碼型變換實(shí)驗(yàn)PPT精選文檔

1、1實(shí)驗(yàn)四實(shí)驗(yàn)四 碼型變換實(shí)驗(yàn)碼型變換實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解幾種常見(jiàn)的數(shù)字基帶信號(hào)。2、掌握常用數(shù)字基帶傳輸碼型的編碼規(guī)則。3、掌握用CPLD/FPGA實(shí)現(xiàn)碼型變換的方法。 2 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、觀察NRZ碼、RZ碼、BRZ碼、BNRZ碼、AMI碼、CMI碼、HDB3碼、BPH碼的波形。2、觀察全0碼或全1碼時(shí)各碼型的波形。3、觀察HDB3碼、AMI碼、BNRZ碼的正、負(fù)極性波形。4、觀察NRZ碼、RZ碼、BRZ碼、BNRZ碼、AMI碼、CMI碼、HDB3碼、BPH碼經(jīng)過(guò)碼型反變換后的輸出波形。5、自行設(shè)計(jì)碼型變換電路，下載并觀察輸出波形。 3 三、實(shí)驗(yàn)器材三、實(shí)驗(yàn)器材1、碼型變換模

2、塊 1塊2、信號(hào)源模塊 1塊3、 20M雙蹤示波器 1臺(tái)4、頻率計(jì)（可選） 1臺(tái)5、PC機(jī)（可選） 1臺(tái)6、連接線 若干4 四、實(shí)驗(yàn)原理四、實(shí)驗(yàn)原理編碼規(guī)則： 4.1、NRZ/RZ編碼規(guī)則 4.2、BNRZ/BRZ編碼規(guī)則 4.3、AMI編碼規(guī)則 4.4、HDB3編碼規(guī)則 4.5、BPH編碼規(guī)則 4.6、CMI編碼規(guī)則電路原理： 4.7、NRZ電路原理 4.8、BRZ/BNRZ電路原理 4.9、RZ/BPH/AMI電路原理 4.10、HDB3編碼電路原理 4.11、HDB3解碼電路原理 4.12、CMI電路原理 5 4.1、NRZ/RZ編碼規(guī)則編碼規(guī)則NRZ碼NRZ碼的全稱是單極性不歸零碼，在

3、這種二元碼中用高電平和低電平（這里為零電平）分別表示二進(jìn)制信息“1”和“0”，在整個(gè)碼元期間電平保持不變。例如： 1 0 1 0 0 1 1 0E 0RZ碼RZ碼的全稱是單極性歸零碼，與NRZ碼不同的是，發(fā)送“1”時(shí)在整個(gè)碼元期間高電平只持續(xù)一段時(shí)間，在碼元的其余時(shí)間內(nèi)則返回到零電平。例如： 1 0 1 0 0 1 1 0E 06 4.2、BNRZ/BRZ編碼規(guī)則編碼規(guī)則BNRZ碼BNRZ碼的全稱是雙極性不歸零碼，在這種二元碼中用正電平和負(fù)電平分別表示“1”和“0”。與單極性不歸零碼相同的是整個(gè)碼元期間電平保持不變，因而在這種碼型中不存在零電平。例如：BRZ碼BRZ碼的全稱是雙極性歸零碼，與B

4、NRZ碼不同的是，發(fā)送“1”和“0”時(shí)，在整個(gè)碼元期間高電平或低電平只持續(xù)一段時(shí)間，在碼元的其余時(shí)間內(nèi)則返回到零電平。例如： 1 0 1 0 0 1 1 0E 0-E 1 0 1 0 0 1 1 0E 0-E7 4.3、AMI編碼規(guī)則編碼規(guī)則 AMI碼 AMI碼的全稱是傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼，其編碼規(guī)則如下：信息碼中的“0”仍變換為傳輸碼的“0”；信息碼中的“1”交替變換為傳輸碼的“+1、1、1、1、”。例如： AMI碼的主要特點(diǎn)是無(wú)直流成分，接收端收到的碼元極性與發(fā)送端完全相反也能正確判斷。譯碼時(shí)只需把AMI碼經(jīng)過(guò)全波整流就可以變?yōu)閱螛O性碼。由于其具有上述優(yōu)點(diǎn)，因此得到了廣泛應(yīng)用。但該碼有一個(gè)重要缺

5、點(diǎn)，即當(dāng)用它來(lái)獲取定時(shí)信息時(shí)，由于它可能出現(xiàn)長(zhǎng)的連0串，因而會(huì)造成提取定時(shí)信號(hào)的困難。代碼： 100 1 1000 1 1 1AMI碼： +100 -1 +1000 -1 +1 -18 4.4、HDB3編碼規(guī)則編碼規(guī)則 HDB3碼HDB3碼的全稱是三階高密度雙極性碼，其編碼規(guī)則如下：將4個(gè)連“0”信息碼用取代節(jié)“000V”或“B00V”代替，當(dāng)兩個(gè)相鄰“V”碼中間有奇數(shù)個(gè)信息“1”碼時(shí)取代節(jié)為“000V”；有偶數(shù)個(gè)信息“1”碼（包括0個(gè)）時(shí)取代節(jié)為“B00V”，其它的信息“0”碼仍為“0”碼，這樣，信息碼的“1”碼變?yōu)閹в蟹?hào)的“1”碼即“+1”或“1”。例如： HDB3碼中“1”、“B”的符

6、號(hào)符合交替反轉(zhuǎn)原則，而“V”的符號(hào)破壞這種符號(hào)交替反轉(zhuǎn)原則，但相鄰“V”碼的符號(hào)又是交替反轉(zhuǎn)的。HDB3碼的特點(diǎn)是明顯的，它除了保持AMI碼的優(yōu)點(diǎn)外，還增加了使連0串減少到至多3個(gè)的優(yōu)點(diǎn)，而不管信息源的統(tǒng)計(jì)特性如何。這對(duì)于定時(shí)信號(hào)的恢復(fù)是十分有利的。HDB3碼是ITU-T推薦使用的碼之一。本實(shí)驗(yàn)電路只能對(duì)碼長(zhǎng)為24位的周期性NRZ碼序列進(jìn)行編碼。 代碼： 1000 0 1000 0 1 1 000 0 1 1HDB3碼： -1000 -V +1000 +V -1 +1 -B00 -V +1 -19 4.5、BPH編碼規(guī)則編碼規(guī)則BPH碼BPH碼的全稱是數(shù)字雙相碼（Digital Diphase

7、），又叫分相碼(Biphase，Split-phase)或曼徹斯特碼（Manchester），它是對(duì)每個(gè)二進(jìn)制代碼分別利用兩個(gè)具有兩個(gè)不同相位的二進(jìn)制新碼去取代的碼；或者可以理解為用一個(gè)周期的方波表示“1”碼，用該方波的反相來(lái)表示“0”碼，其編碼規(guī)則之一是：0 01（零相位的一個(gè)周期的方波）；1 10（相位的一個(gè)周期的方波）。例如： BPH碼可以用單極性非歸零碼（NRZ）與位同步信號(hào)的模二和來(lái)產(chǎn)生。雙相碼的特點(diǎn)是只使用兩個(gè)電平，而不像前面二種碼具有三個(gè)電平。這種碼既能提取足夠的定時(shí)分量，又無(wú)直流漂移，編碼過(guò)程簡(jiǎn)單。但這種碼的帶寬要寬些。 代碼： 1 1 0 0 1 0 1雙相碼： 10 10

8、01 01 10 01 1010 4.6、CMI編碼規(guī)則編碼規(guī)則 CMI碼 CMI碼的全稱是傳號(hào)反轉(zhuǎn)碼，其編碼規(guī)則如下：信息碼中的“1”碼交替用“11”和“00”表示，“0”碼用“01”表示。例如： 這種碼型有較多的電平躍變，因此，含有豐富的定時(shí)信息。該碼已被ITU-T推薦為PCM四次群的接口碼型。在光纖傳輸系統(tǒng)中有時(shí)也用CMI碼作線路傳輸碼型。 代碼： 1 1 0 1 0 0 1 0CMI碼： 11 00 01 11 01 01 00 0111 4.7、NRZ電路原理電路原理 將信號(hào)源產(chǎn)生的NRZ碼和位同步信號(hào)BS送入U(xiǎn)900（EPM7128SLC84-15）進(jìn)行變換，可以直接得到各種單極性

9、碼和各種雙極性碼的正、負(fù)極性編碼信號(hào)（因?yàn)镕PGA的I/O口不能直接接負(fù)電平，所以只能將分別代表正極性和負(fù)極性的兩路編碼信號(hào)分別輸出，再通過(guò)外加電路合成雙極性碼），如HDB3的正、負(fù)極性編碼信號(hào)送入U(xiǎn)901（4051）的選通控制端，控制模擬開(kāi)關(guān)輪流選通正、負(fù)電平，從而得到完整的HDB3碼。解碼時(shí)同樣也需要先將雙極性的HDB3碼變換成分別代表正極性和負(fù)極性的兩路信號(hào)，再送入FPGA進(jìn)行解碼，得到NRZ碼。其它雙極性碼的編、解碼過(guò)程相同。NRZ碼從信號(hào)源“NRZ”點(diǎn)輸出的數(shù)字碼型即為NRZ碼，其產(chǎn)生過(guò)程請(qǐng)參考信號(hào)源工作原理。 12 4.8、BRZ/BNRZ電路原理電路原理BRZ、BNRZ碼 將NR

10、Z碼和位同步信號(hào)BS分別送入雙四路模擬開(kāi)關(guān)U902（4052）的控制端作為控制信號(hào)，在同一時(shí)刻，NRZ碼和BS信號(hào)電平高低的不同組合（00、01、10、11）將控制U902分別接通不同的通道，輸出BRZ碼和BNRZ碼。X通道的4個(gè)輸入端X0、X1、X2、X3分別接5V、GND、5V、GND，在控制信號(hào)控制下輸出BRZ碼；Y通道的4個(gè)輸入端Y0、Y1、Y2、Y3分別接5V、5V、5V、5V，在控制信號(hào)控制下輸出BNRZ碼。解碼時(shí)通過(guò)電壓比較器U907（LM339）將雙極性的BRZ和BNRZ碼轉(zhuǎn)換為兩路單極性碼，即雙（極性）單（極性）變換，再送入U(xiǎn)900進(jìn)行解碼，恢復(fù)出原始的NRZ碼。 13 4.

11、9、 RZ/BPH/AMI電路原理電路原理RZ、BPH碼 這兩種碼型的編、解碼方法與BRZ、BNRZ是一樣的，但因?yàn)槭菃螛O性的碼型，所以編、解碼過(guò)程可以直接在U900中完成，在這里不再贅述。AMI碼 由于AMI碼是雙極性的碼型，所以它的變換過(guò)程分成了兩個(gè)部分。首先，在U900中，將NRZ碼經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)鐘為BS的JK觸發(fā)器后，再與NRZ信號(hào)相與后得到控制信號(hào)AMIB，該信號(hào)與NRZ碼作為控制信號(hào)送入單八路模擬開(kāi)關(guān)U905（4051）的控制端，U905的輸出即為AMI碼。解碼過(guò)程與BNRZ碼一樣，也需先經(jīng)過(guò)雙單變換，再送入U(xiǎn)900進(jìn)行解碼。 14 4.10、HDB3編碼電路原理編碼電路原理 HDB3

12、編碼 HDB3碼的編、解碼框圖分別如圖4-1、4-2所示，其編、解碼過(guò)程與AMI碼相同，這里不再贅述。 四連“0”檢測(cè)及補(bǔ)“1”電路取代節(jié)選 擇破壞點(diǎn)形成電路單-雙極性變換電路NRZ信碼HDB3編碼輸出圖圖4-1 HDB3編碼原理框圖編碼原理框圖 15 4.11、HDB3解碼電路原理解碼電路原理 HDB3解碼圖圖4-1 HDB3解碼原理框圖解碼原理框圖 雙-單極性變換電路判決電路破壞點(diǎn)檢測(cè)電路取代節(jié)去除電路HDB3碼輸入NRZ碼輸出位同步信號(hào)16 4.12、CMI電路原理電路原理CMI碼 由于是單極性波形，CMI碼的編解碼過(guò)程全部在U900中完成，其編碼電路原理框圖如圖4-3所示： 采樣反相開(kāi)

13、關(guān)合成翻轉(zhuǎn)電路判決電路BSNRZ信碼01CMI碼輸出圖圖4-3 CMI編碼原理框圖編碼原理框圖 17 五、實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)步驟5.1、將信號(hào)源模塊、碼型變換模塊小心地固定在主機(jī)箱中，確保電源接觸良好。5.2、插上電源線，打開(kāi)主機(jī)箱右側(cè)的交流開(kāi)關(guān)，再分別按下兩個(gè)模塊中的開(kāi)關(guān)POWER1、POWER2，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管LED001、LED002、D900、D901發(fā)光，按一下信號(hào)源模塊的復(fù)位鍵，兩個(gè)模塊均開(kāi)始工作。（注意，此處只是驗(yàn)證通電是否成功，在實(shí)驗(yàn)中均是先連線，后打開(kāi)電源做實(shí)驗(yàn)，不要帶電連線）。5.3、將信號(hào)源模塊的撥碼開(kāi)關(guān)SW101、SW102設(shè)置為00000101 00000000，SW

14、103、SW104、SW105設(shè)置為01110010 00110000 00101010。按實(shí)驗(yàn)一的介紹，此時(shí)分頻比千位、十位、個(gè)位均為0，百位為5，因此分頻比為500，此時(shí)位同步信號(hào)頻率應(yīng)為4KHz。觀察BS、FS、2BS、NRZ各點(diǎn)波形。18 5.4 5.4、實(shí)驗(yàn)連線、實(shí)驗(yàn)連線5.4、 分別將信號(hào)源模塊與碼型變換模塊上以下四組輸入/輸出點(diǎn)用連接線連接：BS與BS、FS與FS、2BS與2BS、NRZ與NRZ。觀察碼型變換模塊上其余各點(diǎn)輸出的波形。 5.5、任意改變信號(hào)源模塊上的撥碼開(kāi)關(guān)SW103、SW104、SW105的設(shè)置，以信號(hào)源模塊的NRZ碼為內(nèi)觸發(fā)源，用雙蹤示波器觀察碼型變換模塊各點(diǎn)

15、輸出的波形。 5.6、將信號(hào)源模塊上的撥碼開(kāi)關(guān)SW103、SW104、SW105全部撥為1或全部撥為0，觀察碼型變換模塊各點(diǎn)輸出的波形。 5.7、通信原理教材中闡述的編碼原理自行設(shè)計(jì)其它碼型變換電路，下載并觀察各點(diǎn)波形。（選做） 19 六、輸入輸出點(diǎn)參考說(shuō)明六、輸入輸出點(diǎn)參考說(shuō)明 6.1、輸入點(diǎn)說(shuō)明 FS：幀同步信號(hào)輸入點(diǎn)。 BS： 位同步信號(hào)輸入點(diǎn)。 2BS： 2倍位同步頻率方波信號(hào)輸入點(diǎn)。 NRZ： NRZ碼輸入點(diǎn)。 20 6.26.2、編碼輸出點(diǎn)說(shuō)明、編碼輸出點(diǎn)說(shuō)明輸出點(diǎn)說(shuō)明（括號(hào)中的碼元數(shù)為與信號(hào)源產(chǎn)生的NRZ相比延遲的碼元數(shù)）RZ:編碼輸出點(diǎn)。 BPH：BPH編碼輸出點(diǎn)。 CMI：C

16、MI編碼輸出點(diǎn)。 HDB3-1：HDB3編碼正極性信號(hào)輸出點(diǎn)。 HDB3-2：HDB3編碼負(fù)極性信號(hào)輸出點(diǎn)。 HDB3：HDB3編碼輸出點(diǎn)。（八個(gè)半個(gè)碼元） BRZ-1：BRZ編碼單極性輸出點(diǎn)。 BRZ： BRZ編碼輸出點(diǎn)。 BNRZ-1：BNRZ編碼正極性信號(hào)輸出點(diǎn)。（與NRZ反相） BNRZ-2：BNRZ編碼負(fù)極性信號(hào)輸出點(diǎn)。（與NRZ相同）。 BNRZ：BNRZ編碼輸出點(diǎn)。 AMI-1： AMI編碼正極性信號(hào)輸出點(diǎn)。 AMI-2：AMI編碼負(fù)極性信號(hào)輸出點(diǎn)。 AMI：AMI編碼輸出點(diǎn)。21 6.36.3、解碼輸出點(diǎn)說(shuō)明、解碼輸出點(diǎn)說(shuō)明輸出點(diǎn)說(shuō)明（括號(hào)中的碼元數(shù)為與信號(hào)源產(chǎn)生的NRZ相比延遲的碼元數(shù)）ORZ：RZ解碼輸出點(diǎn)。（一個(gè)半碼元）OBPH： BPH解碼輸出點(diǎn)。（一個(gè)碼元）OCMI； CMI解碼輸出點(diǎn)。（兩個(gè)碼元）OBRZ： BRZ解碼輸出點(diǎn)。（半個(gè)碼元） OBNRZ：BNRZ解碼輸出點(diǎn)。（半個(gè)碼元） OAMI：AMI解碼輸出點(diǎn)。（延遲極小不足半個(gè)碼元） OHDB3：HDB3解碼輸出點(diǎn)