实验五基带码型产生实验33.docx

1、实验五基带码型产生实验33实验五 基带码型产生实验1、实验目的1、掌握基带传输码型的特点；2、掌握常用的基带传输码的产生方法；3、能用matlab编写程序产生一些常用的码型，如RZ、NRZ、AMI、Miller、双相码等。2、实验原理1、数字基带信号 设消息代码由二进制符号0和1组成（1）单极性码：基带信号的0电位及正电位分别与二进制符号的0与1对应； （2）双极性码：二进制符号0、1分别与正、负电位相对应；（3）单极性归零码：有电脉冲比码元宽度窄，每个脉冲都回到零电位；（4）双极性归零码：相邻脉冲之间必定留有零电位的间隙。（5）差分波形：用相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码，以电平跳变

2、表示“1”，以电平不变表示“0”。2、基带传输码的要求（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少的低频成分；（3）不受信源统计特性的影响，即能适应于信源的变化；（4）尽可能地提高传输码型的传输效率；（5）具有内在的检错能力。3、基带传输常用码型(1)AMI码传号交替反转码编码规则：“1” 交替变成“1” 和“1” ；“0” 仍保持为“0” 。消息码1100101AMI码+1-100+10-1特点：无直流成分，且只有很少的低频成分，编码简单，提取定时信号困难。（2）HDB3码三阶高密度双极性码编码规则：先检查消息代码中的连0情况，当没有4个或4个以上连0时

3、，按AMI码的编码原则；当有时则将每4个连0小段的第4个0变换成与前一个非0符号同极性的符号。但这可能会破“环极性交替反转”的规律。这个符号被称为破环符号，用V表示（即+1记为+V,-1记为-V)。为使附加V符号后原码仍为无直流分量，还必须保证相邻V符号也极性交替。这一点，当相邻V符号之间有奇数个非0符号时，是能保证的；当有偶数个非0符号时，则不能保证，这时再将该小段的第1个0变换成+B或-B，B符号的极性与前一个非0符号极性相反，并让后面的非0符号从V符号开始在交替变化。消息码100001 000011000011AMI码-10000+10000-1+10000-1+1HDB3码-1000-

4、V+1000+V-1+1-B00-V+1-1-1000-1+1000+1-1+1-100-1+1-1译码-10000+10000-1+10000+1-1100001000011000011(3)、双相码-曼彻斯特码编码规则为：每个二进制代码分别用两个具有不同相位的二进制新码去取代的码。001；110。消息码1100101双相码10100101100110(4)Miller码延迟调制码编码规则：“1”码用码元持续时间中心点出现跃变来表示，即用“10”或“01”表示。“0”码分两种情况处理：对于单个“0”时，在码元持续时间内不出现电平跃变，且与相邻码元的边界处也不跃变；对于连“0”时，在两个“0”

5、码的边界处出现电平跃变，即“00”与“11”交替。双相码的下降沿正好对应于密勒码的跃变沿。（5）CMI码传号反转码编码规则：“1”码交替用“11”和“00”表示；“0”码用“01”表示。（6）条件双相码（差分曼彻斯特码）：编码方法：不仅与当前的信息有关，而且与前一个信息也有关，也就是说同一个码元的电平有关，即用中央时刻的电平跳变来表示信息。与绝对双相码的不同的是：对于信息1，则前半时间的电平与前一码元的后半时间电平相同，后半时间与本码元前半时间值相反；对信息0，则前半时间的电平与前一3、实验步骤1. 产生一组单极性码，并绘制出其时域波形（16个）和功率谱波形 M=10000; %产生码元数 L

6、=20; %每码元复制32次dt=0.001; %采样间隔T=L*dt; %码元时间TotalT=M*T; %总时间t=0:dt:TotalT; %时间F=1/dt; %仿真频宽df=1/TotalT; %频率间隔f=-F/2:df:F/2-df; %频率N=M*L; %总长度ShowM=16; %显示码元数ShowN=ShowM*L; ShowT=(ShowN-1)*dt;Showt=0:dt:ShowT; %时间dutyradio=0.5; %占空比%单极性码randwave=round(rand(1,M); %产生二进制随机码,M为码元个数onessample=ones(1,L); %定

7、义复制的次数L,L为每码元的采样点数rerandwave=randwave(onessample,:); %复制的第1行复制L次unipolarwave=reshape(rerandwave,1,L*M); %重排成1*L*M数组X = fft(unipolarwave);X = X / N;mPSD=abs(X).2/(df2);PSD = fftshift(mPSD);PSD = (1/TotalT).*PSD;figure;subplot(2,1,1);plot(Showt,unipolarwave(1:ShowN);subplot(2,1,2);plot(f,10*log(PSD);2

8、. 产生步骤1中极性码对应的双极性码、单极性归零码和双极性归零码的时域波形和功率谱波形； %双极性码bipolarwave=unipolarwave*2-1; %转换成双极性的X1 = fft(bipolarwave);X1 = X1 / N;mPSD1=abs(X1).2/(df2);PSD1 = fftshift(mPSD1);PSD1 = (1/TotalT).*PSD1;figure;subplot(3,2,1);plot(Showt,bipolarwave(1:ShowN);subplot(3,2,2);plot(f,10*log(PSD1);%单极性归零波形unipolarzero

9、wave=zeros(1,N);for i=1:dutyradio*L %dutyradio为占空比 unipolarzerowave(i+0:M-1*L)=randwave; endX2 = fft( unipolarzerowave);X2 = X2 / N;mPSD2=abs(X2).2/(df2);PSD2 = fftshift(mPSD2);PSD2 = (1/TotalT).*PSD2;subplot(3,2,3);plot(Showt, unipolarzerowave(1:ShowN);subplot(3,2,4);plot(f,10*log(PSD2);%双极性归零波形bip

10、olarzerowave=unipolarzerowave*2-1; %转换成双极性的X3 = fft( bipolarzerowave);X3 = X3 / N;mPSD3=abs(X3).2/(df2);PSD3 = fftshift(mPSD3);PSD3 = (1/TotalT).*PSD3;subplot(3,2,5);plot(Showt, bipolarzerowave(1:ShowN);subplot(3,2,6);plot(f,10*log(PSD3);3. 产生步骤1中极性码对应的曼彻斯特码、差分曼彻斯特码和CMI码的时域波形和功率谱波形； %曼彻斯特码manchesewa

11、ve=zeros(1,N);for i=0:M-1 % if (randwave(i+1)=1) manchesewave(i*L+1:i*L+L/2)=0; manchesewave(i*L+L/2+1:i*L+L)=1; else manchesewave(i*L+1:i*L+L/2)=1; manchesewave(i*L+L/2+1:i*L+L)=0; endendX4 = fft(manchesewave);X4 = X4 / N;mPSD4=abs(X4).2/(df2);PSD4 = fftshift(mPSD4);PSD4 = (1/TotalT).*PSD4;figure;s

12、ubplot(2,2,1);plot(Showt,manchesewave(1:ShowN);subplot(2,2,2);plot(f,10*log(PSD4);%差分曼彻斯特码diffmanchesewave=zeros(1,N);lastcode=1;for i=0:M-1 % if (randwave(i+1)=1) %有跳变 if (lastcode=1) diffmanchesewave(i*L+1:i*L+L/2)=0; diffmanchesewave(i*L+L/2+1:i*L+L)=1; lastcode=1; else diffmanchesewave(i*L+1:i*L

13、+L/2)=1; diffmanchesewave(i*L+L/2+1:i*L+L)=0; lastcode=0; end else if (lastcode=1) diffmanchesewave(i*L+1:i*L+L/2)=1; diffmanchesewave(i*L+L/2+1:i*L+L)=0; lastcode=0; else diffmanchesewave(i*L+1:i*L+L/2)=0; diffmanchesewave(i*L+L/2+1:i*L+L)=1; lastcode=1; end endendX5 = fft(diffmanchesewave);X5 = X5

14、 / N;mPSD5=abs(X5).2/(df2);PSD5 = fftshift(mPSD5);PSD5 = (1/TotalT).*PSD5;subplot(2,2,3);plot(Showt, diffmanchesewave(1:ShowN);subplot(2,2,4);plot(f,10*log(PSD5);4、产生步骤1中极性码对应的密勒码、AMI码和HDB3码的时域波形和功率谱波形。 %密勒码millwave=zeros(1,N);lastcode=1;zeronum=0;for i=0:M-1 % if (randwave(i+1)=1) %有跳变 if (lastcode

15、=1) millwave(i*L+1:i*L+L/2)=1; millwave(i*L+L/2+1:i*L+L)=0; lastcode=0; zeronum=0; else millwave(i*L+1:i*L+L/2)=0; millwave(i*L+L/2+1:i*L+L)=1; lastcode=1; zeronum=0; end else if (lastcode=1) if (zeronum=0) %单零不跳 millwave(i*L+1:i*L+L/2)=1; millwave(i*L+L/2+1:i*L+L)=1; lastcode=1; else millwave(i*L+1

16、:i*L+L/2)=0; millwave(i*L+L/2+1:i*L+L)=0; lastcode=0; end zeronum=zeronum+1; else if (zeronum=0) %单零不跳 millwave(i*L+1:i*L+L/2)=0; millwave(i*L+L/2+1:i*L+L)=0; lastcode=0; else millwave(i*L+1:i*L+L/2)=1; millwave(i*L+L/2+1:i*L+L)=1; lastcode=1; end zeronum=zeronum+1; end endendX7 = fft(millwave);X7 =

17、 X7 / N;mPSD7=abs(X4).2/(df2);PSD7 = fftshift(mPSD7);PSD7 = (1/TotalT).*PSD7;%figure;subplot(3,2,1);plot(Showt,millwave(1:ShowN);%subplot(3,2,2);plot(f,10*log(PSD7);%AMI码amiwave=zeros(1,N);lastcode=1;for i=0:M-1 % if (randwave(i+1)=1) %有跳变 if (lastcode=1) amiwave(i*L+1:i*L+L)=-1; lastcode=-1; else a

18、miwave(i*L+1:i*L+L)=1; lastcode=1; end else amiwave(i*L+1:i*L+L)=0; endendX8 = fft(amiwave);X8 = X8 / N;mPSD8=abs(X8).2/(df2);PSD8 = fftshift(mPSD8);PSD8 = (1/TotalT).*PSD8;%subplot(3,2,3);plot(Showt, amiwave(1:ShowN);%subplot(3,2,4);plot(f,10*log(PSD8);%HDB3码hdb3wave=zeros(1,N);lastcode=1; %上一个1状态v

19、onevcount=0; %相邻V之间连1数目zerocount=0; %连零数目for i=0:M-1 % if (randwave(i+1)=1) %有跳变 if (lastcode=1) hdb3wave(i*L+1:i*L+L)=-1; lastcode=-1; vonevcount=vonevcount+1; else hdb3wave(i*L+1:i*L+L)=1; lastcode=1; vonevcount=vonevcount+1; end else zerocount=zerocount+1; if (zerocount=4) if (mod(vonevcount,2)=1

20、) %相邻V之间有奇数个1 if (lastcode=1) %插入000+V hdb3wave(i*L+1:i*L+L)=1; else %插入000-V hdb3wave(i*L+1:i*L+L)=-1; end vonevcount=0; else if (lastcode=1) %插入-B00-V hdb3wave(i-3)*L+1:(i-3)*L+L)=-1; hdb3wave(i*L+1:i*L+L)=-1; lastcode=-1; else %插入+B00+V hdb3wave(i-3)*L+1:(i-3)*L+L)=+1; hdb3wave(i*L+1:i*L+L)=1; la

21、stcode=1; end vonevcount=0; end zerocount=0; else hdb3wave(i*L+1:i*L+L)=0; end endendX9 = fft(hdb3wave);X9 = X9 / N;mPSD9=abs(X9).2/(df2);PSD9 = fftshift(mPSD3);PSD9 = (1/TotalT).*PSD3;%subplot(3,2,5);plot(Showt, hdb3wave(1:ShowN);%subplot(3,2,6);plot(f,10*log(PSD9);四、思考题1、分析产生的各种基带码型的时域波形和功率谱特性；2、试从曼彻斯特码、差分曼彻斯特码、CMI码密勒码、AMI码和HDB3码中任选一种设计其解码波形；2、试从曼彻斯特码、差分曼彻斯特码、CMI码密勒码、AMI码和HDB3码中任选一种设计其基于VHDL的编解码波形。