AMI、HDB3碼型變換實驗

1、實驗二 碼型變換AMI/HDB3實驗一實驗?zāi)康?了解二進(jìn)制單極性碼變換為AMI/HDB3 碼的編碼規(guī)則；2熟悉AMI碼與HDB3 碼的基本特征；3熟悉HDB3 碼的編譯碼器工作原理和實現(xiàn)方法；4根據(jù)測量和分析結(jié)果，畫出電路關(guān)鍵部位的波形；二實驗儀器1JH7001 通信原理綜合實驗系統(tǒng) 一臺2雙蹤示波器 一臺3函數(shù)信號發(fā)生器 一臺三、實驗任務(wù)與要求1實驗原理和電路說明111 實驗原理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

2、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，它已從一個二進(jìn)制符號序列變成了一個三進(jìn)制符號序列，即把一個二進(jìn)制符號變換成一個三進(jìn)制符號。把一個二進(jìn)制符號變換成一個三進(jìn)制符號所構(gòu)成的碼稱為1B/1T 碼型。AMI 碼對應(yīng)的波形是占空比為0.5 的雙極性歸零碼，即脈沖寬度與碼元寬度（碼元周期、碼元間隔）TS 的關(guān)系是=0.5TS。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

3、有一個重要缺點，即接收端從該信號中來獲取定時信息時，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(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個以上連0串時，則這時的AMI碼就是HDB3碼；當(dāng)出現(xiàn)4個以上連0串時，則將每4個連0小段的第4個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。這個符號就稱為破壞符號，用V 符號表示（即+1 記為+V,

4、 記為V）。為使附加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，當(dāng)相鄰符號之間有奇數(shù)個非符號時，則是能得到保證的；當(dāng)有偶數(shù)個非0 符號時，則就得不到保證，這時再將該小段的第1個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(fù)4個連0碼，再將所有1變成+1 后便得

5、到原消息代碼。HDB3 碼是占空比為 0.5 的雙極性歸零碼。設(shè)信息碼為0000 0110 0001 0000 0，則NRZ 碼、AMI 碼，HDB3 碼如圖2.1 所示。 圖2.1 NRZ、AMI、HDB3 關(guān)系圖HDB3 碼是CCITT 推薦使用的線路編碼之一。HDB3 碼的特點是明顯的，它除了保持AMI 碼的優(yōu)點外，還增加了使連0 串減少到至多3 個的優(yōu)點，這對于定時信號的恢復(fù)是十分有利的。AMI/HDB3 頻譜示意圖參見圖2.2.。 2 AMI/HDB3 編譯碼系統(tǒng)組成框圖圖 2.4 AMI/HDB3 編譯碼模塊組成框圖1. AMI 碼編碼規(guī)則驗證（1） 首先將輸入信號選擇跳線開關(guān)KD

6、01 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。（2） 將CMI編碼模塊內(nèi)的M序列類型選擇跳線開關(guān)KX02 產(chǎn)生7位周期m序列，用示波器同時觀測輸入數(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M 序列周期的測試波形。 7位周期序列TPD01（下）與AMI輸出的雙極性編碼數(shù)據(jù)TPD05（上） 7位周期序列TPD01（下

7、）與AMI輸出的單極性編碼數(shù)據(jù)TPD08（上） （3） 將輸入數(shù)據(jù)選擇跳線開關(guān)KD01撥除，將示波器探頭從TPD01測試點移去，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撥除，將示波器探頭接入TPD01測試點上，使輸入數(shù)據(jù)端口不懸空產(chǎn)生全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 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）。（2） 用示波器

8、同時觀測輸入數(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編碼和譯碼的的數(shù)據(jù)時延是多少？（3） 將CMI編碼模塊內(nèi)的M序列類型選擇跳線開關(guān)KX02 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AMI 編碼和譯碼的的數(shù)據(jù)時延是多少？思考：數(shù)據(jù)延時量測量因考慮到什么因數(shù)？3. AMI 編碼信號中同步時鐘分量定性觀測（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 產(chǎn)生15 位周期m 序列；將鎖相環(huán)模塊內(nèi)輸入信號選

9、擇跳線開關(guān)KP02 設(shè)置在HDB3 位置（左端）。（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，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，那一種碼型時鐘分量更豐富，為什么？答：單極性碼能量豐富接收機(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電路對接收時鐘進(jìn)行提取。（3） 將CMI編碼模塊內(nèi)的M序列類型選擇跳線開關(guān)KX02 產(chǎn)生全“1”碼，重復(fù)上述測試步驟，記錄分析測試結(jié)果。（4） 將CMI編碼

10、模塊內(nèi)的M序列類型選擇跳線開關(guān)KX02 產(chǎn)生全“0”碼，重復(fù)上述測試步驟，記錄分析測試結(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)中傳輸會帶來什么問題，如何解決？4.AMI 譯碼位定時恢復(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15位序列狀態(tài)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）。（2） 先將跳線開關(guān)KD02 設(shè)置在2_3 位置（右端）單極性碼輸出，用示波器測量同時觀測發(fā)送時鐘測試點TPD02 和接收時鐘測試點TPD06 波形，測量時用TPD02同步。此

11、時兩收發(fā)時鐘應(yīng)同步。然后，再將跳線開關(guān)KD02 設(shè)置在1_2 位置（左端）單極性碼輸出，觀測TPD02 和TPD06 波形。記錄和分析測量結(jié)果。（3） 將跳線開關(guān)KD02 設(shè)置回2_3 位置（右端）單極性碼輸出，將CMI編碼模塊內(nèi)的M序列類型選擇跳線開關(guān)KX02 設(shè)置為全1碼或全0碼。重復(fù)上述測試步驟，記錄分析測試結(jié)果。5. HDB3 碼變換規(guī)則驗證（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HDB3 位置（左端），使該模塊工作在HDB3 碼方式。（2） 將CMI

12、編碼模塊內(nèi)的M序列類型選擇跳線開關(guān)KX02 設(shè)置產(chǎn)生15位周期m 序列。用示波器同時觀測輸入數(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M 序列周期的測試波形。（3） 將CMI編碼模塊內(nèi)的M序列類型選擇跳線開關(guān)KX02 設(shè)置產(chǎn)生7 位周期m 序列。重復(fù)上述測試步驟，記錄測試結(jié)果。（4）將CMI編碼模塊內(nèi)的M序列類型選擇跳線開關(guān)KX02 產(chǎn)生全“1”碼，重復(fù)上述測試步驟，記錄分析測試結(jié)果。（5） 將CMI編碼模塊內(nèi)的M序列類型選擇跳線開關(guān)KX02 產(chǎn)生全“0

13、”碼，重復(fù)上述測試步驟，記錄分析測試結(jié)果。6. HDB3 碼譯碼和時延測量（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）。（2） 用示波器同時觀測輸入數(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 編碼和譯碼的的數(shù)據(jù)時延是多少？（3） 將CMI編碼模塊內(nèi)的M序列類型選

14、擇跳線開關(guān)KX02 設(shè)置產(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HDB3 編碼和譯碼的的數(shù)據(jù)時延是多少，為什么？7. HDB3 編碼信號中同步時鐘分量定性觀測（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）。（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，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

15、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鐘分量豐富。（3） 使輸入數(shù)據(jù)為全“1”碼，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，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15位序列狀態(tài)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）。（2） 先將跳線開關(guān)KD02 設(shè)置在2_3 位置（右端）單極性碼輸出，用示波器測量同時觀測發(fā)送時鐘測試點TPD02 和接收時鐘測試點TPD06 波形，測量時用TPD02同步。此時兩收發(fā)時鐘應(yīng)同步。然后，再將跳線開關(guān)KD0