浙大通信原理大作业
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通信原理⼤作业通信原理⼤作业2ASK信号传输仿真⼀、选题意义2ASK(⼆进制振幅键控)是⼀种最简单的数字信号的载波传输,通过对2ASK 的仿真可以更好的理解数字调制系统的组成以及各模块的功能。
⼆、仿真实验任务1.掌握2ASK 调制解调原理及其实现⽅法。
2.按照2ASK产⽣模型和解调模型分别产⽣2ASK信号和⾼斯⽩噪声,经过信道传输后进⾏解调。
3.测试2ASK传输信号加⼊噪声后的误码率,分析2ASK传输系统的抗噪声性能;三、仿真原理本实验主要是利⽤MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台,设计⼀个2ASK 调制与解调系统.⽤⽰波器观察调制前后的信号波形; ⽤频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化;加上各种噪声源,⽤误码测试模块测量误码率;最后根据运⾏结果和波形来分析该系统性能。
通过Simulink的仿真功能摸拟到了实际中的2ASK调制与解调情况。
3.1 2ASK调制与解调原理3.1.1 2ASK调制原理振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号⽽变化的数字调制。
当数字基带信号为⼆进制时,则为⼆进制振幅键控。
设发送的⼆进制符号序列由0、1序列组成,发送0符号的概率为P,发送1符号的概率为1-P,且相互独⽴。
该⼆进制符号序列可表⽰为2()()cos()[()]cos ASK c n s cne t s t w t a g t nT w t==-∑(1)其中:⼆进制振幅键控信号时间波形如图1 所⽰。
由图1 可以看出,2ASK信号的时间波形e2ASK(t)随⼆进制基带信号s(t)通断变化,所以⼜称为通断键控信号(OOK信号)。
图1 ⼆进制振幅键控信号时间波形在⼆进制数字振幅调制中,载波的幅度随着调制信号的变化⽽变化,实现这种调制的⽅式有两种:(1)模拟相乘法:通过相乘器直接将载波和数字信号相乘得到输出信号,这种直接利⽤⼆进制数字信号的振幅来调制正弦载波的⽅式称为模拟相乘法,其电路如图2所⽰。
在该电路中载波信号和⼆进制数字信号同时输⼊到相乘器中完成调制。
《通信原理》课程期末考试试卷(B)答案浙江大学宁波理工学院2022━2022学年第《通信原理》期末考试答案及评分标准(B卷)一、填空题(每小题4分,共48分)1、某四进制通信系统的码元周期为1毫秒,符号0、符号1、符号2和符号3的出现概率分别为1/2、1/4、1/8和1/8,且各符号的出现是独立的,则该系统的码元速率为1000波特,比特率(也称传信率)为7/4某1000=1750bp2、已知某四进制数字传输系统的传信率为2000b/,接收端平均每小时内收到720个错误码元。
若该系统中的信源发出四种不同符号的概率相等、且相互独立,则该系统的误信率(也称误比特率)误码率为720/(2000某3600/2)=2某10-4。
3、一个均值为零、方差为2的平稳高斯窄带随机过程,其同相分量和正交分量的方差分别22和4、某广义平稳随机过程的功率谱密度函数为P(f),该随机过程通过一个频率响应为H(f)的线性系统,则输出的随机过程的功率谱密度函数为P(f)某|H(f)|2。
任课老师:2学期期终考试[通信原理]试卷(B)答案5、某线性分组码的最小码距为12,则该分组码可以检测到一个码组中发生的11个错误,可以纠正5个错误。
6、在调制信道模型中,若用某(t)表示信道的输入信号、用k(t)表示乘性干扰、用n(t)表示加性噪声,则信道输出可表示为k(t)某(t)+n(t);若k(t)为一个随机过程,则该信道被称为随参信道。
7、为减小由于多径传输引起的码间串扰,应该提高码元速率还是降低码元速率?答案:降低码元速率8、某DSB通信系统中,若调制信号为m(t)、载波频率为300kHz,则已调信号可以表示为m(t)co(600000t)若m(t)为最高频率为10kHz的信号,且接收端使用理想带通滤波器对从信道接收的信号进行滤波,为最大限度地滤除噪声,则该带通滤波器的中心频率应该为300kHz、带宽应该为20kHz9、AM相干解调系统、AM包络检波系统、FM相干解调系统和FM鉴频器解调系统中,存在门限效应的系统为AM包络检波系统和FM鉴频器解调系统年月日浙江大学宁波理工学院2022━2022学年第10、在采用均匀量化的PCM系统中,抽样值每增加一位编码,量噪比大约增加6dB。
16-QAM 基带传输系统 1. 引言随着通信业迅速的发展,传统通信系统的容量已经越来越不能满足当前用户的要求,而可用频谱资源有限,业不能靠无限增加频道数目来解决系统容量问题。
另外,人们亦不能满足通信单一的语音服务,希望能利用移动电话进行图像等多媒体信息的通信。
但由于图像通信比电话需要更大的信道容量。
高效、可靠的数字传输系统对于数字图像通信系统的实现很重要,正交幅度调制QAM 是数字通信中一种经常利用的数字调制技术,尤其是多进制QAM 具有很高的频带利用率,在通信业务日益增多使得频带利用率成为主要矛盾的情况下,正交幅度调制方式是一种比较好的选择。
为了加深对QAM 调制解调数字传输系统的理解,本实验对整个16-QAM 基带传输系统的仿真,结构框图如图1所示:2. QAM 调制解调原理2.1 QAM 调制正交幅度调制QAM 是数字通信中一种经常利用的数字调制技术,尤其是多进制QAM 具有很高的频带利用率,在通信业务日益增多使得频带利用率成为主要矛盾的情况下,正交幅度调制方式是一种比较好的选择。
正交幅度调制(QAM )信号采用了两个正交载波tf t f c c ππ2sin 2cos 和,每一个载波都被一个独立的信息比特序列所调制。
发送信号波形如图2.1.1所示,2sin )(2cos )()(t f t g A t f t g A t u c T ms c T mc m ππ+=M m ,...,2,1=图2.1.1 M=16QAM 信号星座图式中{mc A }和{ms A }是电平集合,这些电平是通过将k 比特序列映射为信号振幅而获得的。
例如一个16位正交幅度调制信号的星座图如下图所示,该星座是通过用M =4PAM 信号对每个正交载波进行振幅调制得到的。
利用PAM 分别调制两个正交载波可得到矩形信号星座。
QAM 可以看成是振幅调制和相位调制的结合。
因此发送的QAM 信号波形可表示为),2cos()()(n c T m mn t f t g A t u θπ+= ,,....,2,11M m = ,,....,2,12Mn = 如果,211kM =,222k M=那么QAM 方法就可以达到以符号速率)(21k k R B +同时发送2221log M M k k =+个二进制数据。
第三章参考答案1. (1)随机过程的自相关函数与时间有关,故不是平稳随机过程。
(2)其中,随机过程的均值为可见,的均值为常数,自相关函数与无关,所以是广义平稳随机过程。
2. (1)平均功率为所以噪声的均方根值(2)已知噪声的功率谱是个矩形谱,幅度为、宽度为的矩形频谱其傅里叶反变换为,由题意得,代入上式且将换成得由于噪声均值为0,因此当时,和不相关,得。
故当间距时两取样值不相关。
(3)瞬时值的概率密度函数为3. 的模服从瑞利分布,其概率密度函数为,的相位服从均匀分布,其概率密度函数为,与独立,再由遍历性可知,所求比率为4. 由于平稳过程通过线性系统还是平稳过程,所以是窄带平稳过程,其带宽为。
若的功率谱密度为,则同相分量、正交分量的功率谱密度式中其频谱图形如图所示5. MATLAB代码clf;N=1000;Fs=500;%数据长度和采样频率n=0:N-1;t=n/Fs;%时间序列Lag=100; %延迟样点数randn('state',0); %设置产生随机数的初始状态x=sin(2*pi*10*t);[c,lags]=xcorr(x,Lag,'unbiased'); %对原始信号进行无偏自相关估计subplot(2,2,1),plot(t,x);xlabel('时间/s');ylabel('x(t)');title('不带噪声周期信号');grid on;subplot(2,2,2),plot(lags/Fs,c); %绘x信号自相关,lags/Fs为时间序列xlabel('时间/s');ylabel('Rx(t)');title('不带噪声周期信号的自相关');grid on;y=sin(2*pi*10*t)+0.6*randn(1,length(t));[c,lags]=xcorr(y,Lag,'unbiased'); %求随机信号y的无偏自相关subplot(2,2,3),plot(t,y);xlabel('时间/s');ylabel('y(t)');title('带噪声周期信号');grid on;subplot(2,2,4),plot(lags/Fs,c); %绘制随机信号y的无偏自相关xlabel('时间/s');ylabel('Ry(t)');title('带噪声周期信号的自相关');grid on;。
参考样卷1(一) 填空题 (每空5分)1.根据仙农信道容量公式,信道频带宽度可以和信噪比 互换,无限增加信道带宽,能否增大信道容量否2.目前我国移动通信中有下列三种多址方式,频分多址FDMA ,时分多址TDMA ,码分多址CDMA 。
模拟移动通信采用FDMA 多址方式,全球通GMS 采用TDMA 多址方式。
3.已知下列两个码组,C1=(10110),C2-(01000)C2 码组的重量W (C2)=1,C1,C2两码组之间的距离(码距)为W (C1,C2)=4。
4.调频信号鉴频解调器输出噪音功率谱的形状是和频率有抛物线形状关系 ,改善调频系统信噪比的简单方法是预加重和去加重 。
5.数字复接中,帧同步码的作用是 接收端识别出帧同步码后,即可建立正确的路序。
;二次群准同步复接中,塞入码的作用是 调整码速 。
6.在语音信号脉冲编码调制中,采用非均匀量化的目的是降低信息速率,压缩传输频带。
(P129)我国的脉冲编码调制系统,采用哪种对数压缩特性A 率对数压缩特性。
7,设语音信号的最高频率为, 则双边带调幅信号带宽为,调频指数为10的调频信号的带宽为KHz f m FM 8.74)1(2=+β。
8. 计算机局域网(以太网)中采用的数字基带信号的码型为曼切斯特码(数字双相码),与AMI 码相比,HDB3码的主要优点是便于定时恢复。
9.在数字调制性能评价时,常用到Eb/N0,其含义是比特平均能量噪音单边功率密度比,BPSK 与QPSK 调制在相同Eb/N0时误比特率相同,这是否意味相同信息速率时两者信噪比相同不同。
10.多进制数字调制中,基带信号常采用格雷码,其目的是减少解调误码率,设QPSK 信号的0相位对应的格雷码为00,分别给出90,180,270 相位对应的格雷码。
01,11,10。
(二)问答题1. (10分)数据通信开放系统互联模型的七层协议是什么内容调制解调器属于哪一层 答:数据通信开放系统互联模型的七层协议是物理层,链路层、网络层、运输层——低层会晤层、表示层、应用层——高层, 调制解调器属于物理层。
现代通信原理考题题解-浙江大学参考样卷1(一)填空题 (每空5分)1.根据仙农信道容量公式,信道频带宽度可以和信噪比互换,无限增加信道带宽,能否增大信道容量否2.目前我国移动通信中有下列三种多址方式,频分多址FDMA ,时分多址TDMA ,码分多址CDMA 。
模拟移动通信采用FDMA 多址方式,全球通GMS 采用TDMA 多址方式。
3.已知下列两个码组,C1=(10110),C2-(01000)C2 码组的重量W (C2)=1,C1,C2两码组之间的距离(码距)为W (C1,C2)=4。
4.调频信号鉴频解调器输出噪音功率谱的形状是和频率有抛物线形状关系,改善调频系统信噪比的简单方法是预加重和去加重。
5.数字复接中,帧同步码的作用是接收端识别出帧同步码后,即可建立正确的路序。
;二次群准同步复接中,塞入码的作用是调整码速。
6.在语音信号脉冲编码调制中,采用非均匀量化的目的是降低信息速率,压缩传输频带。
(P129)我国的脉冲编码调制系统,采用哪种对数压缩特性A 率对数压缩特性。
7,设语音信号的最高频率为, 则双边带调幅信号带宽为,调频指数为10的调频信号的带宽为KHz f m FM 8.74)1(2=+β。
8. 计算机局域网(以太网)中采用的数字基带信号的码型为曼切斯特码(数字双相码),与AMI 码相比,HDB3码的主要优点是便于定时恢复。
9.在数字调制性能评价时,常用到Eb/N0,其含义是比特平均能量噪音单边功率密度比,BPSK 与QPSK 调制在相同Eb/N0时误比特率相同,这是否意味相同信息速率时两者信噪比相同不同。
10.多进制数字调制中,基带信号常采用格雷码,其目的是减少解调误码率,设QPSK 信号的0相位对应的格雷码为00,分别给出90,180,270 相位对应的格雷码。
01,11,10。
(二)问答题1.(10分)数据通信开放系统互联模型的七层协议是什么内容调制解调器属于哪一层答:数据通信开放系统互联模型的七层协议是物理层,链路层、网络层、运输层——低层会晤层、表示层、应用层——高层, 调制解调器属于物理层。
通信原理第五章仿真作业HDB3码的编译码(要求给出眼图)HDB3编译码原理在实际的传输系统中,并不是所有的代码电气波形都可以信道中传输。
含有直流分量和较丰富的单极性基带波形就不适宜在低频传输特性差的信道中传输,因为它有可能造成信号的严重的畸变。
传输码(或称线路码)的结构将取决于实际信道特性和系统的工作条件。
通常,传输码的结构应具有以下的特性:(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)信号中高频分应尽量少以节省传输频带并减少码间串扰。
(4)不受信号源统计特性影响,即能适应于信息源变化:(5)具有内在的检错能力,传输的码型应具有一定的规律性,以便利用这一规律性进行宏观监测:(6)编译码设备要尽可能简单,等等。
满足以上特性的传输码型种类繁多,这里使用HDB3。
HDB3码是AMI码的一种改进型,其目的是为保持AMI码的优点而克服其缺点,使连“0”个数不超过3个。
其编码规则如下:(1)当信码的连“0”个数不超过3时,仍按AMI码的规则编,即传号极性交替;(2)当连“0”个数超过3个时,则将第的4个“0”改为非“0”脉冲,记为+V 或—V称之为破坏脉冲。
相邻V码的极性必须交替出现,以确保编好的码中无直流;(3)为了便于识别,V码的极性应与前一非“0”码的极性相同,否则,将四连“0”的第一个“0” 更改为与该破坏脉冲相同极性的脉冲,并记为“+B”或“-B”;破坏脉冲码之后的传号极性码也要交替。
虽然HDB3编码规则比较复杂,但译码却比较简单。
从上述原理看出,每一个破坏符号V总是与前一个非“0”符号同样的极性(包括B在内)。
这也就是说,从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点V,于是也断定V 符号及其前面的3 个符号必是连“0”的符号,从而恢复4个连“0”码,再将所有-1变成+1后便等到原信息代码。
HDB3码保持了AMI码的优点外还将连“0”码限制在3 个以内,故有利于定时信号的提取仿真结果:随机产生信号:0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 00 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0编码结果:0 0 0 -1 1 0 0 0 1 -1 0 0 0 -1 0 0 01 -1 1 0 0 1 -1 0 0 1 -1 0 0 -1 1 0 0 1 -10 0 -1 0 1 -1 0 0 0 1 0 0 -1 0译码结果:0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 01 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0眼图:源代码:编码函数:function HDB3=HDB3CODE(S0);S=S0;L=length(S);L_V=-1; %°Ñǰһ¸öV³õʼ»¯Îª-1£»L_NZ=1; %°Ñǰһ¸ö·ÇÁãÖµ³õʼ»¯Îª1£»i=1;while i<=L-3z=find([S(i),S(i+1),S(i+2),S(i+3)]==0);if size(z,2)==4S(i+3)=-L_V;L_V=-L_V;if S(i+3)*L_NZ==-1S(i)=S(i+3);endL_NZ=L_V;i=i+4;continue;elseif S(i)~=0S(i)=-L_NZ;L_NZ=S(i);end%****************************if i==L-3 %Èç¹û×îºóËĸö²»È«ÎªÁã ½«ºóÈý¸ö×öAMI±ä»»for j=L-2:Lif S(j)==0j=j+1;continue;elseS(j)=-L_NZ;L_NZ=-L_NZ;endendend%**********************************endi=i+1;endHDB3=S;译码函数:function Sig=HDB3DECODE(S0)S=S0; %S±»ÐÞ¸Ä×÷ΪÊä³öS1=S; %²»±»ÐÞ¸ÄL=length(S0);%%%%%%%%%%%%%¿ªÊ¼½âÂë%%%%%%%%%%%%%%%%L_V=-1; %°Ñǰһ¸ö·ÇÁãÐźųõʼ»¯Îª1L_NZ=1;for i=1:Lif S1(i)==0i=i+1;continue;elseif S1(i)==L_NZS(i)=0;S(i-3)=0;continue;elseL_NZ=S1(i);endendendSig=abs(S);主函数:clear all;clc;S=round(1-sqrt(rand(1,50)));H=HDB3CODE(S)S1=HDB3DECODE(H)利用“码间串扰”的眼图模块画眼图%%%%%%%%»-ÑÛͼ%%%%%%%%%%%%%Ts=1;N_s=15;Num_of_Eyes=10;alpha=1;N=50; %ÐźŸöÊýdt=Ts/N_s;t=-3*Ts:dt:3*Ts;Sig0=S;Sig=sigexpand(Sig0,N_s);%%%%%%%%%%%%%%%ÉýÓàÏҳ弤ÏìÓ¦%%%%%%%%%%%%%%%%%%%Ht=sinc(t/Ts).*(cos(alpha*pi*t/Ts))./(1-4*alpha*t.^2/Ts^2+eps);st=conv(Sig,Ht);tt=-3*Ts:dt:(N+3)*N_s*dt-dt; %-3*1:dt:1003*17*dt-dtfigure(1);plot(tt,st);axis([0 20 -1.2 1.2]);xlabel('t/Ts');ylabel('»ù´øÐźÅ'); %%%%%%%%%%%%%%%ÑÛͼ%%%%%%%%%%%%%%%%%figure(2);ss=zeros(1,Num_of_Eyes*N_s);ttt=0:dt:Num_of_Eyes*N_s*dt-dt;for k=3:50ss=st(k*N_s+1:(k+Num_of_Eyes)*N_s);drawnow;plot(ttt,ss);hold on;endxlabel('t/Ts');ylabel('ÐźÅÑÛͼ');HDB3码优缺点:优点:HDB3码消除了的直流成分,具有时钟恢复和更好的抗干扰性能,这使它更适合于长距离信道传输。
《通信原理》大作业设计题目:信道失真 HDB3码的调制解调一、幅频失真与相频失真1.实验要求:利用MATLAB仿真失真波形。
2.原理简述恒参信道的主要传输特性通常可以用其幅频率特性和相频特性来描述。
无失真传输要求振幅特性与频率无关,其传输群时延与频率无关,等于常数。
然而实际的信道往往都不能满足这些要求。
所以会产生以下两种失真:①幅度失真:是指信号中不同频率的分量分别受到信道不同的衰减。
它对模拟信道影响较大,导致信号波形畸变,输出信噪比下降。
②相位失真是指信号中不同频率分量分别受到信道不同的时延,它对数字通信影响大,会引起严重的码间干扰,造成误码。
假定一信号为y=sint+sin(3t),经过某对角频率为1的正弦分量增益为1,而对角频率为3的正弦分量增益为0.5的系统,则输出信号为y=sint+0.5sin3t,即可模拟幅度失真。
经过某对角频率为3的正弦分量相移是π,对其他参数无影响的系统,输出为y=sint+sin(3t+π),即可模拟相频失真。
3.波形仿真(1)原始信号tt3=y+s i ns i n(2)幅度失真信号t3t y+=sinsin.5(3)相位失真信号t+ =tyπ+sin)3(sin4.结论若信道的振幅-频率特性不理想,则信号发生的失真称为频率失真。
信号的频率失真会使信号的波形产生畸变,可能引起相邻码元波形之间发送部分重叠,造成码间串扰。
信道的相位特性不理想将使信号产生相位失真,它也会引起码间串扰,使误码率增大。
二、HDB3码的编码和解码1.实验要求掌握HDB3码的编码规则,并利用MATLAB仿真HDB3码的编码和译码。
2.原理简述三阶高密度双极性码(简称:HDB3码)是一种适用于基带传输的编码方式,它是为了克服AMI码的缺点而出现的,具有能量分散,抗破坏性强等特点。
编码规则:(1) 先将消息代码变换成AMI码,若AMI码中连0的个数小于4,此时的AMI码就是HDB3码;(2) 若AMI码中连0的个数大于3,则将每4个连0小段的第4个0变换成与前一个非0符号(+1或-1)同极性的符号,用表示(+1+,-1-);(3) 为了不破坏极性交替反转,当相邻符号之间有偶数个非0符号时,再将该小段的第1个0变换成+B或-B,符号的极性与前一非零符号的相反,并让后面的非零符号从符号开始再交替变化。
通信原理大作业1、说明在通信原理课程中,介绍了通信系统的基本理论,主要包括信道、基带传输、调制/ 解调方法等。
为了进一步提高和改善学生对课程基本内容的掌握,进行课程作业方法的改革的试点,设立计算机仿真大作业。
成绩将计入平时成绩。
2、要求参加的同学3~5人一组,选择1〜2个题目,协作和共同完成计算机编程和仿真,写出计算机仿真报告。
推荐的计算机仿真环境为MATLAB也可以选择其它环境。
3、大作业选题(1) 信道噪声特性仿真产生信道高斯白噪声,设计信道带通滤波器对高斯白噪声进行滤波,得到窄带高斯噪声。
对信道带通滤波器的输入输出的噪声的时域、频域特性进行统计和分析,画出其时域和频域的图形。
(2) 基带传输特性仿真利用理想低通滤波器作为信道,产生基带信号,仿真验证奈氏第一准则的给出的关系。
改变低通滤波器的特性,再次进行仿真,验证存在码间干扰时的基带系统输出,画出眼图进行观察。
加入信道噪声后再观察眼图。
(3) 2ASK言号传输仿真按照2ASK产生模型和解调模型分别产生2ASK言号和高斯白噪声,经过信道传输后进行解调。
对调制解调过程中的波形进行时域和频域观察,并且对解调结果进行误码率测量。
2ASK信号的解调可以选用包络解调或者相干解调法。
(4) 2FSK信号传输仿真按照2FSK产生模型和解调模型分别产生2FSK信号和高斯白噪声,经过信道传输后进行解调。
对调制解调过程中的波形进行时域和频域观察,并且对解调结果进行误码率测量。
2FSK信号的解调可以选用包络解调或者相干解调法。
(5) 2PSK信号传输仿真按照2PSK产生模型和解调模型分别产生2PSK言号和高斯白噪声,经过信道传输后进行解调。
对调制解调过程中的波形进行时域和频域观察,并且对解调结果进行误码率测量。
2PSK信号的解调选用相干解调法。
⑹2DPSK言号传输仿真按照2DPSK产生模型和解调模型分别产生2DPSK言号和高斯白噪声,经过信道传输后进行解调。
对调制解调过程中的波形进行时域和频域观察,并且对解调结果进行误码率测量。
通信原理大作业—无线通信的发展历程以及MATLAB实现HDB3码一、无线通信的发展历程移动通信可以说从无线电通信发明之日就产生了。
1897年,M·G·马可尼所完成的无线通信试验就是在固定站与一艘拖船之间进行的,距离为18海里现代移动通信技术的发展始于上世纪20年代,大致经历了五个发展阶段。
第一阶段从上世纪20年代至40年代,为早期发展阶段。
在这期间,首先在短波几个频段上开发出专用移动通信系统,其代表是美国底特律市警察使用的车载无线电系统。
该系统工作频率为2MHz,到40年代提高到30~40MHz,可以认为这个阶段是现代移动通信的起步阶段,特点是专用系统开发,工作频率较低。
第二阶段从上世纪40年代中期至60年代初期。
在此期间内,公用移动通信业务开始问世。
1946年,根据美国联邦通信委员会(FCC)的计划,贝尔系统在圣路易斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网,称为“城市系统”。
当时使用三个频道,间隔为120kHz,通信方式为单工,随后,西德(1950年)、法国(1956年)、英国(1959年)等国相继研制了公用移动电话系统。
美国贝尔实验室完成了人工交换系统的接续问题。
这一阶段的特点是从专用移动网向公用移动网过渡,接续方式为人工,网的容量较小。
第三阶段从上世纪60年代中期至70年代中期。
在此期间,美国推出了改进型移动电话系统(IMTS),使用150MHz和450MHz频段,采用大区制、中小容量,实现了无线频道自动选择并能够自动接续到公用电话网。
德国也推出了具有相同技术水平的B网。
可以说,这一阶段是移动通信系统改进与完善的阶段,其特点是采用大区制、中小容量,使用450MHz 频段,实现了自动选频与自动接续。
第四阶段从上世纪70年代中期至80年代中期。
这是移动通信蓬勃发展时期。
1978年底,美国贝尔试验室研制成功先进的移动电话系统(AMPS),建成了蜂窝状移动通信网,大大提高了系统容量。
实验报告
课程名称:通信原理 指导老师:邓焰 陈宏 成绩:____________
实验名称:伪随机序列 编码及解码 实验类型:基础规范型 同组学生姓名: 一、实验目的和要求(必填) 二、实验内容和原理(必填) 三、主要仪器设备(必填) 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析(必填) 七、讨论、心得
0 实验要求:
1、环境与工具适应;
2、伪随机编码,含5级m 序列、M 序列;
3、归零码、差分码的编码与解码;
4、双相码、CMI 的编码与解码;
5、AMI 、PST 、HDB3的编码与解码。
1 5级m 序列:
实验原理:
查找本原多项式表,得到5级m 序列的本原多项式为x 5+x 2+1,即有
C 0=C 2=C 5=1,C 1=C 3=C 4=0
对照课本P380图12-4,以逻辑运算“异或”表示加法器的“加”运算,则可以得到以下的电路图:
其中,上图中右下角BNAND6器件的使用是为了避免序列“00000”的出现。
当只有为全零时,BNAND6输出才为1,此时5个D 触发器的置位端有效,将“00000”置为“11111”
装
订
线
仿真结果:
上图两条粗线间恰为一个周期,共有31us ,而一个状态占1us ,即为31个状态,这与5级m 序列的总状态数N=25-1=31相等。
此外,经检验有430a a a =⊕ 从而得以验证结果的正确性。
实验波形:
2 5级M 序列:
实验原理:
查找本原多项式表,得到5级m 序列的本原多项式为x 5+x 2+1,即有
C 0=C 2=C 5=1,C 1=C 3=C 4=0
对照课本P380图12-4,以逻辑运算“异或”表示加法器的“加”运算,并在此基础上增加一条支路(a4、a3、a2、a1的或非)引到加法器,则可以得到以下的电路图: 下图中左下角BAND6即为在5级m 序列基础中新增的支路,其中多余的2个端口直接接地。
仿真结果:
上图两条粗线间恰为一个周期,共有31us,而一个状态占1us,即为31个状态,这与5级M序列的总状态数N=25-1=31相等。
此外,经检验符合课本P391递推方程(12.2-47),从而得以验证结果的正确性。
此外,上图虚线框中为全零序列“00000”。
实验波形:
3 单极性归零码:
实验原理:
为方便起见,取占空比为50%。
当原码为1,则编码为1→0;当原码为0,则编码恒为0。
比对上述伪随机序列仿真结果的时钟脉冲序列和5级m(或M)序列,发现单极性归零码可以通过两者进行逻辑“与”得到,示意图如下所示。
基于此可以得到归零码的编码电路。
至于解码电路的得到,比对上图左下角的原码(也即解码)和右下角的编码并结合时钟脉冲,不难发现,若将时钟脉冲作为上升沿触发而将编码作为输入则可以得到原码波形。
在此需要注意的是,虽然数电课程中讲的是上升沿触发要看触发前的状态,但由于实际器件存在延时,故在Quartus2仿真及实验过程中均是由触发后的状态决定,这一点已在实践中得到证明。
由此借助上升沿触发的D触发器进行归零码的解码。
其中,之所以在解码时又使用与门将时钟脉冲和5级m序列进行“与”运算而非直接从编码输出引出的原因,是从编码输出引出的相位和编码直接输出的相位差了180度,尽管两者都是同一点上的波形。
仿真结果:
实验波形:
原码
编码
编码
解码
4 差分码:
实验原理:
差分码是以跳变来表示高电平,以不变表示低电平,即0→1和1→0表示高电平;0→0和1→1表示低电平。
CP
原码
编码
编码过程如上所示,由编码规则不难发现,编码中要发生跳变就必须当原码为1时。
因而,可以借助T触发器来实现。
其中,CP脉冲作为上升沿触发,原码作为T端口输入。
当然,也可以借助于D触发器,以下采用的是同组同学的电路图,思想是通过D触发器保存前一个状态,并将与当前状态进行异或运算。
显然,若前后两个状态不同,异或后得到“1”,否则为“0”,这与差分的编码思想一致,只是此方法会至少滞后1个周期。
基于此便可得到差分码的编码电路图。
至于解码过程,若仍采用上述编码的后一种思想,则解码与编码同效。
这是因为解码的差分码便是原码,可以说是两者处于相同的地位。
当然,这也可以从“异或”逻辑运算的特点得到。
因此,仍将编码的前后状态进行“异或”运算便得到解码,只不过又至少滞后编码一个周期以上。
正是因为该方法的编码和解码必然会有较大的延时滞后,故电路图上右上角存在两个为减少滞后时间而采用的D触发器,当然这其中的性价比不高。
仿真结果:
实验波形:
编码
原码
原码
解码
5 双相码:
实验原理:
双相码的编码规则是当原码为1时,则编码为1→0;当原码为0时,则编码为0→1。
具体的波形表示为
CP
原码
编码
由上面波形图,不难发现,编码为CP脉冲与原码的“同或”,且解码为CP脉冲与编码的“同或”运算。
基于此可得到电路图如下所示。
仿真结果:
实验波形:
原码
编码
原码
解码
6 CMI:
实验原理:
CMI的编码规则为当原码为1,编码为11与00相互交替;当原码为0,编码为01。
由此可见,CMI码为1B2B码。
由于当原码为1时存在交替现象,因此考虑采用VHDL语言进行编码。
其中,设定一个变量用于记录“1”出现的状态,以此判别输出为11还是00。
其中,编码为位于右下角偏上模块而解码为其下方的模块,具体VHDL语言在下文给出。
仿真结果:
实验波形:
原码
编码
解码
原码
7 AMI:
实验原理:
AMI的编码规则为当原码为1时,编码为+1与-1相互交替;当原码为0时,编码为0保持不变。
由于AMI为三电平码,故可以通过两路二电平码来表示,如下所示:
CP
原码
编码
(+)
(-)
其中,当(+)为高电平、(-)零电平时,表示+1;当(+)为零电平、(-)高电平时,表示-1;而(+)与(-)均为零电平时,表示0。
因此,可以将三电平码AMI的编解码化为两路二电平码的编解码。
为避免两路二电平码的不同步造成编码、解码出错,故采用VHDL语言对AMI进行编码,而解码部分则直接由两路二电平码进行“异或”运算得到。
仿真结果:
实验波形:
编码原码编码原码解码
LIBRARY ieee;
USE ieee.std_logic_1164.ALL;
USE ieee.std_logic_unsigned.ALL;
ENTITY AMI_code IS
PORT
( Clk : in std_logic; DataInput : in std_logic; DataOutput1 : out std_logic;
DataOutput0 : out std_logic );
END AMI_code;
ARCHITECTURE AMIcode OF AMI_code IS signal count: std_logic;--'01''10'
signal DataBuffer : std_logic_vector(1 downto 0); begin
process(Clk)
begin
if Clk'event and Clk = '1' then
CASE DataInput IS
WHEN '0'=>
DataBuffer <= "00";
WHEN '1' =>
if count = '0' then
DataBuffer <= "01";
count<='1';
else
DataBuffer <= "10";
count<='0';
end if;
END CASE;
DataOutput1 <=DataBuffer(1);
DataOutput0 <=DataBuffer(0);
end if;
end process;
end AMIcode;
8 PST:
实验原理:
PST为2B1T码,其编码规则如下所示,实验要求正负模式无条件轮流切换。
其中,编码时需要设置一个变量用于记录此次编码所采用的模式。
在该状态变量已决定所采用的编码模式后,对两位二进制原码进行相应的编码,这就是编码乃至解码部分所基于的思想。
仿真结果:
编码解码
实验波形:
原码
编码
原码
解码
9 HDB3:
实验原理:
HDB3码是1B1T码,其编码规则:
1.当连0个数小于等于3个时,HDB3码就是AMI码;
2.当寄存器记录发现连续出现了4个0,那么就用B00V来取代这4个0;
3.V与前一个非0的脉冲(包括B)极性相同,B用来保证相邻的V极性变化;
4.B的取值是0,-1,+1;V的取值是-1,+1。
注明:HDB3的代码是从网上找的,故不进行分析
仿真结果:
实验波形:
原码
编码
原码
解码。