基带传输实验报告(武汉大学)

1武汉大学教学实验报告电子信息学院通信工程专业2018年11月10日实验名称基带传输实验指导教师姓名年级学号成绩一、预习部分1.实验目的2.实验基本原理实验一：码型变换一、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。二、实验仪器1．RZ9681实验平台2．实验模块：主控模块、基带信号产生与码型变换模块-A23．信号连接线4．100M双通道示波器三、实验原理1．码型变换原则在实际的基带传输系统中，在选择传输码型时，一般应考虑以下原则：（1）不含直流，且低频分量尽量少；（2）应含有丰富的定时信息，以便于从接收码流中提取定时信号；（3）功率谱主瓣宽度窄，以节省传输频带；（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）具有内在的检错能力，即码型具有一定规律性，以便利用这一规律性进行宏观检测；（6）编译码简单，以降低通信延时和成本。2．常见码型变换类型（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的正点平表示，“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。（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。（3）单极性归零码（RZ码）2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。（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。（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。（6）密勒码密勒（Miller）码又称延迟调制码，它是双相码的再一种变形。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”码则根据情况选择用“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”。（7）成对选择三进码（PST码）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有9种状态，故可灵活的选择其中4种状态。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，需要重新建立帧同步。3．码型变换原理码型变换内部结构组成框图如下图：码型变换内部结构组成框图CODE+和CODE-决定了码型变换输出的高低电平，即：CODE+=1，CODE-=0，编码输出+1；CODE+=0，CODE-=1，编码输出-1；CODE+=0，CODE-=0，编码输出0；编码输出CODE-基带数据2P4码型变换CODE+2P1101EP4CE61033四、实验内容及步骤1．实验准备（1）实验模块在位检查在关闭系统电源的情况下，确认下列模块在位：基带产生与码型变换模块-A2；（2）加电打开系统电源开关，模块右上角红色电源指示灯亮，几秒后模块左上角绿色运行指示灯开始闪烁，说明模块工作正常。若两个指示灯工作不正常，需关电查找原因。（3）选择实验内容在液晶上根据功能菜单选择：实验项目-原理实验-基带传输实验-码型变换，进入码型变换实验功能页面。（4）信号线连接使用信号连接线按照实验框图中的连线方式进行连接,并理解每个连线的含义。2．单极性不归零码（NRZ码）（1）编码观测通过鼠标在编码码型中选择“NRZ码”，点击“基带设置”按钮，将基带数据设置为：16bit,64k,然后修改16bit编码开关的值。用示波器通道1观测编码前基带数2TP1，用通道2观测编码数据2TP4；尝试修改不同的编码开关组合，观测不同数据编码数据的变化。将基带数据设置为“15-PN”,“64K”,观测编码前数据2TP1和编码数据2TP4，并记录波形。（2）译码观测使用双踪示波器，同时观测编码前后数据2TP1和译码后数据2TP9，观测编码前数据是否相同。尝试多次修改编码数据，观测译码数据是否相同。43．双极性不归零码（BNRZ码）（1）编码观测通过鼠标在在编码码型中选择“BNRZ码”，点击“基带设置”按钮，将基带数据设置为：16bit，64K，然后修改16bit编码开关的值。用示波器通道1观测编码前基带数2TP1，用通道2观测编码数据2TP4；尝试修改不同的编码开关组合，观测不同数据编码数据的变化。将基带数据设置为：“15-PN”，“64K”，观测编码前数据2TP1和编码数据2TP4，并记录波形。（2）译码观测使用双踪示波器，同时观测编码前数据2TP1和译码后数据2TP9，观测编码前数据是否相同。尝试多次修改编码数据，观测译码数据是否正确。4．单极性归零码（RZ码）5（1）编码观测通过鼠标在编码码型中选择“RZ码”，点击“基带设置”按钮，将基带数据设置为：16bit，64K，然后修改16bit编码开关的值。用示波器通道1观测编码前基带数2TP1，用通道2观测编码数据2TP4；尝试修改不同的编码开关组合，观测不同数据编码数据的变化。将基带数据设置为：“15-PN”，“64K”，观测编码前数据2TP1和编码数据2TP4，并记录波形。（2）译码观测使用双踪示波器，同时观测编码前数据2TP1和译码后数据2TP9，观测编码前数据是否相同。尝试多次修改编码数据，观测译码数据是否正确。5．密勒码（1）编码观测通过鼠标在编码码型中选择“miller码”，点击“基带设置”按钮，将基带数据设置为：16bit，64K，然后修改16bit编码开关的值。用示波器通道1观测编码前基带数2TP1，用通道2观测编码数据2TP4；尝试修改不同的编码开关组合，观测不同数据编码数据的变化。将基带数据设置为：“15-PN”，“64K”，观测编码前数据2TP1和编码数据2TP4，并记录波形。6（2）译码观测使用双踪示波器，同时观测编码前数据2TP1和译码后数据2TP9，观测编码前数据是否相同。尝试多次修改编码数据，观测译码数据是否正确。6．成对选择三进码（PST码）（1）编码观测通过鼠标在编码码型中选择“PST码”，点击“基带设置”按钮，将基带数据设置为：16bit，64K，然后修改16bit编码开关的值。用示波器通道1观测编码前基带数2TP1，用通道2观测编码数据2TP4；尝试修改不同的编码开关组合，观测不同数据编码数据的变化。将基带数据设置为：“15-PN”，“64K”，观测编码前数据2TP1和编码数据2TP4，并记录波形。（2）译码观测使用双踪示波器，同时观测编码前数据2TP1和译码后数据2TP9，观测编码前数据是否相同。尝试多次修改编码数据，观测译码数据是否正确。77．关机拆线实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验附件。实验二：线路编译码一、实验目的1．掌握AMI、HDB3、CMI码编译码规则；2．了解AMI、HDB3、CMI码编译码实现方法；二、实验仪器1．RZ9681实验平台2．实验模块：主控模块、基带信号产生与码型变换模块-A23．信号连接线4．100M双通道示波器三、实验原理1．CMI码编码原理CMI码是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。2．AMI码编码原理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…3．HDB3码编码原理HDB3码编码规则如下：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，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）。四、实验内容及步骤1．实验准备8（1）实验模块在位检查在关闭系统电源的情况下，确认下列模块在位：基带产生与码型变换模块-A2；（2）加电打开系统电源开关，模块右上角红色电源指示灯亮，几秒后模块左上角绿色运行指示灯开始闪烁，说明模块工作正常。若两个指示灯工作不正常，需关电查找原因。（3）选择实验内容在液晶上根据功能菜单选择：实验项目-原理实验-基带传输实验-线路编译码，进入线路编译码实验功能页面。（4）信号线连接使用信号连接线按照实验框图中的连线方式进行连接,并理解每个连线的含义。2．CMI码编译码实验（1）编码观测通过鼠标在编码码型中选择“CMI码”，点击“基带设置”按钮，将基带数据设置为：16bit，64K，然后修改16bit编码开关的值。用示波器通道1观测编码前基带数2TP1，用通道2观测编码数据2TP4；尝试修改不同的编码开关组合，观测不同数据编码数据的变化。将基带数据设置为：“15-PN”，“64K”，观测编码前数据2TP1和编码数据2TP4，并记录波形。（2）译码观测使用双踪示波器，同时观测编码前数据2TP1和译码后数据2TP9，观测编码前数据是否相同。尝试多次修改编码数据，观测译码数据是否正确。93．AMI码编译码实验（1）编码观测通过鼠标在编码码型中选择“AMI码”，点击“基带设置”按钮，将基带数据设置为：16bit，64K，然后修改16bit编码开关的值。用示波器通道1观测编码前基带数2TP1，用通道2观测编码数据2TP4；尝试修改不同的编码开关组合，观测不同数据编码数据的变化。将基带数据设置为：“15-PN”，“64K”，观测编码前数据2TP1和编码数据2TP4，并记录波形。（2）译码观测使用双踪示波器，同时观测编码前数据2TP1和译码后数据2TP9，观测编码前数据是否相同。尝试多次修改编码数据，观测译码数据是否正确。4．HDB3码编译码实验（1）编码观测通过鼠标在编码码型中选择“HDB3码”，点击“基带设置”按钮，将基带数据设置为：16bit，64K，然后修改16bit编码开关的值。用示波器通道1观测编码前基带数2TP1，用通道2观测编码数据2TP4；尝试修改不同的编码开关组合，观测不同数据编码数据的变化。将基带数据设置为：“15-PN”，“64K”，观测编码前数据2TP1和编码数据2TP4，并记录波形。10（2）译码观测使用双踪示波器，同时观测编码前数据2TP1和译码后数据2TP9，观测编码前数据是否相同。尝试多次修改编码数据，观测译码数据是否正确。（3）AMI与HDB3编译码对比将基带信号修改为不同的基带码型，分别观测AMI和HDB3，分析两种编码的区别，并分析定时信息是否丰富，是够包含直流分量，根据结果分析HDB3编码的优势。1）将基带数据设置为全“1”码：观测分析AMI和HDB3码的区别；2）将基带数据设置为全“0”码：观测分析AMI和HDB3码的区别；113）将基带数据设置为“1000100010001000”码：观测分析AMI和HDB3码的区别；4）将基带数据设置为“11000011000