通信原理实验报告二基带传输常用码的编码解码方法.docx

实验二 基带传输常用码的编码解码方法一、实验目的了解基带传输常用码的编码解码方法。二、实验内容设定一个信息码串，产生常见的编码如单极性非归零、双极性非归零、单极性归零、双极性归零、AMI、HDB3码的时域波形；不考虑噪声影响，以采样电平为依据恢复出原始信息串。三、实验原理1、单极性非归零。它用正电平和零电平分别对应二进制 码“1”和“0”，波形特点是电脉冲之间无间隔，极性单一。2.双极性非归零。用正负电平的脉冲分别代表二进制代码“1”和“0”。其正负电平的幅度相等、极性相反。3.单极性归零。是单极性非归零波形的形式。4.双极性归零。是双极性非归零波形的形式，兼有双极性和归零波形的特点。5.AMI。全称是传号交替反转码，其编码规则是将消息码的“1”交替的变换为“+1”和“-1”，而“0”保持不变。6.HDB3。全称是三阶高密度双极性码。编码规则是：1）检查消息码中“0”的个数。当连“0”数目小于等于3时，HDB3码与AMI码一样，+1、-1交替；2）当连“0”个数超过3时，将每四个连“0”化作一小节，定义为B00V，称为破坏节，其中V称为破坏脉冲，而B称为调节脉冲；3）V与前一个相邻的非“0”脉冲的极性相同，并且要求相邻的V码之间极性必须交替。V的取值为+1或-1；4)B的取值可选0、+1或-1，以使V同时满足（3）中的两个要求；5）V码后面的传号码极性也要交替。译码：从收到的符号序列中可以很容易的找到破坏点V，就可以断定V符号及前面的三个符号必须是连“0”符号，从而恢复四个连“0”码，再将所有-1变成+1后便得到原消息代码。四、实验内容(一) 单极性非归零、双极性非归零、单极性归零、双极性归零时域波形。实验代码：M=10000; %产生码元数 L=10; %每码元复制32次dt=0.1; %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randwave=round(rand(1,M); %产生二进制随机码,M为码元个数randwave(1:16)=1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0;onessample=ones(1,L); %定义复制的次数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%单极性不归零码subplot(4,1,1);plot(Showt,unipolarwave(1:ShowN);axis(0 20 -1.2 1.2);%双极性不归零码bipolarwave=unipolarwave*2-1; %转换成双极性的subplot(4,1,2); plot(Showt,bipolarwave(1:ShowN); axis(0 20 -1.2 1.2);%单极性归零码：unipolarzerowave=zeros(1,N);for i=1:dutyradio*L %dutyradio为占空比 unipolarzerowave(i+0:M-1*L)=randwave; endsubplot(4,1,3);plot(Showt, unipolarzerowave(1:ShowN); axis(0 20 -1.2 1.2);%双极性归零码bipolarzerowave=unipolarzerowave*2-1; %转换成双极性的subplot(4,1,4);plot(Showt, bipolarzerowave(1:ShowN); axis(0 20 -1.2 1.2);生成图像如下：此次实验产生的二进制码型是1010010011010100（可以更改），从实验结果看，与理论值是一致的。第一个图像是单极性不归零码，第二个图像是双极性不归零码，第三个图像是单极性归零码，第四个图像是双极性归零码。可以看出，（1）单极性不归零码 “1” 的表示方法：用正电平表示。“0”的表示方法：用零电平表示。（2）双极性不归零码 “1” 的表示方法：用正电平表示。“0”的表示方法：用负电平表示。（3）单极性归零码 “1” 的表示方法：半个码元周期用正电平表示，半个码元周期用零电平表示。“0”的表示方法：半个码元周期用负电平表示，半个码元周期用零电平表示。（4）双极性归零码 “1” 的表示方法：半个码元周期用正电平表示，半个码元周期用零电平表示。“0”的表示方法：半个码元周期用负电平表示，半个码元周期用零电平表示。(二) AMI、HDB3码时域波形实验代码：M=10000; %产生码元数 L=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;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randwave=round(rand(1,M); %产生二进制随机码,M为码元个数randwave(1:16)=1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0;onessample=ones(1,L); %定义复制的次数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subplot(3,1,1);plot(Showt,unipolarwave(1:ShowN); %绘制单极性码，便于与AMI码和HDB3码对照ylabel(单极性码);xlabel(时间(s);axis(0 ShowT -0.2 1.2);%AMI码生成方法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 amiwave(i*L+1:i*L+L)=1; lastcode=1; end else amiwave(i*L+1:i*L+L)=0; endendsubplot(3,1,2);plot(amiwave); %绘制AMI码ylabel(AMI码);xlabel(时间(s);axis(0 ShowN -1.2 1.2);%解决HDB3码连续4个0及4个0以上的问题hdb3wave=zeros(1,N);lastcode=1; %上一个1状态vonevcount=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) %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; lastcode=1; end vonevcount=0; end zerocount=0; else hdb3wave(i*L+1:i*L+L)=0; end endendsubplot(3,1,3);plot(hdb3wave); %绘制HDB3码ylabel(HDB3码);xlabel(时间(s);axis(0 ShowN -1.2 1.2);生成图像如下：此次实验产生的二进制码型是1000010000100000（可以更改），从实验结果看，与理论值是一致的。第一个图像是单极性不归零码，第二个图像是AMI码，第三个图像是HDB3码。可以看出，（1）单极性不归零码 “1” 的表示方法：用正电平表示。“0”的表示方法：用零电平表示。（2）AMI码 “1” 的表示方法：用正电平与负电平交替表示。“0”的表示方法：用零电平表示。（3）HDB3码 “1” 的表示方法：与AMI码一样，用正电平与负电平交替表示。 “0”的表示方法：当连续的0个数少于3个时，表示方法与AMI一样；当连续的0个数多于3个时，每4个0用B00V取代，其中，V必须要与前一个相邻的非零脉冲的极性相同，且两个V码极性要相反，B可以取正电平、负电平、零电平