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文檔簡介
1、AMI/HDB3碼型變換實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私舛M(jìn)制單極性碼變換為AMI/HDB3碼的編碼規(guī)則;熟悉HDB3碼的基本特征;熟悉HDB3碼的編譯碼器工作原理和實(shí)現(xiàn)方法;根據(jù)測量和分析結(jié)果,畫出電路關(guān)鍵部位的波形;二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容AMI碼編碼規(guī)則驗(yàn)證AMI碼譯碼和時(shí)延測量AMI編碼信號中同步時(shí)鐘分量定性觀測AMI譯碼位定時(shí)恢復(fù)測量HDB3碼變換規(guī)則驗(yàn)證HDB3碼譯碼和時(shí)延測量HDB3編碼信號中同步時(shí)鐘分量定性觀測HDB3譯碼位定時(shí)恢復(fù)測量三、實(shí)驗(yàn)儀器1JH5001通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 一臺220MHz雙蹤示波器 一臺四、原理與電路AMI碼的全稱是傳號交替反轉(zhuǎn)碼。這是一種將消息代碼0(空號)和1(傳號)按
2、如下規(guī)則進(jìn)行編碼的碼:代碼的0仍變換為傳輸碼的0,而把代碼中的1交替地變換為傳輸碼的+1、1、+1、1由于AMI碼的傳號交替反轉(zhuǎn),故由它決定的基帶信號將出現(xiàn)正負(fù)脈沖交替,而0電位保持不變的規(guī)律。由此看出,這種基帶信號無直流成分,且只有很小的低頻成分,因而它特別適宜在不允許這些成分通過的信道中傳輸。由AMI碼的編碼規(guī)則看出,它已從一個(gè)二進(jìn)制符號序列變成了一個(gè)三進(jìn)制符號序列,即把一個(gè)二進(jìn)制符號變換成一個(gè)三進(jìn)制符號。把一個(gè)二進(jìn)制符號變換成一個(gè)三進(jìn)制符號所構(gòu)成的碼稱為1B/1T碼型。 AMI碼除有上述特點(diǎn)外,還有編譯碼電路簡單及便于觀察誤碼情況等優(yōu)點(diǎn),它是一種基本的線路碼,并得到廣泛采用。但是,AMI
3、碼有一個(gè)重要缺點(diǎn),即接收端從該信號中來獲取定時(shí)信息時(shí),由于它可能出現(xiàn)長的連0串,因而會(huì)造成提取定時(shí)信號的困難。為了保持AMI碼的優(yōu)點(diǎn)而克服其缺點(diǎn),人們提出了許多種類的改進(jìn)AMI碼,HDB3碼就是其中有代表性的一種。HDB3碼的全稱是三階高密度雙極性碼。它的編碼原理是這樣的:先把消息代碼變換成AMI碼,然后去檢查AMI碼的連0串情況,當(dāng)沒有4個(gè)以上連0串時(shí),則這時(shí)的AMI碼就是HDB3碼;當(dāng)出現(xiàn)4個(gè)以上連0串時(shí),則將每4個(gè)連0小段的第4個(gè)0變換成與其前一非0符號(1或1)同極性的符號。顯然,這樣做可能破壞“極性交替反轉(zhuǎn)”的規(guī)律。這個(gè)符號就稱為破壞符號,用V符號表示(即+1記為+V, 記為V)。為
4、使附加V符號后的序列不破壞“極性交替反轉(zhuǎn)”造成的無直流特性,還必須保證相鄰V符號也應(yīng)極性交替。這一點(diǎn),當(dāng)相鄰符號之間有奇數(shù)個(gè)非符號時(shí),則是能得到保證的;當(dāng)有偶數(shù)個(gè)非0符號時(shí),則就得不到保證,這時(shí)再將該小段的第1個(gè)0變換成+B或B符號的極性與前一非0符號的相反,并讓后面的非0符號從V符號開始再交替變化。 雖然HDB3碼的編碼規(guī)則比較復(fù)雜,但譯碼卻比較簡單。從上述原理看出,每一個(gè)破壞符號V總是與前一非0符號同極性(包括B在內(nèi))。這就是說,從收到的符號序列中可以容易地找到破壞點(diǎn)V于是也斷定V符號及其前面的3個(gè)符號必是連0符號,從而恢復(fù)4個(gè)連0碼,再將所有1變成+1后便得到原消息代碼。HDB3碼是CC
5、ITT推薦使用的線路編碼之一。HDB3碼的特點(diǎn)是明顯的,它除了保持AMI碼的優(yōu)點(diǎn)外,還增加了使連0串減少到至多3個(gè)的優(yōu)點(diǎn),這對于定時(shí)信號的恢復(fù)是十分有利的。AMI/HDB3頻譜示意圖參見圖1。在通信原理綜合試驗(yàn)箱中,采用了CD22103專用芯片(UD01)實(shí)現(xiàn)AMIHDB3的編譯碼實(shí)驗(yàn),在該電路模塊中,沒有采用復(fù)雜的線圈耦合的方法來實(shí)現(xiàn)HDB3碼字的轉(zhuǎn)換,而是采用運(yùn)算放大器(UD02)完成對AMI/HDB3輸出進(jìn)行電平變換。變換輸出為雙極性碼或單極性碼。由于AMI/HDB3為歸零碼,含有豐富的時(shí)鐘分量,因此輸出數(shù)據(jù)直接送到位同步提取鎖相環(huán)(PLL)提取接收時(shí)鐘。AMI/HDB3編譯碼系統(tǒng)組成框
6、圖見圖2。接收時(shí)鐘的鎖相環(huán)(PLL)提取電路框圖見第二章模擬鎖相環(huán)一節(jié)的圖2。AMI/HDB3編譯碼系統(tǒng)組成電原理圖見圖2。輸入的碼流進(jìn)入U(xiǎn)D01的1腳,在2腳時(shí)鐘信號的推動(dòng)下輸入U(xiǎn)D01的編碼單元,HDB3與AMI由跳線開關(guān)KD03選擇。編碼之后的結(jié)果在UD01的14(TPD03)、15(TPD04)腳輸出。輸出信號在電路上直接返回到UD01的11、13腳,由UD01內(nèi)部譯碼單元進(jìn)行譯碼。通常譯碼之后TPD07與TPD01的波形應(yīng)一致,但由于當(dāng)前的輸出HDB3碼字可能與前4個(gè)碼字有關(guān),因而HDB3的編譯碼時(shí)延較大。運(yùn)算放大器UD02A構(gòu)成一個(gè)差分放大器,用來將線路輸出的HDB3碼變換為雙極性
7、碼輸出(TPD05)。運(yùn)算放大器UD02B構(gòu)成一個(gè)相加器,用來將線路輸出的HDB3碼變換為單極性碼輸出(TPD08)。跳線開關(guān)KD01用于輸入編碼信號選擇:當(dāng)KD01設(shè)置在Dt位置時(shí)(左端),輸入編碼信號來自復(fù)接模塊的TDM幀信號;當(dāng)KD01設(shè)置在M位置時(shí)(右端),輸入編碼信號來自本地的m序列,用于編碼信號觀測。本地的m序列格式受CMI編碼模塊跳線開關(guān)KX02控制:KX02設(shè)置在1_2位置(左端),為15位周期m_3位置(右端),為7位周期m序列(1110010)。跳線開關(guān)KD02用于選擇將雙極性碼或單極性碼送到位同步提取鎖相環(huán)提取收時(shí)鐘:當(dāng)KD02設(shè)置在1_2位置(左端),輸出為雙極性碼;當(dāng)
8、KD02設(shè)置2_3位置(右端),輸出為單極性碼。跳線開關(guān)KD03用于AMI或HDB3方式選擇:當(dāng)KD03設(shè)置在HDB3狀態(tài)時(shí)(左端)UD01完成HDB3編譯碼系統(tǒng);當(dāng)KD03設(shè)置在AMI狀態(tài)時(shí)(右端),UD01完成AMI編譯碼系統(tǒng)。,該模塊內(nèi)各測試點(diǎn)的安排如下:1、 TPD01:編碼輸入數(shù)據(jù)(256Kbps)2、 TPD02:256KHz編碼輸入時(shí)鐘(256KHz)3、 TPD03:HDB3輸出+4、 TPD04:HDB3輸出5、 TPD05:HDB3輸出(雙極性碼)6、 TPD06:譯碼輸入時(shí)鐘(256Kbps)7、 TPD07:譯碼輸出數(shù)據(jù)(256Kbps)8、 TPD08: HDB3輸出
9、(單極性碼)五、實(shí)驗(yàn)步驟1. AMI碼編碼規(guī)則驗(yàn)證(1) 首先將輸入信號選擇跳線開關(guān)KD01設(shè)置在M位置(右端)、單/雙極性碼輸出選擇 開關(guān)設(shè)置KD02設(shè)置在2_3位置(右端)、AMI/HDB3編碼開關(guān)KD03設(shè)置在AMI位置(右端),使該模塊工作在AMI碼方式。將CMI編碼模塊內(nèi)的M序列類型選擇跳線開關(guān)KX02設(shè)置在2_3位置(右端),產(chǎn)生7位周期m序列。用示波器同時(shí)觀測輸入數(shù)據(jù)TPD01和AMI輸出雙極性編碼數(shù)據(jù)TPD05波形及單極性編碼數(shù)據(jù)TPD08波形,觀測時(shí)用TPD01同步。分析觀測輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)關(guān)系是否滿足AMI編碼關(guān)系,畫下一個(gè)M序列周期的測試波形。(2) 將CMI編碼模塊內(nèi)
10、的M序列類型選擇跳線開關(guān)KX02設(shè)置在1_2位置(左端),產(chǎn)生15位周期m序列。重復(fù)上述測試步驟,記錄測試結(jié)果。(3) 將輸入數(shù)據(jù)選擇跳線開關(guān)KD01拔除,將示波器探頭從TPD01測試點(diǎn)移去,使輸入數(shù)據(jù)端口懸空產(chǎn)生全1碼。重復(fù)上述測試步驟,記錄測試結(jié)果。(4) 將輸入數(shù)據(jù)選擇跳線開關(guān)KD01拔除,用一短路線一端接地,另一端十分小心地插入測試孔TPD01,使輸入數(shù)據(jù)為全0碼(或采用將示波器探頭接入TPD01測試點(diǎn)上,使數(shù)據(jù)端口不懸空,則輸入數(shù)據(jù)亦為全0碼)。重復(fù)上述測試步驟,記錄測試結(jié)果。2. AMI碼譯碼和時(shí)延測量(1) 將輸入數(shù)據(jù)選擇跳線開關(guān)KD01設(shè)置在M位置(右端);將CMI編碼模塊內(nèi)的
11、M序列類型選擇跳線開關(guān)KX02設(shè)置在1_2位置(左端),產(chǎn)生15位周期m序列;將鎖相環(huán)模塊內(nèi)輸入信號選擇跳線開關(guān)KP02設(shè)置在HDB3位置(左端)。用示波器同時(shí)觀測輸入數(shù)據(jù)TPD01和AMI譯碼輸出數(shù)據(jù)TPD07波形,觀測時(shí)用TPD01同步。觀測AMI譯碼輸出數(shù)據(jù)是否滿正確,畫下測試波形。問:AMI編碼和譯碼的數(shù)據(jù)時(shí)延是多少?(2) 將CMI編碼模塊內(nèi)的M序列類型選擇跳線開關(guān)KX02設(shè)置在2_3位置(右端),產(chǎn)生7位周期m序列。重復(fù)上譯步驟測量,記錄測試結(jié)果。問:此時(shí)AMI編碼和譯碼的數(shù)據(jù)時(shí)延是多少?思考:數(shù)據(jù)延時(shí)量測量因考慮到什么因素?3 AMI編碼信號中同步時(shí)鐘分量定性觀測(1) 將輸入數(shù)
12、據(jù)選擇跳線開關(guān)KD01設(shè)置在M位置(右端),將CMI編碼模塊內(nèi)的M 序列類型選擇跳線開關(guān)KX02設(shè)置在1_2位置,產(chǎn)生15位周期m序列;將鎖相環(huán)模塊 內(nèi)輸入信號選擇跳線開關(guān)KP02設(shè)置在HDB3位置(左端)。將極性碼輸出選擇跳線開 關(guān)KD02設(shè)置在2_3位置(右端)產(chǎn)生單極性碼輸出,用示波器測量模擬鎖相環(huán)模塊TPP01波形;然后將跳線開關(guān)KD02設(shè)置在1_2位置(左端)產(chǎn)生雙極性碼輸出,觀測TPP01波形變化。通過測量結(jié)果回答: AMI編碼信號轉(zhuǎn)換為雙極性碼或單極性碼后,那一種碼型時(shí)鐘分量更豐富,為什么?接收機(jī)應(yīng)將接收到的信號轉(zhuǎn)換成何種碼型才有利于收端位定時(shí)電路對接收時(shí)鐘進(jìn)行提取。 (2) 將
13、極性碼輸出選擇跳線開關(guān)KD02設(shè)置在2_3位置(右端)產(chǎn)生單極性碼輸出,使輸入數(shù)據(jù)為全“1”碼(方法見1),重復(fù)上述測試步驟,記錄分析測試結(jié)果。(3) 使輸入數(shù)據(jù)為全“0”碼(方法見1),重復(fù)上述測試步驟,記錄測試結(jié)果。思考:具有長連0碼格式的數(shù)據(jù)在AMI編譯碼系統(tǒng)中傳輸會(huì)帶來什么問題,如何解決?4 AMI譯碼位定時(shí)恢復(fù)測量(1) 將輸入數(shù)據(jù)選擇跳線開關(guān)KD01設(shè)置在M位置(右端),將CMI編碼模塊內(nèi)的M序列類型選擇跳線開關(guān)KX02設(shè)置在1_2(或2_3)位置,將鎖相環(huán)模塊內(nèi)輸入信號選擇跳線開關(guān)KP02設(shè)置在HDB3位置(左端)。先將跳線開關(guān)KD02設(shè)置在2_3位置(右端)單極性碼輸出,用示波
14、器測量同時(shí)觀測發(fā)送時(shí)鐘測試點(diǎn)TPD02和接收時(shí)鐘測試點(diǎn)TPD06波形,測量時(shí)用TPD02同步。此時(shí)兩收發(fā)時(shí)鐘應(yīng)同步。然后,再將跳線開關(guān)KD02設(shè)置在1_2位置(左端)雙極性碼輸出,觀測TPD02和TPD06波形。記錄和分析測量結(jié)果。(2) 將跳線開關(guān)KD02設(shè)置回2_3位置(右端)單極性碼輸出,再將跳線開關(guān)KD01撥除,使輸入數(shù)據(jù)為全1碼或全0碼(方法見1)。重復(fù)上述測試步驟,記錄分析測試結(jié)果。思考:為什么在實(shí)際傳輸系統(tǒng)中使用HDB3碼?用其他方法行嗎(如擾碼)?5. HDB3碼變換規(guī)則驗(yàn)證(1) 首先將輸入信號選擇跳線開關(guān)KD01設(shè)置在M位置(右端)、單/雙極性碼輸出選擇 開關(guān)設(shè)置KD02設(shè)
15、置在2_3位置(右端)、AMI/HDB3編碼開關(guān)KD03設(shè)置在HDB3位置(左端),使該模塊工作在HDB3碼方式。將CMI編碼模塊內(nèi)的M序列類型選擇跳線開關(guān)KX02設(shè)置在2_3位置(右端),產(chǎn)生7位周期m序列。用示波器同時(shí)觀測輸入數(shù)據(jù)TPD01和AMI輸出雙極性編碼數(shù)據(jù)TPD05波形及單極性編碼數(shù)據(jù)TPD08波形,觀測時(shí)用TPD01同步。分析觀測輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)關(guān)系是否滿足AMI編碼關(guān)系,畫下一個(gè)M序列周期的測試波形。(2) 將CMI編碼模塊內(nèi)的M序列類型選擇跳線開關(guān)KX02設(shè)置在1_2位置(左端),產(chǎn)生15位周期m序列。重復(fù)上述測試步驟,記錄測試結(jié)果。(3) 使輸入數(shù)據(jù)端口懸空產(chǎn)生全1碼(
16、方法同1),重復(fù)上述測試步驟,記錄測試結(jié)果。(4) 使輸入數(shù)據(jù)為全0碼(方法同1),重復(fù)上述測試步驟,記錄測試結(jié)果。6. HDB3碼譯碼和時(shí)延測量(1) 將輸入數(shù)據(jù)選擇跳線開關(guān)KD01設(shè)置在M位置(右端);將CMI編碼模塊內(nèi)的M序列類型選擇跳線開關(guān)KX02設(shè)置在1_2位置(左端),產(chǎn)生15位周期m序列;將鎖相環(huán)模塊內(nèi)輸入信號選擇跳線開關(guān)KP02設(shè)置在HDB3位置(左端)。用示波器同時(shí)觀測輸入數(shù)據(jù)TPD01和HDB3譯碼輸出數(shù)據(jù)TPD07波形,觀測時(shí)用TPD01同步。分析觀測HDB3編碼輸入數(shù)據(jù)與HDB3譯碼輸出數(shù)據(jù)關(guān)系是否滿足HDB3編譯碼系統(tǒng)要求,畫下測試波形。問:HDB3編碼和譯碼的數(shù)據(jù)時(shí)
17、延是多少?(2) 將CMI編碼模塊內(nèi)的M序列類型選擇跳線開關(guān)KX02設(shè)置在2_3位置(右端),產(chǎn)生 7位周期m序列。重復(fù)上譯步驟測量,記錄測試結(jié)果。問:此時(shí)HDB3編碼和譯碼的數(shù)據(jù)時(shí)延是多少,為什么?7. HDB3編碼信號中同步時(shí)鐘分量定性觀測(1) 將輸入數(shù)據(jù)選擇跳線開關(guān)KD01設(shè)置在M位置(右端),將CMI編碼模塊內(nèi)的M 序列類型選擇跳線開關(guān)KX02設(shè)置在1_2位置,產(chǎn)生15位周期m序列;將鎖相環(huán)模塊內(nèi)輸入信號選擇跳線開關(guān)KP02設(shè)置在HDB3位置(左端)。將極性碼輸出選擇跳線開關(guān)KD02設(shè)置在2_3位置(右端)產(chǎn)生單極性碼輸出,用示波器測量模擬鎖相環(huán)模塊TPP01波形;然后將跳線開關(guān)KD
18、02設(shè)置在1_2位置(左端)產(chǎn)生雙極性碼輸出,觀測TPP01波形變化根據(jù)測量結(jié)果思考:HDB3編碼信號轉(zhuǎn)換為雙極性碼和單極性碼中那一種碼型時(shí)鐘分量豐富。(2) 將極性碼輸出選擇跳線開關(guān)KD02設(shè)置在2_3位置(右端)產(chǎn)生單極性碼輸出,使輸入數(shù)據(jù)為全“1”碼(方法見1),重復(fù)上述測試步驟,記錄分析測試結(jié)果。(3) 使輸入數(shù)據(jù)為全“0”碼(方法見1),重復(fù)上述測試步驟,記錄測試結(jié)果。分析總結(jié):HDB3碼與AMI碼有何不一樣的結(jié)果?8. HDB3譯碼位定時(shí)恢復(fù)測量(1) 將輸入數(shù)據(jù)選擇跳線開關(guān)KD01設(shè)置在M位置(右端),將CMI編碼模塊內(nèi)的 M序列類型選擇跳線開關(guān)KX02設(shè)置在1_2(或2_3)位置,將鎖相環(huán)模塊內(nèi)輸入信號選擇跳線開關(guān)KP02設(shè)置在HDB3位置(左端)。先將跳線開關(guān)KD02設(shè)置在2_3位置(右端)單極性碼輸出,用示波器測量同時(shí)觀測發(fā)送時(shí)鐘測試點(diǎn)TPD02和接收時(shí)鐘測試點(diǎn)TPD06
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