码型变换实验

通信原理实验报告实验题目——码型变换实验一、实验目的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。二、实验内容1．观察NRZ码、RZ码、BRZ码、BNRZ码、AMI码、HDB3码的波形。2．观察全0码或全1码时各码型波形。3．观察HDB3码、AMI码、BNRZ码正、负极性波形。4．观察NRZ码、RZ码、BRZ码、BNRZ码、AMI码、HDB3码经过码型反变换后的输出波形。三、实验器材信号源模块、码型变换模块、20M双踪示波器、连接线（若干）四、实验原理1．编码规则①NRZ码：NRZ码的全称是单极性不归零码，在这种二元码中用高电平和低电平（这里为零电平）分别表示二进制信息“1”和“0”，在整个码元期间电平保持不变。例如：②RZ码：RZ码的全称是单极性归零码，与NRZ码不同的是，发送“1”时在整个码元期间高电平只持续一段时间，在码元的其余时间内则返回到零电平。例如：③BNRZ码：BNRZ码的全称是双极性不归零码，在这种二元码中用正电平和负电平分别表示“1”和“0”。与单极性不归零码相同的是整个码元期间电平保持不变，因而在这种码型中不存在零电平。例如：④BRZ码：BRZ码的全称是双极性归零码，与BNRZ码不同的是，发送“1”和“0”时，在整个码元期间高电平或低电平只持续一段时间，在码元的其余时间内则返回到零电平。⑤AMI码：AMI码的全称是传号交替反转码，其编码规则如下：信息码中的“0”仍变换为传输码的“0”；信息码中的“1”交替变换为传输码的“+1、－1、＋1、－1、„”。例如：代码：10011000111……AMI码：+100-1+1000-1+1-1…..⑥HDB3码：HDB3码的全称是三阶高密度双极性码，其编码规则如下：将4个连“0”信息码用取代节“000V”或“B00V”代替，当两个相邻“V”码中间有奇数个信息“1”码时取代节为“000V”码；有偶数个信息“1”码（包括0个）时取代节为“B00V”，其它的信息“0”码仍为“0”码，这样，信息码的“1”码变为带有符号的“1”码即“+1”或“－1”。2．电路原理将信号源产生的NRZ码和位同步信号BS送入U01进行变换，可以直接得到各种单极性码和各种双极性码的正、负极性编码信号，如HDB3的正、负极性编码信号送入U02的选通控制端，控制模拟开关轮流选通正、负电平，从而得到完整的HDB3码。解码时同样也需要先将双极性的HDB3码变换成分别代表正极性和负极性的两路信号，再送入CPLD进行解码，得到NRZ码。其它双极性码的编、解码过程相同。①NRZ码从信号源“NRZ”点输出的数字码型即为NRZ码②BRZ、BNRZ码将NRZ码和位同步信号BS分别送入双四路模拟开关U03的控制端作为控制信号，在同一时刻，NRZ码和BS信号电平高低的不同组合（00、01、10、11）将控制U03分别接通不同的通道，输出BRZ码和BNRZ码。X通道的4个输入端X0、X1、X2、X3分别接－5V、GND、＋5V、GND，在控制信号控制下输出BRZ码；Y通道的4个输入端Y0、Y1、Y2、Y3分别接－5V、－5V、＋5V、＋5V，在控制信号控制下输出BNRZ码。解码时通过电压比较器U07将双极性的BRZ和BNRZ码转换为两路单极性码，即双—单变换，再送入U01进行解码，恢复出原始的NRZ码。③RZ码它的编、解码方法与BRZ、BNRZ是一样的，编解码过程直接在U01中完成。④AMI码由于AMI码是双极性的码型，所以它的变换过程分成了两个部分。首先，在U01中，将NRZ码经过一个时钟为BS的JK触发器后，再与NRZ信号相与后得到控制信号AMIB，该信号与NRZ码作为控制信号送入单八路模拟开关U06的控制端，U06的输出即为AMI码。解码过程与BNRZ码一样，也需先经过双—单变换，再送入U01进行解码。⑤HDB3码它的编、解码过程与AMI码相同。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。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。（2）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。（3）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。（4）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。（5）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。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解码将示波器设为双踪状态比较解码信号与信号源的NRZ码（2）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。（3）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（4）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（5）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（如果发现波形不正确，请按下复位键后继续观察）六、实验结果步骤3：BS波形2BS波形NRZ波形步骤4RZ波形HDB3编码BRZ编码BNRZ编码AMI编码步骤5RZ解码实验HDB3解码：双路输出1双路输出2解码输入2解码输出处的HDB3码BRZ-1处输出波形BRZ解码输入BRZ解码与信号源NRZ码BNRZ解码：双路输出1双路输出2解码输入2解码信号与信号源对比步骤5：双路输出1双路输出2解码输入2解码信号与信号源的NRZ比较七、实验思考题1，已知信息代码为100000000011，求相应的AMI码、HDB3码将“编码方式选择”拨码开关拨为00000010，则编码实验选择为AMI方式。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。AMI码：[phone]+1HDB3码：+1000+v000-b0-1+1