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1、 通信通信原理原理实验实验 通信原理实验 1 目目 录录 实验 1 实验平台介绍及实验注意事项.2 实验 2 基带信号的常见码型变换实验.10 实验 3 AMI/HDB3 编译码实验.20 实验 4 抽样定理及其应用实验.24 实验 5 PCM 编译码系统实验.29 实验 6 ADPCM 编译码系统实验.33 实验 7 CVSD 编译码系统实验.38 实验 8 FSK（ASK）调制解调实验.44 实验 9 PSK DPSK 调制解调实验.49 实验 10 QPSK OQPSK 调制解调实验.57 实验 11 位同步提取实验.62 实验 12 眼图观察测量实验.67 实验 13 数字频率合成实验
2、.72 实验 14 卷积编译码及纠错能力验证实验.78 实验 15 汉明、交织码、循环码编译码及纠错能力验证实验.85 实验 16 频分复用/解复用实验.93 实验 17 时分复用/解复用（TDM）实验.97 实验 18 码分复用/解复用实验.102 实验 19 手动频域均衡实验.107 实验 20 PCM、HDB3 传输系统实验.109 实验 21 PCM、CVSD,汉明、交织码传输系统实验.111 实验 22 CVSD、信道编码、PSK 传输系统实验.114 实验 23 通信信道误码仪测试实验*.118 拨码器开关设置一览表拨码器开关设置一览表 .120120 通信原理实验 2 实验实验
3、1 实验实验平台介绍及实验注意事项平台介绍及实验注意事项 一、实验目的一、实验目的 1了解实验箱的功能分布,掌握实验箱的操作注及意事项;2了解 DDS 信号源的组成及工作原理；掌握其使用方法；3了解用户电话模块的工作原理；掌握音频及拨号信号特性；4熟悉测试接收滤波器与功放电路模块的频率特性。二、实验仪器二、实验仪器 1RZ8681 实验平台 1 台 2各个实验模块 配套 3电话机 1 台 3100M 双踪示波器 1 台 三、实验原理三、实验原理 A.实验平台实验平台 1.实验平台整体实验平台整体功能介绍功能介绍 RZ8681 型现代通信技术平台是由底板+模块组成的模块化可定制的系统平台，平台底
4、板提供了基本的信源和信宿并预留了外接接口，中间设置了 9 个模块放置区，在实验时可以通过选择不同的实验模块，完成不同的实验内容，或者通过多个模块的组合完成综合通信实验内容，另外可以提供底板的接口标准，以便学生基于该平台进行设计，开发。通信原理实验 3 图 1-1 RZ8681 底板功能分布图 实验底板主要由几个部分组成：（1）USB 接口：可将电脑端的数据发送到实验箱上进行传输。（2）DDS 信号源：产生常见的各种信号，并且频率幅度可调。另外为抽样定理实验提供了抽样脉冲信号。（3）电话接口：产生真实的语音信号。（4）电源指示：指示不同电压的工作状态，开电后，3 个灯常亮为正常状态，闪烁说明有故
5、障。（5）模块分布图：指示了底板 9 个模块放置位置的分布图，序号为 A-I。（6）调制接口：外部调制信号输入和输出铆孔。（7）光纤接口：可选配置接口，可以通过光纤完成系统的全双工通信。（8）眼图电路：眼图观察电路，相当于一个参数可调的信道。（9）滤波器及功放：包含一个参数可调（2.6k 和 5k）的低通滤波器，滤波器输出信号连接到扬声器。（10）模块安放区：共 9 个位置，用来放置实验模块，对应上述的模块分布图。2.实验注意事项实验注意事项（1）在实验中，测量点主要分为两类：Pxx 和 TPxx。其中 Pxx 是指可插线的测量铆孔，而 TPxx 则是测量针。（2）实验中连线时需要注意，连线铆
6、孔分输入孔和输出孔，在铆孔上有箭头标注。不能将两个输出孔或输入孔连接在一起。（3）实验步骤中，标号一般以“4P01（G）”形式给出，其中标号代表实际操作中对应的连线或测量标号，而后面括号中的“G”是指：按照要求安放模块后，4P01 标号会在G 号位安放的板子上找到，这样便于操作时查找。（4）为实验箱加电前，要简单检查一下实验箱是否有明显的损坏现象；加电时，观察实验箱右上角的电源指示灯是否正常显示，如果指示灯闪烁，请立即关闭实验箱，并检查故障原因。（5）实验箱盖子翻开后，可以取下。但是取下和安装时，都需要注意后端的卡轴是否完全卡好。在没有完全卡好卡轴的情况下关闭实验箱，会对卡轴造成损坏。另外，每
7、台实验箱的盖子和箱体编号是对应的（箱体和盖子后端均有编号），不对应无法安装，因此实验时应妥善保管实验箱盖子，以防弄混。（6）实验模块放置时，应该确认模块接口（防呆口）和底板接口已对应一致才下压，否则会损坏接口。另外不同模块放置的具体位置应参考具体实验内容的说明。（7）实验箱上参数可调的元器件,如电位器，拨码开关，轻触开关，要小心使用，尽量避免用力过大，造成元器件损坏。以上元器件为磨损器件，在使用时掌握使用技巧，请通信原理实验 4 不要频繁按动或旋转。B.B.DDSDDS 信号信号 1.DDS1.DDS 信号产生原理信号产生原理 直接数字频率合成(DDSDigital Direct Freque
8、ncy Synthesis)，是一种全数字化的频率合成器，由相位累加器、波形 ROM、D/A 转换器和低通滤波器构成。时钟频率给定后，输出信号的频率取决于频率控制字，频率分辨率取决于累加器位数，相位分辨率取决于 ROM的地址线位数，幅度量化噪声取决于 ROM 的数据位字长和 D/A 转换器位数。图 1-2 DDS 信号产生原理 DDS 信号源模块硬件上由 cortex-m3 内核的 ARM 芯片(STM32)和外围电路构成。在该模块中，我们用到 STM32 芯片的一路 AD 采集（对应插孔调制输入）和两路 DAC 输出（分别对应插孔 P03.P04）。抽样脉冲形成电路（P09）信号由 STM3
9、2 时钟配置 PWM 模式输出，调幅、调频信号通过向 STM32 写入相应的采样点数组，由时钟触发两路 DAC 同步循环分别输出其已调信号与载波信号。对于外加信号的 AM 调制，由 STM32 的 AD 对外加音频信号进行采样，在时钟触发下当前采样值与载波信号数组的相应值进行相应算法处理，并将该值保存输出到 DAC，然后循环进行这个过程，就实现了对外部音频信号的 AM 调制。实验箱的 DDS 信号源能够输出抽样脉冲（PWM）、正弦波、三角波、方波、扫频信号、调幅波（AM）、双边带（DSB）、调频波（FM）及对外部输入信号进行 AM 调制输出。2.DDS2.DDS 信号源使用及信号生成表信号源使
10、用及信号生成表 DDS 信号源主要包含以下几个部分：LCDLCD：显示输出信号的频率。调制输入调制输入：外部调制信号输入铆孔（注意铆孔下面标注的箭头方向。若箭头背离铆孔，说明此铆孔点为信号输出孔；若箭头指向铆孔，说明此铆孔点为信号输入孔）。P03P03：DDS 各种信号输出铆孔。P04P04：20KHZ 载波输出铆孔。P09P09：抽样脉冲输出铆孔。SS01SS01：复合式按键旋纽。按键用来选择输出信号种类；旋纽用来改变信号频率。W01W01（幅度调节）：（幅度调节）：用来调节输出信号的幅度。DDS 信号产生的种类如下表所示：通信原理实验 5 输输出出 序序号号 调制输入调制输入 P03P03
11、（输出）（输出）P04P04（输出）（输出）P09P09（输出）（输出）LEDLED 1：亮 0：灭 D4 D3 D2 D1 1 2K 正弦波 抽样脉冲（PWM）（频率 0.1-20KHZ 可调）0 0 0 1 2 正弦波 2K 正弦波 抽样脉冲（频率为初始设定值）0 0 1 0 3 三角波 2K 正弦波 0 0 1 1 4 方波 2K 正弦波 0 1 0 0 5 扫频 2K 正弦波 0 1 0 1 6 调幅 待调信号（2K 正弦波）0 1 1 0 7 双边带 待调信号（2K 正弦波）0 1 1 1 8 调频 待调信号（2K 正弦波）1 0 0 0 9 外部调制 信号 外输入信号 AM 调制
12、20K 载波 1 0 0 1 10 内置误码仪，P02 输出 32KKZ 随机码，P01 接收信道回送随机码 1 0 1 0 11 USB 转串口 1 0 1 1 初始时输出序号为 0001，对应“抽样”输出状态。按下复合式按键旋纽 SS01，可切换不同的信号输出状态，按一次输出序号递增，DDS 最大序号为 9，正好与 l0 种输出信号状态对应。序号 10 为内置误码仪测试功能，序号 11 为 USB 转串口数据通道。序号为 11 后，继续按复合按键旋纽，则返回初始序号 1。D0l、D02.D03.D04 四个指示灯将显示输出的序号状态。（1）信号输出类型调节信号输出类型调节 通过按下复合旋钮
13、 SS01，调节 P03 的输出类型，使其分别输出 1.正弦波，2.三角波，3.方波，4.扫频信号，5.调幅信号，6.双边带信号，7.调频信号等。（2）信号频率调节信号频率调节 旋转复合式按键旋纽 SS01，在“抽样”、“正弦波”、“三角波”、“方波”等输出状态时，可步进式调节输出信号的频率，顺时针旋转频率每步增加 100HZ，逆时针减小 100HZ；在其它 DDS 信号源序号，旋转复合式按键旋纽 SS01 无操作。.对于调幅、双边带、调频信号，载波频率固定为 20KHz,内部产生调制信号频率固定为 2KHz，由外部“调制输入”的调制信号频率由外部输入信号决定。扫频信号的扫频范围是 300Hz
14、50KHz。（3）输出信号幅度调节输出信号幅度调节 通信原理实验 6 调节调幅旋钮 W01，可改变 P03.P04 输出的各种信号幅度。C.C.用户电话接口用户电话接口 本模块提供用户模拟电话接口，图 1-3 是其电路结构示意图。J02A 是电话机的水晶头接口，U01 是 PBL38614 专用电话集成电路。它的工作原理是：当对电话机的送话器讲话时，该话音信号从 PBL38614 的 TR 对应的引脚输入，经 U01内部二四线转换处理后从 T 端输出。T 端的模拟电话输出信号经 P05 铜铆孔送出，可作为语音信号输出用。当接收对方的话音时，送入 U01 芯片 R 端的输入信号可由 P06 铜铆
15、孔送入。此时，在电话听筒中即可听到送入信号的声音。图 1-3 用户电话结构示意图 图 1-4 用户电话电路原理图 J02AJ02A：用户电话的水晶头接口。P05:P05:用户电话语音发送信号输出铆孔。P06:P06:用户电话语音接收信号输入铆孔。D.D.接收滤波器与功放模块接收滤波器与功放模块 通信原理实验 7 本实验模块位于底板的右下侧，由低通滤波器、低频功放、喇叭等组成。可作为 PAM、PCM、CVSD 等通信模块的接收终端。其组成结构示意图，如图 1-5 所示。图 1-5 终端滤波放大器结构示意图 图 1-6 终端滤波放大器原理图 外加信号通过P14铆孔送入低通滤波器电路，低通滤波器带宽
16、有2.6KHZ和5KHZ两种，由 K601 拔动开关上位、中位人工手动设置，经过低通滤波器滤波后的信号，可在 P15 测试点进行观测。滤波后的信号接着送入 LM386 构成的低频功率放大器，驱动小喇叭播放出声音，W09 可调节喇叭音量大小,K601 拔动开关下位可断开喇叭。实验者通过本模块喇叭播放功能，可感性的判断音频信号经编解码信道的传输质量。K601K601：上位，低通滤波器带宽为 2.6KHZ 中位，低通滤波器带宽为 5KHZ 下位，断开喇叭。W09W09：音频功率放大器输出功率的调节电位器，注意音量不可调节太大。P14P14：外加模拟信号输入连接铆孔。P15P15：经滤波器滤波后输出连
17、接铆孔。低 通 滤波器 功 率 放大器 P15 P14 K601 下位 4SW02 拨码器 K601 上、中位 通信原理实验 8 四四、实验内容及步骤、实验内容及步骤 1 1.用示波器观察用示波器观察 DDSDDS 信号源产生的信号，并记录波形。信号源产生的信号，并记录波形。完成下面的实验任务：P03 输出 2k 正弦波，调节使 Vp-p（峰峰值）=2V；P09 输出 8k 抽样信号；P03 输出 4k 三角波,调节 Vp-p（峰峰值）=3V；P09 输出 12k 抽样信号；P03 输出 6.8k 方波，调节 Vp-p（峰峰值）=2.5v；P03 输出扫频信号；P03 输出调幅信号；P03 输
18、出双边带信号；P03 输出调频信号；P09 输出 12K 抽样信号。备注：(1)对于调幅、双边带、调频信号，载波频率固定为 20KHz,内部产生调制信号频率固定为 2KHz，由外部“调制输入”的调制信号频率由外部输入信号决定。(2)扫频信号的扫频范围是 300Hz50KHz。2 2.测试电话接口发送接收信号测试电话接口发送接收信号 将电话单机插入用户电话模块水晶接头，对着单机送话器说话或按住某个数字键不放，用示波器测试用户电话发端(P05 输出铆孔)波形。用信号连接线连接 P03 与 P06 铆孔，将 DDS 信号送入用户电话的接收端，调节信号输出为正弦信号，并调节信号的频率和幅度，听单机受话
19、器输出的声音。3 3测试测试接收滤波器与功放接收滤波器与功放 将“时钟与基带数据发生模块时钟与基带数据发生模块”插到底板“G”号的位置插座上;用专用导线将“P03”（底板）和“P14”（底板）两铆孔连接。将测试信号送入后面的“接收滤波器与功放”。打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯不亮或闪烁，请立即关闭电源，查找异常原因。采用 DDS 信号源输出，将信号源调节到正弦波档，用示波器监测 P03 测试点，调节 SS01使其频率最低，峰峰值 2V 左右。如用其它音频信号源亦可。K601：上位，低通滤波器带宽为 2.6KHZ,用示波器监测 P15 测试点，旋转调节 SS01，测试其
20、滤波器截止频率并作记录。(输出的信号幅度下降到 0.707 时所对应的频率为滤波器的截止频率。)K601：中位，低通滤波器带宽为 5KHZ,用示波器监测 P15 测试点，旋转调节 SS01，测试其滤波器截止频率并作记录。通信原理实验 9 六、实验报告要求六、实验报告要求 1.结合实验箱结构，简单画出实验箱的功能分布图。2简叙 DDS 信号源工作原理。3画出 DDS 信号源各种输出信号波形，并说明其幅度、频率等调节方法。4简述用户电话接口电路工作原理。5记录电话数字键波形，说明电话拨号的双音多频的有关技术。6分析低通滤波器带宽,用 LM386 芯片来设计不同放大倍数低频功率放大器。7.总结实验箱
21、使用的注意事项。通信原理实验 10 实验实验 2 基带信号的常见码型变换实验基带信号的常见码型变换实验 一、实验目的一、实验目的 1熟悉 RZ、BNRZ、BRZ、CMI、曼彻斯特、密勒、PST 码型变换原理及工作过程；2观察数字基带信号的码型变换测量点波形。3.掌握本模块中数字信号的产生方法，了解 ALTERA 公司的 CPLD 可编程器件 EPM240；4了解本模块在实验系统中的作用及使用方法；二、实验仪器二、实验仪器 1时钟与基带数据发生模块，位号：G 220M 双踪示波器 1 台 三、实验工作原理三、实验工作原理 在实际的基带传输系统中，传输码的结构应具有下列主要特性：1)相应的基带信号
22、无直流分量，且低频分量少；2)便于从信号中提取定时信息；3)信号中高频分量尽量少，以节省传输频带并减少码间串扰；4)不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化；5)编译码设备要尽可能简单 1.1 单极性不归零码（NRZ 码）单极性不归零码中，二进制代码“1”用幅度为E的正电平表示，“0”用零电平表示，单极性码中含有直流成分，而且不能直接提取同步信号。00000E1111 图 2-1 单极性不归零码 1.2 双极性不归零码（BNRZ 码）二进制代码“1”、“0”分别用幅度相等的正负电平表示，当二进制代码“1”和“0”等概出现时无直流分量。10111000EE0 图 2-2 双极性不归零码
23、通信原理实验 11 1.3 单极性归零码（RZ 码）单极性归零码与单极性不归零码的区别是码元宽度小于码元间隔，每个码元脉冲在下一个码元到来之前回到零电平。单极性码可以直接提取定时信息，仍然含有直流成分。00001111E0 图 2-3 单极性归零码 1.4 双极性归零码（BRZ 码）它是双极性码的归零形式，每个码元脉冲在下一个码元到来之前回到零电平。00001111E0E 图 2-4 双极性归零码 1.5 曼彻斯特码 曼彻斯特码又称为数字双相码，它用一个周期的正负对称方波表示“0”，而用其反相波形表示“1”。编码规则之一是：“0”码用“01”两位码表示，“1”码用“10”两位码表示。例如：消息
24、代码：1 1 0 0 1 0 1 1 0 曼彻斯特码：10 10 01 01 10 01 10 10 01 曼彻斯特码只有极性相反的两个电平，因为曼彻斯特码在每个码元中期的中心点都存在电平跳变，所以含有位定时信息，又因为正、负电平各一半，所以无直流分量。00001111EE0 图 2-5 曼彻斯特编码 1.6 CMI 码 CMI 码是传号反转码的简称，与曼彻斯特码类似，也是一种双极性二电平码，其编码通信原理实验 12 规则：“1”码交替的用“11“和”“00”两位码表示；“0”码固定的用“01”两位码表示。例如：消息代码：1 0 1 0 0 1 1 0 CMI 码：11 01 00 01 01
25、 11 00 01 或：00 01 11 01 01 00 11 01 00001111EE0 图 2-6 CMI 码 1.7 密勒码 米勒（Miller）码又称延迟调制码，它是双向码的在一种变形。它的编码规则如下：“1”码用码元间隔中心点出现跃变来表示，即用“10”或“01”表示。具体在选择“10”或“01”编码时需要考虑前一个码元编码的情况，如果前一个码元是“1”，则选择和这个“1”码相同的编码值；如果前一个码元为“0”，则编码以边界不出现跳变为准则，如果“0”编码为“00”，则紧跟的“1”码编码为“01”，如果“0”编码为“11”，则紧跟的“1”码编码为“10”。“0”码则根据情情况选择
26、用“00”或“11”表示。具体在选择“00”或“11”编码时需要考虑前一个码元编码的情况，如果前一个码元为“0”，则选择和这个“0”码不同的编码值；如果前一个码元为“1”，则编码以边界不出现跳变为准则，如果“1”码编码为“01”，则紧跟的“0”码编码应为“11”,如果“1”码编码为“10”，则紧跟的“0”码编码应为“00”。具体编码示例如下：例如：消息代码：1 1 0 1 0 0 1 0 密勒码：10 10 00 01 11 00 01 11 或：01 01 11 10 00 11 10 00 通信原理实验 13 10111000EE0 图 2-7 密勒编码 1.8 成对选择三进码（PST 码
27、）PST 码是成对选择三进码，其编码过程是：先将二进制代码两两分组，然后再把每一码组编码成两个三进制码字（、0）。因为两个三进制数字共有 9 种状态，故可灵活的选择其中 4 种状态。表格 1 列出了其中一种使用广泛的格式，编码时两个模式交替编码时两个模式交替变换变换。表格 1 PST 码 二进制代码 模式 模式 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 PST 码能够提供的定时分量，且无直流成分，编码过程也简单，在接收识别时需要提供“分组”信息，即需要建立帧同步，在接收识别时，因为在“分组”编码时不可能出现 00、+和的情况，如果接收识别时，出现上述的情况，说明帧没有同步，需要重新建立帧
28、同步。例如：消息代码：01 00 11 10 10 11 00 PST 码：0+-+-0 +0 +-+或:：0-+-+0 -0 +-+01111111000000 图 2-8 PST 码 2.2.码型变换原理：码型变换原理：通信原理实验 14 CPLD 可编程模块（时钟与基带数据发生模块，芯片位号：4U01）用来产生实验系统所需要的各种时钟信号和数字信号。它由 ALTERA 公司的 CPLD 可编程器件 EPM240、下载接口电路（4J03）和一块晶振（4JZ01）组成。晶振用来产生 16.384MHz 系统内的主时钟，送给 CPLD 芯片生成各种时钟和数字信号。本实验要求实验者了解这些信号的
29、产生方法、工作原理以及测量方法，理论联系实践，提高实际操作能力。码型变换内部结构组成框图如下图（4TP01 为编码输出，4TP02 为编码时钟）。图 2-9 码型变换内部结构组成框图 图 2-10 码型变换电路原理图 m 序列是最被广泛采用伪随机序列之一，除此之外，还用到其它伪随机码，如 Gold序列等，本模块采用 m 序列码作为系统的数字基带信号源使用，在示波器上可形成稳定的波形，方便学生观测分析。下面介绍的 m 序列原理示意图和仿真波形图都是在 QuartusII软件环境下完成的。其中，RD 输入低电平脉冲，防止伪随机码发生器出现连 0 死锁，其对应仿真波形的低电平脉冲。CLK 为时钟脉冲
30、输入端。OUT 为 m 序列伪随机码输出。4SW02 码型变换单元 4SW01 拨码器 15 位伪随机码 编码时钟 4TP02 4TP01 4SW02 变换的码型输出 通信原理实验 15 下图 2-11.图 2-12 为三级 m 序列发生器原理图和其仿真波形图。在实验模块中的 clk为 2KHZ 时钟，输出测试点为 4P02，m 序列输出测试点为 4P01。阿图 2-11 三级 m 序列发生器原理图（M=7）图 2-12 三级 m 序列仿真波形图 下图 2-13.图 2-14 为四级 m 序列发生器原理图和其仿真波形图。图 2-13 四级 m 序列发生器原理图（M=15）图 2-14 四级 m
31、 序列仿真波形图 通信原理实验 16 下图 2-15.图 2-16 为五级 m 序列发生器原理图和其仿真波形图。图 2-15 五级伪随机码发生器原理图 图 2-16 五级伪随机码仿真波形图 图 2-17 中介绍是异步四级 2 分频电路，其特点是电路简单，但由于其后级触发器的触发脉冲要待前级触发器的状态翻转之后才能产生，因此其工作速率较低。在对分频输出时钟的相位关系要求严格的情况下，一般采用同步分频法，具体实现原理请同学自己整理。图 2-18 为异步四级 2 分频电路仿真波形图。图 2-17 四级 2 分频原理图 通信原理实验 17 图 2-18 四级 2 分频仿真波形图 另外，在本模块上设计了
32、一个 8 位的拨码器和一个 5 位的拨码器。8 位的拨码器用来设置 8 比特的数字信号源，5 位的拨码器用来控制数字信号的速率、码型和其它模块的工作时钟，具体设置可参见“前言”中的拨码开关设置说明。本模块上的 EPM240 芯片的编译环境是 QuartusII 软件。本模块加电后即运行，输出各种数字信号和时钟，通过底板送到各个实验模块。4P014P01：输出 m 序列或 4SW01 设置的 8 比特串行数据，由 4SW02 拨码器控制。4P024P02：4TP01 对应的码元时钟。4P03:4P03:4TP01 对应的相对码。4TP04TP01 1：4P01 对应的一些码型变换，由 4SW02
33、 拨码器控制。4TP024TP02：4TP01 对应的码型变换时钟。四、实验步骤四、实验步骤 1 1插入有关实验模块插入有关实验模块 在关闭系统电源的情况下，按照下表放置实验模块：模块名称模块名称 放置位号放置位号 时钟与基带数据发生模块 G 对应位号可见底板右上角的“实验模块位置分布表”，注意模块插头与底板插座的防呆口一致。2 2实验内容设置实验内容设置 将“4SW02”（G）拨码开关设置为“1XXXX”，则选择了模块的线路编码功能，具体编码方式参考下表的码型选择表：表格 4SW02 开关码型选择表：1XXXX 1X000 1X001 1X010 1X011 1X100 1X101 1X11
34、0 通信原理实验 18 码型 RZ BNRZ BRZ CMI 曼彻斯特 密勒 PST 注：第 2 位，X=0 时基带数据为 4SW01 拨码器设置数据，X=1 时基带数据为 15 位 m 序列，设置的基带数据可以在 4P01 铆孔测试。3 3基带数据测量基带数据测量 （1）拨码器 4SW02 设置“00000”，此时 4P01 输出 15 位 2KHZ 伪随机码。用示波器测试4P01.4P02 测试点。读出输出基带信号的速率和码序列，记录其波形。（2）拨码器 4SW02 设置“00001”，此时 4P01 输入 15 位 32KHZ 伪随机码。用示波器测试4P01.4P02 测试点。读出输出基
35、带信号的速率和码序列，记录其波形。（3）拨码器 4SW02 设置“00010”，此时 4P01 输出 511 位 2KHZ 伪随机码。用示波器测试4P01.4P02 测试点。由于位数（码长）较长，示波器无法看清稳定的波形。（4）拨码器 4SW02 设置“00011”，此时 4P01 输出 511 位 32KHZ 伪随机码。用示波器测试 4P01.4P02 测试点。由于位数（码长）较长，示波器无法看清稳定的波形。（5）拨码器 4SW02 设置“01110”或“01111”，此时 4P01 输出的波形为 4SW01 拨码器设置的 64k 的数据。改变拨码器 4SW01 设置，用示波器测试 4P01
36、.4P02 测试点。读出输出基带信号的速率和码序列，记录其波形。4 4编码观测编码观测 RZRZ（单极性归零码）（单极性归零码）（1）将 4SW02 设置为“10000”，选择 RZ（单极性归零码）模式；（2）用示波器同时观测 4P01 和 4TP01，观察码型变换前的基带数据和码型变换后的数据。（3）改变 4SW01（8bit 基带数据）拨码开关的值，观察码型变换的结果变化。BNRZBNRZ（双极（双极性不归零码）性不归零码）（1）将 4SW02 设置为“10001”，选择 BNRZ（双极性不归零码）模式；（2）用示波器同时观测 4P01 和 4TP01，观察码型变换前的基带数据和码型变换后
37、的数据。（变换后有一个码元的延时）（3）改变 4SW01（8bit 基带数据）拨码开关的值，观察码型变换的结果变化。BRZBRZ（双极性归零码）（双极性归零码）（1）将 4SW02 设置为“10010”，选择 BRZ（双极性归零码）模式；（2）用示波器同时观测 4P01 和 4TP01，观察码型变换前的基带数据和码型变换后的数据。（变换后有一个码元的延时）（3）改变 4SW01（8bit 基带数据）拨码开关的值，观察码型变换的结果变化。CMICMI 码码（1）将 4SW02 设置为“10011”，选择 CMI 码模式；（2）用示波器同时观测 4P01 和 4TP01，观察码型变换前的基带数据和
38、码型变换后的通信原理实验 19 数据。（变换后有一个码元的延时）（3）改变 4SW01（8bit 基带数据）拨码开关的值，观察码型变换的结果变化。曼彻斯特码曼彻斯特码（1）将 4SW02 设置为“10100”，选择曼彻斯特码模式；（2）用示波器同时观测 4P01 和 4TP01，观察码型变换前的基带数据和码型变换后的数据。（变换后有一个码元的延时）（3）改变 4SW01（8bit 基带数据）拨码开关的值，观察码型变换的结果变化。密勒码密勒码（1）将 4SW02 设置为“10101”，选择密勒码模式；（2）用示波器同时观测 4P01 和 4TP01，观察码型变换前的基带数据和码型变换后的数据。（
39、变换后有一个码元的延时）（3）改变 4SW01（8bit 基带数据）拨码开关的值，观察码型变换的结果变化。PSTPST 码码（1）将 4SW02 设置为“10110”，选择 PST 码模式；（2）用示波器同时观测 4P01 和 4TP01，观察码型变换前的基带数据和码型变换后的数据。（变换后有一个码元的延时）（3）改变 4SW01（8bit 基带数据）拨码开关的值，观察码型变换的结果变化。六、实验报告要求六、实验报告要求 1根据实验结果，画出各种码型变换的测量点波形图。2写出各种码型变换的工作过程。3.记录本模块产生的时钟和伪随机码序列，画出测试的波形图。通信原理实验 20 实验实验 3 AM
40、I/HDB3 编译码实验编译码实验 一、实验目的一、实验目的 1熟悉 AMI/HDB3 码编译码规则；2了解 AMI/HDB3 码编译码实现方法。二、实验仪器二、实验仪器 1AMI/HDB3 编译码模块，位号：F（实物图片如下）2时钟与基带数据发生模块，位号：G 320M 双踪示波器 1 台 三、实验原理三、实验原理 1.AMI1.AMI 编码原理编码原理 AMI 码的全称是传号交替反转码。这是一种将消息代码 0（空号）和 1（传号）按如下规则进行编码的码：代码的 0 仍变换为传输码的 0，而把代码中的 1 交替地变换为传输码的1.1.1.1 由于 AMI 码的信号交替反转，故由它决定的基带信
41、号将出现正负脉冲交替，而 0 电位保持不变的规律。由此看出，这种基带信号无直流成分，且只有很小的低频成分，因而它特别适宜在不允许这些成分通过的信道中传输。从 AMI 码的编码规则看出，它已从一个二进制符号序列变成了一个三进制符号序列，而且也是一个二进制符号变换成一个三进制符号。把一个二进制符号变换成一个三进制符号所构成的码称为 1B1T 码型。AMI 码除有上述特点外，还有编译码电路简单及便于观察误码情况等优点，它是一种基本的线路码，并得到广泛采用。但是，AMI 码有一个重要缺点，即当它用来获取定时信息时，由于它可能出现长的连 0 串，因而会造成提取定时信号的困难。为了保持 AMI 码的优点而
42、克服其缺点，人们提出了许多改进的方法，HDB3 码就是其中有代表性的一种。2 2.HDB3HDB3 编码原理编码原理 HDB3 码是三阶高密度码的简称。HDB3 码保留了 AMI 码所有的优点（如前所述），还可将连“0”码限制在 3 个以内，克服了 AMI 码出现长连“0”过多，对提取定时钟不利的缺点。HDB3 码的功率谱基本上与 AMI 码类似。由于 HDB3 码诸多优点，所以 CCITT 建议把 HDB3 码作为 PCM 传输系统的线路码型。如何由二进制码转换成 HDB3 码呢？HDB3 码编码规则如下：1)二进制序列中的“0”码在 HDB3 码中仍编为“0”码，但当出现四个连“0”码时，
43、通信原理实验 21 用取代节 000V 或 B00V 代替四个连“0”码。取代节中的 V 码、B 码均代表“1”码，它们可正可负（即 V+=1，V-=1，B+=1，B-=1）。2)取代节的安排顺序是：先用 000V，当它不能用时，再用 B00V。000V 取代节的安排要满足以下两个要求：（1）各取代节之间的 V 码要极性交替出现（为了保证传号码极性交替出现，不引入直流成份）。（2）V 码要与前一个传号码的极性相同（为了在接收端能识别出哪个是原始传号码，哪个是 V 码？以恢复成原二进制码序列）。当上述两个要求能同时满足时，用 000V 代替原二进制码序列中的 4 个连“0”（用 000V+或 0
44、00V-）；而当上述两个要求不能同时满足时，则改用 B00V（B+00V+或 B-00V-，实质上是将取代节 000V 中第一个“0”码改成 B 码）。3HDB3 码序列中的传号码（包括“1”码、V 码和 B 码）除 V 码外要满足极性交替出现的原则。下面我们举个例子来具体说明一下，如何将二进制码转换成 HDB3 码。二进制码序列:1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 HDB3 码码序列:V+-1 0 0 0 V-+1 0 1 B+0 0 V 0 1+1 1 0 0 0 V-B+0 0 V+0 1 从上例可以看出两点：（1）当两
45、个取代节之间原始传号码的个数为奇数时，后边取代节用 000V；当两个 取代节之间原始传号码的个数为偶数时，后边取代节用 B00V（2）V 码破坏了传号码极性交替出现的原则，所以叫破坏点；而 B 码未破坏传号码极性交替出现的原则，叫非破坏点。虽然 HDB3 码的编码规则比较复杂，但译码却比较简单。从上述原理看出，每一个破坏符号 V 总是与前一非 0 符号同极性（包括 B 在内）。这就是说，从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点 V 于是也断定 V 符号及其前面的 3 个符号必是连 0 符号，从而恢复 4个码，再将所有1 变成1 后便得到原消息代码。图 3-1 为 AMI/HDB3 编译码电路原理
46、图,本模块是采用 SC22103 专用芯片实现 AMIHDB3 编译码的。在该电路中，没有采用复杂的线圈耦合的方法来实现 AMIHDB3 码的变换，而是采用 TL084 对 HDB3 码输出进行变换。编码模块中，输入的码流由 SC22103 的 1 脚在 2 脚时钟信号的推动下输入，HDB3 码与AMI 码功能由 20K01 选择。专用芯片的 14.15 脚为正向编码和负相编码输出，正负编码再通过相加器变换成 AMIHDB3 码。译码模块中，译码电路接收正负电平的 AMIHDB3 码，整流后获得同步时钟，并通过处理获得正向编码和负向编码，送往译码电路的 SC22103 专用芯片的 11.13
47、脚。正确译码之后 20P02 与 20P01 的波形应一致，但由于 HDB3 码的编译通信原理实验 22 码规则较复杂，当前的输出 HDB3 码字与前 4 个码字有关，因而 HDB3 码的编译码时延较大。图 3-1 为 AMI/HDB3 编译码电路原理图 四、各测量点及开关的作用四、各测量点及开关的作用 2020K01K01：1-2，实现 AMI 功能；2-3，实现 HDB3 功能 2020P01P01：数字基带信码输入铆孔。可从“时钟与基带数据发生模块”引入不同的数字信号进行编码，如全“1”、全“0”及其它码组等。拨码器拨码器 4SW024SW02：当设置为“01110”时，则 4P01 输
48、出由 4SW01 拨码器设置的 8 比特数据，速率为 64K；当设置为“00001”时，则 4P01 输出 15 位的伪随机码数据，速率为 32K。2020T TP P0 01 1：AMI 或 HDB3 码编译码的 64KHz 工作时钟测试点。2020TPTP0202：AMI 或 HDB3 码编码时的负向波形输出测试点。2020TPTP0303：AMI 或 HDB3 码编码时的正向波形输出测试点。2020TPTP0404：AMI 或 HDB3 码编码输出测试点。20P0220P02:译码数字基带信码输出铆孔。注：20TP02.20TP03.20TP04 编码输出信号，都比数字基带信号 20P0
49、1 延时 4 个编码时钟周期，20TP01 作为 4 连 0 检测用；20P02 译码还原输出的数字基带信号，也比数字编码信号 21TP04 延时 4 个译码时钟周期。五、实验内容及步骤五、实验内容及步骤 1 1插入有关实验模块插入有关实验模块 在关闭系统电源的情况下，按照下表放置实验模块：模块名称模块名称 放置位号放置位号 通信原理实验 23 时钟与基带数据发生模块 G AMI/HDB3 编译码模块 F 对应位号可见底板右上角的“实验模块位置分布表”，注意模块插头与底板插座的防呆口一致。2 2信号线连接信号线连接 使用专用导线按照下表进行信号线连接：源端源端 目的端目的端 连线作用连线作用
50、4P01（G）20P01（F）将 64K 的基带信号送入 AMI/HDB3 编码输入端；3 3加电加电 打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。4 4实验内容设置实验内容设置 将“4SW02”（G）拨码开关设置为“01111”，则 4P01 输出 64K 时钟数据，该数据对应 8 位拨码开关 4SW01 的值，并循环输出。5 5AMIAMI 码编码观测码编码观测 （1）将 20K01（F）跳线器，跳到左边（AMI）位置，则模块工作在 AMI 编码模式；（2）用示波器同时测量 20P01 和 20TP04，观测编码前基带数据和 AMI 编