通信原理實驗12AMIHDB3編譯碼過程實驗

1、實驗十二 AMI / HDB3編譯碼過程實驗實驗內容1.AMI/HDB3碼型變換編碼觀察實驗2.AMI/HDB3碼型變換譯碼觀察實驗一. 實驗目的1.熟悉AMI / HDB3編譯碼的工作過程。2.觀察AMI / HDB3碼型變換編譯碼電路的測量點波形。二. 實驗工作原理在分析HDB3數(shù)字基帶信號傳輸及HDB3碼型變換線路編譯碼工作原理之前，首先對本實驗電路中使用的HDB3專用集成電路CD22103芯片作一介紹：（一） HDB3專用集成電路CD221031.引腳功能說明第1腳：NRZI 發(fā)端非歸零碼輸入腳 欲需進行HDB3編碼的非歸零輸入數(shù)據(jù)，它被編碼時鐘CP1的下降沿定位。第2腳：CP1發(fā)端編

2、碼時鐘輸入腳 對NRZI數(shù)據(jù)編碼的輸入時鐘。第3腳：AMIHDB3碼變換方式選擇輸入腳，若AMI / HDB3=L，為NRZAMI編譯碼；若AMIHDB3H,為HDB3編譯碼。第4腳：NRZO 收端非歸零碼輸出腳譯碼后非歸零數(shù)據(jù)，它定位于CP2上升沿。第5腳：CP2 收端解碼時鐘輸入腳對AIN、BIN數(shù)據(jù)進行解碼的時鐘信號。第6腳：SET 輸入HDB3碼連零告警置位端。第7腳：AIS HDB3碼連零告警輸出端。當SET L時，譯碼計數(shù)器清零，此后若 AIS=L，表示前段在SET = H期間譯碼過程中出現(xiàn)不少于3個“0”；若AIS=H，表示出現(xiàn)少于3個“0”。當SET = H時，使譯碼計數(shù)器工作

3、，進行連“0”統(tǒng)計。第8腳：GND 地。第9腳：ERR 收端誤碼檢測輸出端、 它一違犯HDB3編碼規(guī)律為標準，統(tǒng)計接收HDB3碼的錯誤情況。若HDB3碼出現(xiàn)同極性的3個“1”時，則ERR = H。 第10腳：CP3 收端時鐘輸出端 提供為位同步需要的時鐘信息，若LTE = L，CP3 = AIN+BIN； 若LTE = H，則 CP3 = OUT1+OUT2第11腳：AIN 解碼輸入端（）第12腳：LTE 工作自環(huán)控制輸入腳 自環(huán)/工作控制信號，當：LTE = L，為正常工作狀態(tài)，編解碼器獨立，異步地工作：當LTE = H，內部將OUT1與AIN，OUT2與BIN短接，CP3 = OUT1+O

4、UT2 ，電路處于環(huán)路測試狀態(tài)，此時NRZ相對于NRZ0延時6.5個時鐘周期。第13腳：BIN 解碼輸入端（一） 表示接收的欲解碼兩路單極性HDB3（）、（一）碼序列，它輸入后被解碼時鐘CP2的上升澡抽樣。第14腳：OUT1 發(fā)端編碼輸出端（一）第15腳：OUT2 發(fā)端編碼輸出端（） 表示編碼后HDB3的兩路單極性碼序列，通常經變壓器合成三電平HDB3碼。HDB3碼輸出。第16腳：V 正電源，電壓通常為+5V±5。2.集成電路CD22103功能框圖 集成電路CD22103功能框圖如圖12-1所示。415217編碼器相 加解碼器誤碼檢測工作/自環(huán)告警電路開關GNDV+971514106

5、1311123CP3SET2CPBINAINLTE1CPINRZ3AMI/HDBAISERR0NRZOUTOUT1 圖12-1 集成電路CD22103功能框圖（二） HDB3電路的工作原理AMI碼的全稱是傳號交替反轉碼。這是一種將消息代碼0（空號）和1（傳號）按如下規(guī)則進行編碼的碼：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碼的信號交替反轉，故由它決定的基帶信號將出現(xiàn)正負脈沖交替，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。從AMI碼的編碼規(guī)則看出，它已從一個二進制符

6、號序列變成了一個三進制符號序列，而且也是一個二進制符號變換成一個三進制符號。把一個二進制符號變換成一個三進制符號所構成的碼稱為1B1T碼型。AMI碼除有上述特點外，還有編譯碼電路簡單及便于觀察誤碼情況等優(yōu)點，它是一種基本的線路碼，并得到廣泛采用。但是，AMI碼有一個重要缺點，即當它用來獲取定時信息時，由于它可能出現(xiàn)長的連0串，因而會造成提取定時信號的困難。為了保持AMI碼的優(yōu)點而克服其缺點，人們提出了許多種類的改進AMI碼，HDB3碼就是其中有代表性的碼。 HDB3碼是三階高密度碼的簡稱。HDB3碼保留了AMI碼所有的優(yōu)點（如前所述），還可將連碼限制在3個以內，克服了AMI碼如果長連“0”過多

7、對提取定時鐘不利的缺點。HDB3碼的功率譜基本上與AMI碼類似。由于HDB3碼諸多優(yōu)點，所以CCITT建議把HDB3碼作為PCM傳輸系統(tǒng)的線路碼型。 如何由二進制碼轉換成HDB3碼呢？ HDB3碼編碼規(guī)則如下： 1二進制序列中的“0”碼在HDB3碼中仍編為“0”碼，但當出現(xiàn)四個連“0”碼時，用取代節(jié)000V或B00V代替。取代節(jié)中V碼、B碼均代表“1”碼，它們可正可負（即V+=1，V-=1，B+=1，B-=1）。 2取代節(jié)的安排順序是：先用000V，當它不能用時，再用B00V，000V取代節(jié)的安排要滿足以下兩個要求：（1） 各取代節(jié)之間的V碼要極性交替出現(xiàn)（為了保證傳號碼極性交替出現(xiàn)，不引入直

8、流成份）。（2） V碼要與前一個傳號碼的極性相同（為了在接收端能識別出哪個是原始傳號碼，哪個是V碼和B碼，以恢復成原二進制碼序列）。 當上述兩個要求能同時滿足時，用000V代替原二進制碼序列中的4個“0”（用000V+或000V-）；而當上述兩個要求不能同時滿足時，則改用B00V（B+00V+或B-00V-，實質上是將取代節(jié)000V中第一個“0”碼改成B碼）。 3HDB3碼序列中的傳號碼（包括“1”碼、V碼和B碼）除V碼外要滿足極性交替出現(xiàn)的原則。 下面我們舉個例子來具體說明一下，如何將二進制碼轉換成HDB3碼。二進制碼序列: 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0

9、 0 0 0 0 0 0 0 0 1HDB3碼序列:V+ -1 0 0 0 V- +1 0 1 B+ 0 0 V 0 1 +1 1 0 0 0 V- B+ 0 0 V+ 0 1從上例可以看出兩點： （1）當兩個取代節(jié)之間原始傳號碼的個數(shù)為奇數(shù)時，后邊取代節(jié)用000V；當兩個 取代節(jié)之間原始傳號碼的個數(shù)為偶數(shù)時，后邊取代節(jié)用B00V （2）V碼破壞了傳號碼極性交替出現(xiàn)的原則，所以叫破壞點；而B碼未破壞傳號碼極性交替出現(xiàn)的原則，叫非破壞點。 雖然HDB3碼的編碼規(guī)則比較復雜，但譯碼卻比較簡單。從上述原理看出，每一個破壞符號V總是與前一非0符號同極性（包括B在內）。這就是說，從收到的符號序列中可以容

10、易地找到破壞點V于是也斷定V符號及其前面的3個符號必是連0符號，從而恢復4個連0碼，再將所有1變成1后便得到原消息代碼。圖122 NRZHDB3編碼工作波形（三）電路的工作過程譯碼是編碼的逆過程。其波形如圖123所示。但CP2應比譯碼輸入（AIN、BIN）稍有延時。環(huán)路測試由LTE控制，若LTEH，則OUT1、OUT2內部短接到對應的AIN、BIN，此時NRZ0應為NRZi，但延后8個時鐘周期左右。CP3為AIN、BIN相加波形，供收端提取時鐘用。圖123 HDB3譯碼工作波形圖12- 4 HDB3編譯碼電原理圖（四）實驗電路工作原理在實驗系統(tǒng)中，電原理圖如圖12-4所示。采用了UA01（SC

11、22103專用芯片）實現(xiàn)AMIHDB3的編譯碼實驗，在該電路模塊中，沒有采用復雜的線圈耦合的方法來實現(xiàn)HDB3碼字的調試，而是采用UA02A(TL084)對HDB3的輸出進行變換。輸入的碼流由UA01的1腳在2腳時鐘信號的推動下輸入，HDB3與AMI由KA01選擇。編碼之后的結果在UA01的14、15腳輸出。而后在電路上直接由UA01的11、13腳返回，再由UA03進行譯碼。正確譯碼之后TPA01與TPA08的波形應一致，但由于HDB3的編譯碼規(guī)則較復雜，當前的輸出HDB3碼字可能與前4個碼字有關，因而HDB3的編譯碼時延較大。 AMI與HDB3的選擇可通過KA01設置，當KA01設置在12狀態(tài)時，UA01完成HDB3編譯碼過程；當KA01設置在12狀態(tài)時，UA01完成AMI編譯碼過程。AMIHDB3的編譯碼工作波形如圖12-5所示。（為了便于說明，編碼電路各波形的時延都已略去）三. 實驗內容1.AMI / HDB3碼型變換編碼觀察實驗。2.AMI / HDB3碼型變換譯碼觀察實驗。圖12-5 AMIHDB3的編譯碼工作波形四. 實驗步驟 （1）按下按鍵開關：K01 、K02、KA00。 （2）跳線開關設置：KA01置1-2（AMI）或23（HDB3）、KA02置23、KA03置2-3。五. 測量點說明 TPA01：發(fā)端數(shù)字基