《通信原理》课程教学资源（实验指导）数字基带编译码实验

实验一数字基带编译码实验HDB3编译码实验实验内容1.熟悉HDB3码型变换编码实验2.熟悉HDB3码型变换译码实验一、实验目的1.熟悉HDB3码编译码原理。2.观察HDB3码编码和解码的结果，结合原理进一步理解编解码过程。3.学习通过软件编程实现HDB3编译码实验，二、实验电路工作原理1、HDB3码简介CCITT建议，HDB3码的全称是三阶高密度双极性码，为PCM系统欧洲系列时分多路复接一次群2.048Mbit/s、二次群8.448Mbit/s、三次群34.368Mbit/s的线路接口型。它将信息符号“1”变换为“十1”或“一1”的线路码，将联“0”数限制为小于或等于3，当信息符号出现4个连“0”时用特定码组取代。由于HDB3码将连“0”减少到至多3个，所以它的功率谱与信源统计无关，这对于接收端定时提取十分有利。此项实验为软件编程实现。2、HDB3编码的原理（1）编码规则：先把二进制序列中的“0'码变为“0’，而把序列的‘1”交替的变换为+1，-1。再检查序列中是否有4个或4个以上的连‘0，若有，则将每4个连“0”小段的第四个“0’变换成与前一个非“0”码（指的是+1和-1）同极性的码，由于极性不定，不防称之为V码（若是+1用+V，-1用-V)，为了保持无直流分量的特性，则须将V码也交替变换（即和前一个V的极性相反），但这样还不能保证+极性的码和一极性的码的数目是一样的，因为当两个V码之间有偶数个非“0”码时，就会+极性和一极性数目不等，所以还要再将该小段的第一个“0”码变换成+B码或-B码（B符号的极性和前一个非0’码的符号极性相反，并让后面的非‘0”码的极性再从V符号开始交替变换。到此编码完成。如：二进制序列为：100001000011000011-1000-V+1000+V-1+1-B00-V+1-1（这有偶数个非零符号）1

实验一 数字基带编译码实验 1 HDB3 编译码实验 实 验 内 容 1. 熟悉 HDB3 码型变换编码实验 2. 熟悉 HDB3 码型变换译码实验 一、实验目的 1. 熟悉 HDB3 码编译码原理。 2. 观察 HDB3 码编码和解码的结果，结合原理进一步理解编解码过程。 3. 学习通过软件编程实现 HDB3 编译码实验。 二、实验电路工作原理 1、HDB3 码简介 CCITT 建议，HDB3 码的全称是三阶高密度双极性码，为 PCM 系统欧洲系列时分多路复 接一次群 2.048Mbit/s、二次群 8.448Mbit/s、三次群 34.368Mbit/s 的线路接口型。它将 信息符号“1”变换为“＋1”或“－1”的线路码，将联“0”数限制为小于或等于 3，当 信息符号出现 4 个连“0”时用特定码组取代。由于 HDB3 码将连“0”减少到至多 3 个， 所以它的功率谱与信源统计无关，这对于接收端定时提取十分有利。此项实验为软件编程 实现。 2、HDB3 编码的原理 （1） 编码规则： 先把二进制序列中的‘0’码变为‘0 ’，而把序列的‘1’ 交替的变换为+1 ，-1。 再检查序列中是否有 4 个或 4 个以上的连‘0’，若有，则将每 4 个连‘0’小段的第四个 ‘0’变换成与前一个非‘0’码（指的是+1 和-1 ）同极性的码，由于极性不定，不防称 之为 V 码（若是+1 用+ V，-1 用-V），为了保持无直流分量的特性，则须将 V 码也交替变 换（即和前一个 V 的极性相反），但这样还不能保证+ 极性的码和- 极性的码的数目是一 样的，因为当两个 V 码之间有偶数个非‘0’码时，就会+ 极性和- 极性数目不等，所以 还要再将该小段的第一个‘0’码变换成+B 码 或-B 码（B 符号的极性和前一个非‘0’码 的符号极性相反，并让后面的非‘0’码的极性再从 V 符号开始交替变换。到此编码完成。 如：二进制序列为：1000 0 1000 0 1 1 000 0 1 1 -1000 -V +1000 +V -1 +1 –B00 -V +1 -1 （这有偶数个非零符号）

实验一数字基带编译码实验CP1:NRZ:HDB3:图13一1：编码的波形（2）编码实现方法HDB3编码对输出信号+1，-1，0三种信号的处理，因此在编码中，应该输出两路并行信号。:两个信号（对应原理图中的HDB31和HDB32）的组合来实现对这三种信号的表示：5S3HDRSHDB31和HDB32为11，对应5V输出：为10时，对应10V输出：为01时输出为0V：为00时，对应5V输出。这样可以输出三种电平值。3、HDB3码解码的原理（1）解码原理：

实验一 数字基带编译码实验 2 图 13－１：编码的波形 （2）编码实现方法 HDB3 编码对输出信号+1，-1，0 三种信号的处理，因此在编码中，应该输出两路并行信号。 两个信号（对应原理图中的 HDB31 和 HDB32）的组合来实现对这三种信号的表示： HDB31 和 HDB32 为 11，对应 5V 输出；为 10 时，对应 10V 输出；为 01 时输出为 0V；为 00 时，对应 5V 输出。这样可以输出三种电平值。 3、HDB3 码解码的原理 （1）解码原理：

实验一数字基带编译码实验由于V的符号总和前一个非“0”码的极性相同，故只要找到两个极性相同的非零码，其后一个码就是V码，同时也就知道前面3个就是连“0”码，从而也找到了B码的位置。（2）解码实现方法首先将编码的结果通过两阶比较器输出，对应0，1信号，然后按照以上规则解码即可。输入为10V时，HDB30UT和HDB30UT1输出10：5V时，输出为00：OV时，输出为01。VCCH+12VR60014.7KR233603U2ATESTIHDB3OUT7.52VCCLM393R24GND430R74.7KLU2B2.53HDB3OUT16R25M393220vln<=(o_pos and q) or (o_neg and (not(q);NRZ<=(s(2) and (not(vln);ERR<=(not(s(O) and (not(s(1) and vln) or (not(vln);HDB3 Process:process(CLK,RES)beginif (RES=0) thenS<=(OTHERS=>0);0_pos<=0';0_neg<=0';q<=0':elsif (rising_edge(CLK)) theno_pos<=POS;o neg<=NEG;s(O)<=(o_pos oro_neg)and (not(vln);s(2 downto 1)<=s(1 downto 0),q<=(o_pos or (q and (not(o_neg),end if,end process HDB3_Process;3

实验一 数字基带编译码实验 3 由于 V 的符号总和前一个非‘0’码的极性相同，故只要找到两个极性相同的非零码， 其后一个码就是 V 码，同时也就知道前面 3 个就是连‘0’码，从而也找到了 B 码的位置。 （2）解码实现方法 首先将编码的结果通过两阶比较器输出，对应 0，1 信号，然后按照以上规则解码即 可。输入为 10V 时，HDB3OUT 和 HDB3OUT1 输出 10；5V 时，输出为 00；0V 时，输出为 01。 vln<=((o_pos and q) or (o_neg and (not(q)))); NRZ<=(s(2) and (not(vln))); ERR<=(((not(s(0))) and (not(s(1))) and vln) or (not(vln))); HDB3_Process:process(CLK, RES) begin if (RES='0') then s<=(OTHERS=>'0'); o_pos<='0'; o_neg<='0'; q<='0'; elsif (rising_edge(CLK)) then o_pos<=POS; o_neg<=NEG; s(0)<=((o_pos or o_neg) and (not(vln))); s(2 downto 1)<=s(1 downto 0); q<=(o_pos or (q and (not(o_neg)))); end if; end process HDB3_Process;

实验一数字基带编译码实验三、实验内容和步骤拨码开关识别注意点：SWD01拨上为“1”，拨下为“0”，SWD01拨上为“0”，拨下为“1”，同时输入信号从高位算起（即第八位向第一位开始算起）。1.将SWD02（8位的拨码开关）拨到你想要输入的数据：2.将SWD01(4位的拨码开关）拨为1100，选择HDB3编解码；3.按动RST键复位程序：4.用示波器观测TPD07的发送信号码元波形，TPD13的时钟信号，观察发送码元的发光管DD01，DD02·DD08的显示；5.观察TPD02的HDB3的编码波形，记录并分析HDB3的编码规则6.观察TPD08处的HDB3解码码元，分析HDB3的解码算法；7．将1步骤中的数据改变，再重复以上步骤，并做记录。四、实验报告要求1.简述HDB3码编解码原理。2.根据编码原理，推写出10000011000011100001的HDB3码的结果。3.指出上面2中你编码结果的V码位置和B码位置。4.根据解码原理，推写出-1000-1+1000+1-1+1-100-1+1-1的解码结果。5.指出上面2中你解码结果的V码位置和B码位置，和恢复方法。五、测试点说明1.TPD07：基带信号输入，码型与拨码开关输入相对应2.TPD13：时钟信号；3.TPD02：HDB3编码输出（编码处稍有延时）；4.TPD08：HDB3译码输出。4

实验一 数字基带编译码实验 4 三、实验内容和步骤 拨码开关识别注意点： SWD01 拨上为“1”，拨下为“0”，SWD01 拨上为“0”，拨下为“1”，同时输入信 号从高位算起（即第八位向第一位开始算起）。 1．将 SWD02 ( 8 位的拨码开关)拨到你想要输入的数据； 2．将 SWD01(4 位的拨码开关)拨为 1100，选择 HDB3 编解码； 3．按动 RST 键复位程序； 4．用示波器观测 TPD07 的发送信号码元波形，TPD13 的时钟信号，观察发送码元的发 光管 DD01，DD02.DD08 的显示； 5．观察 TPD02 的 HDB3 的编码波形，记录并分析 HDB3 的编码规则； 6．观察 TPD08 处的 HDB3 解码码元，分析 HDB3 的解码算法； 7．将 1 步骤中的数据改变，再重复以上步骤，并做记录。 四、实验报告要求 1．简述 HDB3 码编解码原理。 2．根据编码原理，推写出 1000 0011 0000 1110 0001 的 HDB3 码的结果。 3．指出上面 2 中你编码结果的 V 码位置和 B 码位置。 4．根据解码原理，推写出-1000-1+1000+1-1+1-100-1+1-1 的解码结果。 5．指出上面 2 中你解码结果的 V 码位置和 B 码位置，和恢复方法。 五、测试点说明 1．TPD07：基带信号输入，码型与拨码开关输入相对应； 2．TPD13：时钟信号； 3．TPD02：HDB3 编码输出（编码处稍有延时）； 4．TPD08：HDB3 译码输出

实验一数字基带编译码实验曼彻斯特码编解码实验实验内容1.熟悉曼彻斯特码编码实验2.熟悉曼彻斯特码译码实验一、实验目的1.掌握曼彻斯特码的编解码规则的过程2.掌握曼彻斯特码的编解码原理3.学习通过CPLD编程实现曼彻斯特码编译码实验二、实验电路工作原理在实际的基带传输系统中，并不是所有码字都能在信道中传输。例如，含有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。同时，一般基带传输系统都从接收到的基带信号流中提取收定时信号，而收定时信号却文依赖于传输的码型，如果码型出现长时间的连“0”或连“1”符号，则基带信号可能会长时间的出现0电位。从而使收定时恢复系统难以保证收定时信号的准确性。实际的基带传输系统还可能提出其它要求，因而对基带信号也存在各种可能的要求。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，期望将原始信息的符号编制成适合于传输用的码型，②对所传码型的电波波形要求，期望电波波形适宜于在信道中传输。前一问题称为传输码型选择，后一问题称为基带脉冲的选择。这是两个既有独立性又有联系的问题，也是基带传输原理中十分重要的两个问题。传输码（又称线路码）的结构将取决于实际信道特性和系统工作的条件。在较为复杂的基带传输系统中，传输码的结构应具有下列主要特性：①能从其相应的基带信号中获取定时信息；②相应的基带信号无直流成分和只有很小的低频成分：③不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化：④尽可能地提高传输码型的传输效率；③具有内在的检错能力，等等。曼彻斯特码（Manchestercode）又称裂相码、双向码，是一种用电平跳变来表示1或0的编码，它是计算机网络中常用的两种编码方法（曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码）。未经编码的二进制基带数字信号就是高电平和低电平不断交替的信号。至于用低电平代表1或0都是可以的。使用这种最简单的基带信号的最大问题就是当出现一长串的连1或5

实验一 数字基带编译码实验 5 曼彻斯特码编解码实验 实 验 内 容 1. 熟悉曼彻斯特码编码实验 2．熟悉曼彻斯特码译码实验 一、实验目的 1．掌握曼彻斯特码的编解码规则的过程 2．掌握曼彻斯特码的编解码原理 3. 学习通过 CPLD 编程实现曼彻斯特码编译码实验 二、实验电路工作原理 在实际的基带传输系统中，并不是所有码字都能在信道中传输。例如，含有直流和低 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。同时，一般 基带传输系统都从接收到的基带信号流中提取收定时信号，而收定时信号却又依赖于传输 的码型，如果码型出现长时间的连“0”或连“1”符号，则基带信号可能会长时间的出现 0 电位。从而使收定时恢复系统难以保证收定时信号的准确性。实际的基带传输系统还可 能提出其它要求，因而对基带信号也存在各种可能的要求。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，期望将原始信息的符号编制成适合于传输用的码型， ② 对所传码型的电波波形要求，期望电波波形适宜于在信道中传输。 前一问题称为传输码型选择，后一问题称为基带脉冲的选择。这是两个既有独立性又 有联系的问题，也是基带传输原理中十分重要的两个问题。 传输码（又称线路码）的结构将取决于实际信道特性和系统工作的条件。在较为复杂 的基带传输系统中，传输码的结构应具有下列主要特性： ① 能从其相应的基带信号中获取定时信息； ② 相应的基带信号无直流成分和只有很小的低频成分； ③ 不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化； ④ 尽可能地提高传输码型的传输效率； ⑤ 具有内在的检错能力，等等。 曼彻斯特码 （Manchester code）又称裂相码、双向码，是一种用电平跳变来表示 1 或 0 的编码，它是计算机网络中常用的两种编码方法（曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码）。 未经编码的二进制基带数字信号就是高电平和低电平不断交替的信号。至于用低电平代表 1 或 0 都是可以的。使用这种最简单的基带 信号的最大问题就是当出现一长串的连 1 或