实验8 数字基带信号的码型变换
数字基带信号及常用的编码
数字基带信号1.1 基带信号的基本概念数字基带信号可以来字计算机、电传机等终端数据的各种数字代码，也可以来自模拟信号经数字化处理后的脉冲编码(PCM)信号等，是未经载波信号调制而直接传输的信号，所占据的频谱从零频或很低频开始。
1.2 几种数字基带信号的基本波形1.2.1 单极性波形这是一种最简单的基带信号波形，用正电平和零电平分别表示对应二进制“1”和“0”，极性单一，易于用TTL 和CMOS 电路产生。
缺点是有直流分量，要求传输线路具有直流传输能力，因而不适用有交流耦合的远距离传输，只适用于计算机内部或者极进距离的传输，信号波形图如图1-1所示。
1 011100+E图1-1 单极性波1.2.2 双极性波形这种波形用正、负电平的脉冲分别表示二进制代码“1”和“0”，其正负电平的幅度相等、极性相反，当“1”和“0”等概率出现时无直流分量，有利于在信道中传输，并且在接受端恢复信号的判决电平为零，因而不熟信道特性的变化的影响，扛干扰能力也叫强，信号波形图如图1-2所示。
1 011100+E-E图1-2 双极性波1.2.3 单极性归零波形这种波形是指它的有电脉冲宽度τ小于码元Ts ，即信号电压在一个码元终止时刻前总要回到零电平，通常归零波使用半占空码，即占空比（τ/Ts ）为50%，从单极性波可以直接提取定时信息，是其他码型提取位同步信息时常采用的一种过渡波形。
1 011100+E+E图1-3 单极性归零波1.2.4 双极性归零波形这种波形兼有双极性和归零波形的特点，由于其相邻脉冲之间存在零电位的间隔，是的接受端很容易识别出每个码元的起止时间，从而使收发双方能保持位的同步。
波形如图1-4所示。
1 011100+E-E+E-E图1-4 双极性归零波1.2.5 差分波形这种波形是用相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码，而与码元本身的点位或极性无关，电平跳变表示“1”，电平的不变表示“0”，当然这种规定也可以反过来，也称为相对码波形，而相应地称前面的单极性或双极性波形为绝对码波形，这种波形传输代码可以消除设备初始状态的影响。
基带信号的常见码型实验代码
基带信号的常见码型实验代码引言随着通信技术的发展和应用的普及，基带信号的处理变得越来越重要。
在通信领域中，基带信号是指未经过调制的信号，是数字数据或模拟信号的直接表达。
基带信号的常见码型是指在数字通信中常用的信号编码方式。
本文将详细探讨基带信号的常见码型实验代码。
1. 基带信号概述基带信号是指信号通过低通滤波器之后的信号。
它是一种携带有用信息的波形信号，可以表示为一个成对的实数或复数函数。
基带信号常用于数字通信系统中的数据传输和调制解调过程。
2. 基带信号的编码方式基带信号的编码方式有很多种，其中常见的包括：2.1 单极性非归零码（Unipolar Non-Return-to-Zero，UNRZ）单极性非归零码是一种简单的基带信号编码方式。
它的特点是使用一个电平表示数据位，0表示低电平，1表示高电平。
UNRZ码的优点是编码简单，缺点是抗干扰能力较差。
2.2 双极性非归零码（Bipolar Non-Return-to-Zero，BNRZ）双极性非归零码是一种使用正负电平表示数据位的基带信号编码方式。
它的特点是0表示低电平，1表示正负两种高电平。
BNRZ码的优点是抗干扰能力较好，缺点是在传输过程中可能产生直流分量。
2.3 单极性归零码（Unipolar Return-to-Zero，URZ）单极性归零码是一种使用正电平和零电平表示数据位的基带信号编码方式。
它的特点是每个数据位的中间位置都有一个归零点，以实现数据位的识别。
URZ码的优点是抗干扰能力较好，缺点是传输速率较低。
2.4 曼彻斯特编码（Manchester Coding）曼彻斯特编码是一种使用电平转变来表示数据位的基带信号编码方式。
它的特点是每个数据位都包含一个电平转变，0表示电平下降，1表示电平上升。
曼彻斯特编码的优点是时钟恢复容易，缺点是带宽利用率较低。
3. 基带信号码型实验代码为了实现基带信号的编码方式，我们可以使用编程语言编写相应的实验代码。
通原实验-码型变换
武汉理工大学信息工程学院专业综合实验中心.
实验 研究 内容
常用数字基带信号码型→基带信号的传输方式→ 传输码型选择 → 码型变换→线路传输码———
AMI及HDB3。
实验
数字基带传输系统中
技术
信道的编/译码技术
目的：是为了保证通信系统的传输可靠性，
克服信道中的噪声和干扰。
2）双极性 RZ 信号的功率谱的带宽同于单极性 RZ 信号，为
RZ( = Ts / 2)基带信号的带宽为BS = 1/ = 2fs
3）
时， 双极性BRZ 信号的功率谱 将含有离散分量，其特点与单
极性 RZ 信号的功率谱相似（请读者自己考虑）
单极性 (P 1/ 2)
实线——NRZ 虚线——RZ
数字信号的特点是:
信号的幅值取值是离散的，且幅值被限制在有限个 数值之内。常见的二进制码就是一种数字信号。
二进制码受噪声的影响小，易于由数字电路进行处 理，所以得到了广泛的应用。
三、实验应知知识
(2) 数字基带信号:
数字基带信号，是消息代码的电波形的表示形式。
即将信源发出的、未经调制或频谱变换、直接在有效频带
3.1 NRZ
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 低电平由分于别单表极示性二码进存制在信上息述“缺1点”，和尽“管0”它，具其有特构征成是简1单、的0分特别对应 正电平点和，零在电实平际，的在基表带示数码字元信时号，传电输压中不很需少要采回用到这零种.码型,
例如但它适合极1 短距0 离传1 输，0 在0 设备内1 部的1 传输0 多采1用单极
3.简单了解位同步提取的实现方法。
4.通过给定的实验电路,熟悉并掌握本实验电路的组 成和工作过程,学会分析电路方法。
数字基带信号
数字基带信号通信系统2007-09-24 16:40:29 阅读1500 评论3 字号：大中小订阅一,数字基带信号1.数字基带信号所谓数字基带信号，就是消息代码的电波形。
数字基带信号的类型很多，本节以由矩形脉冲构成的基带信号为例，主要研究这些基带信号的时域波形、频谱波形以及功率谱密度波形。
单极性不归零信号：设消息代码由二进制符号0、1组成，则单极性不归零信号的时域波形如图5-2-1所示，其中基带信号的0电位对应于二进制符号0;正电位对应于二进制符号1。
单极性不归零信号在一个码元时间内，不是有电压(或电流),就是无电压(或电流),电脉冲之间没有间隔，不易区分识别，归零码可以改善这种情况。
单极性不归零信号的频域波形和功率谱密度波形分别如图所示。
(1) 时域波形单极性不归零信号的时域波形(2) 频谱波形单极性不归零信号的频谱图(3) 功率谱密度波形单极性不归零信号的功率谱密度单极性归零信号：设消息代码由二进制符号0、1组成，则单极性归零信号的时域波形如图5-2-4所示，发"1"码时对应于正电位，但持续时间短于一个码元的时间宽度，即发出一个窄脉冲，当发"0"码时，仍然完全不发送电流，所以称这种信号为单极性归零信号。
单极性归零信号的频域波形和功率谱密度波形分别如图5-2-5、图5-2-6所示。
(1) 时域波形单极性归零信号的时域波形(2) 频谱波形单极性归零信号的频谱图(3) 功率谱密度波形单极性归零信号的功率谱密度双极性不归零信号：设消息代码由二进制符号0、1组成，则双极性不归零信号的时域波形如图5-2-7所示，其中基带信号的负电位对应于二进制符号0;正电位对应于二进制符号1。
双极性不归零信号的频域波形和功率谱密度波形分别如图所示。
(1) 时域波形双极性不归零信号的时域波形(2) 频谱波形双极性不归零信号的频谱图(3) 功率谱密度波形双极性不归零信号的功率谱密度双极性归零信号：双极性归零信号是双极性波形的归零形式，双极性归零信号的时域波形如图5-2-10所示，其中负的窄脉冲对应于二进制符号0;正的窄脉冲对应于二进制符号1，此时对应每一符号都有零电位的间隙产生，即相邻脉冲之间有零电位的间隔。
实验8 数字基带信号的码型变换
图8-9 码型变换结构组成框图
译码模块：完成码型变换实验。其结构组成框图如下图8－10
四、实验任务
1．当输入8位码为全“0”、全“1”、伪随机码、任意码时，分折各种 变换结果。 2．观测各种码型变换波形，验证你的分析结果。
五、测量点说明
TP301：原始数字基带信号；TP302：编码时钟；TP303：正极性 码型变换； TP304：负极性码型变换；TP305：码型变换输出；TP306：选择 0010-1000时无波形。
六、实验报告要求
1.根据实验结果，画出各种码型变换的测量点波形图。 2．写出各种码型变换的工作过程。
E
1
0
1
0
0
1
1
0
0
E
图 8-6 CMI码
密勒码 密勒码又称延迟调制码，它是曼彻斯特码的一种变形，编码规则： “1”码用码元间隔中心点出现跃变来表示，即用“10”或“01”表示。 “0”码有两种情况：单个“0”码时，在码元间隔内不出现电平跃变， 且相邻码元的边界处也不跃变；连“0”时，在两个“0”码边界处出现 电平跃变，即“00”与“11”交替。 例如： 消息代码：1 1 0 1 0 0 1 0… 密勒码： 10 10 00 01 11 00 01 11… 或： 01 01 11 10 00 11 10 00…
PST码能够提供的定时分量，且无直流成分，编码过程也简单，在接 收识别时需要提供“分组”信息，即需要建立帧同步，在接收识别时， 因为在“分组”编码时不可能出现00、++和—的情况，如果接收识 别时，出现上述的情况，说明帧没有同步，需要重新建立帧同步。
基带信号常用码型转换
通信原理大作业用matlab仿真1.幅频失真S(t)=sint+1/3sin3t,S’(t)=sint+sin3t;相频失真S(t)=sint+1/3sin3t,S’(t)=sin(t+2pi)+1/3sin(3t+3pi).程序：x=0:pi/20:3*pi;y1=sin(x)+(sin(3*x))/3;y2=sin(x)+sin(3*x);y3=sin(x+2*pi)+(sin(3*x+3*pi))/3;figure(1)plot(x,y1);hold onplot(x,y2,'r-');legend('S(t)=sint+1/3sin3t','S(t)=sint+sin3t')figure(2)plot(x,y1);hold onplot(x,y3,'r-');legend('S(t)=sint+1/3sin3t','S(t)=sin(t+2*pi)+1/3sin(3t+3*pi)')幅频失真相频失真2. 将输入的一串0,1编码1） 转换成AMI 码 2） 转换成HDB3码 3） 转换成双相码 4） 转换成Miller 码 5） 转换成CMI 码 总流程开始输入数组依次显示五种码形结束转换成AMI 码转换成CMI码转换成HDB3码转换成双相码转换成Miller码转化成五种码具体流程思路：数组xn 中0保持不变；并统计1个数，当为偶数1保持不变；当为奇数1变换为-1 1) 转换成AMI 码 nono no得到数组xnXn （i ）是否=1num=num+1num 是否为偶数 得到数组xn 长度k i=1; num=0yn(i)=xn(i)yn(i)=xn(i)yn(i)= -xn(i)i 是否=k 得到数组yn i=i+12) 转换成HDB3码 思路：在AMI 码基础上1. 当出现第一个四个连0 时v=前一个非0数2. 当出现四个连0，v 和-v 交替出现3. 判断破坏脉冲是否成立，如果不成立四个连0的第一个0做相应变换（即添加B ） 以后的1也要取负得到v(1)是否是得到数组yni=1yn （i ）是否=0 num=num+1 num=0num 是否=4v=yn(i-4)否否否 否否得到数组yn i=1 sign=1 num=0yn （i ）是否=0num=num+1num 是否=4yh(i)=v(sign)sign 是否为偶数 yh(i)= -v(sign)yh(i)是否=yh(i-4) yh(i-3)=yh(i) yh(i:k)=Yh(i:k )i 是否=k 得到数组yhi=i+13) 转换成双相码思路:1．当出现0转换为01 2．当出现1转换为10；nono得到数组xn得到数组xn 长度kys(2i-1)=0;ys(2i-2)=1Xn(i)是否=0i=1ys(2i-1)=1;ys(2i-2)=0i 是否=k 得到数组ys i=i+14) 转换成密勒码 思路：1．当第一个数出现1时转换成10；否则转换为002．以后当出现1时对应的第一个码不变，第二个变化；当出现一个0对应的两个码元都不变；出现连0对应的两个码元都变化。
(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。
数字基带信号实验及数字调制与解调实验
硬件实验一一、实验名称数字基带信号实验及数字调制与解调实验二、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。
（6）掌握绝对码，相对码概念及他们之间的变换关系。
（7）掌握用键控法产生2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK信号的方法。
（8）掌握相对码波形与2PSK信号波形之间的关系，绝对码波形与2DPSK信号波形之间的关系。
（9）了解2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系。
（10）掌握2DPSK相干解调原理。
（11）掌握2FSK过零检测解调原理。
三、实验仪器1. 双踪示波器一台2. 通信原理Ⅵ型实验箱一台3. M6信号源模块、M4数字调制模块四、实验内容与实验步骤（一）数字基带信号实验1.熟悉信源模块，AMI&HDB3编译模块（有可编程逻辑器件模块实现）和HDB3编译码模块的工作原理。
2.接通数字信号源模块的电源。
用示波器观察熟悉信源模块上的各种信号波形。
（1）示波器的两个通信探头分别接NRZ-OUT和BS-OUT，对照发光二级管的发光状态，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.关闭数字信号源模块的电源，按照下表连线，打开数字信号源模块和AMI（HDB3)编译码模块电源。
用示波器观察AMI（HDB3)编译单元的各种波形。
（1）示波器的两个探头CH1和CH2分别接NRZ-OUT和（AMI）HDB3，将信源模块K1，K2，K3的每一位都置1，观察并记录全1码对应的AMI码和HDB3码；再将K1，K2，K3置为全0，观察全0码对应的AMI和HDB3码。