实验六 码形变换实验.docx
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实验六码形变换实验
云南师范大学物理与电子信息学院
实验报告
班级
11级电子
姓名
李开斌
学号
114090315
日期
2014.04.18
实验题目
码形变换实验
实验目的要求
1.了解几种常见的数字基带信号。
2.掌握常用数字基带传输码型的编码规则。
3.掌握用FPGA实现码型变换的方法。
实验仪器,用具
1.信号源模块1块
2.码型变换模块1块
3.20M双踪示波器1台
4.连接线若干
实验原理:
1.二元码
(1)在很多教材中将单极性归零码称为归零RZ码,而将与归零相对应的单极性和双极性不归零码称为不归零NRZ码。
我们实验指导书中则采用NRZ码代表单极性不归零码,用BNRZ码代表双极性不归零码。
并且在大部分实验中均以NRZ码作为输入信号或基带信号。
本实验也是用信号源的NRZ码作为输入信号。
(2)二元码中最简单的二元码如单极性不归零码、单极性归零码和双极性不归零码的功率谱中有丰富的低频乃至直流分量。
这对于大多数采用交流耦合的有线信道来说是不允许的。
此外,当包含长串的连续“1”或“0”时,非归零码呈现出连续的固定电平。
由于信号中不出现跳变,因而无法提取定时信息。
它们存在的另一个问题是:
它们不具有检测错误的能力。
由于信道频带受限并且存在其他干扰,经传输信道后基带信号波形会产生畸变,从而导致接收端错误地恢复原始信息。
并且由于上述二元码信息中每个“1”和“0”分别独立地相应于某个传输电平,相邻信号之间不存在任何制约,正是这种不相关性使这些基带信号不具有检测错误信号状态的能力。
由于这些问题,它们通常只用于机内或很近距离的信息传递。
(3)BPH码
由于双相码在每个码元间隔的中心部分都存在电平跳变,因此在频谱中存在很强的定时分量,它不受信源统计特性的影响。
此外,由于方波周期内正、负电平各占一半,因而不存在直流分量。
显然,这种优点是用频带加倍来换取的。
双相码适用于数据终端设备在短距离上的传输。
(4)CMI码
CMI码也没有直流分量,却有频繁出现的波形跳变,便于恢复定时信号。
而且从CMI码波形可知,用负跳变可直接提取位定时信号,不会产生相位不确定问题。
相比之下,在数字双相码中采用一种跳变提取的定时信号相位是不确定的。
但若采用两种跳变提取定时信号,则频率是位定时频率的两倍,由它分频得到位定时信号时,也必存在相位不确定问题。
传号反转码的另一个特点是它有检测错误的能力。
根据它的编码规则,在正常情况下“10”是不可能在波形中出现的,连续的“00”和“11”也是不可能的,这种相关性可以用来检测因信道而产生的部分错误。
在CMI码中,原始的二元信息在编码后都用一组两位的二元码来表示,因此这类码又称为1B2B码型。
2.编码原理框图
图1-1编码原理框图
框图的实现:
(1)单极性的RZ码、BPH码、CMI码可直接通过CPLD实现编码。
(2)双极性的BRZ码、BNRZ码、AMI码、HDB3码通过CPLD编码后,必须通过外接的具有正、负极性输出的数据选择器生成。
3.解码部分原理框图
框图的实现:
(1)单极性的RZ码、BPH码、CMI码可直接通过CPLD实现解码。
(2)双极性的BRZ码、BNRZ码、AMI码、HDB3码先通过双(极性)—单(极性)变换器,再将变换得到的单极性送入CPLD实现解码。
图1-2解码原理框图
数据记录和数据处理(包括列出必要的算式和误差处理):
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开关POWER1、POWER2,对应的发光二极管LED01、LED02发光,按一下信号源模块的复位键,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.将信号源模块的拨码开关SW04、SW05设置为0000010100000000,SW01、SW02、SW03设置为011100100011000000101011。
按实验一的介绍,此时分频比千位、十位、个位均为0,百位为5,因此分频比为500,此时位同步信号频率应为4KHz。
观察BS、2BS、NRZ各点波形。
4.编码实验(在每次改变编码方式后,请按下复位键)
(1)RZ编码实验
a.将“编码方式选择”拨码开关拨为10000000,则编码实验选择为RZ方式。
b.将信号源模块与码型变换模块上以下三组输入/输出点用连接线连接:
BS与BS、2BS与2BS、NRZ与NRZ。
c.从“编码输出1处”观察RZ编码,参见实验结果
(1)编码所示。
如果发现波形不正确,请按下复位键后继续观察。
(2)BPH编码实验
a.将“编码方式选择”拨码开关拨为01000000,则编码实验选择为BPH方式。
b.将信号源模块与码型变换模块上以下三组输入/输出点用连接线连接:
BS与BS、2BS与2BS、NRZ与NRZ。
c.从“编码输出1处”观察BPH编码,参见实验结果
(2)编码所示。
如果发现波形不正确,请按下复位键后继续观察。
(3)CMI编码实验
a.将“编码方式选择”拨码开关拨为00100000,则编码实验选择为CMI方式。
b.将信号源模块与码型变换模块上以下三组输入/输出点用连接线连接:
BS与BS、2BS与2BS、NRZ与NRZ。
c.从“编码输出1处”观察CMI编码,参见实验结果(3)编码所示。
如果发现波形不正确,请按下复位键后继续观察。
(4)HDB3编码实验
a.将“编码方式选择”拨码开关拨为00010000,则编码实验选择为HDB3方式。
b.将信号源模块与码型变换模块上以下三组输入/输出点用连接线连接:
BS与BS、2BS与2BS、NRZ与NRZ。
c.从“编码输出2处”观察HDB3编码,参见实验结果(4)编码所示。
如果发现波形不正确,请按下复位键后继续观察。
(5)BRZ编码实验
a.将“编码方式选择”拨码开关拨为00001000,则编码实验选择为BRZ方式。
b.将信号源模块与码型变换模块上以下三组输入/输出点用连接线连接:
BS与BS、2BS与2BS、NRZ与NRZ。
c.从“BRZ”处观察BRZ编码,参见实验结果(5)编码所示。
如果发现波形不正确,请按下复位键后继续观察。
(6)BNRZ编码实验
a.将“编码方式选择”拨码开关拨为00000100,则编码实验选择为BNRZ方式。
b.将信号源模块与码型变换模块上以下三组输入/输出点用连接线连接:
BS与BS、2BS与2BS、NRZ与NRZ。
c.从“BNRZ”处观察BNRZ编码,参见实验结果(6)编码所示。
如果发现波形不正确,请按下复位键后继续观察。
(7)AMI编码实验
a.将“编码方式选择”拨码开关拨为00000010,则编码实验选择为AMI方式。
b.将信号源模块与码型变换模块上以下三组输入/输出点用连接线连接:
BS与BS、2BS与2BS、NRZ与NRZ。
c.从“编码输出2处”观察AMI编码,参见实验结果(7)编码所示。
如果发现波形不正确,请按下复位键后继续观察。
5.解码实验:
(在每次改变解码方式后,请按下复位键)
(1)RZ解码实验
a.将“编码方式选择”拨码开关拨为10000000,则编码实验选择为RZ方式。
b.在RZ编码方式的前提下,用线连接“编码输出1”与“解码输入1”。
c.从“解码输出处”观察RZ解码。
并将示波器设为双踪状态比较解码信号与信号源的NRZ码,参见实验结果
(1)解码所示。
如果发现波形不正确,请按下复位键后继续观察。
(2)BPH解码实验
a.将“编码方式选择”拨码开关拨为01000000,则编码实验选择为BPH方式。
b.在BPH编码方式的前提下,用线连接“编码输出1”与“解码输入1”。
c.从“解码输出处”观察BPH解码。
并将示波器设为双踪状态比较解码信号与信号源的NRZ码,参见实验结果
(2)解码所示。
如果发现波形不正确,请按下复位键后继续观察。
(3)CMI解码实验
a.将“编码方式选择”拨码开关拨为00100000,则编码实验选择为CMI方式。
b.在CMI编码方式的前提下,用线连接“编码输出1”与“解码输入1”。
c.从“解码输出处”观察CMI解码。
并将示波器设为双踪状态比较解码信号与信号源的NRZ码,参见实验结果(3)解码所示。
如果发现波形不正确,请按下复位键后继续观察。
(4)HDB3解码实验
a.将“编码方式选择”拨码开关拨为00010000,则编码实验选择为HDB3方式。
b.在HDB3编码方式的前提下,用线连接“编码输出2”与“解码输入2”。
c.分别观察双路输出1,双路输出2,并与解码输入2相比较。
d.从“解码输出处”观察HDB3解码。
并将示波器设为双踪状态比较解码信号与信号源的NRZ码,参见实验结果(4)解码所示。
如果发现波形不正确,请按下复位键后继续观察。
(5)BRZ解码实验
a.将“编码方式选择”拨码开关拨为00001000,则编码实验选择为BRZ方式。
b.在BRZ编码方式的前提下,用线连接“BRZ”与“BRZ解码输入”。
c.观察“BRZ-1”处输出波形,并与“BRZ解码输入”处波形进行比较。
d.从“解码输出处”观察BRZ解码。
并将示波器设为双踪状态比较解码信号与信号源的NRZ码,参见实验结果(5)解码所示。
如果发现波形不正确,请按下复位键后继续观察。
(6)BNRZ解码实验
a.将“编码方式选择”拨码开关拨为00000100,则编码实验选择为BNRZ方式。
b.在BNRZ编码方式的前提下,用线连接“BNRZ”与“解码输入2”。
c.分别观察双路输出1,双路输出2,并与解码输入2进行比较。
d.从“解码输出处”观察BNRZ解码。
并将示波器设为双踪状态比较解码信号与信号源的NRZ码,参见实验结果(6)解码所示。
如果发现波形不正确,请按下复位键后继续观察。
(7)AMI解码实验
a.将“编码方式选择”拨码开关拨为00000010,则编码实验选择为AMI方式。
b.在AMI编码方式的前提下,用线连接“编码输出2”与“解码输入2”。
c.分别观察双路输出1,双路输出2,并与解码输入2进行比较。
d.从“解码输出处”观察AMI解码。
并将示波器设为双踪状态比较解码信号与信号源的NRZ码,参见实验结果(7)解码所示。
如果发现波形不正确,请按下复位键后继续观察。
6.任意改变信号源模块上的拨码开关SW01、SW02、SW03的设置,重复实验5.4、实验5.5的内容。
7.将信号源模块上的拨码开关SW01、SW02、SW03全部拨为1或全部拨为0,重复实验5.4、实验5.5的内容。
6.实验结果
输入:
信号源的拨码开关SW04、SW05设置为0000010100000000,500分频;
SW01、SW02、SW03设置为011100100011000000101011
BS:
信号源测试点BS输出的方波
2BS:
信号源测试点2BS输出的方波
NRZ:
信号源测试点NRZ输出的NRZ码
(1)RZ编解码
1.编码输出1处输出的RZ码2.解码输出处输出的RZ解码(与NRZ双踪)
(2)BPH编解码
1.编码输出1处输出的BPH码2.解码输出处输出的BPH解码(与NRZ双踪)
(3)CMI编解码
1.编码输出1处输出的CMI码2.解码输出处输出的CMI解码(与NRZ双踪)
(4)HDB3编解码
1.编码输出2处输出的HDB3码2.解码输出处输出的HDB3解码(与NRZ双踪)
3.双路输出1测试点(HDB3编码4.双路输出2测试点(HDB3编码
正极性输出点信号)负极性输出点信号)
(5)BRZ编解码
1.BRZ测试点输出的BRZ码2.解码输出处输出的BRZ解码(与NRZ双踪)
3.BRZ—1测试点(BRZ编码单极性
信号输出点)输出的码型
(6)BNRZ编解码
1.BNRZ测试点输出的BNRZ码2.解码输出处输出的BNRZ解码(与NRZ双踪)
3.双路输出1测试点(BNRZ编码正4.双路输出2测试点(BNRZ编码
极性信号)输出的码型负极性)输出点码型
(7)AMI编解码
1.双路输出2测试点输出的AMI码2.解码输出处输出的AMI解码
(与NRZ双踪)
3.双路输出1测试点(AMI编码4.双路输出2测试点(AMI编码
正极性输出点信号)负极性输出点信号)
7.信号源模块、码型变换模块中的主要元器件。
讨
论
在实际的基带传输系统中,是否所有的代码的电波形都能在信道中传输?
答:
并不是所有代码的电波形都能在信道中传输,如含直流和丰富低频成分的基带信号就不适宜在信道中传输。
对传输用的基带信号的选择,应该从哪些方面来考虑?
如果在较为复杂的基带传输系统中,传输码的结构应具有哪些特性?
答:
对传输用的基带信号的选择,应该从传输码型选择和基带脉冲两个方面来考虑;在较为复杂的基带传输系统中,传输码的结构应具有:
(1)能从其相应的基带信号中获取定时信息。
(2)相应的基带信号无直流成分和只有很小的低频成分。
(3)不受信息源统计特性的影响,即能适应于信息源的变化。
(4)尽可能地提高传输码型的传输效率。
(6)具有内在的检错能力等。
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年月日
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- 实验六 码形变换实验 实验 形变