通信原理实验精PPT课件

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1、通信原理实验 通信原理实验内容 实验一数字基带信号编译码实验实验二二相PSK DPSK 调制实验实验三二相PSK DPSK 解调实验实验四FSK调制解调实验实验五脉冲幅度调制 PAM 实验六脉冲编码调制 PCM 实验七增量调制编码 译码系统实验实验八通信系统综合实验 实验一数字基带信号编译码实验 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 实验器材1 双踪示波器1台2

2、通信原理实验箱1台 三 实验原理1 基本概念 2 四种基本码型 数字基带信号的常用码型 1 单极性非归零 NRZ 码二进制符号 1 和 0 分别对应正电平和零电平 在整个码元持续时间电平保持不变 单极性NRZ码的主要特点 有直流分量 无法使用一些交流耦合的线路和设备 不能直接提取位同步信息 抗噪性能差 传输时需一端接地 2 双极性不归零 NRZ 码 1 和 0 分别对应正 负电平 其特点为 直流分量小 当二进制符号 1 0 等可能出现时 无直流成分 接收端判决门限为0 容易设置并且稳定 因此抗干扰能力强 可以在电缆等无接地线上传输 3 单极性归零 RZ 码归零码是指它的有电脉冲宽度比码元宽度窄

3、 每个脉冲都回到零电平 优点是可以直接提取同步信号 它是其它码型提取同步信号需采用的一个过渡码型 4 双极性归零 RZ 码双极性归零码具有双极性不归零码的抗干扰能力强及码中不含直流成分的优点 应用比较广泛 5 AMI码这种码型实际上把二进制脉冲序列变为三电平的符号序列 其优点如下 在 1 0 码不等概率情况下 也无直流成分 对具有变压器或其它交流隅合的传输信道来说 不易受隔直特性的影响 若接收端收到的码元极性与发送端的完全相反 也能正确判决 便于观察误码情况 6 HDB3码AMI码有一个重要缺点 即它可能出现长的连0串 会造成提取定时信号的困难 HDB3码的编码规则为 1 先把消息代码变成AM

4、I码 2 当出现4个或4个以上连0码时进行处理 即引入破坏码V和补信码 原来的二进制码元序列中所有的 1 码称为信码 用符号B表示 AMI HDB3码编码规律 AMI码的编码规律是 信息代码1变为带有符号的1码即 1或 1 1的符号交替反转 信息代码0的为0码 AMI码对应的波形是占空比为0 5的双极性归零码 即脉冲宽度 与码元宽度 码元周期 码元间隔 TS的关系是 0 5TS HDB3码的编码规律 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000V 有偶数个信息1码 包括0个信息1码 时取代节为B00V 其它的信息0码仍为0码 信息码的1码变为

5、带有符号的1码即 1或 1 HDB3码中1 B的符号符合交替反转原则 而V的符号破坏这种符号交替反转原则 但相邻V码的符号又是交替反转的 HDB3码是占空比为0 5的双极性归零码 设信息码为00000110000100000 则NRZ码 AMI码 HDB3码如图1 8所示 3 电路原理本实验使用数字信源模块和HDB3编译码模块 A 数字信源模块本模块有以下测试点及输入输出点 S0201信源位同步信号输出点 测试点 M序列输出 S0202信源帧同步信号输出点 测试点 1000序列输出 数字信源原理方框图如图所示 4 HDB3编译码方框图 NRZ T213 译码器输出信号 BS R T212 锁相

6、环输出的位同步信号 AMI HDB3 T207 编码器输出信号 BPF T211 带通滤波器输出信号 AMI D HDB3 D AMI HDB3整流输出信号 T208 209 四 实验内容及步骤 1 连接S201到S203 256K到S204 2 用示波器观察单极性非归零码 NRZ T201 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 3 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 4 用示波器观察HDB3 AMI译码输出波形 T213 各测试点如下 T213 T212 T211 T210 T208 T209 T207

7、 T206 T203 连接T201到T203 256K到T204 记录波形 A 以T201为基准 对应记录T205 T206 T208 T209 T210 T211 T212 T213及T207 AMI T207 HDB3 的波形 B 说出波形之间的关系 并说明原理 AMI编译码 HDB3编译码 思考题 1 根据实验观察和记录回答 1 不归零码和归零码的特点是什么 2 与信源代码中的 1 码相对应的AMI码及HDB3码是否一定相同 为什么 2 总结从HDB3码中提取位同步信号的原理 实验二二相PSK DPSK 调制实验 一 实验目的1 掌握二相PSK DPSK 调制的工作原理及电路组成 2 了

8、解载频信号的产生方法 3 掌握二相绝对码与相对码的码变换方法 1 双踪示波器1台2 通信原理实验箱1台 二 实验器材 三 实验原理 数字相位调制 称为移相键控 它是利用载波相位的变化来传递数字信息的 通常又可把它分成绝对相移与相对相移两种方式 本实验是采用绝对移相方式 所谓绝对移相就是利用载波不同相位的绝对值来传递信息 那么 怎样才能让载波不同相位的绝对值来传递信息呢 如果让所传输的数字基带信号控制载波相位的改变 而载波的幅度和相位都不变 那么就得到载波相位发生变化的已调信号 我们把这种调制方式称为数字相位调制 即移相键控PSK调制 相对移相 就是利用载波相位的相对值来传递信息 也就是利用前后

9、码元载波相位的相对变化来传递信息 在绝对相移方式 由于发端是以两个可能出现的相位之中的一个相位作基准的 因而在收端也必须有这样一个相同的基准相位作参考 如果这个参考相位发生变化 0相变相或相变0相 则恢复的数字信息就会发生0变1或1变0 从而造成错误的恢复 在实际通信时参考基准相位的随机跳变是有可能发生的 而且在通信过程中不易被发现 如 由于某种突然的骚动 系统中的触发器可能发生状态的转移 锁相环路稳定状态也可能发生转移 等等 出现这种可能时 采用绝对移相就会使接收端恢复的数据极性相反 如果这时传输的是经增量调制的编码后话音数字信号 则不影响话音的正常恢复 只是在相位发生跳变的瞬间 有噪声出现

10、 但如果传输的是计算机输出的数据信号 这将会使恢复的数据面目全非 为了克服这种现象 通常在传输数据信号时采用二相相对移相 DPSK 方式 DPSK是利用前后相邻码元对应的载波相对相移来表示数字信息的一种相移键控方式 设载波相对相移用 表示 定义为本码元初相与前 码元初相之差 而且 时 表示数字信息 1 0时 表示数字信息 0 则数字信息序列与DPSK信号的相位关系可举例说明如下 不变为 0 变为 数字信息序列 0011100101DPSK信号相位 000 0 00 绝对码是以宽带信号码元的电平直接表示数字信息的 如规定高电平代表 1 低电平代表 0 相对码 差分码 是用基带信号码元的电平与前一

11、码元的电平有无变化来表示数字信息的 如规定 相对码中有跳变表示1 无跳变表示0 设输入的相对码an 为1110010码 则经过转码器后输出的相对码bn 为1011100 即bn an bn 1 二进制相移键控 2PSK 信号 2PSK 2DPSK波形与信息代码的关系 图中假设码元宽度等于载波周期的1 5倍 2PSK信号的相位与信息代码的关系是 前后码元相异时 信号相位变化180 相同时2PSK信号相位不变 可简称为 异变同不变 2PSK2DPSK信号的相位与信息代码的关系是 码元为 1 时 信号的相位变化180 码元为 0 时 2DPSK信号的相位不变 可简称为 1变0不变 2DPSK应该说明

12、的是 此处所说的相位变或不变 是指将本码元内信号的初相与上一码元内信号的末相进行比较 而不是将相邻码元信号的初相进行比较 实际工程中 2PSK或2DPSK信号载波频率与码速率之间可能是整数倍关系也可能是非整数倍关系 但不管是那种关系 上述结论总是成立的 五 实验内容 一 二相PSK调制实验用内载波发生器产生的信号作输入载波信号来观察T700 T706各测量点的波形 二 二相DPSK调制实验加入差分编码器电路来传输二相DPSK信号 重做上一组内容 1 看清楚本次实验电路的元器件在实验箱的分布结构 2 5V 5V 12V 12V工作 3 按下按键开关 S702为ON 4 按一下 开始 与 PSK

13、功能键 显示代码 PSK 5 注意跳线开关设置 功能如下 K7001 2 伪随机码 码序列为1110010 速率为32KHz的绝对码K7002 3 伪随机码 码序列为1110010 速率为32KHz的相对码K7004 5 128kHz方波 码序列为1010码 K7005 6 64KHz方波 码序列为1100码 K7041 2 1 024MHz方波 作为载波输入 K7042 3 512Hz方波 作为载波输入 6 做二相PSK实验时 必须把开关K700的1脚与2脚相连接 做二相DPSK实验时 必须把开关K700的2脚与3脚相连接 f 512KHz f 512KHz f 512KHz T702 T7

14、00 T703 K7004 5 T706 f 128KHz 1010码 f 64KHz 1100码 K7005 6 T706 七 实验讨论思考题1 DPSK波形与载波幅度 基带信码有何关系 PSK与DPSK从波形上来看是无法分辨的 那么 它们到底又有何不同 2 设给定一码组1011001110010 试画出对这个码组进行DPSK调制的波形 实验三二相 PSK DPSK 解调器系统实验 一 实验目的l 掌握二相 PSK DPSK 解调器的工作原理与系统电路组成2 熟悉二相相对移相与绝对移相的转换方法3 掌握二相 PSK DPSK 系统的主要性能指标的测试方法4 了解以二相 PSK DPSK 解调

15、的基带数字信号中提取位同步信号的方法 1 双踪示波器1台2 通信原理实验箱1台 二 实验器材 三 实验原理 1 电路组成二相PSK DPSK 解调器的总电路方框图如图4 1所示 二相PSK DPSK 的载波为1 024KHz 码元速率有32kbit s 16kbit s可选择 从图4 1可见 该解调器由三部分组成 载波提取电路 位定时恢复电路与信码再生整形电路 载波恢复和位定时提取 是数字载波传输系统必不可少的重要组成部分 载波恢复的具体实现方案是和发送端的调制方式有关的 数字调相信号的解调有多种方法 如相干解调法 极性比较去 相位比较法 锁相环法 T803 T802 3 眼图 所谓 眼图 就

16、是由解调后经过低通滤波器输出的基带信号 以码元定时作为同步信号在示波器屏幕上显示的波形 干扰和失真所产生的传输畸变 可以在眼图上清楚地显示出来 因为对于二进制信号波形 它很象一只人的眼睛 为便于说明眼图和系统性能的关系 我们将它简化成图6 2 当波形没有失真时 眼图是一只 完全张开 的眼睛 在取样时刻 所有可能的取样值仅有两个 1或 1 当波形有失真时 在取样时刻信号取值分布在小于 1 或大于 1附近 眼睛 部分闭合 这样 保证正确判决所容许的噪声电平就减小了 换言之 在随机噪声的功率给定时 将使误码率增加 眼睛 张开的大小就指明失真的严重程度 由图还可以看出 1 最佳取样时刻应选择在眼睛张开最大的时刻 2 眼睛闭合的速率 即眼图斜边的斜率 表示系统对定时误差灵敏的程度 斜边愈陡 对定位误差愈敏感 3 在取样时刻上 阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量 4 在取样时刻上 上下两阴影区的间隔垂直距离之半是最小噪声容限 噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决 5 阴影区与横轴相交的区间表示零点位置变动范围 它对于从信号平均零点位置提取定信息的解调器有重要影响 1 无噪声时的眼图 实验步骤及注意