双极性归零码不归零
数字通信技术第2章习题及答案
2-1什么是模拟信号的数字化传输？试述PAM通道、PCM通道、时分复用多路通信各自的含义及相互联系。
什么是模拟信号的数字化传输？模拟信号经过抽样、量化和编码把模拟信号转换为数字信号，用数字通信方式传输。
PCM通道：抽样、量化和编码。
主要通过3个步骤实现的。
1、抽样，根据抽样定理，只要对模拟信号抽样的次数大于模拟信号频率的2倍，就能通过滤波器将这个数字信号再无损伤的恢复到原来的模拟信号。
当然这个抽样间隔也就是抽样点的时间间隔要平均才行。
2、量化，就是把抽样出来的信号放到一个标准的图里去比对，根据标准把这个信号定义成多大，如5或10等等以及其他数值，PCM信号根据抽样出来的信号大小，把它一般定义为-127~+127之间。
3、编码，把经过量化的信号转换成数字编码。
如果是PCM的8位编码，5就可以转换成00000101，10就可以转换成00001010.等2-2 什么是低通型信号的抽样定理? 已抽样信号的频谱混叠是什么原因引起的?一个频带限制在（0，fH）赫内的时间连续信号m(t)如果以1／2 fH秒的间隔对它进行等间隔抽样，则m(t)将被所得到的抽样值完全确定。
为了能恢复出原始话音信号，只要或就周期性的重复而不重叠，在接收端用一低通滤波器把原语音信号（0，fH）滤出，即完成原始话音信号的重建。
注意，若抽样间隔T变得大于则M(f )和ST(f )的卷积在相邻的周期内存在重叠（也称混叠），见图所示。
2-3 如果f s =4000Hz，话音信号的频带为0到5000 Hz，能否完成PAM通信？为什么？如何解决？不能完成，不符合抽样定理。
根据抽样定理，抽样频率fs >=5000*2Hz>=10000Hz。
才能完成PAM通信。
2-4 什么叫量化?为什么要进行量化?量化：利用预先规定的有限个电平来表示模拟抽样值的过程称为量化。
模拟信号进行抽样以后，其抽样值还是随机信号幅度连续变化的。
当这些连续变化的抽样值通过噪声信道传输时，接收端不能准确的估值所发送的抽样。
基于GUI的数字基带传输码型仿真采用Miller码CMI码双极性归零码双极性不归零码
《通信原理》CDIO项目设计总结报告项目名称：基于GUI的数字基带传输码型仿真—采用Miller码、CMI码、双极性归零码、双极性不归零码班级：班学号：姓名：年月日目录目录1.项目目的与要求..............................1.1项目目的1.2项目要求2.项目设计....................................2.1项目分析2.1.1 数字基带传输系统2.1.2 miller码2.1.3 CMI码2.1.4 双极性归零码2.1.5 双极性不归零码2.2 设计实现过程2.2.1 数字基带系统的实现2.2.2 miller码的实现2.2.3 CMI码的实现2.2.4 双极性归零码的实现2.2.5 双极性不归零码的实现2.3 实验结果及分析2.3.1 数字基带信号和miller码的对比：2.3.2 数字基带信号和CMI码的对比2.3.3 数字基带信号和双极性归零码的对比2.3.4 数字基带信号和双极性不归零码的对比3. 项目总结...................................4. 参考文献...................................1.项目目的与要求1.1项目目的1.对数字基带传输系统主要原理和技术进行研究，包括基带传输的常用码型Miller码、CMI码、双极性归零码、双极性不归零码。
2.建立数字基带传输系统数学模型。
3.利用Matlab编写基于GUI的数字基带传输码型程序。
4.对系统进行仿真、分析。
5.观察并记录信息码波形和传输码的波形，并进行分析。
1.2项目要求1.建立数字基带传输系统数学模型。
2.利用Matlab编写基于GUI的数字基带传输码型程序。
3.对通信系统进行时间流上的仿真，得到仿真结果。
4.将仿真结果与理论结果进行比较、分析。
2.项目设计2.1项目分析2.1.1 数字基带传输系统基带传输系统的基本组成如下图所示，它主要由信道信号形成器、信道、接受滤波器和抽样判决器。
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。
不归零编码
在传送分组时，USB应用了NRZI编码方式。
信号电平的一次反转代表1，电平不变化表示0，并且在表示完一个码元后，电压不需回到0不归零制编码是效率最高的编码缺点是存在发送方和接收方的同步问题单极性不归零码,无电压(也就是元电流)用来表示"0",而恒定的正电压用来表示"1"。
每一个码元时间的中间点是采样时间,判决门限为半幅度电平(即0.5)。
也就是说接收信号的值在0.5与1.0之间,就判为"1"码,如果在O与0.5之间就判为"0"码。
每秒钟发送的二进制码元数称为"码速"。
双极性不归零码,"1"码和"0"码都有电流,但是"1"码是正电流,"0"码是负电流,正和负的幅度相等,故称为双极性码。
此时的判决门限为零电平,接收端使用零判决器或正负判决器,接收信号的值若在零电平以上为正,判为"1"码;若在零电平以下为负,判为"0"码。
以上两种编码,都是在一个码元的全部时间内发出或不发出电流(单极性),以及发出正电流或负电流(双极性)。
每一位编码占用了全部码元的宽度,故这两种编码都属于全宽码,也称作不归零码NRZ (Non Return Zero)。
如果重复发送"1"码,势必要连续发送正电流;如果重复发送"0"码,势必要连续不送电流或连续发送负电流,这样使某一位码元与其下一位码元之间没有间隙,不易区分识别。
归零码可以改善这种状况。
RZ,NRZ与NRZI编码解释RZ 编码（Return-to-zero Code），即归零编码。
在RZ 编码中，正电平代表逻辑1，负电平代表逻辑0，并且，每传输完一位数据，信号返回到零电平，也就是说，信号线上会出现 3 种电平：正电平、负电平、零电平：从图上就可以看出来，因为每位传输之后都要归零，所以接受者只要在信号归零后采样即可，这样就不在需要单独的时钟信号。
基于GUI的数字基带传输码型仿真—采用Miller码CMI码双极性归零码双极性不归零码
基于G U I的数字基带传输码型仿真—采用M i l l e r码C M I码双极性归零码双极性不归零码文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）《通信原理》CDIO项目设计总结报告项目名称：基于GUI的数字基带传输码型仿真—采用Miller码、CMI码、双极性归零码、双极性不归零码班级：班学号：姓名：年月日目录目录1.项目目的与要求项目目的1.对数字基带传输系统主要原理和技术进行研究，包括基带传输的常用码型Miller码、CMI码、双极性归零码、双极性不归零码。
2.建立数字基带传输系统数学模型。
3.利用Matlab编写基于GUI的数字基带传输码型程序。
4.对系统进行仿真、分析。
5.观察并记录信息码波形和传输码的波形，并进行分析。
项目要求1.建立数字基带传输系统数学模型。
2.利用Matlab编写基于GUI的数字基带传输码型程序。
3.对通信系统进行时间流上的仿真，得到仿真结果。
4.将仿真结果与理论结果进行比较、分析。
2.项目设计项目分析数字基带传输系统基带传输系统的基本组成如下图所示，它主要由信道信号形成器、信道、接受滤波器和抽样判决器。
其中各部分的作用如下：脉冲形成器：基带传输系统的输入是由终端设备或编码器产生的脉冲序列，脉冲形成器的作用就是形成适合信道传输的基带信号，主要是通过码型变换和波形变换来实现的，其目的是与信道匹配，便于传输，减小码间串扰，利于同步提取和抽样判决。
信道：它是允许基带信号通过的煤质。
信道的传输特性通常不满足无失真传输条件，另外信道还会进入噪声。
接受滤波器：它的主要作用是滤除带外噪声，对信道特性均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。
抽样判决器：它是在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻（由位定时脉冲控制）对接受滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生基带信号。
miller码密勒码又称为延迟调制码，是双相码的一种变形。
编码规则如下：“1”码用码元间隔中心点出现越变来表示，即用10或01表示。
通信技术概论数字基带信号的功率谱分析
数字基带信号的传输及码间干扰
数字基带信号的传输
d (t )
发送滤波器 信道 接收滤波器
y (t )
HT ( f )
Hc ( f ) n(t )
HR( f )
H( f )
图5.4.1 数字基带传输系统的数学模型
d (t ) 为经过了码型变换的单位冲激序列，码元间隔为 Tb ，有：
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数字基带信号的码型
an
(a) 单极性不归零码
1 0 1 1 0 0 1
t
Tb
(b) 双极性不归零码
t
(c) 单极性归零码
t
(d) 双极性归零码
t
参考 信号 0
(e) 差分码
t
（f)极性交替码（ＡＭＩ）
图5.2.1
几种典型的二进制码型
2013-5-5
3
数字基带信号的码型
6．差分码 用相邻脉冲的极性变与不变来表示 “1”和“0”。如相邻码元极性变 化 表示“1”，相邻码元极性不变表示“0”。又称相对码 。 bn an bn 1
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B 1 / Tb 1000Hz
8
二元数字基带信号的功率谱分析
例 分析０、１等概的单极性归零码的功率谱。已知单个“１”码 的波形是幅度为A的半占空矩形脉冲 。 g1 (t )
1 ATb S a (fTb / 2) G2 ( f ) 0 2 A2Tb 2 Tb A2 A2 2 n P( f ) S a (f ) ( f ) S a ( ) ( f nfb ) 8 2 16 2 n 1 8 G1 ( f )
fb
G1 ( f ) 、 2 ( f ) G
不归零码NRZ码
不归零编码NRZ信号电平的一次反转代表1,电平不变化表示0,并且在表示完一个码元后,电压不需回到0不归零制编码就是效率最高的编码缺点就是存在发送方与接收方的同步问题单极性不归零码,无电压(也就就是元电流)用来表示"0",而恒定的正电压用来表示"1"。
每一个码元时间的中间点就是采样时间,判决门限为半幅度电平(即0、5)。
也就就是说接收信号的值在0、5与1、0之间,就判为"1"码,如果在O与0、5之间就判为"0"码。
每秒钟发送的二进制码元数称为"码速"。
双极性不归零码,"1"码与"0"码都有电流,但就是"1"码就是正电流,"0"码就是负电流,正与负的幅度相等,故称为双极性码。
此时的判决门限为零电平,接收端使用零判决器或正负判决器,接收信号的值若在零电平以上为正,判为"1"码;若在零电平以下为负,判为"0"码。
以上两种编码,都就是在一个码元的全部时间内发出或不发出电流(单极性),以及发出正电流或负电流(双极性)。
每一位编码占用了全部码元的宽度,故这两种编码都属于全宽码,也称作不归零码NRZ (Non Return Zero)。
如果重复发送"1"码,势必要连续发送正电流;如果重复发送"0"码,势必要连续不送电流或连续发送负电流,这样使某一位码元与其下一位码元之间没有间隙,不易区分识别。
归零码可以改善这种状况。
NRZ与NRZI编码解释RZ 编码(Return-to-zero Code),即归零编码。
在 RZ 编码中,正电平代表逻辑 1,负电平代表逻辑 0,并且,每传输完一位数据,信号返回到零电平,也就就是说,信号线上会出现 3 种电平:正电平、负电平、零电平:从图上就可以瞧出来,因为每位传输之后都要归零,所以接受者只要在信号归零后采样即可,这样就不在需要单独的时钟信号。
通信原理(虚拟仿真实验)
实验五双极性不归零码一、实验目的1.掌握双极性不归零码的基本特征2.掌握双极性不归零码的波形及功率谱的测量方法3.学会用示波器和功率谱分析仪对信号进行分析二、实验仪器1.序列码产生器2.单极性不归零码编码器3.双极性不归零码编码器4.示波器5.功率谱分析仪三、实验原理双极性不归零码是用正电平和负电平分别表示二进制码１和０的码型，它与双极性归零码类似，但双极性非归零码的波形在整个码元持续期间电平保持不变．双极性非归零码的特点是：从统计平均来看，该码型信号在１和０的数目各占一半时无直流分量，并且接收时判决电平为０，容易设置并且稳定，因此抗干扰能力强．此外，可以在电缆等无接地的传输线上传输，因此双极性非归零码应用极广．双极性非归零码常用于低速数字通信．双极性码的主要缺点是：与单极性非归零码一样，不能直接从双极性非归零码中提取同步信号，并且１码和０码不等概时，仍有直流成分。
四、实验步骤1.按照图3.5-1 所示实验框图搭建实验环境。
2.设置参数：设置序列码产生器序列数N=128；观察其波形及功率谱。
3.调节序列数N 分别等于64.256，重复步骤2.图3.5-1 双极性不归零码实验框图实验五步骤2图N=128实验五步骤3图N=64N=256六、实验报告（1）分析双极性不归零码波形及功率谱。
（2）总结双极性不归零码的波形及功率谱的测量方法。
实验六一、实验目的1.掌握双极性归零码的基本特征2.掌握双极性归零码的波形及功率谱的测量方法3.学会用示波器和功率谱分析仪对信号进行分析二、实验仪器1.序列码产生器2.单极性不归零码编码器3.双极性归零码编码器4.示波器5.功率谱分析仪三、实验原理双极性归零码是二进制码0 和1 分别对应于正和负电平的波形的编码，在每个码之间都有间隙产生．这种码既具有双极性特性，又具有归零的特性．双极性归零码的特点是：接收端根据接收波形归于零电平就可以判决1 比特的信息已接收完毕，然后准备下一比特信息的接收，因此发送端不必按一定的周期发送信息．可以认为正负脉冲的前沿起了起动信号的作用，后沿起了终止信号的作用．因此可以经常保持正确的比特同步．即收发之间元需特别的定时，且各符号独立地构成起止方式，此方式也叫做自同步方式．由于这一特性，双极性归零码的应用十分广泛。
4.2节数字基带信号及其频谱特性
m =−∞
上式说明，影响功率谱的主要因素有两方面： 一是成形波形 gT (t) 形状，它决定其传递函数 GT ( f ) ； 二是信息符号序列{an} 的相关特性，它决定自相关函 数 Ra (m) 。 这两个因素中，后者对功率谱的影响更大。
6
符号序列前后不相关时的功率谱
当符号序列{an} 是平稳不相关的实序列时，s(t) 的功率谱 求解较容易。
此时可得到双极性的M进制PAM符号 19
随机二进制比
序列 {bn}
符号序列
{an }
格
1 0 → +3A电平
雷 映 射
1 1 → +A 电平 0 1 → -A 电平 0 0 → -3A 电平{an} +3A
{bn}
gT (t)
-A +A
∞
∑ s(t) = angT (t − nTs ) n=−∞
-A -3A +3A
3
通过这部分的学习我们能够定性的了 解数字基带信号功率谱由哪些因素决定 并掌握典型数字基带信号功率谱大致形 状即可。
4
求解功率谱的步骤
• 步骤（1）：求解映射后的平稳随机序列 {an} 的自相关函 Ra (m) = E[an ⋅ an+m ], m = 0, ±1, ±2,... 数 ；
• 步骤（2）：根据维纳-辛钦{a定n} 理，随机过程 的自相关函数与功率谱密度是一对傅里叶变
决定离散谱
2
m GT (Ts )
=
A2Ts2Sa2 (π
m Ts
Ts )
=
A2Ts2Sa2 (π m)
12
Sa函数的过零点在：± π，± 2π，± 3π，L
等位置上。
基带传输的常用码型
基带传输的常用码型有：
1. 双极性不归零码：“1”码和“0”码都有电流，“1”为正电流，“0”为负电流，正和负的幅度相等，判决门限为零电平。
其优点是抗噪能力强一些，缺点是生成电路需要正负双电源供电。
2. 单极性不归零码：无电压表示“0”，恒定正电压表示“1”，每个码元时间的中间点是采样时间，判决门限为半幅电平。
单极性的优点是可以采用单电源供电，缺点是具有直流分量，只能在直流耦合的电路中使用。
3. 双极性归零码：在每一码元时间间隔内，当发“1”时，发出正向窄脉冲；当发“0”时，则发出负向窄脉冲。
两个码元的时间间隔可以大于每一个窄脉冲的宽度，取样时间是对准脉冲的中心。
4. 单极性归零码：在每一码元时间间隔内，有一半的时间发出正电流，而另一半时间则不发出电流表示二进制数“1”。
整个码元时间间隔内无电流发出表示二进制数“0”。
5. 曼彻斯特编码：在曼彻斯特编码中，每个二进制位(码元)的中间都有电压跳变。
用电压的正跳变表示“0”，电压的负跳变表示“1”。
此外，还有差分码、密勒码、CMI码、AMI码、HDB3码等基带传输的常用码型。
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