数字基带通信系统

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： 数字基带通信系统 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： 2012/6/11

预习报告

一、实验目的

1. 了解完整的数字基带通信系统的组成及各部分功能。

2. 掌握汉明码的编码规则，了解信道编码在通信系统中的作用。

1.掌握高斯白噪声、带限信道的概念，加深对信道模型的理解。

2.掌握同步信号在数字通信系统中的作用。

3.掌握眼图波形与信号传输畸变的关系。

二、实验器材

1. 信号源模块

2．信道模拟模块

3. 终端模块

4.同步信号提取模块

5. 20MHz双踪示波器一台

4.误码率测试仪（可选）一台

5.频率计（选用）一台

6.连接线若干

三、预习要求

1.复习信道模拟、差错控制编码、位同步提取等数字基带系统原理。

2.写出实验方案和步骤，完成“实验内容及步骤”之中的第一项内容。

3.完成预习报告，应包括实验名称、目的、方案、步骤和记录表格等。

实验报告

一、实验目的

1. 了解完整的数字基带通信系统的组成及各部分功能。

2. 掌握汉明码的编码规则，了解信道编码在通信系统中的作用。

7.掌握高斯白噪声、带限信道的概念，加深对信道模型的理解。

8.掌握同步信号在数字通信系统中的作用。

9.掌握眼图波形与信号传输畸变的关系。

二、实验器材

1. 信号源模块

2．信道模拟模块

3. 终端模块

5.同步信号提取模块

5. 20MHz双踪示波器一台

10.误码率测试仪（可选）一台

11.频率计（选用）一台

12.连接线若干

三、预习要求

1.复习信道模拟、差错控制编码、位同步提取等数字基带系统原理。

2.写出实验方案和步骤，完成“实验内容及步骤”之中的第一项内容。

3.完成预习报告，应包括实验名称、目的、方案、步骤和记录表格等。

四、实验原理

图4-1 数字基带通信系统实验框图

1.信道

在数字通信系统中，如果我们仅着眼于讨论编码和译码，采用编码信道的概念是十分有益的。所谓编码信道是指编码器输出端到译码器输入端的部分。这样定义是因为从编译码的角度看来，编码器的输出是某一数字序列，而译码器的输入同样也是某一数字序列，他们可能是不同的数字序列。因此，从编码器输出端到译码器输入端，可以用一个对数字序列进行变换的方框来加以概括。

本实验中可选用无限带宽信道和带限（8K）信道。测量眼图来观察出码间干扰和噪声的影响时应选用带限（8K）信道，从而估计出系统性能的优劣程度。

2.信道噪声

非理想信道中必然存在噪声，而其中又以高斯白噪声最为普遍。在本实验中我们用伪随机序列模拟高斯白噪声。

伪随机噪声具有类似于随机噪声的一些统计特性，同时又便于重复产生和处理。由于它具有随机噪声的优点，又避免了它的缺点，因此获得了日益广泛的实际应用。目前广泛应用的伪随机噪声都是由数字电路产生的m序列（经滤波等处理后）得到的。伪随机噪声的原理及实现方法请查阅相关参考书。

3.差错控制编码

在随机信道中，错码的出现是随机的，且错码之间是统计独立的。在信息码元序列中加入监督码元就称为差错控制编码有时也称为纠错编码。不同的编码方法，有不同的检错或纠错能力，有的编码只能检错，不能纠错。

汉明码是一种能够纠正一位错码且编码效率较高的线性分组码。表4-1中所列的是一种（7，4）汉明码，它的最小码距d0 ＝3，因此，这种码能纠正一个错码或检测两个错码。

接收端收到每个码组后，先进行计算出校正子，再判断错码情况，之后进行纠错处理。汉明码的构造原理及实现方法请查阅相关参考书。

4.位同步

位同步也称为位定时恢复或码元同步。在任何形式的数字通信系统中，都必须完成位同步信号的提取，即从接收信号中设法恢复出与发端频率相同的码元时钟信号。由于目前的数字通信系统广泛采用自同步法来实现位同步，故本实验采用自同步法。采用自同步法实现位同步首先会涉及两个问题：①如果数字基带信号中确实含有位同步信息，即信号功率谱中含有位同步离散谱，就可以直接用基本锁相环提取出位同步信号，供抽样判决使用；②如果数字基带信号功率谱中并不含有位定时离散谱时，就必须在接收端对基带信号进行码变换，最后再用锁相环（通常为数字锁相环）提取出位同步信号离散谱分量。提取出位同步信号的原理及方法请查阅相关参考书。

五、实验内容及步骤

（一）信道模拟

1. 按如下系统框图，写出实验方案和步骤，计算8KHz带限信道的无码间干扰的Nyquist速率（最高传码

率）及最高频带利用率。

图4-2 信道模拟实验框图

1.测试数据：

①将信号源输出的NRZ码（未编码）输入无限带宽信道，调节噪声功率大小，观察信道输出信号及

其误码率，画出无噪声、有噪声条件下的波形。

②调节噪声功率大小，观察带限信道对信号传输的影响，画出带限信号波形、眼图。

（二）差错控制编解码

1. 按如下系统框图，写出实验方案和步骤，构建表4-1中所列（7，4）汉明码的监督关系式、求解监督矩阵、生成矩阵，判断纠错能力。

图4-3差错控制编解码实验框图

2.测试数据：

①将输出的NRZ码（未编码）输入信道模拟模块编码输入端，编码后再输入信道，信道输出信号经过解码后输出到终端模块显示，观察通过编解码后信号的误码率，并与同等噪声功率时未编码信号的误码率进行比较，画出波形。

②信道模拟模块的噪声功率调节电位器固定在噪声功率最小的位置处，用示波器观察信道输出1处的信号，观察编码后的信号是否符合表4-1的规则（注意：为将（7，4）汉明码补足为8位码，我们在每一个（7，4）汉明码前添加了一位零。因此，1000编码将得到01000111）。

③任意将“误码”拨位开关的右七位中的一位或两位拨为高，观察编码后信号及终端显示的变化，观察纠错能力，并与理论值比较。

（三）位同步提取

1. 按如下系统框图，写出实验方案和步骤，根据系统传码率，确定要提取的位同步信号的频率。