基带信号常用码型转换
数字基带信号的码型设计
数字基带信号的码型设计一、前言近年来，随着大规模集成电路的出现，数字系统的设备复杂程度和技术难度降低，数字通信系统的主要缺点逐渐得到解决，因此数字传输方式日益受到欢迎。
数字传输系统中，传输对象通常是二元数字信息，而设计数字传输系统的基本考虑是选择一组有限的离散的波形来表示数字信息。
这些取值离散的波形可以是未经调制的电信号，也可以是调制后的信号。
未经调制的数字信号所占据的频谱是从零域或很低频率开始，称为数字基带信号。
不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统，称为数字基带传输系统。
数字基带传输系统方框图如图一所示。
图一数字基带传输系统方框图目前，虽然数字基带传输的应用不是很广泛，但对于基带传输系统的研究仍然十分有意义，主要是因为：1、在利用对称电缆构成的近程数据通信系统中广泛采用了这种传输方式；2、随着数字通信技术的发展，基带传输方式也有迅速发展的趋势；3、基带传输中包含带通传输的许多基本问题；4、任何一个采用线性调制的带通传输系统，可以等效为一个基带传输系统。
二、基带码型的设计原则在实际的基带传输系统中，并不是所有的基带波形都适合在信道中传输。
比如远距离传输时高频分量衰减随距离的增大而增大等，所以原始消息代码必须编成适合于传输用的码型。
传输码的结构将取决于实际信道特性和系统工作的条件，在选择传输码型时，一般应考虑以下几点原则：1、不含直流，且低频分量尽量少；2、应含有丰富的定时信息，以便于从接收码流中提取定时信号；3、功率谱主瓣宽度窄，以节省传输频带；4、不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化；5、具有内在检错能力，即码型应具有一定规律性，以便利用这一规律性进行宏观监测；6、编译码简单，以降低通信延时和成本。
三、常用的传输码型1、单极性非归零码：（如图二（a）所示）编码规则：信号脉冲的低电平和高电平分别表示二进制代码“0”和“1”。
优点：电脉冲之间无间隔，极性单一，易于用TTL、CMOS电路产生。
实验三 码型变换实验
实验三码型变换实验一、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。
3．掌握用FPGA实现码型变换的方法。
二、实验内容1．观察NRZ、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。
5．自行设计码型变换电路，下载并观察输出波形。
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．PC机（可选）一台6．连接线若干四、实验原理1．编码规则①NRZ码(见教材)②RZ码(见教材)③BNRZ码－双极性不归零码1 0 1 0 0 1 1 0＋E-E④BRZ码－双极性归零码1 0 1 0 0 1 1 0＋E-E⑤AMI码(见教材)⑥HDB3码(见教材)⑦BPH码BPH码的全称是数字双相码（Digital Diphase），又叫分相码(Biphase，Split-phase)或曼彻斯特码（Manchester），其编码规则之一是：0 01（零相位的一个周期的方波）；110（π相位的一个周期的方波）。
例如：代码： 1 1 0 0 1 0 1双相码： 10 10 01 01 10 01 10这种码既能提取足够的定时分量，又无直流漂移，编码过程简单。
但带宽要宽些。
⑧CMI码CMI码的全称是传号反转码，其编码规则如下：信息码中的“1”码交替用“11”和“00”表示，“0”码用“01”表示。
例如：代码： 1 1 0 1 0 0 1 0CMI码： 11 00 01 11 01 01 00 01这种码型有较多的电平跃变，因此，含有丰富的定时信息。
该码已被ITU-T推荐为PCM四次群的接口码型。
在光纤传输系统中有时也用CMI码作线路传输码型。
实验8 数字基带信号的码型变换
图8-9 码型变换结构组成框图
译码模块：完成码型变换实验。其结构组成框图如下图8－10
四、实验任务
1．当输入8位码为全“0”、全“1”、伪随机码、任意码时，分折各种 变换结果。 2．观测各种码型变换波形，验证你的分析结果。
五、测量点说明
TP301：原始数字基带信号；TP302：编码时钟；TP303：正极性 码型变换； TP304：负极性码型变换；TP305：码型变换输出；TP306：选择 0010-1000时无波形。
六、实验报告要求
1.根据实验结果，画出各种码型变换的测量点波形图。 2．写出各种码型变换的工作过程。
E
1
0
1
0
0
1
1
0
0
E
图 8-6 CMI码
密勒码 密勒码又称延迟调制码，它是曼彻斯特码的一种变形，编码规则： “1”码用码元间隔中心点出现跃变来表示，即用“10”或“01”表示。 “0”码有两种情况：单个“0”码时，在码元间隔内不出现电平跃变， 且相邻码元的边界处也不跃变；连“0”时，在两个“0”码边界处出现 电平跃变，即“00”与“11”交替。 例如： 消息代码：1 1 0 1 0 0 1 0… 密勒码： 10 10 00 01 11 00 01 11… 或： 01 01 11 10 00 11 10 00…
PST码能够提供的定时分量，且无直流成分，编码过程也简单，在接 收识别时需要提供“分组”信息，即需要建立帧同步，在接收识别时， 因为在“分组”编码时不可能出现00、++和—的情况，如果接收识 别时，出现上述的情况，说明帧没有同步，需要重新建立帧同步。
实验-CMI码型变换实验
实验-CMI码型变换实验实验CMI码型变换实验一、实验原理和电路说明在实际的基带传输系统中，并不是所有码字都能在信道中传输。
例如，含有丰富直流和低频成分的基带信号就不适宜在信道中传输，因为它有可能造成信号严重畸变。
同时，一般基带传输系统都从接收到的基带信号流中提取收定时信号，而收定时信号却又依赖于传输的码型，如果码型出现长时间的连“0”或连“1”符号，则基带信号可能会长时间的出现0电位，从而使收定时恢复系统难以保证收定时信号的准确性。
实际的基带传输系统还可能提出其他要求，因而对基带信号也存在各种可能的要求。
归纳起来，对传输用的基带信号的主要要求有两点：1、对各种代码的要求，期望将原始信息符号编制成适合于传输用的码型；2、对所选码型的电波波形要求，期望电波波形适宜于在信道中传输。
前一问题称为传输码型的选择；后一问题称为基带脉冲的选择。
这是两个既有独立性又有互相联系的问题，也是基带传输原理中十分重要的两个问题。
传输码（传输码又称为线路码）的结构将取决于实际信道特性和系统工作的条件。
在较为复杂的基带传输系统中，传输码的结构应具有下列主要特性：1、能从其相应的基带信号中获取定时信息；2、相应的基带信号无直流成分和只有很小的低频成分；3、不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化；4、尽可能地提高传输码型的传输效率；5、具有内在的检错能力，等等。
满足或部分满足以上特性的传输码型种类繁多，主要有：CMI码、AMI、HDB3等等，下面将主要介绍CMI码。
根据CCITT建议，在程控数字交换机中CMI 码一般作为PCM四次群数字中继接口的码型。
在CMI码模块中，完成CMI的编码与解码功能。
CMI编码规则见表4.2.1所示：表4.2.1 CMI的编码规则输入码字编码结果0 011 00/11交替表示因而在CMI编码中，输入码字0直接输出01码型，较为简单。
对于输入为1的码字，其输出CMI码字存在两种结果00或11码，因而对输入1的状态必须记忆。
基带传输的常用码型
常见的线路码型有以下几种：
信息代码： 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1
AMI码
(Bipolar RZ)
HDB3码
+V
&码)
编码规则: 遇数字‘1’ 正负电平交替；遇数字‘0’ 为0电平。 实际上是把二进制脉冲序列变为三电平的符号序列。
优点：极性交替反转，所以无直流分量（包括在“1”、“0” 码不等概率情况下）。
缺点：可能出现长的连0串，会造成提取定时信号的困难。
2. 三阶高密度双极性码(HDB3)
HDB3码是在AMI码基础上为克服长连“0”码而改进 的一种码型。
编码规则：
（1）先把信息代码变成AMI码；
（2）当出现4个或4个以上连0码时，则在第4个0码处添 加脉冲，称为破坏脉冲，用V表示。
（3）为保证无直流，V脉冲应正负交替插入；为此当相 邻V码间有偶数个“1”时，将后面的连“0”串中的第1 个“0”编码为B符号，B符号的极性与前一非“0”码的 极性相反，而B符号后的V码与B符号的极性相同.
3. CMI码
编码规则： “1”码交替用“00”和“11”表示；“0”码用“01”
表示。
4. 数字双相码（ Manchester）码
每个码元用两个连续极性相反的脉冲来表示。如 “1”码用正、负脉冲表示，“0”码用负、正脉冲表示。
现代通信原理
现代通信原理
基带传输的常用码型
数字基带信号通常是在电缆线路中传输，为了克服传 输损耗，对传输码型的选择主要考虑以下几点： (1) 码型中无直流分量; 低频、高频分量尽量少； (2) 码型中应包含定时信息， 以便定时提取； (3) 码型变换设备要简单可靠； (4) 码型具有一定检错能力； (5)尽可能提高线路码的编码效率，即提高传输效率。
数字基带信号的码型
4.1.1 数字基带信号的码型设计原则所谓数字基带信号，就是消息代码的电脉冲表示――电波形。
在实际基带传输系统中，并非所有的原始数字基带信号都能在信道中传输，例如，含有丰富直流和低频成分的基带信号就不适宜在信道中传输，因为它有可能造成信号严重畸变；再例如，一般基带传输系统都是从接收到的基带信号中提取位同步信号，而位同步信号却又依赖于代码的码型，如果代码出现长时间的连“0” 符号，则基带信号可能会长时间出现0 电位，从而使位同步恢复系统难以保证位同步信号的准确性。
实际的基带传输系统还可能提出其它要求，从而导致对基带信号也存在各种可能的要求。
归纳起来，对传输用的基带信号的要求主要有两点：（1 ）对各种代码的要求，期望将原始信息符号编制成适合于传输用的码型；（2 ）对所选的码型的电波形的要求，期望电波形适宜于在信道中传输。
前一问题称为传输码型的选择，后一问题称为基带脉冲的选择。
这是两个既彼此独立又相互联系的问题，也是基带传输原理中十分重要的两个问题。
本节讨论前一问题，后一问题将在下面几节中讨论。
传输码（常称为线路码）的结构将取决于实际信道的特性和系统工作的条件。
概括起来，在设计数字基带信号码型时应考虑以下原则：(1)码型中应不含直流分量，低频分量尽量少。
(2)码型中高频分量尽量少。
这样既可以节省传输频带，提高信道的频带利用率，还可以减少串扰。
串扰是指同一电缆内不同线对之间的相互干扰，基带信号的高频分量越大，则对邻近线对产生的干扰就越严重。
(3)码型中应包含定时信息。
(4)码型具有一定检错能力。
若传输码型有一定的规律性，则就可根据这一规律性来检测传输质量，以便做到自动监测。
(5)编码方案对发送消息类型不应有任何限制，即能适用于信源变化。
这种与信源的统计特性无关的性质称为对信源具有透明性。
(6)低误码增殖。
对于某些基带传输码型，信道中产生的单个误码会扰乱一段译码过程，从而导致译码输出信息中出现多个错误，这种现象称为误码增殖。
基带码型变换设计CMI码码型变换
目录1 技术指标 (1)2 基本原理 (1)2.1 CMI码原理分析 (1)2.2 编、解码设想及思路 (1)3 设计方案及功能分析 (2)3.1 方案一 (2)3.1.1 CMI编码 (2)3.1.2 CMI解码 (5)3.2 方案二 (8)3.2.1 CMI编码 (8)3.2.2 CMI译码 (10)3.3 方案比较 (11)4 CPLD时序和功能仿真 (11)4.1 采用实验二的CPLD时序和功能仿真 (11)5 硬件电路调试 (12)6 结论 (12)7 心得体会 (13)8 参考文献 (14)附录 (14)基带码型变换设计CMI码码型变换1 技术指标（1）设计CMI码的编译码电路；（2）输入信号为24位的周期NRZ码（3）编译码延时小于3个码元宽度2 基本原理我的课程设计选题是《基带码型变换设计——CMI码码型变换》，也就是设计电路实现CMI码的编码、解码过程。
电路设计的重点在于按照CMI码的编码规则实现基带码，也就是信源码的逻辑变换。
为了达到这个过程，我们需要先分析清楚CMI码的特点。
故基本原理这一部分我分为两部分进行阐述，分别是2.1CMI码原理分析；2.2编、解码设想及思路。
2.1 CMI码原理分析查阅《通信原理》（樊昌信著国防工业出版社第6版）可知CMI码相关信息如下；“CMI 码是传号反转码的简称，与双相码类似，它也是一种双极性二电平。
其编码规则是：“1”码交替用“11”和“00”两位码表示；“0”码固定地用“01”表示，CMI码易于实现，含有丰富的定时信息。
此外，由于10为禁用码组，不会出现三个以上的连码，这个规律可用来宏观检错。
该码已被ITU—T推荐为PCM四次群的接口码型，有时也用在速率低于8.448Mb/s的光缆传输系统中。
”2.2 编、解码设想及思路分析可知，其编码规则可以整理如下表1：表1 CMI编码规则在CMI 编码中，输入码字0直接输出01码型，较为简单。
对于输入为1的码字，其输出CMI 码字存在两种结果OO 或11码，因而对输入1的状态必须记忆。
数字基带信号及常用的编码
数字基带信号1.1 基带信号的基本概念数字基带信号可以来字计算机、电传机等终端数据的各种数字代码，也可以来自模拟信号经数字化处理后的脉冲编码(PCM)信号等，是未经载波信号调制而直接传输的信号，所占据的频谱从零频或很低频开始。
1.2 几种数字基带信号的基本波形1.2.1 单极性波形这是一种最简单的基带信号波形，用正电平和零电平分别表示对应二进制“1”和“0”，极性单一，易于用TTL 和CMOS 电路产生。
缺点是有直流分量，要求传输线路具有直流传输能力，因而不适用有交流耦合的远距离传输，只适用于计算机内部或者极进距离的传输，信号波形图如图1-1所示。
1 011100+E图1-1 单极性波1.2.2 双极性波形这种波形用正、负电平的脉冲分别表示二进制代码“1”和“0”，其正负电平的幅度相等、极性相反，当“1”和“0”等概率出现时无直流分量，有利于在信道中传输，并且在接受端恢复信号的判决电平为零，因而不熟信道特性的变化的影响，扛干扰能力也叫强，信号波形图如图1-2所示。
1 011100+E-E图1-2 双极性波1.2.3 单极性归零波形这种波形是指它的有电脉冲宽度τ小于码元Ts ，即信号电压在一个码元终止时刻前总要回到零电平，通常归零波使用半占空码，即占空比（τ/Ts ）为50%，从单极性波可以直接提取定时信息，是其他码型提取位同步信息时常采用的一种过渡波形。
1 011100+E+E图1-3 单极性归零波1.2.4 双极性归零波形这种波形兼有双极性和归零波形的特点，由于其相邻脉冲之间存在零电位的间隔，是的接受端很容易识别出每个码元的起止时间，从而使收发双方能保持位的同步。
波形如图1-4所示。
1 011100+E-E+E-E图1-4 双极性归零波1.2.5 差分波形这种波形是用相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码，而与码元本身的点位或极性无关，电平跳变表示“1”，电平的不变表示“0”，当然这种规定也可以反过来，也称为相对码波形，而相应地称前面的单极性或双极性波形为绝对码波形，这种波形传输代码可以消除设备初始状态的影响。
实验1 基带信号的常用码型变换实验
实验1 基带信号的常用码型变换实验一、实验目的1．熟悉RZ 、BNRZ 、BRZ 、CMI 、曼彻斯特、密勒码型变换原理及工作过程；2．观察数字基带信号的码型变换测量点波形；二、实验仪器1．AMI/HDB3编译码模块，位号：F （实物图片如下）2．时钟与基带数据发生模块，位号：G3．20M 双踪示波器1台4．信号连接线3根三、实验工作原理（一）基带信号及其常用码型变换在实际的基带传输系统中，传输码的结构应具有下列主要特性：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) 信号中高频分量尽量少，以节省传输频带并减少码间串扰；4) 不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化；5) 编译码设备要尽可能简单。
1.1 单极性不归零码（NRZ 码）单极性不归零码中，二进制代码“1”用幅度为E 的正电平表示，“0”用零电平表示，单极性码中含有直流成分，而且不能直接提取同步信号。
0000E +1111 图1-1 单极性不归零码1.2 双极性不归零码（BNRZ 码）二进制代码“1”、“0”分别用幅度相等的正负电平表示，当二进制代码“1”和“0”等概出现时无直流分量。
10111000E +E-0图 1-2 双极性不归零码1.3 单极性归零码（RZ 码）单极性归零码与单极性不归零码的区别是码元宽度小于码元间隔，每个码元脉冲在下一个码元到来之前回到零电平。
单极性码可以直接提取定时信息，仍然含有直流成分。
00001111E +0图 1-3 单极性归零码1.4 双极性归零码（BRZ 码）它是双极性码的归零形式，每个码元脉冲在下一个码元到来之前回到零电平。
00001111E +0E-图 1-4 双极性归零 1.5 曼彻斯特码曼彻斯特码又称为数字双相码，它用一个周期的正负对称方波表示“0”，而用其反相波形表示“1”。
编码规则之一是：“0”码用“01”两位码表示，“1”码用“10”两位码表示。
基带信号的码型
虽然HDB3码的编码规则比较复杂，但译码却比较简单。从上述原理可到破坏点V，于是断定V符号及其前面的3个符号必定
(7)高的编码效率。
(8)编译码设备应尽量简单。
上述各项原则并不是任何基带传输码型均能完全满足，往往是依照实际要求满足其中若干项。
数字基带信号的码型种类繁多，下面仅以矩形脉冲组成的基带信号为例， 介绍一些目前常用的基本码型。
之比 叫占空比。
单极性 RZ 码与单极性 NRZ
码比较，缺点是发送能量小、占用频带宽，主要优点是可以直接提取同步信号。此优点虽不意味着单极性归零码能广泛应用到信道上传输，但它却是其它码型提取同步信号需采用的一个过渡码型。即对于适合信道传输的，但不能直接提取同步信号的码型，可先变为单极性归零码，再提取同步信号。}
分别对应基带信号的正电平和零电平，在整个码元持续时间，电平保持不变。
单极性 NRZ 码具有如下特点：
（ 1 ）发送能量大，有利于提高接收端信噪比；
（ 2 ）在信道上占用频带较窄；
（ 3 ）有直流分量，将导致信号的失真与畸变；且由于直流分量的存在，无法使用一些交流耦合的线路和设备；
例如：
（ a ）代码： 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1
（ b ） AMI 码： 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 0 -1 0 +1
形式上与单极性或双极性码型相同，但它代表的信息符号与码元本身电位或极性无关，而仅与相邻码元的电位变化有关。差分码也称相对码，而相应地称前面的单极性或双极性码为绝对码。
数字基带信号的码型
5.数字双相码
编码规则：用一个周期的方波表示二进制信号“1”，
而用它的反相波形表示“0” 。 特点：频谱中存在很强的定时分量，不受信源统计特 性的影响，而且不存在直流分量。这些优点是用频带 加倍来换取的。
6.传号反转码（CMI）
编码规则：二进制信号中的“1” 交替地用“11”和“00”
表示；“0”码则固定地用“01”表示。
HDB3码的编码虽然比较复杂，但译码却比较简单。 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符号，从而恢复4个连 0码，再将所有-1变成+1后便得到原消息代码。 代码： 1 000 0 1 AMI码： -1 0 0 0 0 +1 -1 0 0 0 -V +1 HDB3码：-1 0 0 0 -V +1 000 0 1 0 0 0 0 -l 0 0 0 +V -1 0 0 0 +V -1 1 000 0 1 1 +l 0 0 0 0 -1 +1 +l 0 0 0+V -1 +1 +l -B 0 0-V +1 -1
特点：没有直流分量；有频繁出现的波形跳变，便于恢复
定时信号；而且具有检错能力。
7.密勒码
编码规则：用码元周期中点出现跳变表示“1”，否
则表示“0”；但当出现连续“0”时，则在前一个 “0”结束（后一个“0”开始）时出现电平跳变。 特点：Miller码脉冲宽度最大为两个码元周期，最 小为一个码元周期，可以检测传输误码或线路故障。
3、不具备内在的检测错误能力。
4.差分码
编码规则：二进制信号“1”、“0”分别用电平跳变或不
变表示。以电平跳变表示“1”，则称为传号差分码。以电 平跳变表示“0”，则称为空号差分码。 由于差分码中只具有相对意义，所以又称相对码。 特点：可以消除设备初始状态的影响，在相位调制系统中 可用于解决载波相位模糊问题。
基带信号的常见码型变换实验
实验二基带信号的常见码型变换实验一、实验原理在实际的基带传输系统中，传输码的结构应具有下列主要特性：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)信号中高频分量尽量少，以节省传输频带并减少码间串扰；4)不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化；5)编译码设备要尽可能简单1.1单极性不归零码（NRZ码）单极性不归零码中，二进制代码“1”用幅度为E的正电平表示，“0”用零电平表示，单极性码中含有直流成分，而且不能直接提取同步信号。
1.2双极性不归零码（BNRZ码）二进制代码“1”、“0”分别用幅度相等的正负电平表示，当二进制代码“1”和“0”等概出现时无直流分量。
1.3单极性归零码（RZ码）单极性归零码与单极性不归零码的区别是码元宽度小于码元间隔，每个码元脉冲在下一个码元到来之前回到零电平。
单极性码可以直接提取定时信息，仍然含有直流成分。
1.4双极性归零码（BRZ码）它是双极性码的归零形式，每个码元脉冲在下一个码元到来之前回到零电平。
1.5曼彻斯特码曼彻斯特码又称为数字双相码，它用一个周期的正负对称方波表示“0”，而用其反相波形表示“1”。
编码规则之一是：“0”码用“01”两位码表示，“1”码用“10”两位码表示。
曼彻斯特码只有极性相反的两个电平，因为曼彻斯特码在每个码元中期的中心点都存在电平跳变，所以含有位定时信息，又因为正、负电平各一半，所以无直流分量。
1.6CMI码CMI码是传号反转码的简称，与曼彻斯特码类似，也是一种双极性二电平码，其编码规则：6)“1”码交替的用“11“和”“00”两位码表示；7)“0”码固定的用“01”两位码表示。
1.7 AMI/HDB3码AMI码的全称是传号交替反转码。
这是一种将消息代码0（空号）和1（传号）按如下规则进行编码的码：代码的0仍变换为传输码的0，而把代码中的1交替地变换为传输码的＋1、－1、＋1、－1…HDB3码是三阶高密度码的简称。
码型变换
实验一码型变换一、实验目的1．了解几种常用的数字基带信号。
2．掌握常用数字基带传输码型的编码规则。
3．掌握常用CPLD实现码型变换的方法。
二、实验内容1．观察NRZ码、RZ码、AMI码、HDB3码、CMI码、BPH码的波形。
2．观察全0码或全1码时各码型的波形。
3．观察HDB3码、AMI码的正负极性波形。
4．观察RZ码、AMI码、HDB3码、CMI码、BPH码经过码型反变换后的输出波形。
三、实验器材1．信号源模块一块2．⑥号模块一块3．⑦号模块一块4．20M双踪示波器一台5．连接线若干四、实验原理1．基本原理在数字通信中，有些场合可以不经过载波调制和解调过程而让基带信号直接进行传输。
例如，在市区内利用电传机直接进行电报通信，或者利用中继方式在长距离上直接传输PCM信号等。
这种不使用载波调制装置而直接传送基带信号的系统，我们称它为基带传输系统，它的基本结构如图15-1所示。
干扰图1-1 基带传输系统的基本结构2．编码规则1）NRZ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：1 0 1 0 0 1 1 0＋E2）RZ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。
例如：1 0 1 0 0 1 1 0＋E3）AMI码AMI码的全称是传号交替反转码。
这是一种将信息代码0(空号)和1(传号)按如下方式进行编码的码：代码的0仍变换为传输码的0,而把代码中的1交替地变换为传输码的+1，-1，+1，-1，……。
例如：信息代码：1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1……AMI码：+1 0 0-1+1 0 0 0-1+1-1……由于AMI码的传号交替反转，故由于它决定的基带信号将出现正负脉冲交替，而0电位保持不变的规律。
这种基带信号无直流成分，且只有很小的低频成分，因而它特别适宜在不允许这些成分通过的信道中传输。
基带信号的常见码型实验代码
基带信号的常见码型实验代码基带信号的常见码型实验代码基带信号是指没有经过调制的信号，通常是模拟信号。
在数字通信中，为了传输数字信息，需要将数字信号转换成基带信号，并进行调制。
常见的基带码型有矩形脉冲、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码、Miller编码等。
本文将介绍这些基带码型的实验代码。
1. 矩形脉冲矩形脉冲是一种最简单的基带码型，其波形为一段宽度为T的方波。
在MATLAB中，可以使用以下代码生成矩形脉冲：t = linspace(0, 1, 1000);x = square(2*pi*t);其中linspace函数用于生成0到1之间1000个等间距的数值，square函数用于生成矩形波。
2. 曼彻斯特编码曼彻斯特编码是一种常用的基带码型，其波形由两个相反极性的方波组成。
在MATLAB中，可以使用以下代码生成曼彻斯特编码：t = linspace(0, 1, 1000);x = zeros(1, length(t));for i=2:length(t)if sin(4*pi*t(i)) > sin(4*pi*t(i-1))x(i) = 1;elsex(i) = -1;endend其中，使用sin函数生成一个频率为4Hz的正弦波，并通过比较相邻两个时刻的正弦值来确定输出的方向。
3. 差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码是一种改进的曼彻斯特编码，其波形由两个相反极性的方波组成，但是在每个位周期的中间点处发生变化。
在MATLAB 中，可以使用以下代码生成差分曼彻斯特编码：t = linspace(0, 1, 1000);x = zeros(1, length(t));for i=2:length(t)if sin(4*pi*t(i)) > sin(4*pi*t(i-1))if i > length(t)/2x(i) = -x(i-1);elsex(i) = x(i-1);endelseif i > length(t)/2x(i) = x(i-1);elsex(i) = -x(i-1);endendend其中，通过比较相邻两个时刻的正弦值来确定输出的方向，并在每个位周期的中间点处发生变化。
数字基带传输常用码型
差分码：不是用脉冲的绝对电平来表示“0” 码和“1”码，而是利用相邻前后码元电平的 相对变化来传送信息。分为“1”差分码和 “0”差分码两种。 特点：当传输系统中某些环节引起基带信 号反相时，也不会影响接收的结果，多用 于数字相位调制。
双极性不归零码：用正电平表示“1”码，用 负电平表示“0”码，正和负的幅值相等 。 特点：不含直流分量；抗干扰性能好；但 不能直接提取同步信息。
单双极性归零码：使用了正、负和零三个电平， 信号本身携带同步信息，解决了同步问题。缺点 是编码一个比特，需要两次信号变化，增加了占 用带宽，且线路上的平均电压值还不为零。
三元码
三元码是指利用信号幅度的三种取值+1、0、 -1来表示二进制数“1”和“0”。
AMI码（传号交替反转码）
编码规则： （0称为空号，1称为传号） 0变为传输码0 1交替变为传输码+1、-1、+1、-1 例：1001100011→ +100-1+1000-1+1 特点： 1) 统计上无直流（+1-1交替）、低频成分小 2) 进行了二进制→三进制变化，即1B/1T码型 3) 编/译码电路简单 4) 便于观察误码（+1、-1不交替） 5) 缺点：可能出现长的0串，提取定时信号困难
编码： “1”用码元持续中心点跃变表示， 即：01或10，但保持边沿不跃变 单个0：不跃变，且相邻码元边界也不跃变 “0” 00 例： 两个0：第2个0边界跃变，即： 或11
二进制
1
10 01
1
10 10
0
01 00
1
10 01
0
01 11
实验15、码型变换_
实验 15 码型变换一、实验目的1.熟悉 RZ、BNRZ、BRZ、CMI、曼彻斯特、密勒、PST 码型变换原理及工作过程；2.观察数字基带信号的码型变换测量点波形。
二、实验工作原理1.码型变换原则在实际的基带传输系统中，在选择传输码型时，一般应考虑以下原则：(1).不含直流，且低频分量尽量少；(2).应含有丰富的定时信息，以便于从接收码流中提取定时信号； (3).功率谱主瓣宽度窄，以节省传输频带；(4).不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化；(5).具有内在的检错能力，即码型具有一定规律性，以便利用这一规律性进行宏观检测；(6).编译码简单，以降低通信延时和成本。
2.常见码型变换类型(1)单极性不归零码（NRZ 码）单极性不归零码中，二进制代码“1”用幅度为E的正电平表示，“0”用零电平表示，如下图所示。
单极性码中含有直流成分，而且不能直接提取同步信号。
图 15-1 单极性不归零码示意图(2)双极性不归零码（BNRZ 码）二进制代码“1”、“0”分别用幅度相等的正负电平表示，如下图所示，当二进制代码“1”和“0”等概出现时无直流分量。
图 15-2 双极性不归零码(3)单极性归零码（RZ 码）单极性归零码与单极性不归零码的区别是码元宽度小于码元间隔，每个码元脉冲在下一个码元到来之前回到零电平，如下图所示。
单极性码可以直接提取定时信息，仍然含有直流成分。
图 15-3 单极性归零码(4)双极性归零码（BRZ 码）它是双极性码的归零形式，每个码元脉冲在下一个码元到来之前回到零电平，如下图所示。
图 15-4 双极性归零码(5)曼彻斯特码曼彻斯特码又称为数字双相码，它用一个周期的正负对称方波表示“0”，而用其反相波形表示“1”。
编码规则之一是：“0”码用“01”两位码表示，“1”码用“10”两位码表示，如下图所示。
例如：图 15-5 曼彻斯特编码(6)密勒码米勒（Miller）码又称延迟调制码，它是双向码的在一种变形。
数字基带信号传输常用码型的教学技巧分析和应用
2017年第7期信息通信2017(总第175 期）INFORMATION & COMMUNICATIONS (S um. N o175)数字基带信号传输常用码型的教学技巧分析和应用张帆(武汉职业技术学院电信学院，湖北武汉430074)摘要:通信原理是所有本科专科通信、电子等相近专业的必修基础课，而在现代通信产业迅速发展的步伐下，数字通信基 础的优势更加凸显。
文章针对数字通信基础课程中数字基带信号传输的几种常用码型这一重难点，进行教学的通俗化 分析和应用，使得初学者能够快速并透彻地掌握相关知识。
关键词:码型;HDB3码;密勒码中图分类号:TN76 文献标识码:A文章编号=1673-1131(2017)07-0270-020引言在数字基带信号传输知识点中，几种常用码型对初学者 而言是一个难点。
现在很多教材中直接列出各码型的基本编 码规则，让初学者无法将相关码型的原理及功能联系起来一 起理解，以致于学习时总是走很多弯路。
如果采用本文中的 理解方法,将有利于初学者快速掌握。
1数字基带信号传输的常用码型在实际的基带传输系统中，不是所有原始基带信号都能够在信道中传输，而在接收方能够在满足一定误码率的条件下还原的。
为了使得它们能够顺利在信道中传输，需 要对原始信号的码型进行调整，就是我们要求学习的码型，总体要求对应码型具有低频截止、频带窄、定时信号易提取等特性。
数字基带信号传输常用的码型有:AM I、HDB3、曼彻斯特 码、密勒码、传号反转码等。
目前常见教材上是从基本描述开 始出发的，但是对于大多数学生而言，每一种码型特点太多，不易于理解。
2码型特点归纳法码型特点归纳法，是一种依据码型的改进过程，将具有统一原型的码型归纳在一起进行学习的方法。
经过反复的教学实践，证明此法简便，可使初学者快速掌握。
并可以扩展到其它学科或其它知识点，以致于在学习中养成总结归纳的好习惯，能够做到举一反三。
以下来介绍码型特点归纳法上的使用。
CMI码码型变换
CMI码码型变换基带码型变换设计—CMI码码型变换1. 技术指标1）设计CMI码的编译码电路。
2）输⼊信号为24位的周期NRZ码。
3）编译码延时⼩于3个码元宽度。
2. 基本原理2.1 CMI码2.1.1 CMI码简介CMI码⼜称传号反转码，是⼀种⼆电平⾮归零码。
其中，“0”码⽤“01”码表⽰，“1”码⽤交替的“00”、“11”表⽰。
这种码型的优点是：1）不存在直流分量，且低频分量较⼩；2）信息码流中具有很强的时钟分量，便于从信号中提取时钟信息；3)具有⼀定的检错能⼒；4）电路简单,易于实现；5）传输速率为编码前的2 倍,适⽤于低速率的光纤传输系统。
2.1.2 CMI码编码原理根据上边所述CMI可知，⾸先要把过来的NRZ码流中的“0”和“1”码分开，然后分别进⾏编码。
通过时钟的控制，将“0”码编译为“01”，“1”码交替编译为“00”、“11”。
2.1.3 CMI译码原理译码电路中也要有码分离电路，将过来的CMI码流两两分为⾼位码和低位码，然后进⾏异或判决，从⽽得到译码输出。
2.2 MaxplusⅡ软件MaxplusⅡ是Altera公司提供的FPGA/CPLD开发继承环境。
MaxplusⅡ界⾯友好，使⽤便捷，可以完成设计输⼊、元件适配、时序仿真和功能仿真、编程下载整个流程。
它提供了⼀种与结构⽆关的设计环境，使设计者能⽅便地进⾏设计输⼊、快速处理和器件编程。
本实验利⽤MaxplusⅡ软件进⾏原理图的输⼊、功能仿真等。
2.3 CPLDCPLD（Complex Programmable Logic Device），即复杂可编程逻辑器件,⼀种较PLD为复杂的逻辑元件，是⼀种⽤户根据各⾃需要⽽⾃⾏构造逻辑功能的数字集成电路。
其基本设计⽅法是借助集成开发软件平台，⽤原理图、硬件描述语⾔等⽅法，⽣成相应的⽬标⽂件，通过下载电缆将代码传送到⽬标芯⽚中，实现设计的数字系统，具有编程灵活、集成度⾼、设计开发周期短、适⽤范围宽、开发⼯具先进、对设计者的硬件经验要求低和保密性强等优点。
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通信原理大作业用matlab仿真1.幅频失真S(t)=sint+1/3sin3t,S’(t)=sint+sin3t;相频失真S(t)=sint+1/3sin3t,S’(t)=sin(t+2pi)+1/3sin(3t+3pi).程序：x=0:pi/20:3*pi;y1=sin(x)+(sin(3*x))/3;y2=sin(x)+sin(3*x);y3=sin(x+2*pi)+(sin(3*x+3*pi))/3;figure(1)plot(x,y1);hold onplot(x,y2,'r-');legend('S(t)=sint+1/3sin3t','S(t)=sint+sin3t')figure(2)plot(x,y1);hold onplot(x,y3,'r-');legend('S(t)=sint+1/3sin3t','S(t)=sin(t+2*pi)+1/3sin(3t+3*pi)')幅频失真相频失真2. 将输入的一串0,1编码1） 转换成AMI 码 2） 转换成HDB3码 3） 转换成双相码 4） 转换成Miller 码 5） 转换成CMI 码 总流程开始输入数组依次显示五种码形结束转换成AMI 码转换成CMI码转换成HDB3码转换成双相码转换成Miller码转化成五种码具体流程思路：数组xn 中0保持不变；并统计1个数，当为偶数1保持不变；当为奇数1变换为-1 1) 转换成AMI 码 nono no得到数组xnXn （i ）是否=1num=num+1num 是否为偶数 得到数组xn 长度k i=1; num=0yn(i)=xn(i)yn(i)=xn(i)yn(i)= -xn(i)i 是否=k 得到数组yn i=i+12) 转换成HDB3码 思路：在AMI 码基础上1. 当出现第一个四个连0 时v=前一个非0数2. 当出现四个连0，v 和-v 交替出现3. 判断破坏脉冲是否成立，如果不成立四个连0的第一个0做相应变换（即添加B ） 以后的1也要取负得到v(1)是否是得到数组yni=1yn （i ）是否=0 num=num+1 num=0num 是否=4v=yn(i-4)否否否 否否得到数组yn i=1 sign=1 num=0yn （i ）是否=0num=num+1num 是否=4yh(i)=v(sign)sign 是否为偶数 yh(i)= -v(sign)yh(i)是否=yh(i-4) yh(i-3)=yh(i) yh(i:k)=Yh(i:k )i 是否=k 得到数组yhi=i+13) 转换成双相码思路:1．当出现0转换为01 2．当出现1转换为10；nono得到数组xn得到数组xn 长度kys(2i-1)=0;ys(2i-2)=1Xn(i)是否=0i=1ys(2i-1)=1;ys(2i-2)=0i 是否=k 得到数组ys i=i+14) 转换成密勒码 思路：1．当第一个数出现1时转换成10；否则转换为002．以后当出现1时对应的第一个码不变，第二个变化；当出现一个0对应的两个码元都不变；出现连0对应的两个码元都变化。
nono no得到数组xn得到数组xn 长度ki=1Xn(i)是否=0ym(2i-1)=ym(2i-2); ym(2i-2)=~ym(2i-1)是否为连0ym(2i-1)=~ym(2i-2); ym(2i-2)=ym(2i-1)ym(2i-1)=ym(2i-2); ym(2i-2)=ym(2i-1)i 是否=k 得到数组ym i=i+15) 转换成CMI 码 思路:1．当为0转换为012．当为0 时11和00交替出现 nono得到数组xn得到数组xn 长度ki=1；num=0 Xn(i)是否=1yc(2i-1)=0;yc(2i-2)=1num=num+1num 是否为偶数 yc(2i-1)=0; yc(2i-2)=0yc(2i-1)=1;yc(2i-2)=1 i=i+1i 是否=k得到数组yc仿真结果：cleart=input('请输入一组0,1: ','s');%0,1 之间要有空格隔开xn=str2num(t)yn=xn;%AMI码num=0;for k=1:length(xn)if xn(k)==1num=num+1;if num/2==fix(num/2)yn(k)=1;elseyn(k)=-1;endendendnum=0;%HDB3yh=yn;sign=1;V=zeros(1,length(yn));for k=1:length(yn)if yn(k)==0num=num+1;if num==4v(1)=yh(k-4);breakendelsenum=0;endendfor k=1:length(yn)if yn(k)==0num=num+1;if num==4num=0;yh(k)=v(sign);v(sign+1)=-v(sign);if yh(k)==yh(k-4)elseyh(k-3)=yh(k);yh(k+1:length(yn))=-1*yh(k+1:length(yn));endsign=sign+1;endelsenum=0;endendys=zeros(1,2*length(xn));for k=1:length(xn)%双相码if xn(k)==0ys(2*k-1)=0;ys(2*k)=1;elseys(2*k-1)=1;ys(2*k)=0;endendym=zeros(1,2*length(xn));%密勒码if xn(1)==1ym(1)=1;ym(2)=0;elseym(1)=0;ym(2)=0;endfor k=2:length(xn)if xn(k)==0num=num+1;if num>1ym(2*k-1)=xor(1,ym(2*k-2)); ym(2*k)=ym(2*k-1);elseym(2*k-1)=ym(2*k-2);ym(2*k)=ym(2*k-1);endelseym(2*k-1)=ym(2*k-2);ym(2*k)=xor(1,ym(2*k-2));num=0;endendyc=zeros(1,2*length(xn));%CMIfor k=1:length(xn)if xn(k)==1num=num+1;if num/2==fix(num/2)yc(2*k-1)=1;yc(2*k)=1;elseyc(2*k-1)=0;yc(2*k)=0;endelseyc(2*k-1)=0;yc(2*k)=1;endsubplot(5,1,1);stairs([0:length(xn)-1],yn);axis([0 length(xn)-2 2]);title('AMI 码')subplot(5,1,2);stairs([0:length(xn)-1],yh);axis([0 length(xn)-2 2]);title('HDB3码')subplot(5,1,3);stairs([0:2*length(xn)-1],ys);axis([02*length(xn) -2 2]);title('双相码')subplot(5,1,4);stairs([0:2*length(xn)-1],ym);axis([02*length(xn) -2 2]);title('密勒码')subplot(5,1,5);stairs([0:2*length(xn)-1],yc);axis([02*length(xn) -2 2]);title('CMI 码')3. 产生2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK 信号，并进行解调（四种信号选一）思路2ASK ：当调制的数字信号为1时，传输载波；为0时，不传输载波；2FSK ：当调制的数字信号为1时，传输载波)2sin(t π；为0时，传输载波)4sin(t π；2PSK : 当调制的数字信号为1时，载波初相位为π；为0时，载波初相位为0；2DPSK:当调制的数字信号为1时，载波相位加π；为0时，载波相位不变；相干解调x=[1,1,0,0,0,1,0,1,1,0]figure(1)for i=1:length(x);t=i-1:.01:i;s1=sin(2*pi*t)*x(i);s2=sin(2*pi*t)*x(i)+sin(4*pi*t)*xor(1,x(i)); s3=sin(2*pi*t+pi*x(i));subplot(4,1,1)plot(t,s1);title('2ASK')hold onsubplot(4,1,2)plot(t,s2);title('2FSK')hold onsubplot(4,1,3)plot(t,s3);title('2PSK')hold onendhold ony=zeros(1,length(x)+1);y(1)=1;for i=1:length(x)if x(i)==1y(i+1)=xor(y(i),1);elsey(i+1)=y(i);endendfor i=1:length(y);t=i-1:.01:i;s4=sin(2*pi*t+pi*y(i));subplot(4,1,4)plot(t,s4);title('2DPSK')hold onendfigure(2)for i=1:length(x);t=i-1:.01:i;a3=sin(50*pi*t)*x(i);a1=a3.*sin(50*pi*t);wp=2*pi*50*0.5;ws=2*pi*50*0.9;As=45;Rp=2;[N,wc]=buttord(wp,ws,Rp,As,'s');[B,A]=butter(N,wc,'s');%低通滤波h=tf(B,A); %转换为传输函数a2=lsim(h,a1,t);a4=1*(a2>0.25);subplot(4,1,1)plot(t,a3);title('2ASK')hold onsubplot(4,1,2)plot(t,a1);title('乘以相干载波')hold onsubplot(4,1,3)plot(t,a2);title('通过低通滤波器后')hold onsubplot(4,1,4)plot(t,a4);title('经过抽样判决后'),axis([0 10 0 1.2]); hold onend。