ码的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：②RZ码RZ码的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。
数字基带信号实验报告
数字基带信号实验报告专业班级：指导老师：李敏姓名：学号：实验一数字基带信号一、实验目的1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。
2、掌握AMI、HDB3码的编码规那么。
3、掌握从HDB3码信号中提取位同步信号的方法。
4、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。
5、了解HDB3〔AMI〕编译码集成电路CD22103。
二、实验内容1、用示波器观察单极性非归零码〔NRZ〕、传号交替反转码〔AMI〕、三阶高密度双极性码〔HDB3〕、整流后的AMI码及整流后的HDB3码。
2、用示波器观察从HDB3码中和从AMI码中提取位同步信号的电路中有关波形。
3、用示波器观察HDB3、AMI译码输出波形。
三、实验步骤本实验使用数字信源单元和HDB3编译码单元。
1、熟悉数字信源单元和HDB3编译码单元的工作原理。
接好电源线，翻开电源开关。
2、用示波器观察数字信源单元上的各种信号波形。
用信源单元的F作为示波器的外同步信号，示波器探头的地端接在实验板任何位置的GND点均可，进行以下观察：〔1〕示波器的两个通道探头分别接信源单元的NRZ-OUT和B-OUT，对照发光二极管的发光状态，判断数字信源单元是否已正常工作〔1码对应的发光管亮，0码对应的发光管熄〕；〔2〕用开关K1产生代码某1110010〔某为任意代码，1110010为7位帧同步码〕，K2、K3产生任意信息代码，观察本实验给定的集中插入帧同步码时分复用信号帧结构，和NRZ码特点。
3、用示波器观察HDB3编译单元的各种波形。
仍用信源单元的F信号作为示波器的外同步信号。
〔1〕示波器的两个探头CH1和CH2分别接信源单元的NRZ-OUT和HDB3单元的AMI-HDB3，将信源单元的K1、K2、K3每一位都置1，观察全1码对应的AMI码〔开关K4置于左方AMI端〕波形和HDB3码〔开关K4置于右方HDB3端〕波形。
再将K1、K2、K3置为全0，观察全0码对应的AMI码和HDB3码。