AMI和HDB3碼型變換試驗

1、AMI/HDB3碼型變換實驗一、實驗?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、實驗內(nèi)容AMI碼編碼規(guī)則驗證AMI碼譯碼和時延測量AMI編碼信號中同步時鐘分量定性觀測AMI譯碼位定時恢復(fù)測量HDB3碼變換規(guī)則驗證HDB3碼譯碼和時延測量HDB3編碼信號中同步時鐘分量定性觀測HDB3譯碼位定時恢復(fù)測量三、實驗儀器1JH5001通信原理綜合實驗系統(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

3、碼有一個重要缺點，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, 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，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1。在通信原理綜合試驗箱中，采用了CD22103專用芯片（UD01）實現(xiàn)AMIHDB3的編譯碼實驗，在該電路模塊中，沒有采用復(fù)雜的線圈耦合的方法來實現(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）提取接收時鐘。AMI/HDB3編譯碼系統(tǒng)組成框

6、圖見圖2。接收時鐘的鎖相環(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UD01的1腳，在2腳時鐘信號的推動下輸入UD01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個碼字有關(guān)，因而HDB3的編譯碼時延較大。運(yùn)算放大器UD02A構(gòu)成一個差分放大器，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（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（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（左端）UD01完成HDB3編譯碼系統(tǒng)；當(dāng)KD03設(shè)置在AMI狀態(tài)時（右端），UD01完成AMI編譯碼系統(tǒng)。，該模塊內(nèi)各測試點的安排如下：1、 TPD01：編碼輸入數(shù)據(jù)（256Kbps）2、 TPD02：256KHz編碼輸入時鐘（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、實驗步驟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)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。（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編碼和譯碼的數(shù)據(jù)時延是多少？（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AMI編碼和譯碼的數(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素？3 AMI編碼信號中同步時鐘分量定性觀測（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電路對接收時鐘進(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)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。(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編碼和譯碼的數(shù)據(jù)時

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HDB3編碼和譯碼的數(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，用示波器測量同時觀測發(fā)送時鐘測試點TPD02和接收時鐘測試點TPD06