数字基带传输技术实验报告

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1、实 验 报 告课程名称 通 信 原 理 实验名称 实验一：数字基带传输技术 班 级 学 号 姓 名 指导教师 实验完成时间： 2014 年 10 月 28 日 一、熟悉实验平台二、数字基带传输系统实验1. 实验目的1.了解几种常用的数字基带信号。2.掌握常用的数字基带出书码型的编码规则。3.掌握 CPLD 实现码型变换的方法。2.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，AMI 码的正负极性波形。4.观察 AMI 码，HDB3 码，CMI 码，BPH 码经过码型反变换后的输出

2、波形。5.自行设计码型变换电路，下载并观察波形。3.实验仪器各功能模块（实验箱）20M 双踪示波器 一台频率计（可选） 一台连接线 若干2. 实验原理二进制码元的数字基带传输系统 参考使用模块：信号源模块、码型变换模块、信道模拟模块、终端模块。该通信系统的框图如图 1 所示。信 号 源 码 型 变 换 信 道 码 型 反 变 换 受 信 者噪 声 源图 1 二进制码元的数字基带传输系统该结构由信道信号形成器、信道、接收滤波器以及抽样判决器组成。这里信道信号形成器用来产生适合于信道传输的基带信号，信道可以是允许基带信号通过的媒质（例如能够通过从直流至高频的有线线路等）；接收滤波器用来接收信号和尽

3、可能排除信道噪声和其他干扰；抽样判决器则是在噪声背景下用来判定与再生基带信号。基带信号是代码的一种电表示形式。在实际的基带传输系统中，并不是所有的基带电波形都能在信道中传输。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。单极性基带波形就是一个典型例子。再例如，一般基带传输系统都从接收到的基带信号流中提取定时信号，而收定时信号又依赖于代码的码型，如果代码出现长时间的连“0”符号，则基带信号可能会长时间出现 0 电位，而使收定时恢复系统难以保证收定时信号的准确性。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

4、成适合于传输用的码型；（2）对所选码型的电波形要求，期望电波形适宜于在信道中传输。（二）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：2、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：3、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

5、码的+1，-1，+1，-1，。例如：信息代码：1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1AMI 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。除了上述特点以外，AMI 码还有编译码电路简单以及便于观察误码情况等优点，它是以种基本的线路码，在高密度信息流得数据传输中，得到广泛采用。但是，AMI 码有一个重要缺点，即当它用来获取定时信息时，由于它可能出现长的连 0串，因而会造成提取定时信号的困难。4、

6、HDB3 码HDB3 码是对 AMI 码的一种改进码，它的全称是三阶高密度双极性码。其编码规则如下：先检察消息代码（二进制）的连 0 情况，当没有 4 个或 4 个以上连0 串时，按照 AMI 码的编码规则对信息代码进行编码；当出现 4 个或 4 个以上连0 串时，则将每 4 个连 0 小段的第 4 个 0 变换成与前一非 0 符号（+1 或-1）同极性的符号，用 V 表示（即+1 记为+V，-1 记为-V），为使附加 V 符号后的序列不破坏“极性交替反转”造成的无直流特性，还必须保证相邻 V 符号也应极性交替。当两个相邻 V 符号之间有奇数个非 0 符号时，用取代节“000V”取代 4 连

7、0 信息码；当两个相邻 V 符号间有奇数个非 0 符号时，用取代节“B00V”取代 4 连 0 信息码。例如： 代码： 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 000 0 1 1AMI 码：-1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 000 0 -1 +1HDB3 码：-1 0 0 0 -V +1 0 0 0 +V -1 +1 -B00 0 -1 +1HDB3 码的特点是明显的，它除了保持 AMI 码的优点外，还增加了使连 0 串减少到至多 3 个的优点，而不管信息源的统计特性如何。这对于定时信号的恢复是十分有利的。HDB3 码是 CCITT 推荐使用的码型之一。5、CMI

8、 码CMI 码是传号反转码的简称，其编码规则为：“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 1CMI 码： 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0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 CCITT 推荐为 PCM（脉冲编码调制）四次群的接口码型。在光缆传输系统中有时也用作线路传输码型。6、BPH 码BPH 码的全称是数字双相码（Digital Biphase），又称 Manchester 码，即曼彻斯特码。它是对每个二进制码分别利用两个具有 2 个不同相位的二进制新码去取代的码，编码规则之一是：001（零

9、相位的一个周期的方波）110（ 相位的一个周期的方波）例如：代码：1 1 0 0 1 0 1双相码： 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0双相码的特点是只使用两个电平，这种码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（三）电路原理将信号源产生的 NRZ 码和位同步信号 BS 送入 U1（EPM7064）进行变换，可以直接得到各种单极性码和各种双极性码的正、负极性编码信号（因为 CPLD 的 IO口不能直接接负电平，所以只能将分别代表正极性和负极性的两路编码信号分别输出，再通过外加电路合成双极性码），如 HDB3 码的正、负极性编码信号送入U2（C

10、D4051）的选通控制端，控制模拟开关轮流选通正、负电平，从而得到完整的 HDB3 码。解码也同样需要将双极性的 HDB3 码变换成分别代表正极性和负极性的两路信号，再送入 CPLD 进行解码，得到 NRZ 码。其他双极性码的编、解码过程相同。编码波形如图 15-2 所示3. 实验步骤（1）、CMI，RZ，BPH 码编解码电路观测将信号源模块和模块 6、7 固定在主机箱上，将塑封螺钉拧紧，确保电源接触良好。通过模块 6 上的拨码开关 S1 选择码型为 CMI 码，即“00100000”。信号源模块上 S4、S5 都拨到“1100”，S1、S2、S3 分别设为“01110010”，“010101

11、01”，“00110011”。将模块 7 上的拨码开关 S2 拨为“0111”。（2）在电源关闭的状态下，按照下表完成实验连线。源端口 目的端口信号源模块：NRZ 模块 6：NRZIN信号源模块：CLK2（8K）模块 6：BS模块 6：IN-A 模块 6：DOUT1模块 6：IN-B 模块 6：DOUT2模块 6：HDB3/AMI-OUT 模块 6：HDB3/AMI-IN模块 6：OUT-A 模块 6：DIN1模块 6：OUT-B 模块 6：DIN2模块 6：HDB3/AMI-OUT 模块 7：输入模块 7：位同步输出 模块 6：BSR模块 6：NRZ-OUT 模块 7：DIN；信号源：NRZ

12、IN模块 7：BS 信号源：BS模块 7：NRZFS 信号源：FSIN（3）以 “NRZIN”为内触发源，用双踪示波器观测编码输出“DOUT1”测试点的波形。以 “NRZIN”为内触发源，用双踪示波器对比观测解码输出“NRZ-OUT”波形，观察解码波形与初始信号是否一致。拨码开关 S1 选择码型为 RZ 码（00010000）、BPH 码（00001000）重复上述步骤。实验结束关闭电源。2、AMI，HDB3 码编解码电路观测通过模块 6 上的拨码开关 S1 选择码型为 AMI 码，即“01000000”。将信号源 S4、S5 拨到“1100”，S1、S2、S3 分别设为“01110010”，

13、“00011000”，“01000011”。模块 7 上 S2 拨为“1000”（4）记录实验结果，对结果进行分析。1.“NRZIN”为内触发源，双踪示波器观测编码输出“DOUT1”测试点的波形。 DOUT11 图片2.“NRZIN”为内触发源，双踪示波器对比观测解码输出“NRZ-OUT”波形。NRZ-OUT2 图片3.S1 选择码型为 RZ 码（00010000）DOUT13 图片 NRZ-OUT4 图片4.S1 选择码型为 BPH 码（00001000）DOUT15 图片NRZ-OUT6 图片5.开关 S1 选择码型为 AMI 码，即“01000000”，“NRZIN”为内触发源，双踪示波

14、器观测编码输出“DOUT1”测试点的波形DOUT17 图片“NRZIN”为内触发源，双踪示波器对比观测解码输出“NRZ-OUT”波形。 NRZ-OUT8 图片4.信号源 S4、S5 拨到“1100”，S1、S2、S3 分别设为“01110010”,“NRZIN”为内触发源，双踪示波器观测编码输出“DOUT1”测试点的波形。DOUT19 图片“NRZIN”为内触发源，双踪示波器对比观测解码输出“NRZ-OUT”波形。NRZ-OUT10 图片5.将信号源 S4、S5 拨到“1100”，S1、S2、S3 分别设为“00011000”,“NRZIN”为内触发源，双踪示波器观测编码输出“DOUT1”测试

15、点的波形。DOUT111 图片 “NRZIN”为内触发源，双踪示波器对比观测解码输出“NRZ-OUT”波形。NRZ-OUT12 图片（5）完成实验报告。4. 实验结果及分析。输入的信号源输出为它的信号形式。3、 眼图观测实验1.实验目的1、了解眼图与信噪比、码间干扰之间的关系及其实际意义；2、掌握眼图观测的方法并记录研究。2.实验内容1、观测眼图并记录分析。 3.实验器材1、信号源模块2、模块3、模块4、20M 双踪示波器 一台4.实验原理一个实际的基带传输系统，尽管经过了十分精心的设计，但要使其传输特性完全符合理想情况是困难的，甚至是不可能的。因此，码间干扰也就不可能完全避免。码间干扰问题与发送滤波器特性、信道特性、接收滤波器特性等因素有关，因而计算由于这些因素所引起的误码率就非常困难，尤其在信道特性不能完全确知的情况下，甚至得不到一种合适的定量分析方法。在码间干扰和噪声同时存在的情况下，系统性能的定量分析，就是想得到一个近似的结果都是非常繁杂