基帶傳輸實(shí)驗(yàn)

1、武漢大學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告電子信息學(xué)院 * 專業(yè) 2016 年 * 月 18 日 實(shí)驗(yàn)名稱 基帶傳輸實(shí)驗(yàn) 指導(dǎo)教師 姓名 * 年級(jí) 大三 學(xué)號(hào) 20143012* 成績(jī) 一、 預(yù)習(xí)部分1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 實(shí)驗(yàn)基本原理3. 主要儀器設(shè)備（含必要的元器件、工具）碼型轉(zhuǎn)換一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉RZ、BNRZ、BRZ、CMI、曼徹斯特、密勒、PST碼型變換原理及工作過(guò)程；2觀察數(shù)字基帶信號(hào)的碼型變換測(cè)量點(diǎn)波形。二、實(shí)驗(yàn)儀器1.RZ9681實(shí)驗(yàn)平臺(tái)2實(shí)驗(yàn)?zāi)K：· 主控模塊A1· 基帶信號(hào)產(chǎn)生與碼型變換模塊A23100M雙通道示波器4PC機(jī)（二次開發(fā)）三、實(shí)驗(yàn)工作原理1. 在實(shí)際的基帶傳輸系統(tǒng)中

2、，傳輸碼的結(jié)構(gòu)應(yīng)具有下列主要特性：1) 相應(yīng)的基帶信號(hào)無(wú)直流分量，且低頻分量少；2) 便于從信號(hào)中提取定時(shí)信息；3) 信號(hào)中高頻分量盡量少，以節(jié)省傳輸頻帶并減少碼間串?dāng)_；4) 不受信息源統(tǒng)計(jì)特性的影響，即能適應(yīng)于信息源的變化；5) 編譯碼設(shè)備要盡可能簡(jiǎn)單1.1 單極性不歸零碼（NRZ碼）單極性不歸零碼中，二進(jìn)制代碼“1”用幅度為的正電平表示，“0”用零電平表示。單極性碼中含有直流成分，而且不能直接提取同步信號(hào)。1.2 雙極性不歸零碼（BNRZ碼）二進(jìn)制代碼“1”、“0”分別用幅度相等的正負(fù)電平表示。當(dāng)二進(jìn)制代碼“1”和“0”等概出現(xiàn)時(shí)無(wú)直流分量。1.3 單極性歸零碼（RZ碼）單極性歸零碼與單極

3、性不歸零碼的區(qū)別是碼元寬度小于碼元間隔，每個(gè)碼元脈沖在下一個(gè)碼元到來(lái)之前回到零電平。單極性碼可以直接提取定時(shí)信息，仍然含有直流成分。1.4 雙極性歸零碼（BRZ碼）它是雙極性碼的歸零形式，每個(gè)碼元脈沖在下一個(gè)碼元到來(lái)之前回到零電平。1.5 曼徹斯特碼曼徹斯特碼又稱為數(shù)字雙相碼，它用一個(gè)周期的正負(fù)對(duì)稱方波表示“0”，而用其反相波形表示“1”。編碼規(guī)則之一是：“0”碼用“01”兩位碼表示，“1”碼用“10”兩位碼表示。1.6 密勒碼米勒（Miller）碼又稱延遲調(diào)制碼，它是雙向碼的在一種變形。它的編碼規(guī)則如下：“1”碼用碼元間隔中心點(diǎn)出現(xiàn)躍變來(lái)表示，即用“10”或“01”表示。具體在選擇“10”或

4、“01”編碼時(shí)需要考慮前一個(gè)碼元編碼的情況，如果前一個(gè)碼元是“1”，則選擇和這個(gè)“1”碼相同的編碼值；如果前一個(gè)碼元為“0”，則編碼以邊界不出現(xiàn)跳變?yōu)闇?zhǔn)則，如果“0”編碼為“00”，則緊跟的“1”碼編碼為“01”，如果“0”編碼為“11”，則緊跟的“1”碼編碼為“10”。“0”碼則根據(jù)情情況選擇用“00”或“11”表示。具體在選擇“00”或“11”編碼時(shí)需要考慮前一個(gè)碼元編碼的情況，如果前一個(gè)碼元為“0”，則選擇和這個(gè)“0”碼不同的編碼值；如果前一個(gè)碼元為“1”，則編碼以邊界不出現(xiàn)跳變?yōu)闇?zhǔn)則，如果“1”碼編碼為“01”，則緊跟的“0”碼編碼應(yīng)為“11”,如果“1”碼編碼為“10”，則緊跟的“0

5、”碼編碼應(yīng)為“00”。1.7 成對(duì)選擇三進(jìn)碼（PST碼）PST碼是成對(duì)選擇三進(jìn)碼，其編碼過(guò)程是：先將二進(jìn)制代碼兩兩分組，然后再把每一碼組編碼成兩個(gè)三進(jìn)制碼字（、0）。因?yàn)閮蓚€(gè)三進(jìn)制數(shù)字共有9種狀態(tài)，故可靈活的選擇其中4種狀態(tài)。線路編譯碼一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握AMI、HDB3.CMI碼編譯碼規(guī)則；2了解AMI、HDB3.CMI碼編譯碼實(shí)現(xiàn)方法；二、實(shí)驗(yàn)儀器1.RZ9681實(shí)驗(yàn)平臺(tái)2實(shí)驗(yàn)?zāi)K：· 主控模塊A1· 基帶信號(hào)產(chǎn)生與碼型變換模塊A23100M雙通道示波器4PC機(jī)（二次開發(fā)）三、實(shí)驗(yàn)原理1.AMI編碼原理AMI碼的全稱是傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼。這是一種將消息代碼0（空號(hào)）和1（傳號(hào)

6、）按如下規(guī)則進(jìn)行編碼的碼：代碼的0仍變換為傳輸碼的0，而把代碼中的1交替地變換為傳輸碼的1.1.1.12.HDB3編碼原理HDB3碼是三階高密度碼的簡(jiǎn)稱。HDB3碼保留了AMI碼所有的優(yōu)點(diǎn)（如前所述），還可將連“0”碼限制在3個(gè)以內(nèi)，克服了AMI碼出現(xiàn)長(zhǎng)連“0”過(guò)多，對(duì)提取定時(shí)鐘不利的缺點(diǎn)。HDB3碼的功率譜基本上與AMI碼類似。由于HDB3碼諸多優(yōu)點(diǎn)，所以CCITT建議把HDB3碼作為PCM傳輸系統(tǒng)的線路碼型。HDB3碼編碼規(guī)則如下：1) 二進(jìn)制序列中的“0”碼在HDB3碼中仍編為“0”碼，但當(dāng)出現(xiàn)四個(gè)連“0”碼時(shí)，用取代節(jié)000V或B00V代替四個(gè)連“0”碼。取代節(jié)中的V碼、B碼均代表“1

7、”碼，它們可正可負(fù)（即V+=1，V-=1，B+=1，B-=1）。2) 取代節(jié)的安排順序是：先用000V，當(dāng)它不能用時(shí)，再用B00V。000V取代節(jié)的安排要滿足以下兩個(gè)要求：（1）各取代節(jié)之間的V碼要極性交替出現(xiàn)（為了保證傳號(hào)碼極性交替出現(xiàn)，不引入直流成份）。（2）V碼要與前一個(gè)傳號(hào)碼的極性相同（為了在接收端能識(shí)別出哪個(gè)是原始傳號(hào)碼，哪個(gè)是V碼？以恢復(fù)成原二進(jìn)制碼序列）。當(dāng)上述兩個(gè)要求能同時(shí)滿足時(shí)，用000V代替原二進(jìn)制碼序列中的4個(gè)連“0”（用000V+或000V-）；而當(dāng)上述兩個(gè)要求不能同時(shí)滿足時(shí)，則改用B00V（B+00V+或B-00V-，實(shí)質(zhì)上是將取代節(jié)000V中第一個(gè)“0”碼改成B碼）

8、。3.CMI碼CMI碼是傳號(hào)反轉(zhuǎn)碼的簡(jiǎn)稱，與曼徹斯特碼類似，也是一種雙極性二電平碼，其編碼規(guī)則：“1”碼交替的用“11“和”“00”兩位碼表示；“0”碼固定的用“01”兩位碼表示。眼圖觀測(cè)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握眼圖觀測(cè)方法；2學(xué)會(huì)用眼圖分析通信系統(tǒng)性能；二、實(shí)驗(yàn)儀器1.RZ9681實(shí)驗(yàn)平臺(tái)2實(shí)驗(yàn)?zāi)K：· 主控模塊A1· 基帶信號(hào)產(chǎn)生與碼型變換模塊A2· 信道編碼與頻帶調(diào)制模塊A4· 糾錯(cuò)譯碼與頻帶解調(diào)模塊A53100M雙通道示波器4PC機(jī)（二次開發(fā)）三、實(shí)驗(yàn)原理在整個(gè)通信系統(tǒng)中，通常利用眼圖方法估計(jì)和改善（通過(guò)調(diào)整）傳輸系統(tǒng)性能。我們知道，在實(shí)際的通信系

9、統(tǒng)中，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)非理想的傳輸系統(tǒng)必定要產(chǎn)生畸變，也會(huì)引入噪聲和干擾，也就是說(shuō)，總是在不同程度上存在碼間串?dāng)_。在碼間串?dāng)_和噪聲同時(shí)存在情況下，系統(tǒng)性能很難進(jìn)行定量的分析，常常甚至得不到近似結(jié)果。為了便于評(píng)價(jià)實(shí)際系統(tǒng)的性能，常用觀察眼圖進(jìn)行分析。眼圖可以直觀地估價(jià)系統(tǒng)的碼間干擾和噪聲的影響，是一種常用的測(cè)試手段。1.什么是眼圖?所謂“眼圖”，就是由解調(diào)后經(jīng)過(guò)接收濾波器輸出的基帶信號(hào)，以碼元時(shí)鐘作為同步信號(hào)，基帶信號(hào)一個(gè)或少數(shù)碼元周期反復(fù)掃描在示波器屏幕上顯示的波形稱為眼圖。干擾和失真所產(chǎn)生的傳輸畸變，可以在眼圖上清楚地顯示出來(lái)。因?yàn)閷?duì)于二進(jìn)制信號(hào)波形，它很像人的眼睛故稱眼圖。2.眼圖參數(shù)及系統(tǒng)性

10、能眼圖的垂直張開度表示系統(tǒng)的抗噪聲能力，水平張開度反映過(guò)門限失真量的大小。眼圖的張開度受噪聲和碼間干擾的影響，當(dāng)信道信噪比很大時(shí)眼圖的張開度主要受碼間干擾的影響，因此觀察眼圖的張開度就可以評(píng)估系統(tǒng)干擾的大小。從眼圖中我們可以得到以下信息：（1）最佳抽樣時(shí)刻是“眼睛”張開最大的時(shí)刻。（2）眼圖斜邊的斜率表示了定時(shí)誤差靈敏度。斜率越大，對(duì)位定時(shí)誤差越敏感。（3）在抽樣時(shí)刻上，眼圖上下兩分支陰影區(qū)的垂直高度，表示最大信號(hào)畸變。（4）眼圖中央的橫軸位置應(yīng)對(duì)應(yīng)于判決門限電平。（5）在抽樣時(shí)刻上，眼圖上下兩陰影區(qū)的間隔距離的一半為噪聲容限，若噪聲瞬時(shí)值超過(guò)它就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)判。（6）眼圖傾斜分支與橫軸相交的區(qū)域

11、的大小，即過(guò)零點(diǎn)失真的變動(dòng)范圍；它對(duì)利用信號(hào)零交點(diǎn)的平均位置來(lái)提取定時(shí)信息的接收系統(tǒng)來(lái)說(shuō)影響定時(shí)信息的提取。二、 實(shí)驗(yàn)操作部分1. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、表格及數(shù)據(jù)處理2. 實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程（可用圖表示）3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)論碼型變換四、測(cè)量點(diǎn)說(shuō)明1.主控模塊2.基帶產(chǎn)生與碼型變換模塊A2l 2P1：基帶數(shù)據(jù)輸出；l 2P3：基帶時(shí)鐘輸出；l 2P4：編碼信號(hào)輸出l 2P7：譯碼信號(hào)輸入l 2P9：譯碼輸出五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1.實(shí)驗(yàn)?zāi)K在位檢查在關(guān)閉系統(tǒng)電源的情況下，確認(rèn)下列模塊在位： 基帶產(chǎn)生與碼型變換模塊A2；2.信號(hào)線連接：用鼠標(biāo)在液晶上選擇“基帶傳輸實(shí)驗(yàn)”中“碼型變換”，按圖連線信號(hào)線3.加電打開系統(tǒng)電源開關(guān)

12、，A2模塊右上角紅色電源指示燈亮，幾秒后A2模塊左上角綠色運(yùn)行指示燈開始閃爍，說(shuō)明模塊工作正常。若兩個(gè)指示燈工作不正常，需關(guān)電查找原因。4編碼觀測(cè) 用鼠標(biāo)在碼型變換流程圖上選擇碼型和相應(yīng)的基帶數(shù)據(jù)，基帶數(shù)據(jù)可以是隨機(jī)碼或16位設(shè)置數(shù)據(jù)，基帶速率設(shè)為64K或128K。分別選擇下列編碼碼型并觀測(cè)：示波器一個(gè)通道測(cè)2TP1，另一個(gè)通道測(cè)2TP4；l RZ（單極性歸零碼） l BNRZ（雙極性不歸零碼） l BRZ（雙極性歸零碼） l 曼徹斯特碼 l 密勒碼 l PST碼 5關(guān)機(jī)拆線實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉電源，拆除信號(hào)連線，并按要求放置好實(shí)驗(yàn)附件。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果RZ碼：BNRZ碼：BRZ碼：曼徹斯特碼：密勒碼：

13、PST碼：線路編譯碼四、測(cè)量點(diǎn)說(shuō)明1.主控模塊2.基帶產(chǎn)生與碼型變換模塊l 2P1：基帶數(shù)據(jù)輸出l 2P4：編碼數(shù)據(jù)輸出；l 2P7：譯碼數(shù)據(jù)輸入；l 2P9：譯碼輸出五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1.實(shí)驗(yàn)?zāi)K在位檢查在關(guān)閉系統(tǒng)電源的情況下，確認(rèn)下列模塊在位： 基帶產(chǎn)生與碼型變換模塊A2；2.信號(hào)線連接：用鼠標(biāo)在液晶上選擇“基帶傳輸實(shí)驗(yàn)”中“線路編碼”，按圖連接信號(hào)線3.加電打開系統(tǒng)電源開關(guān)，A2模塊右上角紅色電源指示燈亮，幾秒后A2模塊左上角綠色運(yùn)行指示燈開始閃爍，說(shuō)明模塊工作正常。若兩個(gè)指示燈工作不正常，需關(guān)電查找原因。4CMI 編譯碼 用鼠標(biāo)在圖15-4流程圖上選擇CMI和基帶數(shù)據(jù)，基帶數(shù)據(jù)可以是隨

14、機(jī)碼或16位設(shè)置數(shù)據(jù)，基帶速率設(shè)為64K或128K。改變?cè)O(shè)置數(shù)據(jù)分析并觀測(cè)編碼數(shù)據(jù)，示波器一個(gè)通道測(cè)2TP1，另一個(gè)通道測(cè)2TP4；5AMI 編譯碼 用鼠標(biāo)在圖15-4流程圖上選擇AMI和基帶數(shù)據(jù)，基帶數(shù)據(jù)可以是隨機(jī)碼或16位設(shè)置數(shù)據(jù)，基帶速率設(shè)為64K或128K。改變?cè)O(shè)置數(shù)據(jù)分析并觀測(cè)編碼數(shù)據(jù)，示波器一個(gè)通道測(cè)2TP1，另一個(gè)通道測(cè)2TP4；6HDB3編譯碼 用鼠標(biāo)在圖15-4流程圖上選擇HDB3和基帶數(shù)據(jù)，基帶數(shù)據(jù)可以是隨機(jī)碼或16位設(shè)置數(shù)據(jù)，基帶速率設(shè)為64K或128K。改變?cè)O(shè)置數(shù)據(jù)分析并觀測(cè)編碼數(shù)據(jù)，示波器一個(gè)通道測(cè)2TP1，另一個(gè)通道測(cè)2TP4；7關(guān)機(jī)拆線實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉電源，拆除信號(hào)連線，并按要求放置好實(shí)驗(yàn)附件。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果CMI編譯碼：AMI編譯碼：HD