通信原理实验指导书2资料.docx

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通信原理实验指导书2资料

编号（学号）：

13884019

通信原理实验报告

学院：

信息与电气工程学院

专业：

09电信

姓名：

邹邦智

完成日期：

2012年7月10日

2010年3月

实验要求及注意事项

1、实验前必须充分预习，完成指定的预习任务。

预习要求如下：

1）认真阅读实验指导书，分析、掌握实验电路的工作原理，并进行必要的估算；

2）熟悉实验任务；

3）复习实验中所用的仪器的使用方法及注意事项。

2、使用仪器前必须了解其性能、操作方法及注意事项，在使用时应严格遵守。

3、实验时接线要认真，相互仔细检查，确定无误后才能接通电源，初学或没有把握应经指导教师审查同意后再接通电源。

4、实验时应注意观察，若发现有破坏性异常现象（例如有元件冒烟、发烫、或有异味）应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。

找出原因、排除故障，经指导教师同意后再继续实验。

5、实验过程中需要改变接线时，应关断电源后才能拆、接线。

6、实验过程中应仔细观察实验现象，认真记录实验结果（数据、波形、现象），所记录的实验结果经指导教师审阅签字后再拆除实验线路。

7、实验结束后，必须关断电源、拔出电源插头，并将仪器、设备、工具、导线等按规定整理好。

8、实验后每个同学必须按要求独立完成实验报告。

实验一AMI/HDB3码编译码过程实验

一、实验目的

1.熟悉AMI/HDB3码编译码的原理及工作过程；

2.观察AMI/HDB3码码型变换编译码电路的测量点波形。

二、实验工作原理

（一）HDB3/AMI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交替的变换为传输码的+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1B/1T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。

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，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000V）；而当上述两个要求不能同时满足时，则改用B00V或B00V,实质上是将取代节000V中第一个“0”码改成B码）。

3、HDB3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。

下面我们举个列子来具体说明一下，如何将二进制码转换成HDB3码。

二进制码序列：

10000101000001110000000001

HDB3码码序列：

V-1000V+10-1B00V0-1+1-1000VB00V0-1

从上例可以看出两点：

、

（1）当两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。

从上述原理看来，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个连0码，再将所有-1变成+1后便得到原消息代码。

图1-1NRZ-HDB3码编码工作波形

（二）HDB3/AMI译码原理

译码是编码的逆过程。

其波形如图1-2所示。

图1-2HDB3译码工作波形

实验电路工作原理

在实验系统中，HDB3/AMI的编译码由CPLD完成，U501内部编码程序完成HDB3/AMI的编码，U501内部译码程序完成HDB3/AMI译码。

在该电路模块中，没有采用复杂的线圈耦合的方法来实现HDB3码，而是采用U504A（TL082）对HDB3/AMI码的输出进行变换。

SW501、SW502、SW503使用说明：

1．SW501为8比特基带信号设置开关，每位拨上位1，拨下位0，速率为32KHZ（或者64KHZ），如下图设置

即表示为11100110，速率为64KHZ（或者128KHZ）的数字基带信号。

2．SW502为系统功能设置开关，每位拨上位1，拨下为0。

最左端一位为基带信号选择位，拨上即选择SW501设置的8位数字信号送往编码模块，拨下即选择15位随机码，码序列为111100*********，送往编码模块。

左端第二位为基带信号速率选择位，拨上即选择32KHZ，拨下即选择64KHZ。

右端两位为功能设置，全部拨下00，即选择HDB3/AMI编译码功能（K503的1-2脚为AMI编译码，2-3脚为HDB3编译码）。

3．SW503设置确定按钮，每当SW501、SW502设置后，需按SW503确定。

编码部分：

完成AMI/HDB3编码实验。

其结构组成框图如下图1-3

图1-3AMI/HDB3编码结构组成框图

译码模块：

完成AMI/HDB3译码实验。

其结构组成框图如下图1-4

图1-4AMI/HDB3译码结构组成框图

三、实验任务

1、在RZ8631实验平台的“调制模块”位置插“AMI/HDB3编译码系统模块”。

2、当输入8位码为全“0”、全“1”、伪随机码、任意码时，分析AMI/HDB3码型变换结果。

3、观测AMI/HDB3码型变换波形，验证你的分析结果。

四、测量点说明

TP501：

数字基带信号；

TP502：

编码时钟；

TP503：

AMI/HDB3正极性编码；

TP504：

AMI/HDB3负极性编码；

TP505：

AMI/HDB3编码输出；

TP506：

译码输出，波形应与PT501同。

五、实验报告要求

1、根据实验结果，画出AMI/HDB3码编译码电路的测量点波形图。

2、写出AMI/HDB3码编译码的工作过程。

实验二眼图观察测量实验

一、实验目的

学会观察眼图及其分析方法。

二、实验电路工作原理

我们知道衡量整个通信系统的传输质量，最直观的方法就是用眼图来衡量传输畸变和噪声干扰的方法。

我们知道，在实际的通信系统中，数字信号经过非理想的传输系统必定要产生畸变，信号通过信道后，也会引入噪声和干扰，也就是说，总是在不同程度上存在码间串扰的。

在码间串扰和噪声同时存在情况下，系统性能很难进行定量的分析，常常甚至得不到近似结果。

为了便于实际评价系统的性能，常用所谓“眼图”。

眼图可以直观地估价系统的码间干扰和噪声的影响，是一种常用的测试手段。

什么是眼图？

所谓“眼图”，就是由解调后经过低通滤波器输出的基带信号，以码元定时作为同步信号在示波器屏幕上显示的眼图波形。

从这个称为眼图的图形上可以估计出系统的性能（指码间串扰和噪声的大小）。

另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输特性。

在图2-1中画出两个无噪声的波形和相应的“眼图”，一个无失真，另一个有失真（码间串扰）。

图2-1中可以看出，眼图是由虚线分段的接收码元波形叠加组成的。

眼图中央的垂直线表示取样时刻。

当波形没有失真时，眼图是一只“完全张开”的眼睛。

在取样时刻，所有可能的取样值仅有两个：

+1或-1。

当波形有失真时，在取样时刻信号取值分布在小于+1或大于-1附近，“眼睛”部分闭合。

这样，保证正确判决所容许的噪声电平就减小了。

换言之，在随机噪声的功率给定时，将使误码率增加。

“眼睛”张开的大小就指明失真的严重程度。

为便于说明眼图和系统性能的关系，我们将它简化成图2-2的形状。

由此图可以看出：

（1）最佳取样时刻应选择在眼睛张开最大的时刻；

（2）眼睛闭合的速率，即眼图斜边的斜率，表示系统对定时误差灵敏的程度，斜边愈陡，对定位误差愈敏感；（3）在取样时刻上，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量；（4）在取样时刻上，上下两阴影区的间隔垂直距离之半是最小噪声容限，噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决；（5）阴影区与横轴相交的区间表示零点位置变动范围，它对于从信号平均零点位置提取定时信息的解调器有重要影响。

实验室理想状态下的眼图如图2-3所示。

衡量眼图质量的几个重要参数有：

1.眼图开启度（U-2△U）/U

指在最佳抽样点处眼图幅度“张开”的程度。

无畸变眼图的开启度应为100﹪。

图2-1无失真及有失真时的波形及眼图

（a）无码间串扰时波形；无码间串扰眼图

（b）有码间串扰时波形；有码间串扰眼图

图2-2眼图的重要性质

其中U=U++U-

2.“眼皮”厚度2△U/U

指在最佳抽样点处眼图幅度的闭合部分与最大幅度之比，无畸变眼图的“眼皮”厚度应等于0。

3.交叉点发散度△T/T

指眼图过零点交叉线的发散程度，无畸变眼图的交叉点发散度应为0.

4.正负极性不对称度

指在最佳抽样点处眼图正、负幅度的不对称程度。

无畸变眼图的极性不对称度应为0。

最后，还需要指出的是：

由于噪声瞬时电平的影响无法再眼图中得到完整的反映，因此，即使在示波器上显示的眼图是张开的，也不能完全保证判决全部准确。

不过，原则上总是眼睛张开得越大，实际判决越准确。

所以，还是可以通过眼图的张开度来衡量和比较基带信号的质量，并以此为依据来调整信号在信道中的传输特性，使信号在通信系统信道中传输尽最大可能接近于最佳工作状态。

在图2-3中给出从示波器上观察到的比较理想状态下的眼图照片。

图2-3实验室理想状态下的眼图

三、实验内容

眼图观察及分析实验。

四、实验步骤

1.用示波器的一根探头放在TP105，另一根探头放在TP405上，使波形同步，则观察到的是眼图波形；

2.用示波器的一根探头放在TP404，另一根探头放在TP405上，使之波形同步，则观察到的是升余弦波形。

五、测量点说明

1.TP404：

数字基带信号输出；

2.TP105：

32KHz时钟信号；

3.TP405：

观察