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现代通信原理课程实验报告单极性和双极性NRZ信噪

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现代通信原理课程实验报告单极性和双极性NRZ信噪

摘要：本文针对现代通信原理课程中的实验内容，对单极性和双极性NRZ信号进行深入研究。首先，对NRZ信号的基本原理进行了阐述，包括单极性和双极性NRZ信号的特点和区别。然后，通过实验验证了NRZ信号在传输过程中的信噪比变化，分析了信噪比对信号传输质量的影响。接着，对NRZ信号在通信系统中的应用进行了探讨，包括调制解调、信号传输等。最后，对NRZ信号的未来发展趋势进行了展望。本文的研究结果为NRZ信号在实际通信系统中的应用提供了理论依据和实践指导，具有一定的理论意义和实际应用价值。

前言：随着信息技术的飞速发展，通信技术在各个领域都得到了广泛应用。通信原理是研究通信系统基本理论和技术的基础课程，其中NRZ信号作为通信系统中常用的一种信号形式，其传输质量和稳定性直接影响到通信系统的性能。本文旨在通过对现代通信原理课程中NRZ信号的实验研究，深入了解NRZ信号的基本原理、传输特性和应用，为通信系统设计提供理论依据。

第一章NRZ信号的基本原理

1.1NRZ信号的定义

(1)NRZ信号，全称为非归零编码信号（Non-Return-to-ZeroCoding），是一种数字信号编码方式。在这种编码方式中，数字信号的高电平和低电平分别对应于恒定的正电压和负电压，且信号的电平在传输过程中不会回到零电平。这种编码方式简单直观，易于实现，因此在数字通信系统中得到了广泛应用。NRZ信号的定义主要体现在其电平的稳定性和连续性上，这种特性使得NRZ信号在传输过程中具有较高的抗干扰能力。

(2)在NRZ信号中，数字1通常被表示为正电压，而数字0则表示为负电压。这种表示方法使得NRZ信号在传输过程中具有较高的频带利用率，因为信号的变化只发生在数字1和数字0之间的转换点，而不会在信号的高电平和低电平之间产生。NRZ信号的定义还涉及到信号的同步问题，由于信号电平不会回到零电平，因此接收端需要通过外部时钟信号或者前导同步序列来同步接收时钟，以确保正确地解调信号。

(3)NRZ信号的定义还涉及到信号的传输速率和距离。NRZ信号通常用于基带传输，即信号在传输过程中不经过调制解调过程。这种信号传输方式在传输距离较短时可以保证较高的传输速率，但随着传输距离的增加，信号的衰减和干扰会逐渐增大，从而影响到传输质量。因此，在实际应用中，为了提高NRZ信号的传输距离和抗干扰能力，通常会采用一些技术手段，如编码、纠错和放大等，来优化NRZ信号的传输性能。

1.2单极性和双极性NRZ信号的特点

(1)单极性NRZ信号，顾名思义，其信号电平只有两种状态，即高电平和低电平。在这种信号中，高电平通常代表数字1，而低电平代表数字0。例如，在T1载波系统中，单极性NRZ信号的高电平通常为+1.5V，低电平为-1.5V。这种编码方式的特点是简单易懂，但抗干扰能力较弱。在实际应用中，单极性NRZ信号在传输过程中容易受到外部噪声的影响，导致误码率的增加。

(2)相比之下，双极性NRZ信号在电平上更为复杂，其信号电平包括正电压、负电压以及零电平。在双极性NRZ信号中，数字1既可以用正电压表示，也可以用负电压表示，而数字0则用零电平表示。例如，在HDSL（高比特率数字用户线）系统中，双极性NRZ信号的正电压通常为+2V，负电压为-2V，零电平为0V。双极性NRZ信号的特点是抗干扰能力强，因为信号电平的变化更加丰富，有助于提高信号的检测精度和降低误码率。

(3)举例来说，假设在单极性NRZ信号传输过程中，信号受到的噪声功率为N，那么误码率Pb可以表示为Pb=Q(N/2)，其中Q(x)是高斯误差函数。而在双极性NRZ信号传输过程中，同样的噪声功率N，误码率Pb可以表示为Pb=Q(N/4)。由此可见，双极性NRZ信号的误码率比单极性NRZ信号低，从而提高了信号传输的可靠性。此外，双极性NRZ信号在传输过程中还可以采用自动增益控制（AGC）技术，进一步降低误码率，提高传输质量。

1.3NRZ信号的调制与解调

(1)NRZ信号的调制是将数字基带信号转换成适合在传输媒介上传输的信号形式的过程。调制方法主要有两种：基带调制和频带调制。基带调制直接将数字信号传输，适用于短距离传输，如以太网。频带调制则是将数字信号转换成高频信号，便于长距离传输，如电话网络。调制过程中，数字信号通过改变载波的幅度、频率或相位来实现，例如，在NRZ调制中，载波的幅度变化直接反映数字信号的高低电平。

(2)NRZ信号的解调是调制过程的逆过程，