数字通信原理实验一、二、四报告

中南大学数字通信原理实验报告课程名称：数字通信原理实验班级：学号：姓名：指导教师：实验一数字基带信号一、实验目的1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。

2、掌握AMI、HDB3码的编码规则。

3、掌握从HDB3码信号中提取位同步信号的方法。

4、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。

5、了解HDB3（AMI）编译码集成电路CD22103。

二、实验内容1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、传号交替反转码（AMI）、三阶高密度双极性码（HDB3）、整流后的AMI码及整流后的HDB3码。

2、用示波器观察从HDB3码中和从AMI码中提取位同步信号的电路中有关波形。

3、用示波器观察HDB3、AMI译码输出波形。

三、实验步骤本实验使用数字信源单元和HDB3编译码单元。

1、熟悉数字信源单元和HDB3编译码单元的工作原理。

接好电源线，打开电源开关。

2、用示波器观察数字信源单元上的各种信号波形。

用信源单元的FS作为示波器的外同步信号，示波器探头的地端接在实验板任何位置的GND点均可，进行下列观察：（1）示波器的两个通道探头分别接信源单元的NRZ-OUT和BS-OUT，对照发光二极管的发光状态，判断数字信源单元是否已正常工作（1码对应的发光管亮，0码对应的发光管熄）；（2）用开关K1产生代码×1110010（×为任意代码，1110010为7位帧同步码），K2、K3产生任意信息代码，观察本实验给定的集中插入帧同步码时分复用信号帧结构，和NRZ 码特点。

3、用示波器观察HDB3编译单元的各种波形。

仍用信源单元的FS信号作为示波器的外同步信号。

（1）示波器的两个探头CH1和CH2分别接信源单元的NRZ-OUT和HDB3单元的AMI-HDB3，将信源单元的K1、K2、K3每一位都置1，观察全1码对应的AMI码（开关K4置于左方AMI 端）波形和HDB3码（开关K4置于右方HDB3端）波形。

数字通信实验报告实验二一、实验目的本次数字通信实验二的主要目的是深入了解和掌握数字通信系统中的关键技术和性能指标，通过实际操作和数据分析，增强对数字通信原理的理解和应用能力。

二、实验原理1、数字信号的产生与传输数字信号是由离散的数值表示的信息，在本次实验中，我们通过特定的编码方式将模拟信号转换为数字信号，并通过传输信道进行传输。

2、信道编码与纠错为了提高数字信号在传输过程中的可靠性，采用了信道编码技术，如卷积码、循环冗余校验（CRC）等，以检测和纠正传输过程中可能产生的错误。

3、调制与解调调制是将数字信号转换为适合在信道中传输的形式，常见的调制方式有幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。

解调则是将接收到的调制信号还原为原始的数字信号。

三、实验设备与环境1、实验设备数字通信实验箱示波器信号发生器计算机及相关软件2、实验环境在实验室中，提供了稳定的电源和良好的电磁屏蔽环境，以确保实验结果的准确性和可靠性。

四、实验步骤1、数字信号产生与编码使用信号发生器产生模拟信号，如正弦波、方波等。

通过实验箱中的编码模块，将模拟信号转换为数字信号，并选择合适的编码方式，如 NRZ 编码、曼彻斯特编码等。

2、信道传输与干扰模拟将编码后的数字信号输入到传输信道模块，设置不同的信道参数，如信道衰减、噪声等，模拟实际传输环境中的干扰。

3、调制与解调选择合适的调制方式，如 PSK 调制，将数字信号调制到载波上。

在接收端，使用相应的解调模块对调制信号进行解调，恢复出原始的数字信号。

4、性能分析与评估使用示波器观察调制和解调前后的信号波形，对比分析其变化。

通过计算误码率、信噪比等性能指标，评估数字通信系统在不同条件下的性能。

五、实验结果与分析1、数字信号编码结果观察不同编码方式下的数字信号波形，分析其特点和优缺点。

例如，NRZ 编码简单但不具备自同步能力，曼彻斯特编码具有良好的自同步特性但编码效率较低。

2、信道传输对信号的影响在不同的信道衰减和噪声条件下，接收信号的幅度和波形发生了明显的变化。

实验2 数字频带传输系统实验一、实验目的掌握数字频带传输系统调制解调的仿真过程 掌握数字频带传输系统误码率仿真分析方法二、实验原理数字频带信号通常也称为数字调制信号，其信号频谱通常是带通型的，适合于在带通型信道中传输。

数字调制是将基带数字信号变换成适合带通型信道传输的一种信号处理方式，正如模拟通信一样，可以通过对基带信号的频谱搬移来适应信道特性，也可以采用频率调制、相位调制的方式来达到同样的目的。

1.调制过程 1）2ASK如果将二进制码元“0”对应信号0，“1”对应信号tf A c π2cos ，则2ASK 信号可以写成如下表达式：()()cos2T n s c n s t a g t nT A f tπ⎧⎫=-⎨⎬⎩⎭∑{}1,0∈n a ，()⎩⎨⎧≤≤=其他 0T t 01s t g 。

可以看到，上式是数字基带信号()()∑-=ns n nT t g a t m 经过DSB 调制后形成的信号。

其调制框图如图1所示：图1 2ASK 信号调制框图2ASK 信号的功率谱密度为：()()()][42c m c m s f f P f f P A f P ++-=2）2FSK将二进制码元“0”对应载波t f A 12cos π，“1”对应载波t f A 22cos π，则形成2FSK 信号，可以写成如下表达式：()()()()()12cos 2cos 2T n s n n s n nns t a g t nT A f t a g t nT A f t πϕπθ=-++-+∑∑当=n a 时，对应的传输信号频率为1f ；当1=n a 时，对应的传输信号频率为2f 。

上式中，n ϕ、n θ是两个频率波的初相。

2FSK 也可以写成另外的形式如下：()()cos 22T c n s n s t A f t h a g t nT ππ∞=-∞⎛⎫=+- ⎪⎝⎭∑其中，{}1,1-+∈n a ，()2/21f f f c +=，()⎩⎨⎧≤≤=其他 0T t 01s t g ，12f f h -=为频偏。

一、实训目的通过本次通信系统实训，使学生对通信系统的基本原理、组成、工作过程及性能指标有更深入的了解，掌握通信系统的基本操作方法和实验技能，培养学生的动手能力和分析问题、解决问题的能力。

二、实训内容1. 实验一：通信系统基本模型与性能指标（1）实验目的：了解通信系统的基本模型，掌握通信系统的性能指标。

（2）实验内容：分析通信系统的基本模型，研究通信系统的性能指标，如误码率、信噪比、带宽等。

（3）实验步骤：① 研究通信系统的基本模型，分析其组成部分。

② 研究通信系统的性能指标，如误码率、信噪比、带宽等。

③ 比较不同通信系统的性能指标。

2. 实验二：模拟通信系统与数字通信系统（1）实验目的：了解模拟通信系统与数字通信系统的基本原理，掌握其特点和应用。

（2）实验内容：研究模拟通信系统与数字通信系统的基本原理，分析其特点和应用。

（3）实验步骤：① 研究模拟通信系统的基本原理，分析其特点。

② 研究数字通信系统的基本原理，分析其特点。

③ 比较模拟通信系统与数字通信系统的优缺点。

3. 实验三：无线通信系统（1）实验目的：了解无线通信系统的基本原理，掌握其工作过程。

（2）实验内容：研究无线通信系统的基本原理，分析其工作过程。

（3）实验步骤：① 研究无线通信系统的基本原理，分析其特点。

② 分析无线通信系统的工作过程，包括发射、传播、接收等环节。

③ 研究无线通信系统的关键技术，如调制、解调、编码、解码等。

4. 实验四：通信系统实验平台操作（1）实验目的：掌握通信系统实验平台的操作方法，提高实验技能。

（2）实验内容：学习通信系统实验平台的操作方法，进行实际操作。

（3）实验步骤：① 熟悉实验平台的结构和功能。

② 学习实验平台的操作方法，如连接设备、设置参数、观察波形等。

③ 进行实际操作，验证实验原理。

三、实训总结通过本次通信系统实训，我对通信系统的基本原理、组成、工作过程及性能指标有了更深入的了解。

以下是我对本次实训的总结：1. 通信系统的基本模型包括信源、信道、信宿等部分，性能指标有误码率、信噪比、带宽等。

2023年通信原理实验报告2023年通信原理实验报告1一、实验目的1、掌握用数字环提取位同步信号的原理及对信息代码的要求。

2、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。

二、实验内容1、观察数字环的失锁状态和锁定状态。

2、观察数字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。

3、观察数字环位同步器的同步保持时间与固有频差之间的关系。

三、实验器材1、移动通信原理实验箱2、20M双踪示波器一台一台四、实验步骤1、安装好发射天线和接收天线。

2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再按下开关POWER301、POWER302、POWER401和POWER402，对应的发光二极管LED301、LED302、LED401和LED402发光，CDMA系统的发射机和接收机均开始工作。

3、发射机拨位开关“信码速率”、“扩频码速率”、“扩频”均拨下，“编码”拨上，接收机拨位开关“信码速率”、“扩频码速率”、“跟踪”均拨下，“调制信号输入”和“解码”拨上。

此时系统的信码速率为1Kbit/s，扩频码速率为100Kbit/s。

将“第一路”连接，“第二路”断开，这时发射机发射的是第一路信号。

将拨码开关“GOLD3置位”拨为与“GOLD1置位”一致。

4、根据实验四中步骤8～11的方法，调节“捕获”和“跟踪”旋钮，使接收机与发送机GOLD码完全一致。

5、根据实验五中步骤6～7的方法，调节“频率调节”旋钮，恢复出相干载波。

6、用示波器双踪同时观察“整形前”和“整形电平”，并将双通道置于直流耦合，零电平、电压设为一致。

调节“整形”旋钮，使整形电平置于“整形前”波形上部凸出部分。

用示波器观察“整形后”的波形，并与“整形前”比较，如完全相同，则整形电平调节正确。

7、用示波器观察接收机“BS”信号，该点即为接收机恢复出的位同步信号，将其与发射机的“S1-BS”进行比较。

8、改变系统的信码速率，按“发射机复位”和“接收机复位”键，通过与发射机的“S1-BS”对比观察“BS”信号的变化。

数据通信实习报告
一、实习概况
本次实习是在浙江一家信息技术公司完成数据通信方面的实习。

实习
主要以实验室为实习基础，在实习期间，对公司正在开发的局域网数据通
信系统做详细研究，完成实验室里针对数据通信的网络实验，实验以实现
简单的UDP通信和TCP报文序列发送为主要实验内容，实习周期为两个月，时间从2024年1月1日到2024年3月1日。

二、实习内容
1.实验室整体设备介绍：
实验室内的设备包括两台计算机、一台网络打印机、一台网络路由器、一台数据交换机、一台服务器以及一个集线器，所有设备均是该实验室的
主要设备。

2.硬件设备以及实验环境介绍：
实验期间，依据实验室要求，将两台电脑安装了：网络操作系统（Ubuntu）、网络调试软件（Wireshark）和网络虚拟机（Virtualbox），以及其它必要的软件；同时，将网络路由器和数据交换机进行了IP地址
划分和设置，并且连接计算机，最终形成了实验环境。

3.所做实验项目介绍：
（1）UDP数据通信实验：通过实验室提供的计算机，实现两台计算
机之间的UDP数据通信，即使用UDP协议发送数据，最终实现数据在发送
方和接收方的传输。

一、实验目的1. 理解数字光纤通信的基本原理。

2. 掌握光纤通信系统的组成和各部分的功能。

3. 学习数字信号在光纤中的传输过程。

4. 了解光纤通信实验仪器的操作方法。

二、实验原理1. 光纤通信的基本原理：利用光纤作为传输介质，通过光波传输数字信号。

2. 光纤通信系统的组成：光源、光纤、光放大器、光检测器、终端设备等。

3. 数字信号在光纤中的传输过程：调制、传输、解调。

三、实验仪器与设备1. 光纤通信实验仪2. 光源（LED、激光器）3. 光纤（单模、多模）4. 光放大器5. 光检测器6. 终端设备（电脑、显示器）7. 光功率计8. 光纤连接器四、实验步骤1. 熟悉实验仪器的操作方法。

2. 连接实验仪器的各个部分，确保连接正确无误。

3. 开启光源，调整光源输出功率。

4. 将数字信号输入实验仪，观察信号在光纤中的传输过程。

5. 使用光功率计测量信号功率，记录数据。

6. 改变光源输出功率，观察信号传输效果。

7. 改变光纤长度，观察信号传输效果。

8. 使用光放大器，观察信号传输效果。

9. 使用光检测器，观察信号解调效果。

10. 记录实验数据，分析实验结果。

五、实验数据记录与分析1. 记录光源输出功率、光纤长度、光放大器增益、光检测器接收功率等数据。

2. 分析不同参数对信号传输效果的影响。

3. 比较不同实验条件下的信号传输效果。

六、实验结果与讨论1. 根据实验数据，分析实验结果。

2. 讨论实验过程中出现的问题及解决方法。

3. 总结实验过程中的经验教训。

七、实验结论1. 通过实验，掌握了数字光纤通信的基本原理和实验方法。

2. 理解了光纤通信系统的组成和各部分的功能。

3. 学习了数字信号在光纤中的传输过程。

4. 提高了实验操作技能和数据分析能力。

八、实验报告格式1. 封面：实验报告名称、实验日期、实验班级、实验小组、实验报告人等信息。

2. 目录：实验目的、实验原理、实验仪器与设备、实验步骤、实验数据记录与分析、实验结果与讨论、实验结论等章节的页码。

通信原理实验指导书信息工程系目录实验一数字信号源实验 (3)实验二数字调制实验 (7)实验三2ASK、2FSK数字解调实验..............................................1 7 实验四PCM编译码及TDM时分复用实验 (23)实验一数字信号源实验一、实验目的1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。

2、掌握集中插入帧同步码时分复用信号的帧结构特点。

3、掌握数字信号源电路组成原理。

二、实验内容1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、帧同步信号（FS）、位同步时钟（BS）。

2、用示波器观察NRZ、FS、BS三信号的对应关系。

3、学习电路原理图。

三、基本原理本模块是实验系统中数字信号源，即发送端，其原理方框图如图1-1所示。

本单元产生NRZ信号，信号码速率约为170.5KB，帧结构如图1-2所示。

帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010），另外16位为2路数据信号，每路8位。

此NRZ信号为集中插入帧同步码时分复用信号。

发光二极管亮状态表示‘1’码，熄状态表示‘0’码。

本模块有以下测试点及输入输出点：∙ CLK-OUT 时钟信号测试点，输出信号频率为4.433619MHz ∙ BS-OUT 信源位同步信号输出点/测试点，频率为170.5KHz ∙ FS 信源帧同步信号输出点/测试点,频率为7.1KHz∙ NRZ-OUT NRZ信号输出点/测试点图1-3为数字信源模块的电原理图。

图1-1中各单元与图1-3中的元器件对应关系如下：∙晶振CRY：晶体；U1：反相器7404∙分频器US2：计数器74161；US3：计数器74193；US4：计数器40160∙并行码产生器KS1、KS2、KS3：8位手动开关，从左到右依次与帧同步码、数据1、数据2相对应；发光二极管左起分别与一帧中的24位代码相对应∙八选一US5、US6、US7：8位数据选择器4512∙三选一US8：8位数据选择器4512∙倒相器US10：非门74HC04∙抽样US9：D触发器74HC74图1-1 数字信源方框图图1-2 帧结构下面对分频器，八选一及三选一等单元作进一步说明。

数字通信原理实验报告实验一AMI、HDB3编译码实验学院计算机与电子信息学院专业班级姓名学号指导教师实验报告评分：_______实验一 AMI、HDB3编译码实验一、实验目的了解由二进制单极性码变换为AMI码HDB3码的编码译码规则，掌握它的工作原理和实验方法。

二、实验内容1．伪随机码基带信号实验2．AMI码实验① AMI码编码实验② AMI码译码实验③ AMI码位同步提取实验3．HDB3编码实验4．HDB3译码实验5．HDB3位同步提取实验6．AMI和HDB3位同步提取比较实验7．HDB3码频谱测量实验8．书本上的HDB3码变化和示波器观察的HDB3码变化差异实验三、基本原理:PCM信号基带传输线路码型PCM信号在电缆信道中传输时一般采用基带传输方式，尽管是采用基带传输方式，但也不是将PCM编码器输出的单极性码序列直接送入信道传输，因为单极性脉冲序列的功率谱中含有丰富的直流分量和较多的低频分量，不适于直接送人用变压器耦合的电缆信道传输，为了获得优质的传输特性，一般是将单数性脉冲序列进行码型变换，以适应传输信道的特性。

(一)传输码型的选择在选择传输码型时，要考虑信号的传输信道的特性以及对定时提取的要求等。

归结起来，传输码型的选择，要考虑以下几个原则:1．传输信道低频截止特性的影响在电缆信道传输时，要求传输码型的频谱中不应含有直流分量，同时低频分量要尽量少。

原因是PCM端机，再生中继器与电缆线路相连接时，需要安装变压器，以便实现远端供电(因设置无人站)以及平衡电路与不平衡电路的连接。

图1.1是表示具有远端供电时变压器隔离电源的作用，以保护局内设备。

图1.1变压器的隔离作用由于变压器的接入，使信道具有低频截止特性，如果信码流中存在直流和低频成分，则无法通过变压器，否则将引起波形失真。

2．码型频谱中高频分量的影响一条电缆中包含有许多线对，线对间由于电磁辐射而引起的串话是随着频宰的升高而加剧，因此要求频谱中高频分量尽量少，否则因串话会限制信号的传输距离或传播容量。

部分响应系统一、实验目的1．通过实验掌握第一类部分响应系统的原理及实现方法； 2．掌握基带信号眼图的概念及绘制方法。

二、实验原理 1.部分响应系统为了提高系统的频带利用率，减小定时误差带来的码间干扰，升余弦传输特性在这两者的选择是有矛盾的。

理想低通传输特性可以有最高的频带利用率2=s η，但拖尾的波动比较大，衰减也比较慢。

若能改善这种情况，并保留系统的带宽等于奈奎斯特带宽，就能在保证一定的传输质量前提下显著地提高传输速率。

这是有实际意义的，特别是在高速大容量传输系统中。

部分响应传输系统就具有这样的特点。

部分响应传输系统是通过对理想低通滤波器冲激响应的线性加权组合，来控制整个传输系统冲激响应拖尾的波动幅度和衰减。

当然，这样做会引入很强的码间干扰，但这种码间干扰是可控制的，是已知的，因此很容易从接收信号的抽样值中减去。

由于这种组合并不影响系统的传输带宽，因此频带利用率高。

第一类部分响应系统是在相邻的两个码元间引入码间干扰。

由于理想低通系统的传递函数为其冲激响应为ssT t T t t h //sin )(ππ=，如果用)(t h 以及)(t h 的时延s T 的波形作为系统的冲激响应，那么它的系统带宽肯定限制在⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-s s TT 21,21，也就是说，系统的频带利用率为2bit/Hz 。

接着来看系统的冲激响应函数)(t g ：s ss s s s s T t T t T tT T t c T tc T t h t h t g /11sin)(sin sin )()()(-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=-+=ππππsT f 21||<其他⎩⎨⎧=0)(sTf H可以看到，这个系统的冲激响应的衰减是理想低通冲激响应函数衰减的sT t /11-，它比理想低通系统冲激响应函数衰减快，因此相对于对定时精度的要求降低，它的系统响应为可以看到，第一类部分响应系统并不满足抽样点无码间干扰的条件，其每个抽样点仅受前一个码元的影响，因此可以通过减去前一码元的干扰来确定当前抽样点值，从而正确判决。