AMI和HDB3码型变换试验.docx

1、AMI和HDB3码型变换试验AMI/HDB3 码型变换实验一、实验目的了解二进制单极性码变换为 AMI/HDB3 码的编码规则 ;熟悉 HDB3 码的基本特征 ;熟悉 HDB3 码的编译码器工作原理和实现方法 ; 根据测量和分析结果 ,画出电路关键部位的波形 ;二、实验内容AMI 码编码规则验证AMI 码译码和时延测量AMI 编码信号中同步时钟分量定性观测AMI 译码位定时恢复测量HDB3 码变换规则验证HDB3 码译码和时延测量HDB3 编码信号中同步时钟分量定性观测HDB3 译码位定时恢复测量三、实验仪器1.JH5001通信原理综合实验系统一台2.20MHz 双踪示波器一台四、原理与电路A

2、MI 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由于 AMI 码的传号交替反转 ,故由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。由此看出 ,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。由 AMI 码的编码规则看出 ,它已从一个二进制符号序列变成了一个三进制符号 序列,即把一个二进制符号变换成一个三进制符号。把一个二进制符号变换成一个三进制 符号所构成的码称为 1B/1T

3、码型。AMI 码除有上述特点外 ,还有编译码电路简单及便于观察误码情况等优点 ,它是 一种基本的线路码,并得到广泛采用。但是 ,AMI 码有一个重要缺点 ,即接收端从该信号中 来获取定时信息时 ,由于它可能出现长的连 0串,因而会造成提取定时信号的困难。为了保持 AMI 码的优点而克服其缺点 ,人们提出了许多种类的改进 AMI码,HDB3码就是其中有代表性的一种。非归零码HDB3码的全称是三阶高密度双极性码。它的编码原理是这样的：先把消息代 码变换成AMI码，然后去检查AMI码的连0串情况，当没有4个以上连0串时，则这时的AMI码就是HDB3码;当出现4个以上连0串时,则将每4个连0小段的第4

4、个0变换成与其前一 非0符号（+1或-同极性的符号。显然，这样做可能破坏 极性交替反转”的规律。这个符号 就称为破坏符号，用V符号表示（即+1记为+V ,-记为-/。为使附加V符号后的序列不 破坏极性交替反转”造成的无直流特性，还必须保证相邻V符号也应极性交替。这一点，当相 邻符号之间有奇数个非0符号时，则是能得到保证的；当有偶数个非0符号时，则就得不到保证, 这时再将该小段的第1个0变换成+B或符号的极性与前一非0符号的相反，并让后面 的非 0 符号从V 符号开始再交替变化。虽然 HDB3 码的编码规则比较复杂 ,但译码却比较简单。从上述原理看出 ,每一 个破坏符号 V 总是与前一非 0 符

5、号同极性 (包括 B 在内。这就是说 ,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-变成+1后便得到原消息代码。归一化功率谱图 1 AMI/HDB3 频谱示意图HDB3 码是 CCITT 推荐使用的线路编码之一。 HDB3 码的特点是明显的 ,它除 了保持 AMI 码的优点外 ,还增加了使连 0串减少到至多 3个的优点 ,这对于定时信号 的恢复是十分有利的。 AMI/HDB3 频谱示意图参见图 1。在通信原理综合试验箱中，采用了 CD22103专用芯片(UD01实现AMI/HDB3的 编译码实验

6、,在该电路模块中 ,没有采用复杂的线圈耦合的方法来实现 HDB3 码字的 转换 ,而是采用运算放大器 (UD02 完成对 AMI/HDB3 输出进行电平变换。变换输出 为双极性码或单极性码。由于 AMI/HDB3 为归零码 ,含有丰富的时钟分量 ,因此输出 数据直接送到位同步提取锁相环 (PLL 提取接收时钟。 AMI/HDB3 编译码系统组成 框图见图 2。接收时钟的锁相环 (PLL 提取电路框图见第二章模拟锁相环一节的图图2 AMI/HDB3编译码模块组成框图AMI/HDB3编译码系统组成电原理图见图 2。输入的码流进入UD01的1脚，在 2脚时钟信号的推动下输入 UD01的编码单元,HD

7、B3与AMI由跳线开关KD03选 择。编码之后的结果在 UD01的14（TPD03、15（TPD04脚输出。输出信号在电路上 直接返回到UD01的11、13脚，由UD01内部译码单元进行译码。通常译码之后 TPD07与TPD01的波形应一致，但由于当前的输出HDB3码字可能与前4个码字有 关因而HDB3的编译码时延较大。运算放大器 UD02A构成一个差分放大器，用来 将线路输出的HDB3码变换为双极性码输出（TPD05。运算放大器UD02B构成一个 相加器，用来将线路输出的HDB3码变换为单极性码输出（TPD08。跳线开关KD01用于输入编码信号选择：当KD01设置在Dt位置时（左端，输入 编

8、码信号来自复接模块的TDM帧信号;当KD01设置在M位置时（右端,输入编码信 号来自本地的m序列，用于编码信号观测。本地的 m序列格式受CMI编码模块跳 线开关KX02控制:KX02设置在1_2位置（左端，为15位周期m序列 （111100010011010;KX02设置在2_3位置（右端，为7位周期 m序列（1110010。跳线开关 KD02 用于选择将双极性码或单极性码送到位同步提取锁相环提取收 时钟:当 KD02 设置在 1_2位置（左端,输出为双极性码 ;当 KD02 设置 2_3位置（右端, 输出为单极性码。跳线开关 KD03 用于 AMI 或 HDB3 方式选择 :当 KD03 设

9、置在 HDB3 状态时 （左 端 UD01 完成 HDB3 编译码系统 ; 当 KD03 设置在 AMI 状态时 （ 右端 ,UD01 完成 AMI 编译码系统。 ,该模块内各测试点的安排如下 :1、 TPD01:编码输入数据（256Kbps2、 TPD02:256KHz 编码输入时钟 （256KHz3、 TPD03:HDB3 输出+4、 TPD04:HDB3 输出-5、 TPD05:HDB3 输出（双极性码6、 TPD06:译码输入时钟（256Kbps7、 TPD07:译码输出数据（256Kbps8、 TPD08:HDB3 输出（单极性码五、实验步骤1.AMI 码编码规则验证（1 首先将输入

10、信号选择跳线开关 KD01 设置在 M 位置（右端、单 /双极性码输出 选择开关设置 KD02 设置在 2_3位置（右端、 AMI/HDB3 编码开关 KD03 设置在 AMI位置 （右端 ,使该模块工作在 AMI 码方式。将 CMI 编码模块内的 M 序列类型选择跳线开关 KX02 设置在 2_3位置（右端,产生 7位周期 m 序列。用示波器同时观测输入数据TPD01和AMI输出双极性编码数据TPD05波形及单极性编码 数据TPD08波形，观测时用TPD01同步。分析观测输入数据与输出数据关系是否满 足AMI 编码关系 ,画下一个 M 序列周期的测试波形。（2将 CMI 编码模块内的 M 序

11、列类型选择跳线开关 KX02 设置在 1_2位置（左端,产生15位周期m序列。重复上述测试步骤，记录测试结果。（3将输入数据选择跳线开关 KD01 拔除,将示波器探头从 TPD01 测试点移去 ,使 输入数据端口悬空产生全 1 码。重复上述测试步骤 ,记录测试结果。（4将输入数据选择跳线开关 KD01 拔除,用一短路线一端接地 ,另一端十分小心 地插入测试孔TPD01,使输入数据为全0码（或采用将示波器探头接入TPD01测试 点八、上,使数据端口不悬空 ,则输入数据亦为全 0码。重复上述测试步骤 ,记录测试结果。2.AMI 码译码和时延测量（1 将输入数据选择跳线开关 KD01 设置在 M 位

12、置 （右端;将 CMI 编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02设置在1_2位置（左端，产生15位周期m序列;将锁相环模块内输入信号选择跳线开关 KP02设置在HDB3位置（左端用示波器同时观测输入数据 TPD01和AMI译码输出数据TPD07波形,观测时 用TPD01 同步。观测 AMI 译码输出数据是否满正确 ,画下测试波形。问 :AMI 编 码和译码的数据时延是多少 ?（2将 CMI 编码模块内的 M 序列类型选择跳线开关 KX02 设置在 2_3位置（右端,产生 7 位周期 m 序列。重复上译步骤测量 ,记录测试结果。问 :此时 AMI 编码 和译码的数据时延是多少 ?思考 :数据延

13、时量测量因考虑到什么因素 ?3.AMI 编码信号中同步时钟分量定性观测（1 将输入数据选择跳线开关 KD01 设置在 M 位置（右端,将 CMI 编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02设置在1_2位置，产生15位周期m序列;将锁相 环模块内输入信号选择跳线开关 KP02 设置在 HDB3 位置（左端。将极性码输出选 择跳线开关 KD02 设置在 2_3位置（右端产生单极性码输出 ,用示波器测量模拟锁相 环模块 TPP01 波形;然后将跳线开关 KD02 设置在 1_2位置（左端产生双极性码输出 , 观测TPP01波形变化。通过测量结果回答：AMI编码信号转换为双极性码或单极 性码后，那一种

14、码型时钟分量更丰富，为什么？接收机应将接收到的信号转换成何种 码型才有利于收端位定时电路对接收时钟进行提取。（2将极性码输出选择跳线开关 KD02设置在2_3位置（右端产生单极性码输出使输入数据为全 “1码”（方法见 1,重复上述测试步骤 ,记录分析测试结果。 （3使输入数据为全 “0码”（方法见 1,重复上述测试步骤 ,记录测试结果。思考:具有长连 0码格式的数据在 AMI 编译码系统中传输会带来什么问题 ,如何 解决?4.AMI 译码位定时恢复测量（1将输入数据选择跳线开关 KD01设置在M位置（右端，将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关 KX02 设置在 1_2（或 2_3位置,将

15、锁相环模块内输入信号选择跳线开关 KP02 设置在 HDB3 位置（左端） 。先将跳线开关 KD02 设置在 2_3 位置（右 端）单极性码输出，用示波器测量同时观测发送时钟测试点 TPD02 和接 收时钟测试点 TPD06 波形，测量时用 TPD02 同步。此时两收发时钟应同步。然 后，再将跳线开关 KD02 设置在 1_2 位置（左端）双极性码输出，观测 TPD02 和 TPD06 波形。记录和分 析测量结果。 （2 将跳线开关 KD02 设置回 2_3 位置（右 端）单极性码输出，再将跳线开关 KD01 拨除, 使输入数据为全 1 码或全 0 码（方 法见 1） 。重复上述测试步骤，记录分析测试结果。 思考：为什么在实际传输系 统中使用 HDB3 码？用其他方法行吗（如扰码）？ 5. HDB3 码变换规则验证 （1 首 先将输入信号选择跳线开关 KD01 设置在 M 位置（右端） 、单/双极性码输出选择 开关设置 KD02 设置在 2_3 位置（右端） 、AMI/HDB3 编码开关 KD03 设置在 HDB3 位 置（左端） ，使该模块工作在 HDB3 码方式。将 CMI 编码模块内的 M 序列类型选择跳 线开关 KX02 设置在 2_3 位置（右端） ，产生 7 位周期 m 序列。 用示波器同时观测输入 数据 TPD01 和 AMI 输出双