实验3基带信号的常见码型变换

信息院    14电本      基带信号的常见码型变换实验 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．时钟与基带数据发生模块，位号：G 2．20M双踪示波器1台 三、实验工作原理 在实际的基带传输系统中，传输码的结构应具有下列主要特性： 1) 相应的基带信号无直流分量，且低频分量少； 2) 便于从信号中提取定时信息； 3) 信号中高频分量尽量少，以节省传输频带并减少码间串扰； 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) 编译码设备要尽可能简单 1.1 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 的正电平示，“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。 图16-1  单极性不归零码 1.2 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。 图 16-2  双极性不归零码 1.3 单极性归零码（RZ码） 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。 图 16-3  单极性归零码 1.4 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。 图 16-4  双极性归零码 1.5 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。 例如： 消息代码：  1  1  0  0  1  0  1  1  0… 曼彻斯特码：10  10  01  01  10  01  10  10  01… 曼彻斯特码只有极性相反的两个电平，因为曼彻斯特码在每个码元中期的中心点都存在电平跳变，所以含有位定时信息，又因为正、负电平各一半，所以无直流分量。 图 16-5  曼彻斯特编码 1.6 CMI码 CMI码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。 例如： 消息代码：1  0  1  0  0  1  1  0… CMI码：  11  01  00  01  01  11  00  01… 或：  00  01  11  01  01  00  11  01… 图 16-6  CMI码 1.7 密勒码 米勒（Miller）码又称延迟调制码，它是双向码的在一种变形。 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”。 具体编码示例如下： 例如： 消息代码：1  1  0  1  0  0  1  0… 密勒码：  10  10  00  01  11  00  01  11… 或：      01  01  11  10  00  11  10  00… 图 16-7  密勒编码 1.8 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共有9种状态，故可灵活的选择其中4种状态。 4列出了其中一种使用广泛的格式，编码时两个模式交替变换。 表格 4 PST码 二进制代码 ＋模式 －模式 0 0 － ＋ － ＋ 0 1 0 ＋ 0 — 1 0 ＋ 0 － 0 1 1 ＋ － ＋ －       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。 例如： 消息代码：01  00  11  10  10  11  00…  PST码：  0+  -+  +-  -0    +0  +-  -+… 或:：  0-  -+    +-  +0  -0    +-  -+… 图 16-8  PST码 四、实验设置 1．拨码器4SW01、4SW02（时钟与基带数据发生模块）使用说明： （1）4SW01为8比特基带信号设置开关，每位拨上为1，拨下为0。如下图设置： 即表示为11100110的数字基带信号。 4SW02 （2）4SW02为系统功能设置开关，每位拨上为1，拨下为0，设置不同码型，详细设置见表格5： 表格 5  4SW02开关码型选择表 1XXXX 1X000 1X001 1X010 1X011 1X100 1X101 1X110 注：第2位，X=0时基带数据为4SW01拨码器设置数据，X=1时基带数据为15位m序列，设置的基带数据可以在4P01铆孔测试。 （3）码型变换内部结构组成框图如下图（4TP01为编码输出，4TP02为编码时钟）。 4TP01 变换的码型输出 4SW02 图16-9码型变换内部结构组成框图 五、实验步骤 1．在关闭系统电源的条件下，“时钟与基带数据产生器模块”插到底板插座上（位号为： G），具体位置可见底板右上角的“实验模块位置分布表”。本模块的CPLD中集成了数字基带信号的码型的各种变换功能。 2．打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。 3．根据前面介绍，设置不同的基带数据和编码类型，用示波器观测4TP01测量点码型变换后的波形，并与4P01（变换前）的波形进行比较。 输入基带信号：11100110 当4SW02开关码型选择RZ（10000）时： 当4SW02开关码型选择BNRZ（10001）时： 当4SW02开关码型选择BRZ（10010）时： 当4SW02开关码型选择CMI（10011）时： 当4SW02开关码型选择曼彻斯特码型（10100）时： 当4SW02开关码型选择密勒码型（10101）时： 当4SW02开关码型选择PST时（10110）： 4．实验完毕关闭电源，整理好实验器件。