通信原理实验

1、通信原理实验 班级：姓名：学号：日期：2016/5/15一 绪论现代通信包括传输、复用、交换、网络等技术。通信原理课程主要介绍传输及复用技术。本实验系统涵盖了数字信号传输的主要内容及时分复用技术,其设计思路是如图0.1所示的两路时分复用PCM/2DPSK数字电话系统。图中STA、STB分别为发端的两路模拟话音信号，BS为时钟信号，SLA、SLB为抽样信号，F为帧同步码，AK为绝对码，BK为相对码。在收端，CP为位同步信号，FS为帧同步信号，F1、F2为两个路同步信号，SRA、SRB为两个PCM译码器输出的模拟话音信号。TX-3B、TX-5及TX-6型实验设备所需的三输出直流稳压电源（+5V、3

2、A，+12V、0.5A，-12V、0.5A）已内置，实验时只需外接220V交流电。TX-3B、TX-5型实验设备电源插座在箱体左侧，开关在实验板左下角；TX-6型实验设备电源插座在箱体后侧，开关在箱体的左侧。电源开关中带指示灯。其他型号实验设备需外置三输出直流稳压电源。实验必备仪器为双踪模拟示波器（至少为20MHZ），设计性实验需要计算机配合。在某些实验步骤中，需用频率计、低失真度低频信号源、失真仪、频谱仪等,但无这些仪器时绝大部分实验内容仍可完成。实验1数字基带信号与AMI/HDB3编译码一 判断信源模块是否正常工作1. 信源发光二极管随着K1.K2.K3开关的变化而亮灭，测试正常二 观察A

3、MI码和HDB3码的区别1.如上图所示，可以看到在屏幕左方是帧同步信号X1110010，后面是任意信息代码，屏幕右侧为另一帧的同步信号，帧同步码被集中插入到每一帧的固定位置，各路数据占有各自固定的时隙2.如上图所示为AMI码的编码器输出和输入信号NRZ，由图可知，编码器输出信号比输入信号NRA滞后约4个码元，设置的K1位01110010，K2为00001100，K3为00100000，由图可知，码元1对应AMI为正负电平交替出现，但频率过快导致示波器上同一时间有两个电平，其中因为码元的滞后，在判断信号时对我产生了不小的困扰 3.如上图所示为HDB3码的编码器输出信号与输入信号NRZ，同样的，编

4、码器输出信号比输入信号NRA滞后约4个码元，设置的K1位01110010，K2为00001100，K3为00100000，由图可以看出，HDB3码编码规则为（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与1交替；（2）当连“0”数目超过3时，将每4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（这破坏了极性交替的规则，所以V称为破坏脉冲），并且要求相邻的V码之间极性必须交替。V的取值为+1和1；（4）B的取值可选0，+1，-1以使V同时满足（3）中的两个要求（5）V

5、码后面的传号极性也要交替三思考题1. 集中插入帧同步码时分复用信号的结构有何特点？ 答：集中插入法是将标志码组开始位置的帧同步码插入于一个码组的前面。接收端一旦检测到这个特定的帧同步码组就马上知道了这组信息码元的“头”。所以这种方法适用于要求快速建立同步的地方，或间断传输信息并且每次传输时间很短的场合。检测到此特定码组时可以利用锁相环保持一定的时间的同步。为了长时间地保持同步，则需要周期性的将这个特定的码组插入于每组信息码元之前。2. 根据实验观察和纪录回答：（1）非归零码和归零码的特点是什么？不归零码特点：脉冲宽度 等于码元宽度Ts 归零码特点： Ts（2）与信源代码中的“1”码相对应的AM

6、I码及HDB3码是否一定相同？为什么？与信源代码中的“1”码对应的AMI码及HDB3码不一定相同。因信源代码中的“1”码对应的AMI码“1”、“-1”相间出现，而HDB3码中的“1”，“-1”不但与信源代码中的“1”码有关，而且还与信源代码中的“0”码有关。3.设信源代码为全“1”码或全“0”码或0111 0010 0000 1100 0010 0000，给出对应的AMI码及HDB3码的代码和波形。信息代码 1 1 1 1 1 1 1 AMI 1 -1 1 -1 1 -1 1 HDB3 1 -1 1 -1 1 -1 1 信息代码 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 AMI 0 0

7、0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 HDB3 0 0 0 1 -1 0 0 1 -1 0 0 1 信息代码 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 AMI 0 1 -1 1 0 0 -1 0 0 0 0 0 1 -1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 HDB3 0 1 -1 1 0 0 -1 0 0 0-1 0 1 -1 1 0 0 1 -1 0 0 0 1 0实验2数字调制一 观察绝对码与相对码之间的关系由上图可总结出绝对码和相对码的关系，（1）绝对码到相对码：绝对码跟它前面的一个相对码作比较，如果绝对码是1,则得出的相对码是

8、前一个相对码相反的。如果绝对码是0,则不变。因参考相位的不同，相对码有两种情况。图中AK码与BK码大约相差4个码元（2）相对码到绝对码：第k位的绝对码是第k位和k-1位相对码异或运算得到的，同理，因参考相位的不同，绝对码有两种情况二观察2DPSK信号相位变化与绝对码的关系由图可知，当绝对码出现1时，2DPSK的相位变化180度三观察2DPSK信号相位变化与相对码的关系由图可知，相对码中0和1一一对应2DPSK的一种相位四观察绝对码与2FSK信号的关系由图可知，绝对码中0和1对应2FSK信号中两种不同的频率五观察绝对码与2ASK信号之间的关系由图可知，绝对码1对应2ASK信号中有波形的一部分，0

9、对应2ASK信号中无波形的一部分，因此2ASK又称为通断键控。思考题1、 设绝对码为全1、全0或1001 1010，求相对码。绝对码：11111111,00000000,10011010相对码：10101010,00000000,11101100或：01010101,11111111,000100112、 设相对码为全1、全0或1001 1010，求绝对码。相对码：11111111,00000000,10011010绝对码：00000000,10000000,01010111 或： 10000000,00000000,110101114. 总结绝对码至相对码的变换规律、相对码至绝对码的变换规律

10、并设计一个由相对码至绝对码的变换电路。 答：（1） 绝对码至相对码的变换规律 “1”变“0”不变，即绝对码的“1”码时相对码发生变化，绝对码的“0”码时相对码不发生变化。此为信号差分码。 （2） 相对码至绝对码的变换规律 k为的绝对码是第k位和k-1位的相对码的异或结果5. 总结2DPSK信号的相位变化与信息代码之间的关系以及2PSK信号的相位变化与信息代码之间的关系。 答： 2DPSK信号的相位变化与绝对码（信息代码）之间的关系是： “1变0不变”，即“1”码对应的2DPSK信号的初相相对于前一码元内2DPSK信 号的末相变化180º ，“0”码对应的2DPSK信号的初相与前一码元

11、内2DPSK信号的末相相同。 2PSK 信号的相位变化与相对码（信息代码）之间的关系是： “异变同不变”，即当前码元与前一码元相异时则当前码元内2PSK信号的初相相 对于前一码元内2PSK信号的末相变化180º 。相同时则码元内2PSK信号的初相相对于前一码元内2PSK信号的末相无变化。实验3模拟锁相环与载波同步实验结果讨论1. 总结锁相环锁定状态及失锁状态的特点。模拟锁相环锁定的特点：输入信号频率与反馈信号的频率相等，鉴相器输出电压为直流。模拟锁相环失锁的特点：鉴相器输出电压为不对称的差拍电压2. 总结用平方环提取相干载波的原理及相位模糊现象产生的原因。平方运算输出信号中有2c f

12、离散谱，模拟环输出信号频率等于2c f，二分频， 滤波后得到干扰波；2¸电路有两个初始状态，导致提取的相干载波有两种相反的相位状态实验4数字解调与眼图一 观察数字调制信号的BK与2DPSK解调单元的MU数字调制信号的BK与2DPSK解调单元的MU同相二观察数字解调单元的MU与LPF 示波器的CH2接2DPSK解调模块的LPF，可看到LPF与MU同相。当一帧内BK中“1”码和“0”码个数相同时，LPF的正、负极性信号电平与0电平对称，否则不对称。三）观察数字调制模块的BK与2DPSK解调模块的MU、LPF、BK之间的关系，再观察数字信源模块中AK信号与2DPSK解调模块的MU、LPF、

13、BK、AK-OUT信号之间的关系。数字调制信号的BK与2DPSK解调单元的MU同相2DPSK解调单元的LPF与数字调制单元的BK同相2DPSK解调单元的BK相对于数字调制单元的BK滞后一个码元2DPSK解调单元的MU是数字信源单元中的AK的绝对码波形数字信源单元中的AK是2DPSK解调单元的LPF的绝对码波形数字信源单元中的AK是2DPSK解调单元的BK的绝对码波形数字信源单元中的AK与2DPSK解调单元的AK-OUT同相，且AK-OUT滞后一个码元（6）用示波器观察2DPSK解调模块中的LPF信号 眼图四2FSK解调实验AK与FDAK与LPF AK与CM思考题1. 设绝对码为1001101，

14、根据实验观察得到的规律，画出当相干载波频率等于码速率的1.5倍，CAR-OUT与CAR同相或反相时，2DPSK相干解调器中MU、LPF、BS、BK、AK等信号的波形示意图，总结2DPSK克服相位模糊现象的机理答：当相干载波为-coswct时，MU,LPF,BK与载波为coswct时的状态反相，但AK仍不变。2DPSK系统之所以能克服相位模糊现象，是因为在发端将绝对码变成了相对码，在接收端又将相对码变为绝对码，载波相位模糊可使解调出来的相对码有两种相反的状态，但它们对应的绝对码是相同的实验5数字锁相环与位同步1、 数字环位同步器输入NRZ码的连“1”或连“0”个数增加时，提取的位同步信号相位抖动

15、增大，试定性解释此现象。答：输入NRZ码连“1”或连“0”个数增加时，鉴相器输出脉冲的平均周期增大，数字环路滤波器输出的控制信号平均周期增大，即需要经过更长的时间才对DCO的相位调整一次。而DCO输出的位同步信号重复频率与环路输入的NRZ码的码速率之间有一定误差，当对DCO不进行相位的调整时，其输出信号的上升沿与码元中心之间的偏差将不断增大，相位调节时间间隔越长这种偏差越大，即位同步信号抖动越大。2、 数字环位同步器的同步抖动范围随发端和收端的时钟稳定度降低而增大，试定性解释答：时钟稳定度降低时，固有频差增大，DCO输出位同步信号与环路输入信号之间的相位误差增大得加快，而环路对DCO的相位调节

16、时间间隔平均值是不变的（当输入信号一定时），故当时钟稳定度降低时，位同步信号的同步抖动范围增大。3、 若将AMI码或HDB3码整流后作为数字环位同步器的输入信号，能否提取出位同步信号？为什么？对这两种码的信息代码中连“1”个数有无限制？对AMI码的信息代码中连“0”个数有无限制？对HDB3码的信息代码中连“0”个数有无限制？为什么？答：能，因为将AMI码或HDB3码整流后得到的是一个单极性归零码，其上升沿使鉴相器输出高电平，从而使同步正常工作。对这种码的信息代码连“1”个数无限制，因为连“1”代码对应AMI码及HDB3码为宽度等于码元宽度一半的正脉冲或负脉冲，整流后全为占空比为0.5的正脉冲，

17、脉冲上升沿的个数等于信息代码“1”码的个数；对AMI码的信息代码连“0”个数有限制，因AMI码连“0”个数等于信息代码连“0”个数，不产生脉冲，也就没有上升沿；对HDB3码的信息代码中连“0“个数无限制，因为不管信息代码连“0”个数有多大，HDB3码中连“0”个数最多为3，即鉴相器在四个码元内至少工作一次实验6帧同步一 观察同步器的维持态（1） NRZ-OUT与帧同步模块的GAL信号（2） NRZ-OUT与帧同步模块的÷24信号（3） NRZ-OUT与帧同步模块的TH信号（4） NRZ-OUT与帧同步模块的FS信号使信源的帧同步码（注意是K1的第2位到第8位）中错一位，重新观察上述信

18、号，GAL信号÷24信号TH信号FS信号使信源帧同步码再错一位重作上述观察，此时同步器应转入捕捉态GAL信号÷24信号TH信号FS信号二、观察同步器的捕捉态（失步态）重启后的÷24信号思考题1. 本实验中同步器由同步态转为捕捉态时÷24信号相位为什么不变？答：因为判决器无输入，与门4无输出，故224分频电路无复位脉冲，其输出的24分频信号相位保持不变。2. 同步保护电路是如何使假识别信号不形成假同步信号的？答：假识别信号与或门输出信号不同步，与门1输出中无假识别信号。因而，假识别信号不能通过与门，所以单稳输出信号仅与负同步码对应的识别信号有关，而与假识别无关，这样假识别信号就不能形成假同步信号