浙大通信原理大作业.pdf

《浙大通信原理大作业.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浙大通信原理大作业.pdf（16页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、实验报告实验报告课程名称：通信原理指导老师：邓焰陈宏成绩：_实验名称：伪随机序列 编码及解码实验类型：基础规范型同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得0 0实验要求：实验要求：1、环境与工具适应；2、伪随机编码，含 5 级 m 序列、M 序列；3、归零码、差分码的编码与解码；4、双相码、CMI 的编码与解码；5、AMI、PST、HDB3 的编码与解码。装1 15 5 级级 mm 序列：序列：实验原理：实验原理：查找本原多项式表，得到 5 级 m 序列的本原多项

2、式为 x5+x2+1，即有C0=C2=C5=1，C1=C3=C4=0对照课本 P380 图 12-4，以逻辑运算“异或”表示加法器的“加”运算，则可以得到以下的电路图：订线其中，上图中右下角 BNAND6 器件的使用是为了避免序列“00000”的出现。当只有为全零时，BNAND6 输出才为 1，此时5 个 D 触发器的置位端有效，将“00000”置为“11111”仿真结果：仿真结果：上图两条粗线间恰为一个周期，共有 31us，而一个状态占 1us，即为 31 个状态，这与 5级 m 序列的总状态数 N=25-1=31 相等。此外，经检验有a4 a3a0从而得以验证结果的正确性。实验波形：实验波

3、形：2 25 5 级级 MM 序列：序列：实验原理：实验原理：查找本原多项式表，得到 5 级 m 序列的本原多项式为 x5+x2+1，即有C0=C2=C5=1，C1=C3=C4=0对照课本 P380 图 12-4，以逻辑运算“异或”表示加法器的“加”运算，并在此基础上增加一条支路（a4、a3、a2、a1 的或非）引到加法器，则可以得到以下的电路图：下图中左下角 BAND6 即为在 5 级 m 序列基础中新增的支路，其中多余的 2 个端口直接接地。仿真结果：仿真结果：上图两条粗线间恰为一个周期，共有 31us，而一个状态占 1us，即为 31 个状态，这与 5级 M 序列的总状态数 N=25-1

4、=31 相等。此外，经检验符合课本 P391 递推方程（12.2-47），从而得以验证结果的正确性。此外，上图虚线框中为全零序列“00000”。实验波形：实验波形：3 3单极性归零码：单极性归零码：实验原理：实验原理：为方便起见，取占空比为 50%。当原码为 1，则编码为 10；当原码为 0，则编码恒为0。比对上述伪随机序列仿真结果的时钟脉冲序列和 5 级 m(或 M)序列，发现单极性归零码可以通过两者进行逻辑“与”得到，示意图如下所示。基于此可以得到归零码的编码电路。至于解码电路的得到，比对上图左下角的原码（也即解码）和右下角的编码并结合时钟脉冲，不难发现，若将时钟脉冲作为上升沿触发而将编码

5、作为输入则可以得到原码波形。在此需要注意的是，虽然数电课程中讲的是上升沿触发要看触发前的状态，但由于实际器件存在延时，故在Quartus2 仿真及实验过程中均是由触发后的状态决定，这一点已在实践中得到证明。由此借助上升沿触发的 D 触发器进行归零码的解码。其中，之所以在解码时又使用与门将时钟脉冲和5 级 m 序列进行“与”运算而非直接从编码输出引出的原因，是从编码输出引出的相位和编码直接输出的相位差了 180 度，尽管两者都是同一点上的波形。仿真结果：仿真结果：实验波形：实验波形：原码原码编码编码编码编码解码解码4 4差分码：差分码：实验原理：实验原理：差分码是以跳变来表示高电平，以不变表示低

6、电平，即 01 和 10 表示高电平；00和 11 表示低电平。CP原码编码编码过程如上所示，由编码规则不难发现，编码中要发生跳变就必须当原码为 1 时。因而，可以借助 T 触发器来实现。其中，CP 脉冲作为上升沿触发，原码作为 T 端口输入。当然，也可以借助于 D 触发器，以下采用的是同组同学的电路图，思想是通过 D 触发器保存前一个状态，并将与当前状态进行异或运算。显然，若前后两个状态不同，异或后得到“1”，否则为“0”，这与差分的编码思想一致，只是此方法会至少滞后 1 个周期。基于此便可得到差分码的编码电路图。至于解码过程，若仍采用上述编码的后一种思想，则解码与编码同效。这是因为解码的差

7、分码便是原码，可以说是两者处于相同的地位。当然，这也可以从“异或”逻辑运算的特点得到。因此，仍将编码的前后状态进行“异或”运算便得到解码，只不过又至少滞后编码一个周期以上。正是因为该方法的编码和解码必然会有较大的延时滞后，故电路图上右上角存在两个为减少滞后时间而采用的 D 触发器，当然这其中的性价比不高。仿真结果：仿真结果：实验波形：实验波形：编码编码原码原码原码原码解码解码5 5双相码：双相码：实验原理：实验原理：双相码的编码规则是当原码为 1 时，则编码为10；当原码为0 时，则编码为01。具体的波形表示为CPCP原码原码编码编码由上面波形图，不难发现，编码为CP 脉冲与原码的“同或”，且

8、解码为CP 脉冲与编码的“同或”运算。基于此可得到电路图如下所示。仿真结果：仿真结果：实验波形：实验波形：原码原码编码编码原码原码解码解码6 6CMICMI：实验原理：实验原理：CMI 的编码规则为当原码为 1，编码为 11 与 00 相互交替；当原码为 0，编码为 01。由此可见，CMI 码为 1B2B 码。由于当原码为 1 时存在交替现象，因此考虑采用VHDL 语言进行编码。其中，设定一个变量用于记录“1”出现的状态，以此判别输出为 11 还是 00。其中，编码为位于右下角偏上模块而解码为其下方的模块，具体 VHDL 语言在下文给出。仿真结果：仿真结果：实验波形：实验波形：原码原码编码编码

9、解码解码原码原码编编码码解解码码LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.ALL;USE ieee.std_logic_unsigned.ALL;ENTITY CMI_code ISPORT(Clk:in std_logic;CP:in std_logic;DataInput:in std_logic;DataOutput:out std_logic);END CMI_code;ARCHITECTURE CMIcode OF CMI_code ISsignal ControlSig:std_logic;-CMI 码元控制信号signal count:std_lo

10、gic;-0011signal DataBuffer:std_logic_vector(1 downto 0);-CMI 码元寄存beginprocess(CP)-CMI 编码进程beginif CPevent and CP=1 thenCASE DataInputISWHEN 0=DataBuffer -基带信号为1 则交替编为11 和 00;if count=0 thenDataBuffer=11;count=1;elseDataBuffer=00;count=0;end if;END CASE;end if;end process;process(Clk)-CMI 码元输出进程begin

11、if Clkevent and Clk=1 thenif ControlSig=1 thenDataOutput=DataBuffer(0);ControlSig=0;elseDataOutput=DataBuffer(1);ControlSig=1;end if;end if;end process;end CMIcode;LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.ALL;USE ieee.std_logic_unsigned.ALL;ENTITY CMI_decode ISPORT(Clk:in std_logic;CP:in std_logic;DataI

12、nput:in std_logic;DataOutput:out std_logic);END CMI_decode;ARCHITECTURE CMIdecode OF CMI_decode ISsignal ControlSig:std_logic;-CMI 码元控制信号signal count:std_logic;-0011signal DataBuffer:std_logic_vector(1 downto 0);-CMI码元寄存beginprocess(Clk)-CMI 码元输出进程beginif Clkevent and Clk=1 thenif ControlSig=1 thenD

13、ataBuffer(1)=DataInput;ControlSig=0;DataOutput=DataBuffer(1)xnor DataBuffer(0);elseDataBuffer(0)=DataInput;ControlSig DataBuffer if count=0 thenDataBuffer=01;count=1;elseDataBuffer=10;count=0;end if;END CASE;DataOutput1=DataBuffer(1);DataOutput0=DataBuffer(0);end if;end process;end AMIcode;8 8PSTPST

14、：实验原理：实验原理：PST 为 2B1T 码，其编码规则如下所示，实验要求正负模式无条件轮流切换。其中，编码时需要设置一个变量用于记录此次编码所采用的模式。在该状态变量已决定所采用的编码模式后，对两位二进制原码进行相应的编码，这就是编码乃至解码部分所基于的思想。仿真结果：仿真结果：编编码码解解码码LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.ALL;USE ieee.std_logic_unsigned.ALL;LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.ALL;USE ieee.std_logic_unsigned.ALL;ENTI

15、TY PST_decode ISPORT(Clk:in std_logic;DataInput1:in std_logic;DataInput0:in std_logic;DataOutput:out std_logic);END PST_decode;ARCHITECTURE PSTdecode OF PST_decode ISsignal count:std_logic;signal DBuffer0:std_logic_vector(1 downto 0);signal DataBuffer1:std_logic_vector(1 downto 0);signal DataBuffer0

16、:std_logic_vector(1 downto 0);signal DBuffer1:std_logic_vector(1 downto 0);signal DBuffer11:std_logic_vector(1 downto 0);beginprocess(Clk)beginif Clkevent and Clk=1 thenDBuffer11=DBuffer1;DBuffer1=DataBuffer1;count=1;DataBuffer1(1)=DataInput1;DataBuffer1(0)=DataInput0;elseDBuffer0=DataBuffer0;DataBu

17、ffer0(1)=DataInput1;DataBuffer0(0)=DataInput0;count=0;end if;if count=0 thenif DBuffer1=01 and DBuffer0=10 then DataOutput=0;end if;if(DBuffer1=00 and DBuffer0=10)or(DBuffer1=00and DBuffer0=01)then DataOutput=0;end if;if(DBuffer1=10 and DBuffer0=00)or(DBuffer1=01and DBuffer0=00)then DataOutput=1;end

18、 if;if DBuffer1=10 and DBuffer0=01 then DataOutput=1;end if;end if;if count=1 thenif DBuffer11=01 and DBuffer0=10 then DataOutput=0;end if;if(DBuffer11=00 and DBuffer0=10)or(DBuffer11=00and DBuffer0=01)then DataOutput=1;end if;if(DBuffer11=10 and DBuffer0=00)or(DBuffer11=01and DBuffer0=00)then DataO

19、utput=0;end if;if DBuffer11=10 and DBuffer0=01 then DataOutput=1;end if;end if;end if;end process;end PSTdecode;ENTITY PST_code ISPORT(Clk:in std_logic;DataInput:in std_logic;DataOutput1:out std_logic;DataOutput0:out std_logic);END PST_code;ARCHITECTURE PSTcode OF PST_code ISsignal count:std_logic;-

20、0110signal DataBuffer:std_logic_vector(1 downto 0);signal Dbuffer:std_logic_vector(1 downto 0);signal c1:std_logic;signal c2:std_logic;beginprocess(Clk)beginif Clkevent and Clk=1 thenif count=0 thencount=1;Dbuffer=DataBuffer;DataBuffer(1)=DataInput;if count=0 thenelseDataBuffer(0)=DataInput;count Da

21、taOutput1=0;DataOutput0 DataOutput1=0;DataOutput0 if c1=0 then DataOutput1=1;DataOutput0=0;c1=1;elseDataOutput1=0;DataOutput0=1;c1DataOutput1=1;DataOutput0 DataOutput1=1;DataOutput0 if c2=0 thenDataOutput1=1;DataOutput0=0;c2=1;elseDataOutput1=0;DataOutput0=1;c2 DataOutput1=0;DataOutput0 DataOutput1=

22、0;DataOutput0=0;end if;end if;end process;end PSTcode;实验波形：实验波形：原码原码编码编码原码原码解码解码9 HDB39 HDB3：实验原理：实验原理：HDB3 码是 1B1T 码，其编码规则：1.当连 0 个数小于等于 3 个时，HDB3 码就是 AMI 码；2.当寄存器记录发现连续出现了 4 个 0，那么就用 B00V 来取代这 4 个 0；3.V 与前一个非 0 的脉冲（包括 B）极性相同，B 用来保证相邻的 V 极性变化；4.B 的取值是 0，-1，+1；V 的取值是-1，+1。注明：HDB3 的代码是从网上找的，故不进行分析仿真结果：仿真结果：实验波形：实验波形：原码原码编码编码原码原码解码解码