NRZ码位同步提取实验
通信原理实验报告
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。
实验十一 帧同步信号提取实验
实验十一帧同步信号提取实验一、实验目的1、掌握用集中插入法提取帧同步信号的原理与实现方法。
2、了解帧同步系统的性能分析。
二、实验内容1、提取复用模块时分复用数据的帧同步信号。
2、提取信号源模块NRZ码的帧同步信号。
三、实验仪器1、信号源模块一块2、基带同步提取模块一块3、频带同步提取模块一块4、复用模块一块5、20M双踪示波器一台四、实验原理基带同步提取模块和频带同步提取模块均采用集中插入法提取帧同步信号。
接收端收到NRZ码数据后，已知同步码组，从接收NRZ码中检测到这个特定的同步码组后，产生一个窄脉冲输出。
基带同步提取模块提取时分复用数据的帧同步信号，时分复用数据32位一帧，每帧的24位信息码元之前，集中插入8位的同步码组“01110010”（巴克码1110010前面补一位0），提取出的帧同步信号为窄帧，对应同步码组的第一位“0”。
频带同步提取模块提取NRZ码的帧同步信号，NRZ码要求24位一帧，每帧的16位信息码元之前，集中插入8位的同步码组“11100100”（巴克码1110010后面补一位0），提取出的帧同步信号为窄帧，对应同步码组后的第一位数据。
五、实验步骤1、将模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。
2、插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下四个模块中的电源开关，对应的发光二极管灯亮，四个模块均开始工作。
（注意，此处只是验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线）3、实验连线如下：信号源模块复用模块2048K——————————2048K64K——————————位同步（时分复用输入）8K ——————————帧同步（时分复用输入）复用模块基带同步提取模块数据（时分复用输出）————NRZ输入（帧同步提取）位同步（时分复用输出）————BS输入（帧同步提取）4、时分复用数据帧同步提取（1）复用模块“第三路复用数据码型拨码设置”拨码开关任意设置。
实验十位同步信号提取实验
实验十位同步信号提取实验一、实验目的1、掌握用数字锁相环提取位同步信号的原理与实现方法。
2、了解位同步系统的性能分析。
二、实验内容1、观察数字锁相环提取位同步信号的过程。
2、提取信号源模块NRZ码的位同步信号。
三、实验仪器1、信号源模块一块2、基带同步提取模块一块3、频带同步提取模块一块4、20M双踪示波器一台四、实验原理实验中基于闭环同步法的原理，设计数字锁相环，提取位同步信号，如下图26-1所示。
图26-1 数字锁相环提取位同步信号原理框图数字锁相环是由高稳定度振荡器（晶振或钟振）、分频器、相位比较器和控制器组成。
其中，控制器包括上图中的扣除门、添加门和或门。
设要提取的位同步信号的频率为f，则要求振荡器的振荡频率为M f赫兹，其中M为分频器的分频系数。
窄脉冲形成器的作用是将振荡波形变成两个脉冲，分别送给添加门和扣除门。
要求这两个脉冲相位刚好相差180°。
添加门为常闭门，在没有滞后脉冲控制时，这里的滞后脉冲和超前脉冲由相位比较器比较后产生，此门始终关闭，输出低电平；扣除门为常开门，在没有超前脉冲控制时，来自振荡器的窄脉冲信号顺利通过扣除门。
振荡器窄脉冲经或门送入M次分频器中分频，输出频率为f赫兹的脉冲信号。
该信号再经过脉冲形成电路，输出规则的位同步信号。
相位比相器反映接收码元与M次分频器的输出信号，即本地时钟信号，之间的相位关系。
如本地时钟信号超前于接收码元的相位，则比相器输出一个超前脉冲，加到扣除门，扣除一个振荡脉冲，这样分频器的输出脉冲的相位就滞后了1/M周期。
如本地时钟信号滞后于接收码元的相位，则比相器输出一个滞后脉冲，加到添加门，控制添加门打开，加入一个振荡脉冲到或门。
由于加到添加门的与加到扣除门的两个振荡脉冲信号的相位相差180°，即这两个信号在时间上是错开的，因此当从添加门加入一个窄脉冲到或门时，相当于在扣除门输出的振荡信号中间插入了一个窄脉冲，也就使分频器输入端添加了一个脉冲，这样分频器输出相位就提前了1/M周期。
实验十五 帧同步信号提取实验
实验十五 帧同步信号提取实验一、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2． 同步信号提取模块3． 20M 双踪示波器一台 4． 频率计（选用） 一台四、实验原理由于数字通信系统传输的是一个接一个按节拍传送的数字信号单元，即码元，因而在接收端必须按与发送端相同的节拍进行接收，否则，会因收发节拍不一致而导致接收性能变差。
此外，为了表述消息的内容，基带信号都是按消息内容进行编组的，因此，编组的规律在收发之间也必须一致。
在数字通信中，称节拍一致为“位同步”，称编组一致为“帧同步”。
在时分复用通信体统中，为了正确地传输信息，必须在信息码流中插入一定数量的帧同步码，它可以是一组特定的码组，也可以是特定宽度的脉冲，可以集中插入，也可以分散插入。
集中式插入法也称为连贯式插入法，即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 x j R 1)( （15－1）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。
对同步码组的另一个要求是识别器应该尽量简单。
目前，一种常用的帧同步码组是巴克码。
巴克码是一种非周期序列。
一个n 位的巴克码组为{x 1，x 2，x 3，…，x n }，其中x i 取值为＋1或－1，它的局部自相关函数为⎪⎩⎪⎨⎧≥<<±===∑-=+nj n j j n x x j R j n i j i i 00100)(1或 （15－2） 目前已找到的所有巴克码组如表15-1所列。
高速NRZ码同步时钟提取设计及FPGA实现
高速NRZ码同步时钟提取设计及FPGA实现徐泽琨，黄明，汪弈舟，李国诚，黄炎（北方工业大学，北京 100041）摘 要：为精准提取高速NRZ码元的时钟，设计了过零检测微分型数字锁相环，采用增加/扣除脉冲法进行动态相位调整，用以实现对高速NRZ码元接收序列进行位时钟同步；分析了最大锁定范围和最大锁定频率与本地时钟频率的关系；使用Verilog HDL语言进行代码编写，基于FPGA进行了验证。
应用误码仪实测表明：在发送波特率为1 Mbps的PN17伪随机序列时，时钟同步后误码率小于10-7；最高时钟恢复速率可达50 Mbps。
实际应用中具有很好的适用性和抗干扰性。
关键词： 增加/扣除脉冲法；位时钟同步；时钟恢复；FPGA；高速NRZ码中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：2095-8412 (2019)05-028-06工业技术创新 URL: http: // DOI: 10.14103/j.issn.2095-8412.2019.05.005引言在现代通信系统中，位时钟同步技术即在通信码元中提取时钟信息，是精准判断通信数据的基础。
例如在光通信发送端和接收端之间，时钟不会单独传送，只能从信号中提取（恢复），如果时钟有偏差，就会直接导致误码率的增大。
在接收端进行位同步处理，对时钟纠偏，恢复同步时钟；据此作为最佳采样脉冲，对接收信号进行提取操作，能够准确地恢复原始发送数据。
同步性能的好坏直接影响通信系统的性能。
出现同步误差或失去同步，就会导致通信系统性能下降或通信中断[1]。
本文基于增加/扣除脉冲法，应用过零检测微分型数字锁相环，对高速N R Z（N o n R e t u r n Zero）码进行时钟同步提取，通过了FPGA仿真测试和系统信号实测。
此算法的优势在于它可在500 MHz主频下实现高达50 Mbps数据速率的时钟同步。
算法结构简单、易于实现，非常节省FPGA内部设计资源。
1 基本原理1.1 NRZ编码原理N R Z编码也称为不归零编码，是最常用于传输高速同步数据的一种编码。
不归零码提取同步信号方法
不归零码提取同步信号方法【原创版6篇】目录（篇1）一、不归零码的概念及特点二、不归零码的同步信息提取方法三、不归零码的应用领域四、总结正文（篇1）一、不归零码的概念及特点不归零码（Non-Return-to-Zero, NRZ）是一种数字信号传输方式，它是指在传输数字信号时，每一位的电平状态都不相同。
不归零码的特点是每一位的电平都有明确的物理意义，因此具有良好的抗干扰性能。
在不归零码中，同步信号的提取十分重要，因为它能够帮助接收方在接收数据时保持与发送方的同步。
二、不归零码的同步信息提取方法在不归零码中，同步信息可以通过以下方法进行提取：1.利用特定的编码方式：在发送数据之前，可以加入一些特定的编码，以帮助接收方识别和提取同步信号。
例如，可以采用曼彻斯特编码或者米勒编码等。
2.利用信号的物理特性：不归零码的信号波形具有一定的特征，可以通过检测信号的波形特征来提取同步信号。
例如，可以检测信号的零点或者波形的相位变化等。
3.利用统计特性：不归零码的比特分布具有一定的统计特性，可以利用这些特性来提取同步信号。
例如，可以利用比特的长期概率分布或者比特的相关性等。
三、不归零码的应用领域不归零码广泛应用于数字通信领域，例如数字音频、数字视频和数据传输等。
它具有良好的抗干扰性能和较高的传输速率，因此在实际应用中得到了广泛的认可。
四、总结不归零码是一种广泛应用于数字通信领域的数字信号传输方式。
它能够有效地抵抗干扰，保证数据的正确传输。
目录（篇2）1.概述不归零码和归零码的概念以及应用场景2.介绍双极性不归零码的同步信息提取方法3.介绍单极性归零码的同步信息提取方法4.总结不归零码提取同步信号的方法正文（篇2）一、不归零码与归零码的概念及应用场景不归零码是一种数字信号编码方式，其特点是在数据位之间不插入额外的信号，即不管数据位是 0 还是 1，都保持原有的电平状态。
不归零码主要应用于数字通信领域，如基带信号传输等。
通信原理 码型变换 实验报告
学校代码： 10128学号：内蒙古工业大学信息工程学院实验报告课程名称：通信原理实验名称：_______码型变换实验______实验类型：验证性□综合性□设计性□实验室名称：格物楼B座通信实验室102班级：电子09-1班学号：姓名：组别：同组人：成绩：实验日期： 2012/5/30预习报告一、实验目的1．了解几种常见的数字基带信号。
2．掌握常用数字基带传输码型的编码规则。
二、实验内容1．观察NRZ码、RZ码、BRZ码、BNRZ码、AMI码、CMI码、HDB3码、BPH码的波形。
2．观察全0码或全1码时各码型波形。
3．观察HDB3码、AMI码、BNRZ码正、负极性波形。
4．观察NRZ码、RZ码、BRZ码、BNRZ码、AMI码、CMI码、HDB3码、BPH码经过码型反变换后的输出波形。
三、实验器材1．信号源模块2．码型变换模块3．20M双踪示波器一台4．频率计（可选）一台5．连接线若干实验报告一、实验目的5．了解几种常见的数字基带信号。
6．掌握常用数字基带传输码型的编码规则。
二、实验内容3．观察NRZ码、RZ码、BRZ码、BNRZ码、AMI码、CMI码、HDB3码、BPH码的波形。
4．观察全0码或全1码时各码型波形。
7．观察HDB3码、AMI码、BNRZ码正、负极性波形。
8．观察NRZ码、RZ码、BRZ码、BNRZ码、AMI码、CMI码、HDB3码、BPH码经过码型反变换后的输出波形。
三、实验器材6．信号源模块7．码型变换模块8．20M双踪示波器一台9．频率计（可选）一台10．连接线若干四、实验原理1．编码规则①NRZ码NRZ码的全称是单极性不归零码，在这种二元码中用高电平和低电平（这里为零电平）分别表示二进制信息“1”和“0”，在整个码元期间电平保持不变。
例如：②RZ码RZ码的全称是单极性归零码，与NRZ码不同的是，发送“1”时在整个码元期间高电平只持续一段时间，在码元的其余时间内则返回到零电平。
数字基带信号实验报告
数字基带信号实验报告专业班级：指导老师：李敏姓名：学号：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码的编码规那么。
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，翻开电源开关。
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F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，进行以下观察：〔1〕示波器的两个通道探头分别接信源单元的NRZ-OUT和B-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产生代码某1110010〔某为任意代码，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F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。
再将K1、K2、K3置为全0，观察全0码对应的AMI码和HDB3码。
2023年通信原理实验报告
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。
实验十三--帧同步信号提取实验
实验十三--帧同步信号提取实验实验十三帧同步信号提取实验一、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、实验仪器1、信号源模块2、同步信号提取模块3、20M 双踪示波器一台4、频率计（选用）一台5、连接线若干四、实验原理由于数字通信系统传输的是一个接一个按节拍传送的数字信号单元，即码元，因而在接收端必须按与发送端相同的节拍进行接收，否则，会因收发节拍不一致而导致接收性能变差。
此外，为了表述消息的内容，基带信号都是按消息内容进行编组的，因此，编组的规律在收发之间也必须一致。
在数字通信中，称节拍一致为“位同步”，称编组一致为“帧同步”。
在时分复用通信系统中，为了正确地传输信息，必须在信息码流中插入一定数量的帧同步码，它可以是一组特定的码组，也可以是特定宽度的脉冲，可以集中插入，也可以分散插入。
集中式插入法也称为连贯式插入法，即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 x j R 1)( （13－1）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。
对同步码组的另一个要求是识别器应该尽量简单。
目前，一种常用的帧同步码组是巴克码。
巴克码是一种非周期序列。
一个n 位的巴克码组为{x 1，x 2，x 3，…，x n }，其中x i 取值为＋1或－1，它的局部自相关函数为≥<<±===∑-=+nj n j j n x x j R j n i j i i 00100)(1或（13－2）目前已找到的所有巴克码组如表13-1所列。
实验十三 帧同步信号提取实验
实验十三 帧同步信号提取实验一、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、实验仪器1、信号源模块2、同步信号提取模块3、20M 双踪示波器 一台4、频率计（选用） 一台5、连接线 若干四、实验原理由于数字通信系统传输的是一个接一个按节拍传送的数字信号单元，即码元，因而在接收端必须按与发送端相同的节拍进行接收，否则，会因收发节拍不一致而导致接收性能变差。
此外，为了表述消息的内容，基带信号都是按消息内容进行编组的，因此，编组的规律在收发之间也必须一致。
在数字通信中，称节拍一致为“位同步”，称编组一致为“帧同步”。
在时分复用通信系统中，为了正确地传输信息，必须在信息码流中插入一定数量的帧同步码，它可以是一组特定的码组，也可以是特定宽度的脉冲，可以集中插入，也可以分散插入。
集中式插入法也称为连贯式插入法，即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 x j R 1)( （13－1）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。
对同步码组的另一个要求是识别器应该尽量简单。
目前，一种常用的帧同步码组是巴克码。
巴克码是一种非周期序列。
一个n 位的巴克码组为{x 1，x 2，x 3，…，x n }，其中x i 取值为＋1或－1，它的局部自相关函数为⎪⎩⎪⎨⎧≥<<±===∑-=+nj n j j n x x j R j n i ji i 00100)(1或 （13－2） 目前已找到的所有巴克码组如表13-1所列。
位同步信号提取实验
实验五位同步信号提取实验一、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、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．信号源模块2．同步信号提取模块3．20M双踪示波器一台4．频率计（选用）一台四、实验步骤1．将信号源模块、同步信号提取模块小心地固定在主机箱中，确保电源接触良好。
2．插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再分别按下两个模块中的开关POWER1、POWER2，对应的发光二极管LED001、LED002、D500、D501发光，按一下信号源模块的复位键，两个模块均开始工作。
3．将信号源模块的位同步信号的频率设置为15.625KHz（通过拨码开关SW101、SW102进行设置），将信号源模块输出的NRZ码设置为1、0交替码（通过拨码开关SW103、SW104、SW105进行设置）。
4．将同步信号提取模块的拨码开关SW501的第一位拨上，即将数字锁相环的本振频率设置为15.625KHz，然后将信号源模块输出的NRZ码从信号输入点“NRZ-IN”输入，按一下同步信号模块上的“复位”键，使单片机开始工作，以信号源产生的位同步信号“BS”为内触发源，用示波器双踪同时观察信号输出点“位同步输出”的信号与信号源中的“BS”信号。
5．特别注意的是，本模块只能提取NRZ码的位同步信号，而且当信号源模块中的位同步信号的频率偏离同步信号提取模块设置的数字锁相环的本振频率过远时，将无法正确提取输入信号的位同步信号。
本实验中数字锁相环共有15.625KHz、10KHz、8KHz、4KHz四种本振频率可供选择，分别对应拨码开关SW501的1、2、3、4位，实验时请注意正确选择。
实验五数字锁相环与位同步
实验五：数字锁相环与位同步一、实验目的1. 掌握数字锁相环工作原理和触发式数字锁相环的快速捕捉原理。
2. 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。
3. 掌握位同步器的同步成立时间、同步维持时间、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、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、信息代码的关系。
3. 观察数字环位同步器的同步维持时间与固有频差之间的关系。
三、大体原理可用窄带带通滤波器，锁相环来提取位同步信号。
实验一顶用模数混合锁相环（电荷泵锁相环）提取位同步信号，它要求输入信号是一个准周期数字信号。
实验三中的模拟环也可以提取位同步信号，它要求输入准周期正弦信号。
本实验利用数字锁相环提取位同步信号，它不要求输入信号必然是周期信号或准周期信号，其工作频率低于模数环和模拟环。
用于提取位同步信号的数字环有超前滞后型数字环和触发器型数字环，此实验系统中的位同步提取模块用的是触发器型数字环，它具有捕捉时间短、抗噪能力强等特点。
位同步模块原理框图如图5-1所示，电原理图如图5-2所示（见附录）。
其内部仅利用+5V 电压。
位同步器由控制器、数字锁相环及脉冲展宽器组成，数字锁相环包括数字鉴相器、量化器、数字环路滤波器、数控振荡器等单元。
下面介绍位同步器的工作原理。
数字锁相环是一个单片机系统，主要器件是单片机89C51及可编程计数器8254。
环路中利用了两片8254，共六个计数器，别离表示为8254A0、8254A1、8254A2、8254B0、8254B1、8254B2。
它们别离工作在M0、M1、M2三种工作模式。
M0为计数中断方式，M1为单稳方式，M2为分频方式。
除地址线、数据线外，每一个8254芯片还有时钟输入端C 、门控信号输入端G 和输出端O 。
数字鉴相器电原理图及波形图如图5-3（a ）、图5-3（b ）所示。
输出信号宽度正比于信号ui 及uo 上升沿之间的相位差，最大值为ui 的码元宽度。
NRZ码位同步提取实验
码元再生
I-IN I-OUT
二分频 COS
调 输入
比较
边沿 提取
整形
低通滤波 相乘器
图 9-1 位同步提取实验框图
基带成形及调制解调部分参见实验一等。
解调出的模拟基带信号，先送入码元再生模块整形为二值信号。然后提取信号的上、下
边沿，在相位比较器中与位同步产生器产生的位同步的边沿进行比较，用误差信号控制位同
基带模块：NRZ IN
提供 PN31 伪随机序列
基带模块：I-OUT
IQ 模块：I-IN
基带成形后 I 路信号输入
b﹑用同轴视频线完成如下连接：
源端口
目的端口
IQ 模块（IQ 调制单元）：输出（J2）
IQ 模块（IQ 解调单元）：输入（J3）
IQ 模块(载波单元)：输出（J5）
IQ 模块(载波单元)：输入（J4）
重庆邮电大学通信技术与网络实验中心
LTE-TX-02E 型通信原理实验指导书
原始数字基带码为 NRZ 码，若传输信道带宽允许，可将 NRZ 码变换为 RZ 码后进行解调； （2）如调制时基带码采用 NRZ 码，就必须在接收端对解调出的基带信号进行码变换，即将 NRZ 码变换成 RZ 码，码变换过程实质上是信号的非线性变换过程，最后再用锁相环（通常 为数字锁相环）提取出位同步信号离散谱分量。将 NRZ 码变为 RZ 码的最简单的办法是对 解调出的基带 NRZ 码进行微分、整流，即可得到归零窄脉冲码序列。
(9-4)
③同步保持时间 tc 当同步建立后，一旦输入信号中断，由于收发双方的固有位定时重复频率之间总存在频
差ΔF，收端同步信号的相位就会逐渐发生漂移，时间越长，相位漂移量越大，直至漂移量
达到某一准许的最大值，就算失步了。
nrzi编码 时钟提取
nrzi编码时钟提取在数字通信和数据传输中，时钟提取是一个重要的过程，它需要将信号中的时钟信息提取出来，以便正确地同步数据传输和处理。
NRZI（Non-ReturntoZeroInhibit）编码是一种常用的编码方式，它能够有效地去除信号中的直流分量，只保留时钟信息和一位数据。
本文将介绍NRZI编码下的时钟提取方法。
一、NRZI编码原理NRZI编码是一种非归零抑制编码方式，它通过改变二进制数据的传输方式来去除直流分量。
在NRZI编码中，当一位数据为0时，它不会一直保持为0，而是在一段时间内会有一个微小的波动。
这种波动会被编码器检测到，并转换为一位1。
相反，当一位数据为1时，编码器不会改变它的状态，从而保留了时钟信息。
二、时钟提取方法在NRZI编码中，时钟信息是隐含在数据中的。
为了提取时钟信息，我们需要对NRZI编码的数据进行解码，并将解码后的位流输入到一个具有时钟恢复功能的模块中。
这个模块可以根据位流中的周期性脉冲来提取时钟信息。
具体步骤如下：1.解码NRZI编码的数据，得到原始的二进制数据流。
2.将解码后的数据输入到时钟恢复模块中。
3.模块根据数据流中的周期性脉冲来提取时钟信息，并输出一个稳定的时钟信号。
在提取时钟信号时，需要注意以下几点：1.确保时钟恢复模块的稳定性和准确性，避免出现时钟漂移等问题。
2.根据数据传输速率和信号质量调整模块参数，以保证提取到的时钟信号符合要求。
3.在实际应用中，还需要考虑噪声、干扰等因素对时钟提取的影响，采取相应的抗干扰措施。
三、应用场景NRZI编码下的时钟提取方法在许多领域都有应用，如通信、数据存储、工业控制等。
在通信领域中，NRZI编码常用于串行通信和数字音频传输中，通过时钟提取可以保证数据的正确传输和处理。
在数据存储领域，NRZI编码可以用于硬盘读取和写入过程中，通过提取稳定的时钟信号可以保证数据的可靠传输。
在工业控制中，NRZI编码的时钟提取方法可以用于传感器信号的采集和处理，以及工业设备的远程监控和故障诊断等。
通信原理实验 位同步信号提取.
通信原理实验报告学院:电子信息学院班级:实验日期:2014年 06月 03日上面已经求得数字锁相法位同步的相位误差θ有时不用相位差而用时间差西北工业大学通信实验室 2.将 SW01、SW02、SW03 全部设置为 0，观察记录波形。
3.将 SW01、SW02、SW03 的数值从 0 开始，逐渐增加，到获得稳定的BS，记录数值和波形。
制表：孟昭红，Tel：150******** 第 6 页西北工业大学通信实验室六结论……………………………………………………………………第 7 页 1、当输入的 NRZ 码全为 0 时，不能提取出位同步信号，但是当码元中有一个为“1”时，就能提取位同步信号。
2、在提取位同步信号时，信号源模块中的位同步信号的频率与同步信号提取模块的数字锁相环的本振频率应设置相同或者接近，当两者的频率偏差过大时，将不能提取输入信号的位同步信号。
七思考题…………………………………………………………………第 7 页 1.数字锁相环的同步器的同步抖动范围随固有频差增大而增大，试说明原因。
固有频差越大，数控振荡器输出位同步信号与环路输入信号之间的相位误差增大的越快，而环路对数控振荡器的相位调节时间间隔的平均值是不变的（当输入信号一定时），故当固有频差增大时，位同步信号的同步抖动范围增大。
2.此实验位同步恢复是通过锁相环实现的，还有其他的方法吗? 已经知道，对于不归零的随机二进制序列，不能直接从其中滤出位同步信号。
但是，若对该信号进行某种变换，例如，变成归零脉冲后，则该序列中就有 f=1/T 的位同步信号分量，经一个窄带滤波器，可滤出此信号分量，再将它通过移相器调整相位后，就可以形成位同步脉冲。
它的特点是先形成含有位同步信息的信号，再用滤波器将其滤出。
图七—1 滤波法原理图波形变换的实际应用方法: ①通过微分、整流电路实现，微分、整流后的基带信号波形如图图七-2 所示。
这里，整流输出的波形与图图七—1 中波形变换电路的输出波形有些区别，但这个波形同样包含有同步信号分量。
NRZ伪随机码序列同步时钟提取
0 引 言
光纤 数字通 信系统 通常只 传输信 号码序 列 , 例如 N R Z非归 零码序列 , 其同步时钟并不直接随同步信号一起传输 , 而是从信号 中提取出来。这种传输方式称为同步时钟自恢复 方式。 在设计光纤数字通信系统中 , 同步时钟提取是一关键环节。 根 据所要传输的基带信号 , 来设计合适的时钟提取电路。 如果所提取 的同步 时钟质量不 高 , 存 在定时抖动 , 它将 直接导致误 码率增大 , 影响信号传输。从代表数字信号的随机码序列中 能否提取出同步 时钟 , 取决于该序列时钟谱线是否存在。并且时钟谱线的大小 , 以 及旁频相 对于时钟谱 线的大小会 直接影响 提取同步时 钟的质量。 因此在数 字通信系统 中 , 分析 信号的频 谱分布将有 助于时钟 提取 电路的设计及最佳方案的选择。 由于良 好随机性 , 伪随机 码序列常 常作为信号 源被用于 系统 的实验及测试中 , 只要伪随机码序列的级数足够大时 , 它完全可以 模拟随机码序列。此外伪随机码被用于信源扰码 , 当信号间隙时 , 充当信号源 , 以实现收发同步。通过对伪随机码序列的分析 , 所得 的结论同样适合于随机码序列。
!( f - nf 0 ) +
n= -∞
p ( 1 - 2a ) - 2a !( f ) p
观察 RZ 码功率谱表达式及频谱图 , 可注意到 : RZ 伪随 机码序列功 率谱由 离散谱 线组成 , 在 f = f 0 处存 在基频 , 即同步时钟分 量。 设 f = f 0 , 我们 求出同步 时钟功 率谱相 对于码 元占空比 a = / T 0 的值。 S ( f 0, a ) = ( 1+ p 2 2 2 ) a Sa ( a ) p
f = 126 f 127 0
2 RZ 伪随机码功率谱
实验一--数字信源实验
实验一数字信源实验一.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。
二.实验内容用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、位同步信号（BS）及帧同步信号（PS），了解它们的对应关系。
三.基本原理本实验使用数字信号源模块。
本模块是整个实验系统的发终端，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 信号为集中插入同步时分复用信号。
发光二极管亮状态表示1码，熄灭状态表示0码。
图1-2 帧结构本模块有如下测试点及输出点：•CLK 晶振信号测试点•BS OUT 信源位同步信号输出点/测试点•PS OUT 信源帧同步信号输出点/测试点•NRZ OUT NRZ信号输出/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：•晶体CRY1：晶体；U1：反向器7404•分频器U3：计数器74161；U4：计数器74193；U9：计数器40160并行码产生器K4、K2、K3：8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U4、U5、U8：8位数据选择器LS151•三选一U7：8位数据选择器LS151•倒向器U28：非门74HC04•抽样U30：D触发器74HC74下面对分频器、八选一、三选一等单元电路作进一步说明（1）分频器74161进行13分频，输出信号频率为341kHz，74161是一个4位二进制加计数器，预置在3状态。
74193完成÷2、÷4、÷8、÷16运算，输出BS、S1、S2、S3等4个信号。
BS为位同步信号，频率为170.5kHz。