AMI码的编解码规则及特点
南理工通信原理实验报告
目录实验一抽样定理实验 (3)实验七HDB3码型变换实验 (14)实验十一BPSK调制与解调实验 (21)实验十九滤波法及数字锁相环法位同步提取实验 (29)实验一抽样定理实验一、实验目的1.了解抽样定理在通信系统中的重要性。
2.掌握自然抽样与平顶抽样的实现方法。
3.理解低通采样定理的原理。
4.理解实际的采样系统。
5.理解低通滤波器的幅频特性和对抽样信号恢复的影响。
6.理解带通采样定理的原理。
二、实验器材1.主控&信号源、3号模块。
各一块2.双踪示波器一台3.连接线若干三、实验原理1.实验原理框图2.实验框图说明抽样信号由抽样电路产生。
将输入的被抽样信号与抽样脉冲相乘就可以得到自然抽样信号，自然抽样信号经过保持电路得到平顶抽样信号。
平定抽样和自然抽样信号是通过S1切换输出的。
抽样信号的恢复是将抽样信号经过低通滤波器，即可得到恢复的信号。
这里滤波器可以选用抗混叠滤波器（8阶的巴特沃斯低通滤波器）或fpga数字滤波器（有FIR、IIR两种）。
反sinc滤波器不是用来恢复抽样信号的，而是用来应对孔径失真现象。
要注意，这里的数字滤波器是借用的信源编译码部分的端口。
在做本实验室与信源编译码的内容没有联系。
四、实验结果与波形观测实验项目一抽样信号观测及抽样定理验证概述：通过不同频率的抽样时钟，从时域与频域两方面观测自然抽样和平顶抽样的输出波形，以及信号恢复的混叠情况，从而了解不同抽样方式的输出差异和联系，验证抽样定理。
注：通过观测频谱可以看到当抽样脉冲小于2倍被抽样信号频率时，信号会产生混叠。
源端口目标端口连线说明信号源：MUSIC模块3：TH1(被抽样信号) 将被抽样信号送入抽样单元信号源：A-OUT 模块3：TH2(抽样脉冲)提供抽样时钟模块3：TH3(抽样输出)模块3：TH5(LPF-IN)送入模拟低通滤波器2. 开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】。
调节主控模块的W1使A-out输出峰峰值为3V。
HDB3编译码电路
(4)单/双极性变换电路电路中的输出控制加入了取代节的信号码流, 使其 按交替翻转规律分成两路,再通过一个开关电路（CD4052芯片）将两路信号整合 成一路便是我们所需要的HDB3码。
四、HDB3编译码电路的实现
编码器功能模块电路
编码电路接收终端机来的单极性非归零信码, 并把它变换成为HDB3 码送往 传输信道。
(1)单极性信码进入电路,首先检测有无四连“0”码。没有四连“0”时, 信码不改变地通过本电路;有四连“0”时,在第四个“0”码出现时,将一个“1” 码放入信号中,取代第四个“0”码,补入“1”码称为V 码。
编码电路
RNZ 码输入
连零检测电路
000V 取代
奇偶判断电路
单—双极性变换 （+-两路输入）
破坏点产生
B00V 取代
双—单极性变换 （+-两路输出）
相加器
破坏点检测 0000 取代
译码电路 译码输出
带通
限幅 放大
译码 CLK
锁相环
图 1-1HDB3 设计总方框图
2 设计思路
2. 1 编码器 ( 1) 分组编码
双-单极性变换电路
该部分由整流器和相加器组成，整流器由两个充放电路构成，相加器用一个或门 表示。电路如图所示。 （1）整流电路 充放电路的充电和放电的时间常数不同，充电时，C1支路快于C2支路，放电时， C2支路快于C1支路。当输入码元为+1时，通过C1支路充电，当输入码元为0或-1 时通过C2支路放电。然后通过非门便将双极性归零码变成了单极性的归零码。 （2）相加电路 用或门将两路信号整合成一路信号后便于位同步信号的提取。
通信原理期末总结6
数字系统
某信源符号集由A 某信源符号集由A、B、C、D、E，F组成， 组成， 设每个符号独立出现， 设每个符号独立出现，其出现概率分别为 1/2，1/4, 1/8，1/16，1/32，1/32。试求 1/2， 1/8，1/16，1/32，1/32。 每个符号的信息量分别为多少？ （1）每个符号的信息量分别为多少？ 该信息源符号的平均信息量。 （2）该信息源符号的平均信息量。 该信源的最大可能平均信息量， （3）该信源的最大可能平均信息量，条 件是什么？ 件是什么？ 信息量及平均信息量） （信息量及平均信息量） 四进制系统中每秒传输1000个四进制符号， 四进制系统中每秒传输1000个四进制符号， 个四进制符号 求此系统的码元速率和各符号独立等概时的信 息速率。（码元速率和信息速率的定义及关系） 。（码元速率和信息速率的定义及关系 息速率。（码元速率和信息速率的定义及关系）
计算1秒传送100个画面所需要的信道容量 计算1秒传送100个画面所需要的信道容量； 个画面所需要的信道容量； S/N=30dB，传送所需要的带宽是多少？ 若S/N=30dB，传送所需要的带宽是多少？
2.一幅图像在电话线上实现传真传输，大约 2.一幅图像在电话线上实现传真传输， 一幅图像在电话线上实现传真传输 2.25 ×105个像素，每个像素有12个亮度等 个像素，每个像素有12个亮度等 亮度等概率，电话电路具有3kHz的带 级，亮度等概率，电话电路具有3kHz的带 宽和30dB的信噪比 的信噪比， 宽和30dB的信噪比，试求在该电话线上传 输一张传真图片需要的最小时间。 输一张传真图片需要的最小时间。 分析： 分析：
sSSB (t )
cos ω ct
s SSB (t )
x
s p (t )
LPF
PCM编码,循环码,PSK,matlab程序
目录目录 ....................................................... 错误！未定义书签。
摘要 ....................................................... 错误！未定义书签。
Abstract..................................................... 错误！未定义书签。
1.前言 ..................................................... 错误！未定义书签。
2.数字化方式................................................ 错误！未定义书签。
2.1 脉冲编码调制 ......................................... 错误！未定义书签。
2.1.1 脉冲编码调制的基本原理 ........................... 错误！未定义书签。
2.1.2 脉冲编码调制中的噪声影响 ......................... 错误！未定义书签。
2.2 增量调制 ............................................. 错误！未定义书签。
2.2.1 脉冲编码调制的基本原理 ........................... 错误！未定义书签。
2.2.2 增量调制系统中的量化噪声 ......................... 错误！未定义书签。
3.数字基带传输系统.......................................... 错误！未定义书签。
3.1 基带传输的常用码型 ................................... 错误！未定义书签。
3.1.1 AMI码............................................ 错误！未定义书签。
HDB3编码方法
---------------------------------------------------------------------------------------西电021213班-------------------- 根据教材有：B总是与其前面的1或V符号相反，V总是与前面的1或B相符号相同，1总是与前面的V或B符号相反，就可以编符号了。
对上述的说明（参考自樊昌信版《通信原理》）：取代节：根据解码规则第一条，破坏交替性的1或-1出现时，将此符号和前面3个符号替换为0000。
V为破坏脉冲，即破坏交替性的1或-1出现的位。
B为调节脉冲，B可以是0,1或-1。
将0000替换为B00V。
调节脉冲的作用：在破坏脉冲的极性也交替的情况下保证破坏脉冲对整个序列极性交替的破坏性。
正确的步骤为：1、写AMI码2、把"0000"换为取代节。
"0000"分离开来，替换为B00V3、V的取值：第一个V取值与AMI码的第一个-1相同，即取-V，以后交替取+V，-V。
4、B的取值：根据V和V前面存在的1或-1，写B，若+V前面是-1或-V，则取B=+B，即B 没有破坏极性，但V破坏了极性，下同；若+V前面是+1或+V，则取B=+B；若-V前面是+1或+V，则取B=-B；若-V前面是-1或-V，则取B=+B。
附简单方法快速的编码方法：取节：相邻V之间奇数个非0码就取000V；偶数个非0码就取B00V，定符号：V的取值第一个V取值与AMI码（见上）的第一个数+1相同，即取+V，以后交替取+V，-V。
然后1与B的符号交替变化即可快速编码原理：HDB3码的编码中，V相当于破坏码元，B相当于为消除破坏码元影响而引入的调节码元。
为保证输出无直流的特性，破坏码元V的保持交替变化，同理1与B也得保持交替变化。
例如:消息代码：1 0 0 0 0 10 0 0 01 1 0 0 0 0 1 10 0 0 00 0 0 0 1 1 10 0 0 01中间码：1 0 0 0 V 10 0 0 V1 1 B 0 0 V 1 1B 0 0 V B 0 0 V 1 1 10 0 0 V1HDB3码：+1 0 0 0 +V -10 0 0 -V+1 -1 +B 0 0 + V -1 +1 -B 0 0 -V+B 0 0 +V -1 +1 -10 0 0 -V+1 HDB3编码方法∙ 1∙ 2∙ 3分步阅读通信当中常用的HDB3编码规则。
基于CD22103的AMI／HDB3编解码电路设计
在现代数字通 信系统 中 ， 常用“ ” １ 表示二 进制信号 ． 字基带 信号 是数字信 息的 电脉 冲表 常 ０ 和“ ” 数 示． 不同形式的基带信号： 具有不 同的频谱 结构 ， 合理设计 数字基带信号码 型 ， 以使 数字信息变换 为适合 于给定信道传输 特性 的频谱 结构 ， 是基带传 输首先 要考虑 的问题． Ｄ ３ ｈｇ ｅｓｙ ｂ ｏ ｒ 阶高 这 Ｈ Ｂ （ｉ ｄｎｉ ｉ ｌ － ｈ ｔ ｐａ 密 度 双 极 性 ） ， 在Ａ Ｉａｅ ａｖ ｒ ｎ ｅｓ 码 是 Ｎ｜（ｌｒ ｔｅ ｍａｋ ｉｖｒ ｔ ｉ ｎ ｅ传 号 交 替 反 转 ） 的 基 础 上 改 进 的 一 种 双 极 性 归 零 码 码 ． 除 具 有ＡＭＩ 功 率 谱 中 无 直 流 分 量 ， 进 行 差错 自检 等 优 点 外 ， 克 服 了ＡＭＩ 当信 息 中 出 现 连 它 码 可 还 码 “” 时定时 提取 困难 的 缺点 ， 且 Ｈ ０码 而 ＤＢ３ 频 谱 能 量 主 要 集 中 在 基 波 频 率 以 下 ， 用 频 带 较 窄 ， 码 占 是 ＣＣ Ｔ ７３ 荐 的Ｐ Ｍ 基 群 、 次 群 和 三 次 群 的数 字 传 输 接 口码 型 ； ＩＴ Ｇ．０ 推 Ｃ 二 因此 ， ＨＤＢ 码 的 编 解 码 就 显 得 ３
维普资讯
第 ２ 卷 第 ２期 ９
２０ 年 ３月 ０８
肇 庆 学 院 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡ ＨＡ Ｌ ＯＦ Ｚ ＯＱＩ ＮＧ ＵＮＩ Ｅ ＴＹ Ｖ ＲＳ Ｉ
Ｖｏ ．９， Ｎ ｏ． １２ ２ Ｍ ａ．２０ ８ ｒ ０
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
基 于Ｃ ２ ０ 的Ａ ／ Ｄ２ １３ ＭＩＨＤＢ 编 解 码 电路 设计 ３
极 为重 要 了．
实验四Δm及CVSD编译码实验
实验四Δm及CVSD编译码实验实验四Δm及CVSD编译码实验⼀、实验⽬的1、掌握简单增量调制的⼯作原理。
2、理解量化噪声及过载量化噪声的定义，掌握其测试⽅法。
3、了解简单增量调制与CVSD⼯作原理不同之处及性能上的差别。
⼆、实验器材1、主控&信号源模块、21号、3号模块各⼀块2、双踪⽰波器⼀台3、连接线若⼲三、实验原理1、Δm编译码（1）实验原理框图信号源music/A-outCLK抗混叠滤波器LPFLPF-IN LPF-OUTΔm 编码编码输⼊门限判决时钟Δm译码时钟译码输⼊译码输出3# 信源编译码模块⽐较量化延时极性变换量阶编码输出延时本地译码⾳频输⼊图⼀Δm编译码框图（2）实验框图说明编码输⼊信号与本地译码的信号相⽐较，如果⼤于本地译码信号则输出正的量阶信号，如果⼩于本地译码则输出负的量阶。
然后，量阶会对本地译码的信号进⾏调整，也就是编码部分“+”运算。
编码输出是将正量阶变为1，负量阶变为0。
Δm译码的过程实际上就是编码的本地译码的过程。
2、CVSD编译码（1）实验原理框图信号源music/A-outCLK抗混叠滤波器LPFLPF-INLPF-OUTΔm 编码编码输⼊门限判决时钟Δm 译码时钟译码输⼊译码输出⽐较延时极性变换量阶调整编码输出延时本地译码量阶调整⼀致脉冲量阶3# 信源编译码模块⾳频输⼊图⼆ CVSD 编译码框图（2）实验框图说明与Δm 相⽐，CVSD 多了量阶调整的过程。
⽽量阶是根据⼀致脉冲进⾏调整的。
⼀致性脉冲是指⽐较结果连续三个相同就会给出⼀个脉冲信号，这个脉冲信号就是⼀致脉冲。
其他的编译码过程均与Δm ⼀样。
四、实验步骤项⽬⼀：△M 编码规则实验项⽬⼆：量化噪声观测项⽬三：不同量阶△M 编译码的性能项⽬四：△M 编译码语⾳传输系统项⽬五：CVSD 量阶观测项⽬六：CVSD ⼀致脉冲观测项⽬七;CVSD 量化噪声观测项⽬⼋：CVSD 码语⾳传输系统五、实验记录TP4(信源延时)和TH14(编码输出) TP4(信源延时)和TP3(本地译码)项⽬⼆CH1信源延时，CH2 本地译码项⽬三量阶3000，Vpp=3V项⽬三量阶6000，Vpp=3V 项⽬三量阶3000，Vpp=1V项⽬五量阶6000，Vpp=1V 项⽬五 Vout=1V项⽬五 Vout=2V 项⽬五 Vout=4V项⽬七 Vpp=1V 项⽬七 Vpp=3VCVSD量化噪声观测(2KHz)Vpp=3V的噪声CVSD量化噪声观测(2KHz)Vpp=1V的噪声六、思考题回答1.增量调制的速率可以是32kbps、16kbps相⽐PCM 64kbps产⽣的原因怎样？（请查找资料）今天VoIP采⽤什么样的信源编码？视频的MPEG2编码⼜是什么？答：PCM的速率是增量调制的整数倍，利⽤此特点，可进⾏信道的复⽤，扩⼤信息量的传输。
第6章 信道编码-1
纠错码分类
信道编码
分组码
卷积码
线性分组码
非线性分组码
线性卷积码
非线性卷积码
汉明码
循环码
纠错码分类
按照码元与原始信息位的关系,分为 线性码：所有码元均是原始信息元的线性组 合,编码器不带反馈回路。 非线性码：码元并不都是信息元的线性组合, 可能还与前面已编的码元有关,编码器可能含 反馈回路。 由于非线性码的分析比较困难,早期实用的纠错 码多为线性码,但当今发现的很多好码恰恰是非 线性码。
DATA4 不按序，丢弃，重传 ACK2 DATA5 不按序，丢弃，重传 ACK2 ACK3 确认 DATA2 ACK4 确认 DATA3
送交主机
…
差错控制系统分类
混合纠错(HEC)：
是FEC与ARQ方式的结合。 发端发送同时具有自动纠错和检测能力的码组,收端收
到码组后,检查差错情况,如果差错在码的纠错能力以 内,则自动进行纠正。 如果信道干扰很严重,错误很多,超过了码的纠错能力, 但能检测出来,则经反馈信道请求发端重发这组数据。
C 中一定有偶数个“1” 所有可能的 C 的全体称为一个码率为 k/(k+1) 的(k+1,k) 偶校
验码；
确定校验位 p 的编码方程为
p= m0+m1+m2+…+mk－1
当差错图案 E 中有奇数个“1”，即 R 中有奇数个位有错时， 可以通过校验方程是否为0判断有无可能传输差错。
校验方程为1表明一定有奇数个差错，校验方程为0表明可能 有偶数个差错。
消息m 检错编码 码字C 信道 接收向量R 检错译码 消息m’ ARQ
码型变换
实验一码型变换一、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、HDB3码、CMI码、BPH码的波形。
2．观察全0码或全1码时各码型的波形。
3．观察HDB3码、AMI码的正负极性波形。
4．观察RZ码、AMI码、HDB3码、CMI码、BPH码经过码型反变换后的输出波形。
三、实验器材1．信号源模块一块2．⑥号模块一块3．⑦号模块一块4．20M双踪示波器一台5．连接线若干四、实验原理1．基本原理在数字通信中，有些场合可以不经过载波调制和解调过程而让基带信号直接进行传输。
例如，在市区内利用电传机直接进行电报通信，或者利用中继方式在长距离上直接传输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，我们称它为基带传输系统，它的基本结构如图15-1所示。
干扰图1-1 基带传输系统的基本结构2．编码规则1）NRZ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：1 0 1 0 0 1 1 0＋E2）RZ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。
例如：1 0 1 0 0 1 1 0＋E3）AMI码AMI码的全称是传号交替反转码。
这是一种将信息代码0(空号)和1(传号)按如下方式进行编码的码：代码的0仍变换为传输码的0,而把代码中的1交替地变换为传输码的+1，-1，+1，-1，……。
例如：信息代码：1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1……AMI码：+1 0 0-1+1 0 0 0-1+1-1……由于AMI码的传号交替反转，故由于它决定的基带信号将出现正负脉冲交替，而0电位保持不变的规律。
这种基带信号无直流成分，且只有很小的低频成分，因而它特别适宜在不允许这些成分通过的信道中传输。
数字基带传输系统
5.2 数字基带信号及常用码型
AMI码
别称：
信号极性交替码 传号交替反转码、 平衡对称波形、 伪三电平码/伪三进制码、 1B1T码
编码规则：
把单极性脉冲序列中相邻的“1”交替变为极性为“＋1”和“－1”的脉冲，“0”保持不变。
5.2 数字基带信号及常用码型
AMI码
优点：无直流成分，且零频附近低频分量小; 编码规则简单，错码容易发现 缺点：连“0”码过多时，提取同步困难；传输效率低 应用：北美系列的1、2、3次群接口码均使用AMI码。为了克服连0码过多的弊病，可以采用HDB3码
设计数字基带信号码型的基本原则：
(4)码型的变换过程与信源的统计特性无关。
即“1/0”码出现的概率为0.5，不出现长连“1”或长连“0”的情况。 长“1”或长“0”会带来较多的直流分量，也不容易提取出同步信号来。
5.2 数字基带信号及常用码型
数字基带信号的要求：
任意可以区分的并有利于改善传输性能的基带信号波形都可以用于数字基带传输系统。
在一定的传码速率下具有较高的传信速率。 编译码设备应尽量简单
5.2 数字基带信号及常用码型
应用最广泛的、最简单的是矩形脉冲，因为矩形脉冲易于形成和变换。
数字基带信号(以下简称为基带信号)的类型有很多，常见的有矩形脉冲、三角波、高斯脉冲和升余弦脉冲等。
5.2 数字基带信号及常用码型
01
单极性不归零波形（NRZ码）
应用：数据通信的令牌网
编码规则： 1码在位中间跳变(用10或01表示)； 0码在位中间不跳变(用“00”或11表示), 且与1码相邻码元的边界处也不跃变，但连续0码的边界处跳变一次
Miller码 密勒码，又称延迟调制，它是数字双相码的变型，即双相码下降沿跃变。 用双相码的下降沿去触发双稳电路，即可输出密勒码。
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AMI码
AMI(Alternative Mark Inversion)码的全称是信号交替反转码，是通信编码中的一种，为极性交替翻转码，
分别有一个高电平和低电平表示两个极性。
AMI(Alternative Mark Inversion)码的全称是信号交替反转码，是通信编码中的一种，为极性交替翻
转码，分别有一个高电平和低电平表示两个极性。
一、编码规则:
消息代码中的0 传输码中的0
消息代码中的1 传输码中的+1、-1交替
例如:
消息代码:1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1
AMI码: +1 0 -1 0 +1 0 0 0 -1 0 +1 -1 +1
二、AMI码的特点:
1 由AMI码确定的基带信号中正负脉冲交替，而0电位保持不变;所以由AMI码确定的基带信号无直
流分量，且只有很小的低频分量;
2 不易提取定时信号，由于它可能出现长的连0串。
三、解码规则
从收到的符号序列中将所有的-1变换成+1后，就可以得到原消息代码