碼型變換實驗PPT精選文檔

1、1實驗四實驗四 碼型變換實驗碼型變換實驗一、實驗?zāi)康?、了解幾種常見的數(shù)字基帶信號。2、掌握常用數(shù)字基帶傳輸碼型的編碼規(guī)則。3、掌握用CPLD/FPGA實現(xiàn)碼型變換的方法。 2 二、實驗內(nèi)容二、實驗內(nèi)容1、觀察NRZ碼、RZ碼、BRZ碼、BNRZ碼、AMI碼、CMI碼、HDB3碼、BPH碼的波形。2、觀察全0碼或全1碼時各碼型的波形。3、觀察HDB3碼、AMI碼、BNRZ碼的正、負(fù)極性波形。4、觀察NRZ碼、RZ碼、BRZ碼、BNRZ碼、AMI碼、CMI碼、HDB3碼、BPH碼經(jīng)過碼型反變換后的輸出波形。5、自行設(shè)計碼型變換電路，下載并觀察輸出波形。 3 三、實驗器材三、實驗器材1、碼型變換模

2、塊 1塊2、信號源模塊 1塊3、 20M雙蹤示波器 1臺4、頻率計（可選） 1臺5、PC機（可選） 1臺6、連接線 若干4 四、實驗原理四、實驗原理編碼規(guī)則： 4.1、NRZ/RZ編碼規(guī)則 4.2、BNRZ/BRZ編碼規(guī)則 4.3、AMI編碼規(guī)則 4.4、HDB3編碼規(guī)則 4.5、BPH編碼規(guī)則 4.6、CMI編碼規(guī)則電路原理： 4.7、NRZ電路原理 4.8、BRZ/BNRZ電路原理 4.9、RZ/BPH/AMI電路原理 4.10、HDB3編碼電路原理 4.11、HDB3解碼電路原理 4.12、CMI電路原理 5 4.1、NRZ/RZ編碼規(guī)則編碼規(guī)則NRZ碼NRZ碼的全稱是單極性不歸零碼，在

3、這種二元碼中用高電平和低電平（這里為零電平）分別表示二進制信息“1”和“0”，在整個碼元期間電平保持不變。例如： 1 0 1 0 0 1 1 0E 0RZ碼RZ碼的全稱是單極性歸零碼，與NRZ碼不同的是，發(fā)送“1”時在整個碼元期間高電平只持續(xù)一段時間，在碼元的其余時間內(nèi)則返回到零電平。例如： 1 0 1 0 0 1 1 0E 06 4.2、BNRZ/BRZ編碼規(guī)則編碼規(guī)則BNRZ碼BNRZ碼的全稱是雙極性不歸零碼，在這種二元碼中用正電平和負(fù)電平分別表示“1”和“0”。與單極性不歸零碼相同的是整個碼元期間電平保持不變，因而在這種碼型中不存在零電平。例如：BRZ碼BRZ碼的全稱是雙極性歸零碼，與B

4、NRZ碼不同的是，發(fā)送“1”和“0”時，在整個碼元期間高電平或低電平只持續(xù)一段時間，在碼元的其余時間內(nèi)則返回到零電平。例如： 1 0 1 0 0 1 1 0E 0-E 1 0 1 0 0 1 1 0E 0-E7 4.3、AMI編碼規(guī)則編碼規(guī)則 AMI碼 AMI碼的全稱是傳號交替反轉(zhuǎn)碼，其編碼規(guī)則如下：信息碼中的“0”仍變換為傳輸碼的“0”；信息碼中的“1”交替變換為傳輸碼的“+1、1、1、1、”。例如： AMI碼的主要特點是無直流成分，接收端收到的碼元極性與發(fā)送端完全相反也能正確判斷。譯碼時只需把AMI碼經(jīng)過全波整流就可以變?yōu)閱螛O性碼。由于其具有上述優(yōu)點，因此得到了廣泛應(yīng)用。但該碼有一個重要缺

5、點，即當(dāng)用它來獲取定時信息時，由于它可能出現(xiàn)長的連0串，因而會造成提取定時信號的困難。代碼： 100 1 1000 1 1 1AMI碼： +100 -1 +1000 -1 +1 -18 4.4、HDB3編碼規(guī)則編碼規(guī)則 HDB3碼HDB3碼的全稱是三階高密度雙極性碼，其編碼規(guī)則如下：將4個連“0”信息碼用取代節(jié)“000V”或“B00V”代替，當(dāng)兩個相鄰“V”碼中間有奇數(shù)個信息“1”碼時取代節(jié)為“000V”；有偶數(shù)個信息“1”碼（包括0個）時取代節(jié)為“B00V”，其它的信息“0”碼仍為“0”碼，這樣，信息碼的“1”碼變?yōu)閹в蟹柕摹?”碼即“+1”或“1”。例如： HDB3碼中“1”、“B”的符

6、號符合交替反轉(zhuǎn)原則，而“V”的符號破壞這種符號交替反轉(zhuǎn)原則，但相鄰“V”碼的符號又是交替反轉(zhuǎn)的。HDB3碼的特點是明顯的，它除了保持AMI碼的優(yōu)點外，還增加了使連0串減少到至多3個的優(yōu)點，而不管信息源的統(tǒng)計特性如何。這對于定時信號的恢復(fù)是十分有利的。HDB3碼是ITU-T推薦使用的碼之一。本實驗電路只能對碼長為24位的周期性NRZ碼序列進行編碼。 代碼： 1000 0 1000 0 1 1 000 0 1 1HDB3碼： -1000 -V +1000 +V -1 +1 -B00 -V +1 -19 4.5、BPH編碼規(guī)則編碼規(guī)則BPH碼BPH碼的全稱是數(shù)字雙相碼（Digital Diphase

7、），又叫分相碼(Biphase，Split-phase)或曼徹斯特碼（Manchester），它是對每個二進制代碼分別利用兩個具有兩個不同相位的二進制新碼去取代的碼；或者可以理解為用一個周期的方波表示“1”碼，用該方波的反相來表示“0”碼，其編碼規(guī)則之一是：0 01（零相位的一個周期的方波）；1 10（相位的一個周期的方波）。例如： BPH碼可以用單極性非歸零碼（NRZ）與位同步信號的模二和來產(chǎn)生。雙相碼的特點是只使用兩個電平，而不像前面二種碼具有三個電平。這種碼既能提取足夠的定時分量，又無直流漂移，編碼過程簡單。但這種碼的帶寬要寬些。 代碼： 1 1 0 0 1 0 1雙相碼： 10 10

8、01 01 10 01 1010 4.6、CMI編碼規(guī)則編碼規(guī)則 CMI碼 CMI碼的全稱是傳號反轉(zhuǎn)碼，其編碼規(guī)則如下：信息碼中的“1”碼交替用“11”和“00”表示，“0”碼用“01”表示。例如： 這種碼型有較多的電平躍變，因此，含有豐富的定時信息。該碼已被ITU-T推薦為PCM四次群的接口碼型。在光纖傳輸系統(tǒng)中有時也用CMI碼作線路傳輸碼型。 代碼： 1 1 0 1 0 0 1 0CMI碼： 11 00 01 11 01 01 00 0111 4.7、NRZ電路原理電路原理 將信號源產(chǎn)生的NRZ碼和位同步信號BS送入U900（EPM7128SLC84-15）進行變換，可以直接得到各種單極性

9、碼和各種雙極性碼的正、負(fù)極性編碼信號（因為FPGA的I/O口不能直接接負(fù)電平，所以只能將分別代表正極性和負(fù)極性的兩路編碼信號分別輸出，再通過外加電路合成雙極性碼），如HDB3的正、負(fù)極性編碼信號送入U901（4051）的選通控制端，控制模擬開關(guān)輪流選通正、負(fù)電平，從而得到完整的HDB3碼。解碼時同樣也需要先將雙極性的HDB3碼變換成分別代表正極性和負(fù)極性的兩路信號，再送入FPGA進行解碼，得到NRZ碼。其它雙極性碼的編、解碼過程相同。NRZ碼從信號源“NRZ”點輸出的數(shù)字碼型即為NRZ碼，其產(chǎn)生過程請參考信號源工作原理。 12 4.8、BRZ/BNRZ電路原理電路原理BRZ、BNRZ碼 將NR

10、Z碼和位同步信號BS分別送入雙四路模擬開關(guān)U902（4052）的控制端作為控制信號，在同一時刻，NRZ碼和BS信號電平高低的不同組合（00、01、10、11）將控制U902分別接通不同的通道，輸出BRZ碼和BNRZ碼。X通道的4個輸入端X0、X1、X2、X3分別接5V、GND、5V、GND，在控制信號控制下輸出BRZ碼；Y通道的4個輸入端Y0、Y1、Y2、Y3分別接5V、5V、5V、5V，在控制信號控制下輸出BNRZ碼。解碼時通過電壓比較器U907（LM339）將雙極性的BRZ和BNRZ碼轉(zhuǎn)換為兩路單極性碼，即雙（極性）單（極性）變換，再送入U900進行解碼，恢復(fù)出原始的NRZ碼。 13 4.

11、9、 RZ/BPH/AMI電路原理電路原理RZ、BPH碼 這兩種碼型的編、解碼方法與BRZ、BNRZ是一樣的，但因為是單極性的碼型，所以編、解碼過程可以直接在U900中完成，在這里不再贅述。AMI碼 由于AMI碼是雙極性的碼型，所以它的變換過程分成了兩個部分。首先，在U900中，將NRZ碼經(jīng)過一個時鐘為BS的JK觸發(fā)器后，再與NRZ信號相與后得到控制信號AMIB，該信號與NRZ碼作為控制信號送入單八路模擬開關(guān)U905（4051）的控制端，U905的輸出即為AMI碼。解碼過程與BNRZ碼一樣，也需先經(jīng)過雙單變換，再送入U900進行解碼。 14 4.10、HDB3編碼電路原理編碼電路原理 HDB3

12、編碼 HDB3碼的編、解碼框圖分別如圖4-1、4-2所示，其編、解碼過程與AMI碼相同，這里不再贅述。 四連“0”檢測及補“1”電路取代節(jié)選 擇破壞點形成電路單-雙極性變換電路NRZ信碼HDB3編碼輸出圖圖4-1 HDB3編碼原理框圖編碼原理框圖 15 4.11、HDB3解碼電路原理解碼電路原理 HDB3解碼圖圖4-1 HDB3解碼原理框圖解碼原理框圖 雙-單極性變換電路判決電路破壞點檢測電路取代節(jié)去除電路HDB3碼輸入NRZ碼輸出位同步信號16 4.12、CMI電路原理電路原理CMI碼 由于是單極性波形，CMI碼的編解碼過程全部在U900中完成，其編碼電路原理框圖如圖4-3所示： 采樣反相開

13、關(guān)合成翻轉(zhuǎn)電路判決電路BSNRZ信碼01CMI碼輸出圖圖4-3 CMI編碼原理框圖編碼原理框圖 17 五、實驗步驟五、實驗步驟5.1、將信號源模塊、碼型變換模塊小心地固定在主機箱中，確保電源接觸良好。5.2、插上電源線，打開主機箱右側(cè)的交流開關(guān)，再分別按下兩個模塊中的開關(guān)POWER1、POWER2，對應(yīng)的發(fā)光二極管LED001、LED002、D900、D901發(fā)光，按一下信號源模塊的復(fù)位鍵，兩個模塊均開始工作。（注意，此處只是驗證通電是否成功，在實驗中均是先連線，后打開電源做實驗，不要帶電連線）。5.3、將信號源模塊的撥碼開關(guān)SW101、SW102設(shè)置為00000101 00000000，SW

14、103、SW104、SW105設(shè)置為01110010 00110000 00101010。按實驗一的介紹，此時分頻比千位、十位、個位均為0，百位為5，因此分頻比為500，此時位同步信號頻率應(yīng)為4KHz。觀察BS、FS、2BS、NRZ各點波形。18 5.4 5.4、實驗連線、實驗連線5.4、 分別將信號源模塊與碼型變換模塊上以下四組輸入/輸出點用連接線連接：BS與BS、FS與FS、2BS與2BS、NRZ與NRZ。觀察碼型變換模塊上其余各點輸出的波形。 5.5、任意改變信號源模塊上的撥碼開關(guān)SW103、SW104、SW105的設(shè)置，以信號源模塊的NRZ碼為內(nèi)觸發(fā)源，用雙蹤示波器觀察碼型變換模塊各點

15、輸出的波形。 5.6、將信號源模塊上的撥碼開關(guān)SW103、SW104、SW105全部撥為1或全部撥為0，觀察碼型變換模塊各點輸出的波形。 5.7、通信原理教材中闡述的編碼原理自行設(shè)計其它碼型變換電路，下載并觀察各點波形。（選做） 19 六、輸入輸出點參考說明六、輸入輸出點參考說明 6.1、輸入點說明 FS：幀同步信號輸入點。 BS： 位同步信號輸入點。 2BS： 2倍位同步頻率方波信號輸入點。 NRZ： NRZ碼輸入點。 20 6.26.2、編碼輸出點說明、編碼輸出點說明輸出點說明（括號中的碼元數(shù)為與信號源產(chǎn)生的NRZ相比延遲的碼元數(shù)）RZ:編碼輸出點。 BPH：BPH編碼輸出點。 CMI：C

16、MI編碼輸出點。 HDB3-1：HDB3編碼正極性信號輸出點。 HDB3-2：HDB3編碼負(fù)極性信號輸出點。 HDB3：HDB3編碼輸出點。（八個半個碼元） BRZ-1：BRZ編碼單極性輸出點。 BRZ： BRZ編碼輸出點。 BNRZ-1：BNRZ編碼正極性信號輸出點。（與NRZ反相） BNRZ-2：BNRZ編碼負(fù)極性信號輸出點。（與NRZ相同）。 BNRZ：BNRZ編碼輸出點。 AMI-1： AMI編碼正極性信號輸出點。 AMI-2：AMI編碼負(fù)極性信號輸出點。 AMI：AMI編碼輸出點。21 6.36.3、解碼輸出點說明、解碼輸出點說明輸出點說明（括號中的碼元數(shù)為與信號源產(chǎn)生的NRZ相比延遲的碼元數(shù)）ORZ：RZ解碼輸出點。（一個半碼元）OBPH： BPH解碼輸出點。（一個碼元）OCMI； CMI解碼輸出點。（兩個碼元）OBRZ： BRZ解碼輸出點。（半個碼元） OBNRZ：BNRZ解碼輸出點。（半個碼元） OAMI：AMI解碼輸出點。（延遲極小不足半個碼元） OHDB3：HDB3解碼輸出點