通信原理实验 自定义帧结构的帧形成及其传输 自定义帧结构的帧同步系统 实验报告

帧同步实验报告
实验目的：
本次实验旨在掌握帧同步原理、实现帧同步并进行数据解码。

实验原理：
帧同步是在数据传输中保证数据包在接收端的正确性和完整性的一项重要技术。

帧同步技术的实现需要采用同步信号来保证接收端与发送端的时间同步，从而使接收端能够将数据包正确地区分开来。

实验步骤：
1.配置实验环境：使用Verilog HDL进行代码编写，ModelSim 进行仿真。

2.编写帧同步模块：根据实验原理编写帧同步模块，实现同步信号的产生、时钟与数据同步。

3.编写数据解码模块：根据实验要求编写数据解码模块，将接收到的数据进行解码并显示在屏幕上。

4.进行仿真实验：使用ModelSim进行仿真实验并进行数据观察与分析。

实验结果：
经过本次实验，我们成功实现了帧同步技术，并且实现了接收到数据的解码与显示。

通过观察数据我们可以发现，在同步信号的作用下，数据包能够正确地区分开来，并且数据的完整性得到了保障。

从而验证了帧同步技术的重要性和实用性。

实验总结：
帧同步技术在现代通信和网络传输中有着广泛的应用。

通过本次实验我们深刻地掌握了帧同步技术的原理和实现方法，并且通过仿真实验验证了帧同步技术的可行性和实用性。

这对我们今后的学习和工作都将有着重要的启示作用。

帧同步提取实验报告一、实验背景哎呀，在这个信息爆炸的时代呢，各种信号的处理可是超级重要的。

帧同步提取呢，就像是在一堆乱码里找到那把正确的钥匙，打开有序信息的大门。

咱在学习通信相关知识的时候，这帧同步提取就是一个必须要攻克的小堡垒，它对于保证数据准确传输啥的可有着大作用呢。

二、实验目的咱做这个实验呀，就是想搞清楚帧同步提取到底是咋回事儿呗。

想知道怎么从复杂的信号流里把帧同步信号准确地找出来，还有就是想了解这个过程里用到的那些个原理和方法。

就像探索一个神秘的宝藏，想把里面的宝贝都挖出来看看。

三、实验设备和材料咱用到的设备可不少呢。

有信号发生器，这家伙就像是一个信号的源头，不断地给咱提供信号。

还有示波器，这就像是一双敏锐的眼睛，可以让咱看到信号的波形啥的。

然后就是各种连接线啦，就像桥梁一样把各个设备连接起来。

四、实验步骤1. 首先得把设备连接好呀。

把信号发生器和示波器用那些连接线连起来，这可不能马虎，就像搭积木一样，每一块都得放对位置。

要是连错了，后面的实验就全乱套了。

2. 然后调整信号发生器的参数。

设置合适的频率、幅度啥的，就像给它下命令一样，让它产生咱们需要的信号。

这个过程得小心翼翼的，就像走钢丝一样，参数稍微不对，那出来的信号就不是咱想要的了。

3. 接着呢，在示波器上观察信号的波形。

这时候就像是在看一幅神秘的画，要从那些弯弯曲曲的线条里找到帧同步信号的特征。

有时候可能看半天都看不出来，得有点耐心呢。

4. 再根据观察到的波形，运用咱们学过的算法和原理来提取帧同步信号。

这就像是解谜一样，要把那些隐藏在波形里的信息找出来。

5. 最后呢，对提取出来的帧同步信号进行验证。

看看是不是真的准确提取到了，要是不准确，就得回头检查是哪一步出了问题。

五、实验结果经过一番折腾，咱还真的成功提取出了帧同步信号呢。

在示波器上看到那个清晰的帧同步信号波形的时候，心里可高兴了，就像打游戏通关了一样。

不过呢，这个结果也不是十全十美的，在提取过程中还是存在一些小误差的。

实验三位同步提取实验与帧同步提取实验一、实验目的1、掌握用滤波法提取位同步信号的原理及其对信息代码的要求。

2、掌握用数字锁相环提取位同步信号的原理及其对信息代码的要求。

3、掌握位同步器的同步建立时间、同步保持时间、位同步信号同步抖动等概念。

4、掌握巴克码识别原理。

5、掌握同步保护原理。

6、掌握假同步、漏同步、捕捉态、维持态的概念。

二、实验内容1、观察滤波法提取位同步信号各观测点波形。

2、观察数字锁相环的失锁状态和锁定状态。

3、观察数字锁相环锁定状态下位同步信号的相位抖动现象及相位抖动大小与固有频差的关系。

4、观察数字锁相环位同步器的同步保持时间与固有频差之间的关系。

5、观察帧同步码无错误时帧同步器的维持态。

6、观察帧同步器的假同步现象、漏识别现象和同步保护现象。

三、实验器材1、信号源模块一块2、⑦号模块一块3、20M双踪示波器一台4、频率计（选用）一台四、实验原理1、位同步提取实验实验原理数字通信中，除了有载波同步的问题外，还有位同步的问题。

因为消息是一串相继的信号码元的序列，解调时常需要知道每个码元的起止时刻。

在最佳接收机结构中，需要对积分器或匹配滤波器的输出进行抽样判决。

抽样判决的时刻应位于每个码元的终止时刻，因此，接收端必须产生一个用作抽样判决的定时脉冲序列，它和接收码元的终止时刻应对齐。

我们把接收端产生与接收码元的重复频率和相位一致的定时脉冲序列的过程称为码元同步或位同步，而称这个定时脉冲序列为码元同步脉冲或位同步脉冲。

实现位同步的方法也和载波同步类似，可分插入导频法和直接法两类。

这两类方法有时也分别称为外同步法和自同步法。

数字通信中经常采用直接法，这种方法是发端不专门发送导频信号，而直接从数字信号中提取位同步信号的方法。

下面我们着重介绍自同步法。

采用自同步法实现位同步首先会涉及两个问题：（1）如果数字基带信号中确实含有位同步信息，即信号功率谱中含有位同步离散谱，就可以直接用基本锁相环提取出位同步信号，供抽样判决使用；（2）如果数字基带信号功率谱中并不含有位定时离散谱，怎样才能获得位同步信号。

实验一、PCM编译码实验实验步骤1. 准备工作：加电后，将交换模块中的跳线开关KQ01置于左端PCM编码位置，此时MC145540工作在PCM编码状态。

2. PCM串行接口时序观察（1）输出时钟和帧同步时隙信号观测：用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和输出时钟信号（TP503），观测时以TP504做同步。

分析和掌握PCM编码抽样时钟信号与输出时钟的对应关系（同步沿、脉冲宽度等）。

（2）抽样时钟信号与PCM编码数据测量：用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以TP504做同步。

分析和掌握PCM编码输出数据与抽样时钟信号（同步沿、脉冲宽度）及输出时钟的对应关系。

3. PCM编码器（1）方法一：（A）准备：将跳线开关K501设置在测试位置，跳线开关K001置于右端选择外部信号,用函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。

（B）用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以TP504做同步。

分析和掌握PCM编码输出数据与抽样时钟信号（同步沿、脉冲宽度）及输出时钟的对应关系。

分析为什么采用一般的示波器不能进行有效的观察。

（2）方法二：（A）准备：将输入信号选择开关K501设置在测试位置，将交换模块内测试信号选择开关K001设置在内部测试信号（左端）。

此时由该模块产生一个1KHz的测试信号，送入PCM编码器。

（B）用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以内部测试信号（TP501）做同步（注意：需三通道观察）。

分析和掌握PCM编码输出数据与帧同步时隙信号、发送时钟的对应关系。

4. PCM译码器（1）准备：跳线开关K501设置在测试位置、K504设置在正常位置，K001置于右端选择外部信号。

此时将PCM输出编码数据直接送入本地译码器，构成自环。

实验八帧同步信号恢复实验一、实验目的1. 掌握巴克码识别原理。

2. 掌握同步保护原理。

3. 掌握假同步、漏同步、捕捉态、维持态概念。

二、实验内容1. 观察帧同步码无错误时帧同步器的维持态。

2. 观察帧同步码有一位错误时帧同步器的维持态和捕捉态。

3. 观察同步器的假同步现象和同步保护作用。

三、基本原理（a）原理说明一、帧同步码插入方式及码型 1．集中插入（连贯插入）在一帧开始的n位集中插入n比特帧同步码，pdh中的a律pcm基群、二次群、三次、四次群，μ律pcm二次群、三次群、四次群以及sdh中各个等级的同步传输模块都采用集中插入式。

2．分散插入式（间隔插入式）n比特帧同步码分散地插入到n帧内，每帧插入1比持，μ律pcm基群及△m系统采用分散插入式。

分散插入式无国际标准，集中插入式有国际标准。

帧同步码出现的周期为帧周期的整数信，即在每n帧（n≥1）的相同位置插入帧同步码。

3．帧同步码码型选择原则（1）假同步概率小（2）有尖锐的自相关特性，以减小漏同步概率如a律pcm基群的帧同步码为001101，设“1”对应正电平1，“0”码对应负电平-1，则此帧同步码的自相关特性如下图所示r(j)3 -1-4 -3 -5-57 -10 -1-534-53j-1二、帧同步码识别介绍常用的集中插入帧同步码的识别方法。

设帧同码为0011011，当帧同步码全部进入移位寄存器时它的7个输出端全为高电平，相加器3个输u0 l 出端全为高电平，表示ui=1+2+4=7。

门限l由3个输入电平决定，它们的权值分别为1，2，4。

移位寄存器i比较器的功能为uo??据此可得以下波形：0,u?li??1,u?lpcm码流u0 三、识别器性能设误码率为pe，n帧码位，l=n-m，（即允许帧同步码错m位），求漏识别概率p1和假识别概率p2以及同步识别时间ts。

1．漏识别概率??正确识别概率为?cnpe(1?pe)n??，故??0mp1?1?(n?p?(1?p)??ee?0mn??，m=0时p1?npe门限l越低，pe越小，则漏识别概率越小。

(精编)哈工大通信原理实验报告H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y通信原理实验报告课程名称：通信原理院系：电子与信息工程学院班级：姓名：学号：指导教师：倪洁实验时间：2015年12月哈尔滨工业大学实验二帧同步信号提取实验一、实验目的1.了解帧同步的提取过程。

2.了解同步保护原理。

3.掌握假同步，漏同步，捕捉动态和维持态的概念。

二、实验原理时分复用通信系统，为了正确的传输信息，必须在信息码流中插入一定数量的帧同步码，帧同步码应具有良好的识别特性。

本实验系统帧长为24比特，划分三个时隙，每个时隙长度8比特，在每帧的第一时隙的第2至第8码元插入七位巴克码作为同步吗。

第9至24比特传输两路数据脉冲。

帧结构为：X11100101010101011001100，首位为无定义位。

本实验模块由信号源，巴克码识别器和帧同步保护电路三部分构成，信号源提供时钟脉冲和数字基带脉冲，巴克码识别器包裹移位寄存器、相加器和判决器。

其余部分完成同步保护功能。

三、实验内容1.观察帧同步码无错误时帧同步器的维持状态。

2.观察帧同步码有一位错误时帧同步器的维持态和捕捉态3.观察帧同步器假同步现象和同步保护器。

四、实验步骤1.开关K301接2.3脚。

K302接1.2脚。

2.接通电源，按下按键K1，K2，K300，使电路工作。

3.观察同步器的同步状态将信号源中的SW001，SW002，SW003设置为11110010,10101010,11001100（其中第2-8位为帧同步码），SW301设置为1110，示波器1通道接TP303,2通道接TP302，TP304,TP305,TP306,观察上述信号波形，使帧同步码（SW001的2-8位）措一位，重新做上述观察，此时除了TP303外，个点波形不变，说明同步状态仍在维持。

4.观察同步器的失步状态。

关闭电源，断开K302，在开电源（三个发光二极管全亮）。

帧结构及其传输系统实验一、实验目的1、掌握时分复用的概念。

2、了解时分复用的构成及工作原理。

3、了解时分复用的优点与缺点。

4、了解时分复用在整个通信系统中的作用。

二、实验内容对两路模拟信号进行PCM编码，然后进行复用，观察复用后的信号。

三、实验器材1、信号源模块一块2、②号模块一块3、⑧号模块一块4、20M 双踪示波器一台5、连接线若干6、耳麦一副四、实验原理在数字通信中，PCM、 M、ADPCM或者其它模拟信号的数字化，一般都采用时分复用方式来提高信道的传输效率。

所谓复用就是多路信号（语音、数据或图像信号）利用同一个信道进行独立的传输。

如利用同一根同轴电缆传输1920路电话，且各路电话之间的传递是相互独立的，互不干扰。

时分复用（TDM）的主要特点是利用不同时隙来传递各路不同信号，时分复用是建立在抽样定理基础上的，因为抽样定理是连续（模拟）的基带信号有可能在被时间上离散出现的抽样脉冲所代替。

这样，当抽样脉冲占据较短时间时，在抽样脉冲之间就留出了时间空隙。

利用这些空隙便可以传输其他信号的抽样值，因此，就可能用一条信道同时传送若干个基带信号,并且每一个抽样值占用的时间越短，能够传输的路数也就越多。

TDM与FDM（频分复用）原理的差别在于：TDM在时域上是各路信号分割开来的；但在频域上是各路信号混叠在一起的。

FDM在频域上是各路信号分割开来的；但在时域上是混叠在一起的。

TDM的方法有两个突出的优点：（1）多路信号的汇合与分路都是数字电路，比FDM的模拟滤波器分路简单、可靠。

（2）信道的非线性会在FDM系统中产生交调失真与高次谐波，引起路际串话，因此，对信道的非线性失真要求很高；而TDM系统的非线性失真要求可降低。

然而，TDM对信道中时钟相位抖动及接收端与发送端的时钟同步问题则提出了较高要求。

所谓同步是指接收端能正确地从数据流中识别各路序号。

为此，必须在每帧内加上标志信号（称为帧同步信号）。

它可以是一组特定的码组，可以是特定宽度的脉冲。

通信履理实验电子信息工程学院学生学号:指导教师日期:上课时间星期大节通信原理实验第页实验十五汉明编码和译码实验一、实验前的准备（1）预习帧成形及其传输电路的构成：预习自左义帧结构的帧同步系统电路的构成。

（2）熟悉实验指导书附录B和附录C中实验箱而板分布及测试孔位置，立义本实验相关模块的跳线状态。

（3）实验前重点掌握的内容：汉明码的编码规则、汉明码的纠错能力。

二、实验目的1 •掌握汉明码编译码原理2.掌握汉明码纠错检错原理3•通过纠错编解码实验，加深对纠错编解码理论的理解三、实验仪器（1）ZH5001A通信原理综合实脸系统一台（2）20MHz双踪示波器一台四、基本原理汉明编码模块实验电路工作原理描述如下：1、输入数据：汉明编码输入数据可以来自ADPCM1模块的ADPCM码字，或来自同步数据端口数据、异步端口数据、CVSD编码数据、m序列。

选择ADPCM码字由工作方式选择开关SWCO1中的ADPCM状态决左，当处于ADPCM状态时（插入跳线器），汉明编码器对ADPCM信号编码；否则处于非ADPCM状态时（拔除跳线器），输入编码数据来自开关KCO1所设置的位宜,分别为同步数据端口数据、异步端口数据、CVSD编码数据、m序列。

2、m序列发生器：m序列用于测试汉明编码规则，输出信号与开关KWCO1位置表3.4.2所示:通信原理实验第页表342跳线器KWC01与产生输出数据信号3、编码使能开关：此开关应与接收端汉明译码器使能开关同步使用，该开关处于使能状态（H_EN短路器插入），汉明码编码器工作：否则汉明码编码器不工作。

需注意：汉明码编码器不工作时，ADPCM和CVSD话音数拯无法通话，这是因为编码速率与信道速率不匹配。

4、错码产生：错码产生专门设计用于测量汉明译码器的纠错和检错性能。

输出错码与开关KWC01位置参见表3.4.3所示：表3.4.3跳线器与插入错码信号错码可以用示波器从错码指示端口监测」汉明编码模块各测试点左义：1、T PC01：输入数据2、T PC02：输入时钟3、T PC03：编码模块输出数据（56Kbtps/BPSK/DBPSK）4、T PC04：编码模块输出时钟（56KHZ/BPSK/DBPSK）5、T PC05：错码指示（无加错时，该点为低电平。

实验五帧同步提取实验一、实验目的1、掌握巴克码识别原理。

2、掌握同步保护原理。

3、掌握假同步、漏同步、捕捉态、维持态的概念。

二、实验内容1、观察帧同步码无错误时帧同步器的维持态。

2、观察帧同步器的假同步现象、漏识别现象和同步保护现象。

三、实验器材1、信号源模块一块2、⑦号模块一块3、20M双踪示波器一台4、频率计（选用）一台四、实验原理（一）基本原理数字通信时，一般总是以一定数目的码元组成一个个的“字”或“句”，即组成一个个的“群”进行传输，因此群同步信号的频率很容易由于位同步信号经分频而得出，但是每群的开头和末尾时刻却无法由分频器的输出决定。

群同步的任务就是要给出这个“开头”和“末尾”的时刻。

群同步有时也称为帧同步。

为了实现群同步，通常有两类方法：一类是在数字信息流中插入一些特殊码组作为每群的头尾标记，接收端根据这些特殊码组的位置就可以实现群同步；另一类方法不需要外加的特殊码组，它类似于载波同步和位同步中的直接法，利用数据码组本身之间彼此不同的特性来实现同步。

我们将主要讨论用插入特殊码组实现群同步的方法。

插入特殊码组实现群同步的方法有两种，即连贯式插入法和间隔式插入法。

1、连贯式插入法连贯式插入法就是在每帧数据开头集中插入特定码型的帧同步码组，这种帧同步法只适用于同步通信系统，需要位同步信号才能实现。

适合做帧同步码的特殊码组很多，对帧同步码组的要求是它们的自相关函数尽可能尖锐，便于从随机数字信息序列中识别出这些帧同步码组，从而准确定位一帧数据的起始时刻。

由于这些特殊码组123{,,,,}n x x x x 是一个非周期序列或有限序列，在求它的自相关函数时，除了在时延j ＝0的情况下，序列中的全部元素都参加相关运算外，在j ≠0的情况下，序列中只有部分元素参加相关运算，其表示式为∑-=+=jn i j i i x xj R 1)( （19-1）通常把这种非周期序列的自相关函数称为局部自相关函数。