实验四 码型变换实验
通信原理实验四码型变换实验
一、实验目的
1了解几种常见的数字基带信号
二、实验内容
用matlab生成以下码型：
1 输入一段二进制代码，编为相应的单极性不归零码输出
2 输入一段二进制代码，编为相应的单极性归零码输出
3 输入一段二进制代码，编为相应的双极性不归零码输出
4 输入一段二进制代码，编为相应的双极性归零码输出
5 输入一段二进制代码，编为相应的Manchester码(双相码)输出
6 输入一段二进制代码，编为相应的密勒码输出
三、实验原理
单极性不归零码是一种最简单、最常用的基带信号形式。
这种信号脉冲的零电平和正电平分别对应着二进制代码0和1，或者说，它在一个码元时间内用脉冲的有或无来对应表示0或1码。
其特点是极性单一，有直流分量，脉冲之间无间隔。
图1 单极性不归零码
在双极性不归零码中，脉冲的正、负电平分别对应于二进制代码1、0，由于它是幅度相等极性相反的双极性波形，故当0、1符号等可能出现时无直流分量。
这样，恢复信号的判决电平为0，因而不受信道特性变化的影响，抗干扰能力也较强。
故双极性码较单极性码更有利于在信道中传输。
图2 双极性不归零码
单极性归零码与单极性不归零码的区别是电脉冲宽度小于码元宽度，每个电脉冲在小于码元长度内总要回到零电平，即输入信息为1时给出的码元前半时间为1，后半时间为0，输入为0时与不归零码则完全相同。
单极性归零码可以直接提取定时信息，是其他波形提取位定时信号时需要采用的一种过渡波形。
图3 单极性归零码
双极性归零码它是双极性不归零码的归零形式，每个码元内的脉冲都回到零点平，表示信息1时前半时间为1后半时间为0，表示信息0时前半时间为-1后半时间为0，相邻脉冲之间必定留有零电位的间隔。
它除了具有双极性不归零码的特点外，还有利于同步脉冲的提取。
图4 双极性归零码
Manchester码(双相码) 编码规则：对每个二进制代码分别利用两个具有不同相位的二进制信码去取代的码，即采用在一个码元时间的中央时刻从0到1的跳变来表示信息0，从1到0的跳变来表示信息1；或者用前半时间为0后半时间为1来表示信息0，而前半时间为1后半时间为0表示信息1。
这种码只使用两个电平，且既能提供足够的定时分量，又无直流漂移，编码过程简单。
但这种码的带宽要宽些。
图5 Manchester码(双相码)
Miller码(延迟调制码) 编码规则：“1”码用码元持续时间中心点出现跃变来表示，即用“10”或“01”表示，前半时间的电平与前一码元后半时间的电平相同。
“0”码分两种情况处理：对于单个“0”时，在码元持续时间内不出现电平跃变，且与相邻码元的边界处也不跃变；对于连“0”时，在两个“0”码的边界处出现电平跃变，即“00”与“11”交替。
图6 Miller码(延迟调制码)。
[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://360docs-1393072327.cos.ap-beijing.myqcloud.com/1f1ba02742323968011ca300a6c30c225801f052.webp)
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
通信原理实验报告
实验一、PCM编译码实验实验步骤1. 准备工作：加电后，将交换模块中的跳线开关KQ01置于左端PCM编码位置，此时MC145540工作在PCM编码状态。
2. PCM串行接口时序观察（1）输出时钟和帧同步时隙信号观测：用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和输出时钟信号（TP503），观测时以TP504做同步。
分析和掌握PCM编码抽样时钟信号与输出时钟的对应关系（同步沿、脉冲宽度等）。
（2）抽样时钟信号与PCM编码数据测量：用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以TP504做同步。
分析和掌握PCM编码输出数据与抽样时钟信号（同步沿、脉冲宽度）及输出时钟的对应关系。
3. PCM编码器（1）方法一：（A）准备：将跳线开关K501设置在测试位置，跳线开关K001置于右端选择外部信号,用函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。
（B）用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以TP504做同步。
分析和掌握PCM编码输出数据与抽样时钟信号（同步沿、脉冲宽度）及输出时钟的对应关系。
分析为什么采用一般的示波器不能进行有效的观察。
（2）方法二：（A）准备：将输入信号选择开关K501设置在测试位置，将交换模块内测试信号选择开关K001设置在内部测试信号（左端）。
此时由该模块产生一个1KHz的测试信号，送入PCM编码器。
（B）用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以内部测试信号（TP501）做同步（注意：需三通道观察）。
分析和掌握PCM编码输出数据与帧同步时隙信号、发送时钟的对应关系。
4. PCM译码器（1）准备：跳线开关K501设置在测试位置、K504设置在正常位置，K001置于右端选择外部信号。
此时将PCM输出编码数据直接送入本地译码器，构成自环。
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。
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。
码型变换实验
通信原理实验码型变换实验一、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、BRZ码、BNRZ码、AMI码、CMI码、HDB2．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。
5.自行设计码型变换电路，下载并观察输出波形。
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．连接线若干四、实验步骤1．将信号源模块、码型变换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，再分别桉下两个模块中的开关POWER1、POWER2，对应的发光二极管LED001、LED002、D900、D901发光，按一下信号源模块的复位键，两个模块均开始工作。
3．将信号源模块的拨码开关SW101、SW102设置为00000101 00000000，SW103、SW104 、SW105 设置为01110010 00110000 00101010。
按实验一的介绍，此时分频比千位、十位、个位均为0，百位为5，因此分频比为500，此时位同步信号频率应为4KHz。
观察BS、FS、2BS、NRZ各点波形。
4．分别将信号源模块和码型变换模块上以下四组输入/输出接点用连接线连接：BS与BS、FS与FS、2BS与2BS、NRZ与NRZ。
观察码型变换模块上其余各点波形。
5．任意改变信号源模块上的拨码开关SW103、SW104、SW105的设置，以信号源模块的NRZ码为内触发源，用双踪示波器观察码型变换模块各点波形。
6．将信号源模块上的拨码开关SW103、SW104、SW10全部拨为1或全部拨为0，观察码型变换模块各点波形。
实验四：HDB3码型变换实验
实验四：HDB3码型变换实验
五、实验内容
(一)电源检查
1、使用万用表检测实验箱的电源接入点和GND之间
是否有短路现象，如果有则禁止继续实验。
2、调出二组电源，分别为＋7V，－7V
注意：①调完后一定要用万用表确定三组电源的电压极性和电压值正确；
②在连接实验箱和电源时务必关掉电源开关。
(二)为了调测电路方便，实验箱提供了一个时钟源和标准信号源电路（见图5.5）。
图5.5包括了一个主振发生器、1000码发生器和32位PN码序列发生器。
实验者可自己分析工作原理，画出波形，在实验过程中与实际信号波形相比较。
1、测试(2)点的时钟脉冲信号，并记录该波形。
2、将HDB3编码输入端加入“1”码，在12点观测此
时的编码输出，并画出其波形。
3、将HDB3编码输入端加入“0”码，在12点观测此
时的编码输出，并画出其波形。
4、将HDB3编码输入端加入“1000”码，画出1000码
的波形；在12点观测此时的编码输出，并画出其
波形。
5、将HDB3编码输入端加入M序列，画出M序列的波
形（一个周期）；在12点观测此时的编码输出，并画出其波形。
6、将HDB3编码输入端加入“1000”码，用连接线连接HDB3的编码输出和译码输入（12点和A点）。
观测HDB3码译码过程，详细记录译码过程中各点波形。
并比较最后的译码输出（L点）和输入信码（1点）。
实验4 码型变换实验报告
现代通信原理实验报告
实验室名称：通信原理实验室实验日期：2011年10 月26 日
双踪显示NRZ码输入波形与其RZ码输出波形：（记录各自的频率和峰峰值，给出一个完整帧）
双踪显示NRZ码输入波形与其BNRZ码输出波形：（记录各自的频率和峰峰值，给出一个完整帧）
、数字基带波形解码实验（与NRZ码输入波形双踪）
双踪显示NRZ码输入波形与BNRZ码解码输出波形：（注意时延）
双踪显示NRZ码输入波形与BRZ码解码输出波形：（注意时延）
传输码编码实验（与NRZ码输入波形双踪）
双踪显示NRZ码输入波形与AMI码编码输出波形：（注意时延）
七、实验思考题
1，已知信息代码为100000000011，求相应的AMI码、HDB3码将“编码方式选择”拨码开关拨为00000010，则编码实验选择为AMI 将“编码方式选择”拨码开关拨为00010000，则编码实验选择为HDB3
八、实验过程中遇到的问题以及解决方法。
实验15、码型变换_
实验 15 码型变换一、实验目的1.熟悉 RZ、BNRZ、BRZ、CMI、曼彻斯特、密勒、PST 码型变换原理及工作过程；2.观察数字基带信号的码型变换测量点波形。
二、实验工作原理1.码型变换原则在实际的基带传输系统中，在选择传输码型时，一般应考虑以下原则：(1).不含直流，且低频分量尽量少；(2).应含有丰富的定时信息，以便于从接收码流中提取定时信号； (3).功率谱主瓣宽度窄，以节省传输频带；(4).不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化；(5).具有内在的检错能力，即码型具有一定规律性，以便利用这一规律性进行宏观检测；(6).编译码简单，以降低通信延时和成本。
2.常见码型变换类型(1)单极性不归零码（NRZ 码）单极性不归零码中，二进制代码“1”用幅度为E的正电平表示，“0”用零电平表示，如下图所示。
单极性码中含有直流成分，而且不能直接提取同步信号。
图 15-1 单极性不归零码示意图(2)双极性不归零码（BNRZ 码）二进制代码“1”、“0”分别用幅度相等的正负电平表示，如下图所示，当二进制代码“1”和“0”等概出现时无直流分量。
图 15-2 双极性不归零码(3)单极性归零码（RZ 码）单极性归零码与单极性不归零码的区别是码元宽度小于码元间隔，每个码元脉冲在下一个码元到来之前回到零电平，如下图所示。
单极性码可以直接提取定时信息，仍然含有直流成分。
图 15-3 单极性归零码(4)双极性归零码（BRZ 码）它是双极性码的归零形式，每个码元脉冲在下一个码元到来之前回到零电平，如下图所示。
图 15-4 双极性归零码(5)曼彻斯特码曼彻斯特码又称为数字双相码，它用一个周期的正负对称方波表示“0”，而用其反相波形表示“1”。
编码规则之一是：“0”码用“01”两位码表示，“1”码用“10”两位码表示，如下图所示。
例如：图 15-5 曼彻斯特编码(6)密勒码米勒（Miller）码又称延迟调制码，它是双向码的在一种变形。
实验四码型变换实验
④BRZ码 BRZ码的全称是双极性归零码，与BNRZ码不同的是，发送“1”和“0”时， 在整个码元期间高电平或低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。例如： 1 0 1 0 0 1 1 0
＋E 0 -E
ห้องสมุดไป่ตู้ 4.3、AMI编码规则
⑤ AMI码 AMI码的全称是传号交替反转码，其编码规则如下：信息码中的“0”仍变换 为传输码的“0”；信息码中的“1”交替变换为传输码的“+1、－1、＋1、－ 1、…”。例如：
⑧ CMI码 CMI码的全称是传号反转码，其编码规则如下：信息码中的“1”码交替用 “11”和“00”表示，“0”码用“01”表示。例如：
代码：
1
1
0
1
0
0
1
0
CMI码： 11 00 01 11 01 01 00 01
这种码型有较多的电平跃变，因此，含有丰富的定时信息。该码已被ITUT推荐为PCM四次群的接口码型。在光纤传输系统中有时也用CMI码作线路传 输码型。
代码：
1
1
0
0
1
0
1
双相码： 10 10 01 01 10 01 10
BPH码可以用单极性非归零码（NRZ）与位同步信号的模二和来产生。 双相码的特点是只使用两个电平，而不像前面二种码具有三个电平。这种码 既能提取足够的定时分量，又无直流漂移，编码过程简单。但这种码的带宽 要宽些。
4.6、CMI编码规则
4.4、HDB3编码规则
⑥ HDB3码 HDB3码的全称是三阶高密度双极性码，其编码规则如下：将 4 个连“0 ”信息 码用取代节“000V”或“B00V”代替，当两个相邻“V”码中间有奇数个信息“1” 码 时 取 代 节 为 “ 0 0 0 V”； 有 偶 数 个 信 息 “ 1 ” 码 （ 包 括 0 个 ） 时 取 代 节 为 “ B00V”，其它的信息“ 0”码仍为“ 0 ”码，这样，信息码的“ 1 ”码变为带 有符号的“1”码即“+1”或“－1”。例如：
码型变换-CMI-课件
码型变换实验CMI目录•实验原理•实验方法•实验报告CMI编码•Coded Mark Inversion•编码传号反转•0 => 01•1 => 00 or 11, flip every time.CMI编码•特点–码流速度加倍–无直流成分–包含时钟信号，有利于收端恢复–具有检错能力•无10•无连续00和11实验箱模块电源测试模块(9)D/A 模块(5)中频调制模块(6)噪声模块(12)中频解调模块(7)终端B终端A 同步接口(4)汉明编码(10)汉明译码(11)Digital PLL (25)DC/DC 模块A/D 模块(8)电话1(13)ADPCM1(16)PAM (15)CSVD TX (17)DTMF1接续控制DTMF2(14)CSVD RX (18)ADPCM2(16)帧传输复接模块（19）HDB3码模块（21）CMI Coder （22）Analog PLL (24)CMI Decoder （23）帧传输解复接模块电话2(13)LCD Keypad测试点•TPX01: 原始数据(输入, 256Kbps)•TPX02: 编码时钟(输入, 256KHz)•TPX03: 状态1记忆•TPX05: CMI编码输出•TPX04: 编码时钟(输出, 512KHz)•TPX06: 加错指示测试点•TPY01: CMI编码数据(512Kbps)•TPY02: CMI时钟(512KHz)•TPY07: 解码数据(输出, 256Kbps)•TPY06: 解码数据时钟(输出, 256KHz)•TPY04: 扣脉冲指示•TPY05: 错码输出指示实验要点•目标–观察验证CMI的编码规则–观察CMI编解码的过程•时钟的重要性•CMI码的检错功能实验报告•1. 整理实验数据，画出实验信号波形。
•2. 根据测量数据/波形，说明CMI的编码规则•3. 回答实验讲义中的问题11。