AMI、HDB3码型变换实验要点

1实验二码型变换AMI/HDB3实验一．实验目的1．了解二进制单极性码变换为AMI/HDB3码的编码规则；2．熟悉AMI码与HDB3码的基本特征；3．熟悉HDB3码的编译码器工作原理和实现方法；4．根据测量和分析结果，画出电路关键部位的波形；二．实验仪器1．JH7001通信原理综合实验系统一台2．双踪示波器一台3．函数信号发生器一台三、实验任务与要求1实验原理和电路说明1．1．1实验原理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…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码型。。AMI码对应的波形是占空比为0.5的双极性归零码，即脉冲宽度τ与码元宽度（码元周期、码元间隔）TS的关系是τ=0.5TS。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。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个0变换成与其前一非0符号（＋1或–1）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,–１记为–V）。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–B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2符号V总是与前一非0符号同极性（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–1变成+1后便得到原消息代码。HDB3码是占空比为0.5的双极性归零码。设信息码为00000110000100000，则NRZ码、AMI码，HDB3码如图2.1所示。图2.1NRZ、AMI、HDB3关系图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2.2.。2AMI/HDB3编译码系统组成框图TPD01数据输入跳线器MDt编码译码电平变换跳线器TPD05TPD08HDB3AMI跳线器KD03发时钟shizhong数据输出shizhong收时钟shizhongTPD071-22-3KD02位定时提取电路KD01单极性码shizhong双极性码shizhong256KHz带通滤波器模拟锁相环（PLL）TPD06TPD02TPP01UD01图2.4AMI/HDB3编译码模块组成框图31.AMI码编码规则验证（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AMI位置（右端），使该模块工作在AMI码方式。（2）将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02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。7位周期序列TPD01（下）与AMI输出的双极性编码数据TPD05（上）7位周期序列TPD01（下）与AMI输出的单极性编码数据TPD08（上）4（3）将输入数据选择跳线开关KD01拨除，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拨除，将示波器探头接入TPD01测试点上，使输入数据端口不悬空产生全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位置（右端）；将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02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）。（2）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5的的数据时延是多少？（3）将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02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编码和译码的的数据时延是多少？思考：数据延时量测量因考虑到什么因数？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）。（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，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）6产生双极性码输出，观测TPP01波形变化。通过测量结果回答：①AMI编码信号转换为双极性码或单极性码后，那一种码型时钟分量更丰富，为什么？答：单极性码能量丰富②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。7（3）将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02产生全“1”码，重复上述测试步骤，记录分析测试结果。（4）将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02产生全“0”码，重复上述测试步骤，记录分析测试结果。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15位序列状态位置，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）。（2）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）单极性码输出，观测TPD02和TPD06波形。记录和分析测量结果。8（3）将跳线开关KD02设置回2_3位置（右端）单极性码输出，将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02设置为全1码或全0码。重复上述测试步骤，记录分析测试结果。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。（2）将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02设置产生15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。9（3）将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02设置产生7位周期m序列。重复上述测试步骤，记录测试结果。（4）将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02产生全“1”码，重复上述测试步骤，记录分析测试结果。10（5）将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02产生全“0”码，重复上述测试步骤，记录分析测试结果。6.HDB3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）。（2）用示波器同时观测输入数据TPD01和HDB3译码输出数据TPD07波形，观测时用TPD01同步。分析观测HDB3编码输入数据与HDB3译码输出数据关系是否满足HDB3编译码系统要求，画下测试波形。问：HDB3编码和译码的的数据时延是多少？11（3）将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02设置产生7位周期m序列。重复上译步骤测量，记录测试结果。问：此时HDB3编码和译码的的数据时延是多少，为什么？7.HDB3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）。（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，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波形变化根据测量结果思考：HDB3编码信号转换为双极性码和单极性码中那一种码型时钟分量丰富。12（3）使输入数据为全“1”码，重复上述测试步骤，记录测试结果。（4）使输入数据为全“0”码，重复上述测试步骤，记录测试结果。分析总结：HDB3码与AMI码有何不一样的结果？8.HDB3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15位序列状态位置，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）。（2）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。根据测量结果思考：接收端为便于提取位同步信号，需要对收到的HDB3编码信号做何处理？（3）将跳线开关KD02设置回2_3位置（右端）单极性码输出，再使输入数据为全1码或全0码。重复上述测试步骤，记录分析测试结果。13四、实验报告1、根据实验结果，画出主要测量点波形；2、根据测量结果，分析AMI码和HDB3码收时钟提取电路受输入数据影响的关系；3、总结HDB3码的信号特征。