通信原理课程设计

1、实验二十一 数字基带传输系统实验一一、实验目的1、掌握数字基带传输系统的基本架构。二、实验内容1、双路模拟信号分别PCM编码、再时分复用送入信道传输。2、从接收到的复用信号中提取同步信号并时分解复用、再分别PCM译码还原。三、实验仪器1、信号源模块 两块2、信源编码模块 两块3、时分复用模块 一块4、信道与眼图模块 一块5、同步提取模块 一块6、20M双踪示波器 一台7、带话筒立体声耳机 两副四、实验原理1、数字基带传输系统发送部分数字基带传输系统发送部分框图如下图21-1所示。图21-1 数字基带传输系统发送部分框图双路模拟信号规定在音频范围内，可由信号源模块提供1K正弦基波和2K正弦基波，

2、或者由两块信号源模块分别提供模拟语音信号。PCM编码所需时钟信号，即2048K、64K和8K数字时钟由一块信号源模块提供。将双路模拟信号分别送入两块信源编码模块中PCM编码。编码数据连同时钟信号一起送入时分复用模块时分复用输入，作为时分复用的第一路复用数据和第二路复用数据。时分复用信号在信道与眼图模块中选择高斯白噪信道或256K数字基带传输信道传输。2、数字基带传输系统接收部分数字基带传输系统接收部分框图如下图21-2所示。图21-2 数字基带传输系统接收部分框图从信道接收到的信号送入同步提取模块中提取256K位同步信号BS及基带帧同步信号FS，两同步信号与接收到的复用信号一起给时分复用模块进

3、行时分解复用。时分解复用还原出来的“数据1”、“数据2”连同位同步、帧同步信号一起分别送入两块信源编码模块中PCM译码，还原出模拟信号。五、实验步骤1、将两块信号源模块、两块信源编码模块、时分复用模块、信道与眼图模块、同步提取模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下七个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，七个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线）3、数字基带传输发送端（1）这里以信号源模块提供“1K正弦基波”和“2K正弦基波”为例，将“2K正弦基波”的幅度调节至3V左右。

4、（2）将双路模拟信号，及所需的2048K、64K和8K数字时钟信号分别送入两块信源编码模块中PCM编码。（3）编码数据连同时钟信号一起送入时分复用模块时分复用输入，作为时分复用的第一路复用数据和第二路复用数据。（4）参考实验连线如下：信号源模块 信源编码模块一2048K2048KIN64KCLKIN8K FRAMIN2K正弦基波 SIN信号源模块 信源编码模块二2048K2048KIN64KCLKIN8K FRAMIN1K正弦基波 SIN信号源模块 时分复用模块2048K2048K64K位同步（时分复用输入）8K 帧同步（时分复用输入）信源编码模块一 时分复用模块PCMOUT 数据1（时分复用

5、输入）信源编码模块二 时分复用模块PCMOUT 数据2（时分复用输入）（5）时分复用模块“第三路复用数据码型拨码设置”拨码开关SW01任意设置。（6）示波器观测数字基带传输发送端各测试点信号4、信道与眼图将时分复用数据送入信道与眼图模块高斯白噪信道或256K数字基带传输信道传输，从信道输出的信号再送到时分复用模块时分解复用输入“数据”测试点中。观测此时256K码速率带限信道的眼图。5、数字基带传输接收端（1）参考“时分复用实验”、“位同步信号提取实验”和“帧同步信号提取实验”的实验操作步骤，将接收到的时分复用信号进行时分解复用。（2）将时分解复用输出的两路数据分别交叉送入两块信源编码模块中PC

6、M译码还原。6、模拟语音信号的数字基带传输 将两副带话筒立体声耳机分别插入两块信号源模块的音频插座中。原信号源模块“2K正弦基波”、“1K正弦基波”改为由信号源模块模拟语音信源提供的模拟信号，即“T-OUT”输出话音信号。双路语音信号经PCM编码、时分复用、信道传输、时分解复用并交换、PCM译码后，还原的模拟语音分别送入信号源模块模拟语音信源“R-IN”测试点，双方耳机接收对方话筒语音信号，完成双路模拟语音信号数字基带传输的整个过程。实验二十二 数字基带传输系统实验二一、实验目的1、将基带码型变换技术融入数字基带传输系统的基本架构中。2、掌握模拟信源的数字基带传输系统框图。二、实验内容1、双路

7、模拟信号分别PCM编码、时分复用、再基带码型变换后送入信道传输。2、从接收到的复用信号中提取同步信号并码型反变换，再提取同步信号并时分解复用，然后分别PCM译码还原。三、实验仪器1、信号源模块 两块2、信源编码模块 两块3、时分复用模块 一块4、码型变换模块 一块5、信道与眼图模块 一块6、同步提取模块 一块7、20M双踪示波器 一台8、带话筒立体声耳机 两副四、实验原理1、数字基带传输系统发送部分将基带码型变换技术融入数字基带传输系统的基本架构后，数字基带传输系统发送部分框图如下图22-1所示。图22-1 数字基带传输系统发送部分框图上图中，双路模拟信号分别进行PCM编码，再送入复用模块中时

8、分复用，参见“数字基带传输系统实验一”数字基带传输系统发射部分框图原理说明。复用输出的256K数据，连同位同步、2BS同步信号一起，送入码型变换模块中进行BPH/CMI单极性码型变换。输出的512K单极性码在信道与眼图模块中选择高斯白噪信道或512K数字基带传输信道传输。2、数字基带传输系统接收部分将码型变换技术融入数字基带传输系统的基本架构后，数字基带传输系统接收部分框图如下图22-2所示。图22-2 数字基带传输系统接收部分框图从信道接收到的信号送入同步提取模块中提取512K位同步信号BS，与接收到的信号一起给码型变换模块BPH/CMI码型反变换。码型变换模块解码输出“NRZ”、“BS”送

9、入同步提取模块中提取帧同步信号FS，然后三个信号一起给时分解复用模块进行时分解复用。时分解复用还原出来的“数据1”、“数据2”连同位同步、帧同步信号一起分别送入两块信源编码模块中PCM译码，还原出模拟信号。五、实验步骤1、将两块信号源模块、两块信源编码模块、时分复用模块、码型变换模块、信道与眼图模块、同步提取模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下八个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，八个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线）3、数字基带传输发送端（1）这里以信号源模块

10、提供“1K正弦基波”和“2K正弦基波”为例，将“2K正弦基波”的幅度调节至3V左右。（2）将双路模拟信号，及所需的2048K、64K和8K数字时钟信号分别送入两块信源编码模块中PCM编码。（3）编码数据连同时钟信号一起送入时分复用模块时分复用输入，作为时分复用的第一路复用数据和第二路复用数据。（4）将时分复用输出数据送入码型变换模块，选择BPH/CMI单极性编码。（5）参考实验连线如下：信号源模块 信源编码模块一2048K2048KIN64KCLKIN8K FRAMIN2K正弦基波 SIN信号源模块 信源编码模块二2048K2048KIN64KCLKIN8K FRAMIN1K正弦基波 SIN信

11、号源模块 时分复用模块2048K2048K64K位同步（时分复用输入）8K 帧同步（时分复用输入）信源编码模块一 时分复用模块PCMOUT 数据1（时分复用输入）信源编码模块二 时分复用模块PCMOUT 数据2（时分复用输入）时分复用模块 码型变换模块数据（时分复用输出） NRZ（编码输入）位同步（时分复用输出） BS（编码输入）2BS同步（时分复用输出）2BS（编码输入）（6）时分复用模块“第三路复用数据码型拨码设置”拨码开关SW01任意设置。（7）码型变换模块“码型选择”BPH或者CMI编码。（8）示波器观测数字基带传输发送端各测试点信号4、信道与眼图将码型变换编码数据送入信道与眼图模块高

12、斯白噪信道或512K数字基带传输信道传输，从信道输出的信号再送到码型变换模块解码输入“单极性”测试点中。观测此时512K码速率带限信道的眼图。5、数字基带传输接收端（1）参考“码型变换实验”、“时分复用实验”、“位同步信号提取实验”和“帧同步信号提取实验”的实验操作步骤，将接收到的BPH/CMI编码信号进行码型反变换。（2）将码型反变换后的解码输出提取帧同步信号后，送时分复用模块进行时分解复用。（3）将时分解复用输出的两路数据分别交叉送入两块信源编码模块中PCM译码还原。6、模拟语音信号的数字基带传输 将两副带话筒立体声耳机分别插入两块信号源模块的音频插座中。原信号源模块“2K正弦基波”、“1

13、K正弦基波”改为由信号源模块模拟语音信源提供的模拟信号，即“T-OUT”输出话音信号。双路语音信号经PCM编码、时分复用、单极性码型变换、信道传输、码型反变换、时分解复用并交换、PCM译码后，还原的模拟语音分别送入信号源模块模拟语音信源“R-IN”测试点，双方耳机接收对方话筒语音信号，完成双路模拟语音信号数字基带传输的整个过程。附子实验实验十 眼图实验一、实验目的1、掌握用眼图来定性评价基带传输系统性能。二、实验内容1、码间串扰下，观测眼图“眼睛”张开/闭合。2、噪声干扰下，观测眼图“眼睛”张开/闭合。三、实验仪器1、信号源模块 一块2、信源编码模块 一块3、时分复用模块 一块4、码型变换模块

14、 一块5、信道与眼图模块 一块6、20M双踪示波器 一台四、实验原理 眼图原理参见“信道与眼图模块”原理部分阐述。五、实验步骤1、将信号源模块、信源编码模块、时分复用模块、码型变换模块、信道与眼图模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下五个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，五个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线）3、码间串扰下，观测眼图“眼睛”张开/闭合（1）参见“时分复用实验”操作步骤，简化为仅一路模拟信号PCM编码后时分复用。（2）将产生的256K码速率的时分复用

15、数据送入信道与眼图模块“256K”数字基带传输信道“输入”测试点。（3）示波器设定为外触发方式，即选择为“Ext”触发。1通道接信道与眼图模块“256K”数字基带传输信道“输出”，“EXT TRIG”外触发通道接时分复用模块时分复用输出“位同步”，调节信道与眼图模块“256K码速率带限信道”“眼图调节”旋转电位器，观测码间串扰条件下，眼图“眼睛”的张开/闭合过程。（4）参见“码型变换实验”操作步骤，将以上时分复用数据先送码型变换模块经单极性码型变换，再将产生的512K码速率的BPH/CMI编码送入信道与眼图模块“512K”数字基带传输信道“输入”测试点。（5）示波器设定为外触发方式，即选择为“

16、Ext”触发。1通道接信道与眼图模块“512K”数字基带传输信道“输出”，“EXT TRIG”外触发通道接码型变换模块编码输出“位同步”，调节信道与眼图模块“512K码速率带限信道”“眼图调节”旋转电位器，观测码间串扰条件下，眼图“眼睛”的张开/闭合过程。4、噪声干扰下，观测眼图“眼睛”张开/闭合将高斯白噪信道加入到以上传输过程中，例如，将时分复用数据先送入高斯白噪信道，再送入256K数字基带传输信道中，观测眼图的方法不变，调节“高斯白噪信道噪声功率调节”旋转电位器，观测在噪声干扰条件下，眼图“眼睛”的张开/闭合过程。实验八 时分复用实验（TDM）一、实验目的1、了解时分复用的基本概念。2、掌

17、握时分复用与解复用的原理框图。3、掌握时分复用信号的结构。二、实验内容1、双路模拟信号分别PCM编码、再时分复用，观测时分复用信号。2、对时分复用信号进行时分解复用，再分别PCM译码还原。三、实验仪器1、信号源模块 两块2、信源编码模块 两块3、时分复用模块 一块4、20M双踪示波器 一台5、带话筒立体声耳机 两副四、实验原理1、时分复用原理框图时分复用原理框图如下图8-1所示。图8-1 时分复用原理框图两路PCM编码连同位同步BS、帧同步FS一起，送入时分复用模块时分复用输入对应插孔，PCM编码的码速率是64K，位同步BS的频率是64K，帧同步FS的频率是8K。在时分复用过程中，工作时钟为2

18、048K，先由两个移位寄存器对数据1和数据2串/并转换为8位并行数据输出。然后数据选择器在帧同步信号FS的控制下，按照复用BS的位同步，轮流选通帧头、数据1、数据2、数据3，组成复用NRZ数据串行输出。时分复用输出的位同步信号频率设定为输入位时钟64K的四倍，即256K。时分复用输出一帧32位，故帧同步信号的频率为位同步信号的1/32，即8K，且为窄帧。时分复用输出信号的结构见下图8-2所示。图8-2 时分复用输出信号的结构2、时分解复用原理框图时分解复用原理框图如下图8-3所示。图8-3 时分解复用原理框图复用数据连同对应的位同步BS、帧同步FS一起，送入时分复用模块时分解复用输入对应插孔，

19、复用数据的码速率是256K，位同步BS的频率是256K，帧同步FS是8K窄帧。在时分解复用过程中，工作时钟仍为2048K，先由三个移位寄存器对复用数据串/并转换为24位并行数据输出，原复用数据中的帧头自动丢弃。然后数据选择器在帧同步信号FS的控制下，按照解复用输出的位同步信号，恢复原数据1、数据2、数据3，按照解复用输出的帧同步信号，每帧8位串行输出。时分解复用输出的位同步信号频率恢复为原复用输入的位时钟64K。时分解复用输出的帧同步信号频率恢复为原复用输入的帧时钟8K。解复用输出的数据连同解复用输出的位同步、帧同步一起，再送入信源编码模块中，PCM译码还原即可。五、实验步骤1、将两块信号源模

20、块、两块信源编码模块、时分复用模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下五个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，五个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线）3、时分复用（1）这里以信号源模块提供“1K正弦基波”和“2K正弦基波”为例，将“2K正弦基波”的幅度调节至3V左右。（2）实验连线如下：信号源模块 信源编码模块一2048K2048KIN64KCLKIN8K FRAMIN2K正弦基波 SIN信号源模块 信源编码模块二2048K2048KIN64KCLKIN8K FRAMI

21、N1K正弦基波 SIN信号源模块 时分复用模块2048K2048K64K位同步（时分复用输入）8K 帧同步（时分复用输入）信源编码模块一 时分复用模块PCMOUT 数据1（时分复用输入）信源编码模块二 时分复用模块PCMOUT 数据2（时分复用输入）（3）时分复用模块“第三路复用数据码型拨码设置”拨码开关SW01任意设置。（4）示波器观测两块信源编码模块PCM编码。（5）以时分复用输出“帧同步”信号为内触发源，示波器双踪观测时分复用输出“帧同步”、“数据”测试点，验证“数据”是否符合时分复用输出信号的结构。 此时，时分复用输出“位同步”为256K方波信号。（6）改变信号源模块“2K正弦基波”的

22、幅度，改变复用模块“第三路复用数据码型拨码设置”拨码开关SW01设置，重复上述实验步骤。4、时分解复用（1）以上模块设置和连线均不变，增加连线如下：时分复用模块内连线数据（时分复用输出）数据（时分解复用输入）位同步（时分复用输出）位同步（时分解复用输入）帧同步（时分复用输出）帧同步（时分解复用输入）时分复用模块 信源编码模块二2048K J2048KIN数据1（时分解复用输出） JPCMIN位同步（时分解复用输出）JCLKIN帧同步（时分解复用输出）JFRAMIN时分复用模块 信源编码模块一2048K J2048KIN数据2（时分解复用输出） JPCMIN位同步（时分解复用输出）JCLKIN帧

23、同步（时分解复用输出）JFRAMIN（2）以时分解复用输出“帧同步”信号为内触发源，示波器双踪观测时分解复用输出“帧同步”、“数据3”测试点，“数据3”码型应与“第三路复用数据码型拨码设置”拨码开关码型设置一致。若“帧同步”信号对应的不是“数据3”的第一位拨码，尝试按“复位”键。（3）示波器对比观测时分复用模块时分复用输入“数据1”、“数据2”及时分解复用输出“数据1”、“数据2”测试点，对应的两者码型应一致。（4）示波器双踪观测信源编码模块一“S-IN”与信源编码模块二“JPCM-OUT”测试点，对比“2K正弦基波”还原的效果。（5）示波器双踪观测信源编码模块二“S-IN”与信源编码模块一“

24、JPCM-OUT”测试点，对比“1K正弦基波”还原的效果。5、双路模拟语音信号的时分复用 将两副带话筒立体声耳机分别插入两块信号源模块对应的音频插座中。原信号源模块“2K正弦基波”、“1K正弦基波”改为由两块信号源模块模拟语音信源提供的模拟信号，即“T-OUT”输出话音信号。双路语音信号经PCM编码、时分复用、时分解复用并交换、PCM译码后，还原的模拟语音分别送入两块信号源模块模拟语音信源“R-IN”测试点，双方耳机接收对方话筒语音信号，完成双路模拟语音信号时分复用的整个过程。实验十六 位同步信号提取实验一、实验目的1、掌握用数字锁相环提取位同步信号的原理与实现方法。2、了解位同步系统的性能分

25、析。二、实验内容1、观察数字锁相环提取位同步信号的过程。2、提取信号源模块NRZ码的位同步信号。三、实验仪器1、信号源模块 一块2、同步提取模块 一块3、20M双踪示波器 一台四、实验原理实验中基于闭环同步法的原理，设计数字锁相环，提取位同步信号。数字锁相环提取位同步信号原理框图如下图16-1所示。图16-1 数字锁相环提取位同步信号原理框图数字锁相环是由高稳定度振荡器（晶振或钟振）、分频器、相位比较器和控制器组成。其中，控制器包括上图中的扣除门、添加门和或门。设要提取的位同步信号的频率为，则要求振荡器的振荡频率为M赫兹，其中M为分频器的分频系数。窄脉冲形成器的作用是将振荡波形变成两个脉冲，分

26、别送给添加门和扣除门。要求这两个脉冲相位刚好相差180°。添加门为常闭门，在没有滞后脉冲控制时，这里的滞后脉冲和超前脉冲由相位比较器比较后产生，此门始终关闭，输出低电平；扣除门为常开门，在没有超前脉冲控制时，来自振荡器的窄脉冲信号顺利通过扣除门。振荡器窄脉冲经或门送入M次分频器中分频，输出频率为赫兹的脉冲信号。该信号再经过脉冲形成电路，输出规则的位同步信号。相位比相器反映接收码元与M次分频器的输出信号，即本地时钟信号，之间的相位关系。如本地时钟信号超前于接收码元的相位，则比相器输出一个超前脉冲，加到扣除门，扣除一个振荡脉冲，这样分频器的输出脉冲的相位就滞后了1/M周期。如本地时钟信号

27、滞后于接收码元的相位，则比相器输出一个滞后脉冲，加到添加门，控制添加门打开，加入一个振荡脉冲到或门。由于加到添加门的与加到扣除门的两个振荡脉冲信号的相位相差180°，即这两个信号在时间上是错开的，因此当从添加门加入一个窄脉冲到或门时，相当于在扣除门输出的振荡信号中间插入了一个窄脉冲，也就使分频器输入端添加了一个脉冲，这样分频器输出相位就提前了1/M周期。整个数字锁相环路按上述方式，反复调整本地时钟信号，以实现位同步。同步提取模块采用数字锁相环提取位同步信号。接收端收到NRZ码数据后，已知码速率，设定相应的M次分频器的分频系数M，使数字锁相环从接收NRZ码中恢复出与发端频率相同的码元时

28、钟信号。数字基带传输系统提取256K和512K两种码速率NRZ码的位同步信号，即256K时分复用数据提取位同步信号和512K时分复用再单极性码型变换数据提取位同步信号。数字频带传输系统提取96K和192K两种码速率NRZ码的位同步信号，即数字调制与解调单元实验中96K NRZ码位同步信号和数字频带传输系统实验中192K NRZ码位同步信号。五、实验步骤1、将信号源模块、同步提取模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下两个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，两个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开

29、电源做实验，不要带电连线）3、实验连线如下：信号源模块 同步提取模块24.576MCLKNRZ NRZ输入（位同步提取）4、96K NRZ码（1）信号源模块“码速率选择”拨码开关设置为8分频，即拨为00000000 00001000。24位“NRZ码型选择”拨码开关任意设置。 （2）同步提取模块“位提取选择”拨码开关拨为1000。（3）示波器双踪观测同步提取模块位同步提取“NRZ输入”与“BS输出”测试点，有“BS输出”为“NRZ输入”的位同步信号，且在上升边沿对齐。（4）若不在上升边沿对齐，尝试按“复位”键。5、192K、256K、512K位同步提取操作步骤与96K相同，这里不再赘述。六、课

30、后扩展题参照数字锁相环提取位同步信号原理框图，有兴趣的同学可在实验箱配套的CPLD二次开发模块硬件平台上，完成“位同步提取实验”。实验十七 帧同步信号提取实验一、实验目的1、掌握用集中插入法提取帧同步信号的原理与实现方法。2、了解帧同步系统的性能分析。二、实验内容1、观察集中插入法提取帧同步信号的过程。2、提取时分复用模块时分复用数据的帧同步信号。3、提取信号源模块NRZ码的帧同步信号。三、实验仪器1、信号源模块 一块2、同步提取模块 一块3、时分复用模块 一块4、20M双踪示波器 一台四、实验原理为了使接收到的码元能够被理解，需要知道其如何分组。一般说来，接收端需要利用群同步码去划分接收码元

31、序列。群同步码的插入方法有两种：集中插入法和分散插入法。其中，集中插入法是将标志码组开始位置的群同步码插入于一个码组的前面，如下图17-1所示。这里的群同步码是一组符合特殊规律的码元，它出现在信息码元序列中的可能性非常小。接收端一旦检测到这个特定的群同步码组就马上知道了这组信息码元的“头”。所以这种方法适用于要求快速建立同步的地方，或间断传输信息并且每次传输时间很短的场合。图17-1 集中插入法同步提取模块采用集中插入法提取帧同步信号。接收端收到NRZ码数据后，已知同步码组，从接收NRZ码中检测到这个特定的同步码组后，产生一个窄脉冲输出。数字基带提帧过程提取时分复用数据的帧同步信号，时分复用数

32、据32位一帧，每帧的24位信息码元之前，集中插入8位的同步码组“01110010”（巴克码1110010前面补一位0），提取出的帧同步信号为窄帧，对应同步码组的第一位“0”。数字频带提帧过程提取NRZ码的帧同步信号，NRZ码要求24位一帧，每帧的16位信息码元之前，集中插入8位的同步码组“11100100” （巴克码1110010后面补一位0），提取出的帧同步信号为窄帧，对应同步码组后的第一位数据。五、实验步骤1、将信号源模块、同步提取模块、时分复用模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下三个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，三个模

33、块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线）3、实验连线如下：信号源模块 时分复用模块2048K2048K64K位同步（时分复用输入）8K 帧同步（时分复用输入）时分复用模块 同步提取模块 数据（时分复用输出）NRZ输入（帧同步提取）位同步（时分复用输出） BS输入（帧同步提取）4、时分复用数据帧同步提取（1）时分复用模块“第三路复用数据码型拨码设置”拨码开关任意设置。（2）示波器双踪观测帧同步提取“NRZ输入”与“FS输出”测试点，有8KHz窄帧输出，帧的位置对应复用数据帧头的第一位“0”码元。（3）按“复位”键，帧信号的位置可能有移动

34、，但始终在帧头第一位“0”码元的范围内，如下图所示。5、拆除以上所有连线，实验重新连线如下：信号源模块 同步提取模块NRZNRZ输入（帧同步提取）BSBS输入（帧同步提取）6、NRZ码帧同步提取（1）信号源模块“码速率选择”拨码开关任意设置。24位“NRZ码型选择”拨码开关有8位拨码设置为“11100100”，其余任意设置。（2）示波器双踪观测频带同步提取模块“NRZ输入”与“FS输出”测试点，“FS输出”为“NRZ输入”的帧同步信号，且对齐帧头后的第1位码元，高电平时间为一位码元的宽度，如下图所示。 六、课后扩展题有兴趣的同学可在实验箱配套的CPLD二次开发模块硬件平台上，完成“帧同步提取实

35、验”。实验九 码型变换实验一、实验目的1、掌握BPH、CMI、AMI、HDB3四种典型传输码型的编码规则。二、实验内容1、BPH码变换与反变换。2、CMI码变换与反变换。3、AMI码变换与反变换。4、HDB3码变换与反变换。三、实验仪器1、信号源模块 一块2、码型变换模块 一块3、 20M双踪示波器 一台四、实验原理1、BPH码BPH码的全称是数字双相码，又称曼彻斯特码。它是对每个二进制代码分别用两个具有两个不同相位的二进制新码去取代的码，或者可以理解为用一个周期的正负对称方波表示“1”码，用该方波的反相来表示“0”码。即，0>011>10eg：NRZ 1 0 0 1 0BPH 1

36、0 01 01 10 01BPH码的特点是只使用两个电平，每个码元间隔的中心点都存在电平跳变，所以含有丰富的定时信息，且没有直流分量，编码过程简单。2、CMI码CMI码的全称是传号反转码，与BPH码类似，也是一种二电平非归零码。CMI码编码规则是：信息码中的“1”码交替用“11”和“00”表示，“0”码用“01”表示。eg：NRZ 1 0 0 1 0 CMI 11 01 01 00 01 或 00 01 01 11 01这种码型有较多的电平跃变，因此含有丰富的定时信息。此外，由于10为禁用码组，不会出现三个以上的连码，这个规律可用来宏观检错。3、AMI码AMI码的全称是传号交替反转码，其编码规

37、则是：将信息码的“1”（传号）交替地变换为“+1”和“-1”，而“0”（空号）保持不变。eg：NRZ 1 0 0 1 0 AMI 1 0 0 1 0 或 1 0 0 1 0AMI码对应的波形是具有正、负、零三种电平地脉冲序列。它可以看成是单极性波形的变形，即“0”仍对应零电平，而“1”交替对应正、负电平。AMI码的主要特点是无直流成分，接收端收到的码元极性与发送端完全相反也能正确判断。译码时只需把AMI码经过全波整流就可以变为单极性码。由于其具有上述优点，因此得到了广泛应用。但该码有一个重要缺点，即当用它来获取定时信息时，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。解决连“0”码问

38、题的有效办法之一是采用HDB3码。4、HDB3码HDB3码的全称是三阶高密度双极性码，下表9-1为HDB3码的编码规则。表9-1 HDB3码编码规则前面“1”码的极性上次取代后“1”码的个数奇数个“1”偶数个“1”（包括0个）000V-B+00V+000V+B-00V-eg：NRZ 10000000 11000000 11100000 （一帧24位循环）HDB3 1000+V000 -1+1-B00-V00 +1-1+1000+V0 -1000-V000 +1-1+B00+V00 -1+1-1000-V0+V、+B表示正逻辑电平，这里是+5V；-V、-B表示负逻辑电平，这里是-5V。HDB3码

39、中“1”、“B”的符号符合交替反转原则，而“V”的符号破坏这种符号交替反转原则，但相邻“V”码的符号又是交替反转的。HDB3码除了保持AMI码的优点外，还增加了使连0串减少到至多3个的优点，而不管信息源的统计特性如何。这对于定时信号的恢复是十分有利的。五、实验步骤1、将信号源模块、码型变换模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下两个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，两个模块均开始工作。（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线）3、信号源模块“码速率选择”拨码开关及24位 “NRZ码型选择”

40、拨码开关任意设置。4、实验连线如下： 信号源模块 码型变换模块“编码输入”NRZ NRZBSBS2BS2BS码型变换模块“编码输出” 码型变换模块“解码输入”单极性码单极性码位同步位同步双极性码双极性码5、BPH码变换与反变换（1）“码型选择”拨码开关SW01拨为10000000。（2）示波器双踪观测编码输入“NRZ”与编码输出“单极性码”测试点。此时，编码输出“单极性码”与“位同步”对应，编码与BPH码编码规则应相符。（3）示波器双踪观测编码输入“NRZ”与解码输出“NRZ”，两者应码型一致。若不一致，尝试按“复位”键。此时，解码输出“NRZ”与“BS”对齐。（4）改变信号源模块NRZ码的码

41、型，重复上述实验步骤。6、CMI码变换与反变换（1）“码型选择”拨码开关SW01拨为01000000。（2）以下操作步骤与BPH码变换与反变换过程相同。7、AMI码变换与反变换（1）“码型选择”拨码开关SW01拨为00010000。（2）示波器双踪观测编码输入“NRZ”与编码输出“双极性码”测试点，此时，编码输出“双极性码”与“位同步”对应，编码与AMI码编码规则相符。（3）示波器双踪观测编码输入“NRZ”与解码输出“NRZ”，两者应码型一致。若不一致，尝试按“复位”键。此时，解码输出“NRZ”与“BS”对齐。（4）改变信号源模块NRZ码的码型，重复上述实验步骤。8、HDB3码变换与反变换（1

42、）“码型选择”拨码开关SW01拨为00100000。（2）以下操作步骤与AMI码变换与反变换过程相同。六、课后扩展题根据BPH码和CMI码的编码规则，在实验箱配套的CPLD二次开发模块、DSP二次开发模块的硬件平台上，编写软件程序，任选其一，完成“BPH码编解码实验”和“CMI码编解码实验”。有兴趣的同学还可在实验箱配套的单片机二次开发模块硬件平台上，编写软件程序，完成“CMI编解码实验”。实验六 脉冲编码调制与解调实验（PCM）一、实验目的1、掌握抽样信号的量化原理。2、掌握脉冲编码调制的基本原理。二、实验内容1、对模拟信号脉冲编码调制，观测PCM编码。2、将PCM编码解调还原。三、实验仪器

43、1、信号源模块 一块2、信源编码模块 一块3、20M双踪示波器 一台4、带话筒立体声耳机 一副四、实验原理1、抽样信号的量化原理模拟信号抽样后变成在时间离散的信号后，必须经过量化才成为数字信号。模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化两种。非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。对于信号取值小的区间，其量化间隔也小；反之，量化间隔就大。非均匀量化与均匀量化相比，有两个突出的优点：首先，当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度（实际中往往是这样）时，非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比；其次，非均匀量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例，因此量化噪声对

44、大、小信号的影响大致相同，即改善了小信号时的信噪比。非均匀量化的实际过程通常是将抽样值压缩后再进行均匀量化。现在广泛采用两种对数压缩，美国采用压缩律，我国和欧洲各国均采用A压缩律。本实验中PCM编码方式也是采用A压缩律。A律压扩特性是连续曲线，实际中往往都采用近似于A律函数规律的13折线（A=87.6）的压扩特性。这样，它基本保持连续压扩特性曲线的优点，又便于用数字电路来实现，如下图6-1所示。图6-1 13折线特性表6-1列出了13折线时的值与计算得的值的比较。表 6-1 A律和13折线比较0101按折线分段的01段落12345678斜率16168421表中第二行的值是根据计算得到的，第三行

45、的值是13折线分段时的值。可见，13折线各段落的分界点与曲线十分逼近，同时按2的幂次分割有利于数字化。2、脉冲编码调制的基本原理通常把从模拟信号抽样、量化，指导变换成为二进制符号的基本过程，称为脉冲编码调制（Pulse Code Modulation，PCM）。在13折线法中，无论输入信号是正是负，均用8位折叠二进制码来表示输入信号的抽样量化值。其中，用第一位表示量化值的极性，其余七位（第二位至第八位）则表示抽样量化值的绝对大小。具体的做法是：用第二至第四位表示段落码，它的8种可能状态来分别代表8个段落的起点电平。其它四位表示段内码，它的16种可能状态来分别代表每一段落的16个均匀划分的量化级。这样处理的结果，使8个段落被划分成27128个量化级。段落码和8个段落之间的关系如表6-2所示，段内码与16个量化级之间的关系见表6-3。上述编码方法是把压缩、量化和编码合为一体的方法。表6-2 段落码 表6-3 段内码段落序号段落码量化级段内