AMI、HDB3碼型變換實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)二 碼型變換AMI/HDB3實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?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(shí)現(xiàn)方法；4根據(jù)測(cè)量和分析結(jié)果，畫(huà)出電路關(guān)鍵部位的波形；二實(shí)驗(yàn)儀器1JH7001 通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 一臺(tái)2雙蹤示波器 一臺(tái)3函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 一臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)任務(wù)與要求1實(shí)驗(yàn)原理和電路說(shuō)明111 實(shí)驗(yàn)原理AMI 碼的全稱是傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼。這是一種將消息代碼0（空號(hào)）和1（傳號(hào)）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(hào)交替反轉(zhuǎn)，故由

2、它決定的基帶信號(hào)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(hào)無(wú)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(guò)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(hào)序列變成了一個(gè)三進(jìn)制符號(hào)序列，即把一個(gè)二進(jìn)制符號(hào)變換成一個(gè)三進(jìn)制符號(hào)。把一個(gè)二進(jìn)制符號(hào)變換成一個(gè)三進(jìn)制符號(hào)所構(gòu)成的碼稱為1B/1T 碼型。AMI 碼對(duì)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(diǎn)外，還有編譯碼電路簡(jiǎn)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 碼

3、有一個(gè)重要缺點(diǎn)，即接收端從該信號(hào)中來(lái)獲取定時(shí)信息時(shí)，由于它可能出現(xiàn)長(zhǎng)的連0 串，因而會(huì)造成提取定時(shí)信號(hào)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(méi)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(hào)（1 或1）同極性的符號(hào)。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(hào)就稱為破壞符號(hào)，用V 符號(hào)表示（即+1 記為+V,

4、 記為V）。為使附加V符號(hào)后的序列不破壞“極性交替反轉(zhuǎn)”造成的無(wú)直流特性，還必須保證相鄰V符號(hào)也應(yīng)極性交替。這一點(diǎn)，當(dāng)相鄰符號(hào)之間有奇數(shù)個(gè)非符號(hào)時(shí)，則是能得到保證的；當(dāng)有偶數(shù)個(gè)非0 符號(hào)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(hào)的極性與前一非0 符號(hào)的相反，并讓后面的非0符號(hào)從V 符號(hào)開(kāi)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(jiǎn)單。從上述原理看出，每一個(gè)破壞符號(hào)V 總是與前一非0符號(hào)同極性（包括B 在內(nèi)）。這就是說(shuō)，從收到的符號(hào)序列中可以容易地找到破壞點(diǎn)V于是也斷定V 符號(hào)及其前面的3個(gè)符號(hào)必是連0符號(hào)，從而恢復(fù)4個(gè)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(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(duì)于定時(shí)信號(hào)的恢復(fù)是十分有利的。AMI/HDB3 頻譜示意圖參見(jiàn)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(yàn)證（1） 首先將輸入信號(hào)選擇跳線開(kāi)關(guān)KD

6、01 設(shè)置在M 位置（右端）、單/雙極性碼輸出選擇開(kāi)關(guān)設(shè)置KD02 設(shè)置在2_3 位置（右端）、AMI/HDB3 編碼開(kāi)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(kāi)關(guān)KX02 產(chǎn)生7位周期m序列，用示波器同時(shí)觀測(cè)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(cè)時(shí)用TPD01 同步。分析觀測(cè)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(huà)下一個(gè)M 序列周期的測(cè)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(kāi)關(guān)KD01撥除，將示波器探頭從TPD01測(cè)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(cè)試步驟，記錄測(cè)試結(jié)果。（4） 將輸入數(shù)據(jù)選擇跳線開(kāi)關(guān)KD01撥除，將示波器探頭接入TPD01測(cè)試點(diǎn)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(cè)試步驟，記錄測(cè)試結(jié)果。2. AMI 碼譯碼和時(shí)延測(cè)量（1） 將輸入數(shù)據(jù)選擇跳線開(kāi)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(kāi)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(hào)選擇跳線開(kāi)關(guān)KP02 設(shè)置在HDB3 位置（左端）。（2） 用示波器

8、同時(shí)觀測(cè)輸入數(shù)據(jù)TPD01 和AMI 譯碼 輸出數(shù)據(jù)TPD07 波形，觀測(cè)時(shí)用TPD01 同步。觀測(cè)AMI 譯碼輸出數(shù)據(jù)是否滿正確，畫(huà)下測(cè)試波形。問(wèn)：AMI編碼和譯碼的的數(shù)據(jù)時(shí)延是多少？（3） 將CMI編碼模塊內(nèi)的M序列類型選擇跳線開(kāi)關(guān)KX02 產(chǎn)生7 位周期m 序列。重復(fù)上譯步驟測(cè)量，記錄測(cè)試結(jié)果。問(wèn)：此時(shí)AMI 編碼和譯碼的的數(shù)據(jù)時(shí)延是多少？思考：數(shù)據(jù)延時(shí)量測(cè)量因考慮到什么因數(shù)？3. AMI 編碼信號(hào)中同步時(shí)鐘分量定性觀測(cè)（1） 將輸入數(shù)據(jù)選擇跳線開(kāi)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(kāi)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(hào)選

9、擇跳線開(kāi)關(guān)KP02 設(shè)置在HDB3 位置（左端）。（2） 將極性碼輸出選擇跳線開(kāi)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(cè)量模擬鎖相環(huán)模塊TPP01 波形；然后將跳線開(kāi)關(guān)KD02 設(shè)置在1_2 位置（左端）產(chǎn)生雙極性碼輸出，觀測(cè)TPP01 波形變化。通過(guò)測(cè)量結(jié)果回答： AMI編碼信號(hào)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？答：?jiǎn)螛O性碼能量豐富接收機(jī)應(yīng)將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成何種碼型才有利于收端位定時(shí)電路對(duì)接收時(shí)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(kāi)關(guān)KX02 產(chǎn)生全“1”碼，重復(fù)上述測(cè)試步驟，記錄分析測(cè)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(kāi)關(guān)KX02 產(chǎn)生全“0”碼，重復(fù)上述測(cè)試步驟，記錄分析測(cè)試結(jié)果。思考：具有長(zhǎng)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(lái)什么問(wèn)題，如何解決？4.AMI 譯碼位定時(shí)恢復(fù)測(cè)量（1） 將輸入數(shù)據(jù)選擇跳線開(kāi)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(kāi)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(hào)選擇跳線開(kāi)關(guān)KP02 設(shè)置在HDB3 位置（左端）。（2） 先將跳線開(kāi)關(guān)KD02 設(shè)置在2_3 位置（右端）單極性碼輸出，用示波器測(cè)量同時(shí)觀測(cè)發(fā)送時(shí)鐘測(cè)試點(diǎn)TPD02 和接收時(shí)鐘測(cè)試點(diǎn)TPD06 波形，測(cè)量時(shí)用TPD02同步。此

11、時(shí)兩收發(fā)時(shí)鐘應(yīng)同步。然后，再將跳線開(kāi)關(guān)KD02 設(shè)置在1_2 位置（左端）單極性碼輸出，觀測(cè)TPD02 和TPD06 波形。記錄和分析測(cè)量結(jié)果。（3） 將跳線開(kāi)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(kāi)關(guān)KX02 設(shè)置為全1碼或全0碼。重復(fù)上述測(cè)試步驟，記錄分析測(cè)試結(jié)果。5. HDB3 碼變換規(guī)則驗(yàn)證（1） 首先將輸入信號(hào)選擇跳線開(kāi)關(guān)KD01 設(shè)置在M 位置（右端）、單/雙極性碼輸出選擇開(kāi)關(guān)設(shè)置KD02 設(shè)置在2_3 位置（右端）、AMI/HDB3 編碼開(kāi)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(kāi)關(guān)KX02 設(shè)置產(chǎn)生15位周期m 序列。用示波器同時(shí)觀測(cè)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(cè)時(shí)用TPD01 同步。分析觀測(cè)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(huà)下一個(gè)M 序列周期的測(cè)試波形。（3） 將CMI編碼模塊內(nèi)的M序列類型選擇跳線開(kāi)關(guān)KX02 設(shè)置產(chǎn)生7 位周期m 序列。重復(fù)上述測(cè)試步驟，記錄測(cè)試結(jié)果。（4）將CMI編碼模塊內(nèi)的M序列類型選擇跳線開(kāi)關(guān)KX02 產(chǎn)生全“1”碼，重復(fù)上述測(cè)試步驟，記錄分析測(cè)試結(jié)果。（5） 將CMI編碼模塊內(nèi)的M序列類型選擇跳線開(kāi)關(guān)KX02 產(chǎn)生全“0

13、”碼，重復(fù)上述測(cè)試步驟，記錄分析測(cè)試結(jié)果。6. HDB3 碼譯碼和時(shí)延測(cè)量（1） 將輸入數(shù)據(jù)選擇跳線開(kāi)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(kāi)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(hào)選擇跳線開(kāi)關(guān)KP02 設(shè)置在HDB3 位置（左端）。（2） 用示波器同時(shí)觀測(cè)輸入數(shù)據(jù)TPD01 和HDB3 譯碼輸出數(shù)據(jù)TPD07 波形，觀測(cè)時(shí)用TPD01 同步。分析觀測(cè)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(huà)下測(cè)試波形。問(wèn)：HDB3 編碼和譯碼的的數(shù)據(jù)時(shí)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(kāi)關(guān)KX02 設(shè)置產(chǎn)生7 位周期m 序列。重復(fù)上譯步驟測(cè)量，記錄測(cè)試結(jié)果。問(wèn)：此時(shí)HDB3 編碼和譯碼的的數(shù)據(jù)時(shí)延是多少，為什么？7. HDB3 編碼信號(hào)中同步時(shí)鐘分量定性觀測(cè)（1） 將輸入數(shù)據(jù)選擇跳線開(kāi)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(kāi)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(hào)選擇跳線開(kāi)關(guān)KP02 設(shè)置在HDB3 位置（左端）。（2） 將極性碼輸出選擇跳線開(kāi)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(cè)量模擬鎖相環(huán)模塊TPP01 波形；然后將跳線開(kāi)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(cè)TPP01 波形變化根據(jù)測(cè)量結(jié)果思考：HDB3編碼信號(hào)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。（3） 使輸入數(shù)據(jù)為全“1”碼，重復(fù)上述測(cè)試步驟，記錄測(cè)試結(jié)果。（4） 使輸入數(shù)據(jù)為全“0”碼，重復(fù)上述測(cè)試步驟，記錄測(cè)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(cè)量（1） 將輸入數(shù)據(jù)選擇跳線開(kāi)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(kāi)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(hào)選擇跳線開(kāi)關(guān)KP02 設(shè)置在HDB3 位置（左端）。（2） 先將跳線開(kāi)關(guān)KD02 設(shè)置在2_3 位置（右端）單極性碼輸出，用示波器測(cè)量同時(shí)觀測(cè)發(fā)送時(shí)鐘測(cè)試點(diǎn)TPD02 和接收時(shí)鐘測(cè)試點(diǎn)TPD06 波形，測(cè)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(kāi)關(guān)KD0