2022年通信原理 2.pdf
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1、实验五双极性不归零码一、实验目的1.掌握双极性不归零码的基本特征2.掌握双极性不归零码的波形及功率谱的测量方法3.学会用示波器和功率谱分析仪对信号进行分析二、实验仪器1.序列码产生器2.单极性不归零码编码器3.双极性不归零码编码器4.示波器5.功率谱分析仪三、实验原理双极性不归零码是用正电平和负电平分别表示二进制码和的码型,它与双极性归零码类似,但双极性非归零码的波形在整个码元持续期间电平保持不变双极性非归零码的特点是:从统计平均来看,该码型信号在和的数目各占一半时无直流分量,并且接收时判决电平为,容易设置并且稳定,因此抗干扰能力强此外,可以在电缆等无接地的传输线上传输,因此双极性非归零码应用
2、极广双极性非归零码常用于低速数字通信双极性码的主要缺点是:与单极性非归零码一样,不能直接从双极性非归零码中提取同步信号,并且码和码不等概时,仍有直流成分。四、实验步骤名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页,共 44 页 -1.按照图3.5-1 所示实验框图搭建实验环境。2.设置参数:设置序列码产生器序列数N=128;观察其波形及功率谱。3.调节序列数 N 分别等于 64.256,重复步骤 2.图 3.5-1 双极性不归零码实验框图实验五步骤 2 图N=128 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页,共 44 页 -实验五步骤3 图N=64 N=256 名师资
3、料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页,共 44 页 -六、实验报告(1)分析双极性不归零码波形及功率谱。(2)总结双极性不归零码的波形及功率谱的测量方法。实验六一、实验目的1.掌握双极性归零码的基本特征2.掌握双极性归零码的波形及功率谱的测量方法3.学会用示波器和功率谱分析仪对信号进行分析二、实验仪器1.序列码产生器2.单极性不归零码编码器3.双极性归零码编码器名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页,共 44 页 -4.示波器5.功率谱分析仪三、实验原理双极性归零码是二进制码0 和1 分别对应于正和负电平的波形的编码,在每个码之间都有间隙产生这种码既具有双极性特
4、性,又具有归零的特性 双极性归零码的特点是:接收端根据接收波形归于零电平就可以判决 1 比特的信息已接收完毕,然后准备下一比特信息的接收,因此发送端不必按一定的周期发送信息可以认为正负脉冲的前沿起了起动信号的作用,后沿起了终止信号的作用 因此可以经常保持正确的比特同步 即收发之间元需特别的定时,且各符号独立地构成起止方式,此方式也叫做自同步方式由于这一特性,双极性归零码的应用十分广泛。实验六步骤 2 N=128 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页,共 44 页 -步骤三N=64 N=256 六、实验报告(1)分析双极性归零码波形及功率谱。(2)总结双极性归零码的波形及功率
5、谱的测量方法。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页,共 44 页 -实验七信息交替反转码(AMI)一、实验目的1.了解AMI 码的编码方式。2.掌AMI 码的功率谱分析方法。2.掌握AMI 码的特点。二、实验仪器1.序列码产生器2.单极性不归零码编码器3.AMI 编码器4.示波器5.功率谱分析仪三、实验原理AMI 英文全称是 Alternate Mark Inversion,AMI 双极性码,是指“信号交替反转”,即零电平表示 0,而1 则使电平在正.负极间交替翻转。双极性码是三进制码,1 为反转,0 为保持零电平。根据信号是否归零,还可以划分为归零码和非归零码,归零码码元
6、中间的信号回归到 0 电平,而非归零码遇 1 电平翻转,零时不变。作为编码方案的双极性不归零码,1 码和0 码都有电流,但是1 码是正电流,0 码是负电流,正和负的幅度相等,故称为双极性码。此时的判决门限为零电平,接收端使用零判决器或正负判决器,接收信号的值若在零电平以上为正,判为1 码;若在零电平以下为负,判为0 码。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页,共 44 页 -实验七图六、实验报告1.论述AMI 的编码方式。2.分析AMI 码的波形及功率谱。3.总结AMI 码的测量方法。答:1.原信息码的 0仍编为传输码的 0;原信息码的 1在编为传输码时,交替地变换为+1,-
7、1,+1,-1,。实验八传号反转码(CMI)一、实验目的1.了解各CMI 码的编码方式。2.掌握CMI 码的功率谱分析方法。3.掌握CMI 码的不同特点。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页,共 44 页 -二、实验仪器1.序列码产生器2.单极性不归零码编码器3.CMI 编码器4.示波器5.功率谱分析仪三、实验原理CMI(Coded Mark Inversion)码是传号反转码的简称,与双相码类似,它也是一种双极性二电平码。其编码规则是“1”码交替用“11”和“00”两位码表示;“0”码固定地用“01”表示。CMI 码易于实现,含有丰富的定时信息。此外,由于10 为禁用码组
8、,不会出现三个以上的连码,这个规律可以用来宏观检错。该码已被 ITU-T 推荐为PCM 四次群的接口码型,有时也用在速率低于8.44Mb/s 的光缆传输系统中。实验八图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页,共 44 页 -六、实验报告1.论述CMI 的编码方式。2.分析CMI 码的波形及功率谱。3.总结CMI 码的测量方法。实验九三阶高密度双极性码(HDB3)一、实验目的1.了解HDB3 码的编码方式。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页,共 44 页 -2.掌握HDB3 码的功率谱分析方法。3.掌握HDB3 码的特点。二、实验仪器1.序列码产生器2.
9、单极性不归零码编码器3.HDB3 码编码器4.示波器5.功率谱分析仪三、实验原理数字基带信号的传输是数字通信系统的重要组成部分。在数字通信中,有些场合可不经过载波调制和解调过程,而对基带信号进行直接传输。采用AMI 码的信号交替反转,有可能出现四连零现象,这不利于接收端的定时信号提取。而HDB3 码因其无直流成份.低频成份少和连 0 个数最多不超过三个等特点,而对定时信号的恢复十分有利,并已成为CCITT 协会推荐使用的基带传输码型之一。编码规则:1 先将消息代码变换成 AMI 码,若AMI 码中连 0 的个数小于 4,此时的AMI 码就是 HDB3 码;2 若AMI 码中连 0 的个数大于
10、3,则将每4 个连0 小段的第 4 个0 变换成与前一个非 0 符号(+1 或-1)同极性的符号,用表示(+1+,-1-);3 为了不破坏极性交替反转,当相邻符号之间有偶数个非0 符号时,名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页,共 44 页 -再将该小段的第 1 个0 变换成+B 或-B,符号的极性与前一非零符号的相反,并让后面的非零符号从符号开始再交替变化。例如:消息代码:1 0 0 0 0 1 0 0 0 01 1 0 0 0 0 1 1 AMI 码:+1 0 0 0 0-1 0 0 0 0+1-1 0 0 0 0+1-1 HDB3 码:+1 0 0 0+V-1 0 0
11、 0-V+1-1+B 0 0+V-1+1 实验九图六、实验报告1.论述HDB3 的编码方式。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页,共 44 页 -2.分析HDB3 码的波形及功率谱。3.总结HDB3 码的测量方法。实验十曼彻斯特码一、实验目的1.了解曼彻斯特码的编码方式。2.掌握曼彻斯特码的功率谱分析方法。3.掌握曼彻斯特码的特点。二、实验仪器1.序列码产生器2.单极性不归零码编码器3.曼彻斯特码编码器4.示波器5.功率谱分析仪三、实验原理曼彻斯特码 Manchester code(又称裂相码.双向码),一种用电平跳变来表示 1 或0 的编码,其变化规则很简单,即每个码元
12、均用两个不同相位的电平信号表示,也就是一个周期的方波,但0 码和1 码的相位正好相反。其对应关系为:0-01 1-10信码0 1 0 0 1 0 1 1 0 双向码01 10 01 01 10 01 10 10 01曼彻斯特编码是一种自同步的编码方式,即时钟同步信号就隐藏在数据波形中。在曼彻斯特编码中,名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页,共 44 页 -每一位的中间有一跳变,位中间的跳变既作时钟信号,又作数据信号;从高到低跳变表示 1,从低到高跳变表示 0。还有一种是差分曼彻斯特编码,每位中间的跳变仅提供时钟定时,而用每位开始时有无跳变表示 0 或1,有跳变为 0,无跳
13、变为 1。实验十图六、实验报告1.论述曼彻斯特码的编码方式。2.分析曼彻斯特码的波形及功率谱。3.总结曼彻斯特码的测量方法实验十一差分码一、实验目的名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页,共 44 页 -1.了解差分码的编码方式。2.掌握差分码的功率谱分析方法。3.掌握差分码的特点。二、实验仪器1.序列码产生器2.单极性不归零码编码器3.差分码编码器4.示波器5.功率谱分析仪三、实验原理通信中的差分编码,差分编码输入序列 an,差分编码输出序列 bn,二者都为 0.1 序列,则差分编码输出结果为bn=an 异或bn-1,并不是bn=an异或an-1(即所谓的:对数字数据流,
14、除第一个元素外,将其中各元素都表示为各该元素与其前一元素的差的编码。)前者多用在2DPSK 调制,后者多用在 MSK 调制预编码。同时后者是码反变换器的数学表达式,即用来解差分编码用的。差分码利用相邻码元之间的信号波形变化与否来分别表示绝对码的1 或0。譬如以相邻码元的信号波形变化表示 1,以相邻码元信号波形不变表示0,所以差分码又被称为相对码。实验十一图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页,共 44 页 -六、实验报告1.论述差分码的编码方式。2.分析差分码的波形及功率谱。3.总结差分码的测量方法。实验十七二进制通断键控(OOK)一、实验目的1.了解OOK 信号产生的方
15、法及其实现的方法。2.了解OOK 信号波形和功率谱的特点及其测量的方法。3.了解OOK 信号的解调及其实现的方法。二、实验仪器1.信号发生器(余弦信号)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 16 页,共 44 页 -2.功率谱分析仪3.示波器4.序列码产生器5.单极性不归零码编码器6.乘法器7.白高斯噪声信道8.低通滤波器9.判决器三、实验原理二进制通断键控(OOK)方式是以单极性不归零码序列来控制正弦波的导通与关闭来实现。乘法器产生OOK 信号的原理框图其功率谱密度如下所示:功率谱密度名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 17 页,共 44 页 -对OOK 信号的解调
16、方式有相干解调和非相干解调两种。相干解调的框图如下所示:其中时钟提取部分由余弦信号代替,注意调节其频率相位与载波信号相同。另一种解调时非相干解调,如下图:图3.17-4 OOK 非相干解调框图本实验采用相干解调方案。实验十七图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 18 页,共 44 页 -六、实验报告1.简述通断键控 OOK 调制解调的原理。2.分析OOK 波形的特点。3.总结OOK 的测量方法。实验十八二进制相频键控(BPSK)一、实验目的1.了解用数字信号的离散值对载波的幅度.频率.相位进行键控,可获得的三种调制方式;2.掌握PSK 的调制.解调原理,了解“0”相和“”相载频信
17、号的产生方法;3.知道PSK 在目前中.高速传输数据中的应用。二、实验仪器名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 19 页,共 44 页 -1.序列码产生器 2.信号发生器(余弦信号)3.单极性不归零码编码器 4.双极性不归零码编码器5.乘法器6.白高斯噪声信道7.低通滤波器 8.判决器9.示波器10.功率谱分析仪三、实验原理二进制相移键控(BPSK)是根据数字基带信号的两个电平,使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。通常,两个载波相位相差 弧度。故有时又称为反相键控(PRK)。假如被调制的信号是二进制信号用正负电平表示,则2PSK 与双边带抑制载波调幅(DSB)完全
18、等效。PSK 信号可由下式表示:SPSK(t)=A*a(n)*cos(0t+)1.调制部分:在 2PSK 中,通常用相位 0或180分别表示 1 或-1。在此用调相法生成 2PSK,将数字信号与载波直接相乘,产生DSB 信号。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 20 页,共 44 页 -图3.18-1 BPSK 调制原理框图解调部分:BPSK 必须采用相干解调,如何得到同步载波是关键。图3.18-2 BPSK 解调原理框图实验十八图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 21 页,共 44 页 -六、实验报告1.用示波器观察系统调制后的波形;2.绘制各测量点的波形图。实
19、验十九二进制差分移相键控(DPSK)一、实验目的1.了解差分移相键控(DPSK)的作用及其实现方法。2.掌握DPSK 的调制.解调原理。3.了解DPSK 与BPSK 相比的优缺点。二、实验仪器名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 22 页,共 44 页 -1.信号发生器(余弦信号)2.差分编码器3.频谱仪4.乘法器4.示波器6.判决器5.码序列信号产生器 8.模二加9.白高斯噪声信道 10.单极性不归零码编码器11.双极性不归零码编码器 12.延迟器13.低通滤波器三、实验原理DPSK 调制的原理是将双极性不归零码序列进行差分编码,得到二进制差分信号,再经过正弦载波的调制,得到DP
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