通信原理实验指导书长江大学电信学院2010年6月
通信原理实验指导书 长江大学电信学院 2010 年 6 月
目录实验一码型变换2实验二移频键控FSK调制与解调实验三移相键控PSK/DPSK调制与解调..13实验四抽样定理和PAM调制解调..18实验五两路PCM时分复用.24..29实验六载波传输系统。实验七脉冲编码调制解调，.31实验八载波同步提取.42
目 录 实验一 码型变换.2 实验二 移频键控 FSK 调制与解调.7 实验三 移相键控 PSK/DPSK 调制与解调.13 实验四 抽样定理和 PAM 调制解调.18 实验五 两路 PCM 时分复用.24 实验六 载波传输系统.29 实验七 脉冲编码调制解调.31 实验八 载波同步提取.42 1
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、实验器材一块1.信号源模块一块2.③号模块一块3.号模块一台4.20M双踪示波器若干5.连接线四、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1所示。基带脉冲「信道信号基带脉冲抽样接收信道形成器滤波器判决器输入输出+干扰图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2
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 1 所示。 信道信号 形成器 信道 接收 滤波器 抽样 判决器 基带脉冲 输出 基带脉冲 输入 干扰 图 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 2
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：-0000111+E02）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：0(0O1+E03）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：10011000111.AMI码：+100-1+1000-1+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。4）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：先检查消息代码（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0信息码；当两个相邻V符号间有偶数个非0符号时，用取代节"B00V"取代4连0信息码。例如：代码：100001000０１１0000110000-1+1AMI码：-10000+10000-1+1HDB3码：-1000-V +1000+V-1+1 -B00-V-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CCITT3
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。 4）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 检查消息代码（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 0 信息码；当两个相邻 V 符号间 有偶数个非 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 1 AMI 码： -1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 000 0 -1 +1 HDB3 码：-1 0 0 0 -V +1 0 0 0 +V -1 +1 -B00 -V -1 +1 HDB3 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 3
推荐使用的码型之一。5）CMI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：CMI码:00010011:0101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（DigitalBiphase），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：0一→01（零相位的一个周期的方波）1→10（元相位的一个周期的方波）例如：代码：1010双相码：1001011001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。3.电路原理将信号源产生的NRZ码和位同步信号BS送入U1（EPM3064）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HDB码的正、负极性编码信号送入U2（CD4051）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HDB，码。解码也同样需要将双极性的HDB，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。各编码波形如图2所示4
推荐使用的码型之一。 5）CMI 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 1 CMI 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： 0→01（零相位的一个周期的方波） 1→10（π 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。 3．电路原理 将信号源产生的 NRZ 码和位同步信号 BS 送入 U1（EPM3064）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（CD4051）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。 各编码波形如图 2 所示 4