實(shí)驗(yàn)-CMI碼型變換實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)CMI碼型變換實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)原理和電路說(shuō)明在實(shí)際的基帶傳輸系統(tǒng)中，并不是所有碼字都能在信道中傳輸。例如，含有豐富直流和低頻成分的基帶信號(hào)就不適宜在信道中傳輸，因?yàn)樗锌赡茉斐尚盘?hào)嚴(yán)重畸變。同時(shí)，一般基帶傳輸系統(tǒng)都從接收到的基帶信號(hào)流中提取收定時(shí)信號(hào)，而收定時(shí)信號(hào)卻又依賴于傳輸?shù)拇a型，如果碼型出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的連“0”或連“1”符號(hào)，則基帶信號(hào)可能會(huì)長(zhǎng)時(shí)間的出現(xiàn)0電位，從而使收定時(shí)恢復(fù)系統(tǒng)難以保證收定時(shí)信號(hào)的準(zhǔn)確性。實(shí)際的基帶傳輸系統(tǒng)還可能提出其他要求，因而對(duì)基帶信號(hào)也存在各種可能的要求。歸納起來(lái)，對(duì)傳輸用的基帶信號(hào)的主要要求有兩點(diǎn)：對(duì)各種代碼的要求，期望將原始信息符號(hào)編制成適合于傳輸用的碼型；對(duì)所選碼型的電波波形要求，期望電波波形適宜于在信道中傳輸。前一問(wèn)題稱為傳輸碼型的選擇；后一問(wèn)題稱為基帶脈沖的選擇。這是兩個(gè)既有獨(dú)立性又有互相聯(lián)系的問(wèn)題，也是基帶傳輸原理中十分重要的兩個(gè)問(wèn)題。傳輸碼（傳輸碼又稱為線路碼）的結(jié)構(gòu)將取決于實(shí)際信道特性和系統(tǒng)工作的條件。在較為復(fù)雜的基帶傳輸系統(tǒng)中，傳輸碼的結(jié)構(gòu)應(yīng)具有下列主要特性：能從其相應(yīng)的基帶信號(hào)中獲取定時(shí)信息；相應(yīng)的基帶信號(hào)無(wú)直流成分和只有很小的低頻成分；不受信息源統(tǒng)計(jì)特性的影響，即能適應(yīng)于信息源的變化；盡可能地提高傳輸碼型的傳輸效率；具有內(nèi)在的檢錯(cuò)能力，等等。滿足或部分滿足以上特性的傳輸碼型種類繁多，主要有：CMI碼、AMI、HDB3等等，下面將主要介紹CMI碼。根據(jù)CCITT建議，在程控?cái)?shù)字交換機(jī)中CMI碼一般作為PCM四次群數(shù)字中繼接口的碼型。在CMI碼模塊中，完成CMI的編碼與解碼功能。CMI編碼規(guī)則見表4.2.1所示：表4.2.1CMI的編碼規(guī)則輸入碼字編碼結(jié)果001100/11交替表示因而在CMI編碼中，輸入碼字0直接輸出01碼型，較為簡(jiǎn)單。對(duì)于輸入為1的碼字，其輸出CMI碼字存在兩種結(jié)果00或11碼，因而對(duì)輸入1的狀態(tài)必須記憶。同時(shí)，編碼后的速率增加一倍，因而整形輸出必須有2倍的輸入碼流時(shí)鐘。在這里CMI碼的第一位稱之為CMI碼的高位，第二位稱之為CMI碼的低位。在CMI解碼端，存在同步和不同步兩種狀態(tài)，因而需進(jìn)行同步。同步過(guò)程的設(shè)計(jì)可根據(jù)碼字的狀態(tài)進(jìn)行：因?yàn)樵谳斎氪a字中不存在10碼型，如果出現(xiàn)10碼，則必須調(diào)整同步狀態(tài)。在該功能模塊中，可以觀測(cè)到CMI在譯碼過(guò)程中的同步過(guò)程。CMI碼具有如下特點(diǎn)：不存在直流分量；在CMI碼流中，具有很強(qiáng)的時(shí)鐘分量，有利于在接收端對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行恢復(fù)；具有檢錯(cuò)能力，這是因?yàn)?碼用00或11表示，而0碼用01碼表示，因而在CMI碼流中不存在10碼，且無(wú)00與11碼組連續(xù)出現(xiàn)，這個(gè)特點(diǎn)可用于檢測(cè)CMI的部分錯(cuò)碼。CMI編碼模塊組成框圖如圖4.2.1所示。 CMI編碼器由：1碼編碼器、0碼編碼器、輸出選擇器組成。1編碼器：因?yàn)樵贑MI編碼規(guī)則中，要求在輸入碼為1時(shí)，交替出現(xiàn)00、11碼，因而在電路中必須設(shè)置一狀態(tài)來(lái)確認(rèn)上一次輸入比特為1時(shí)的編碼狀態(tài)。這一機(jī)制是通過(guò)一個(gè)D觸發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，每次當(dāng)輸入碼流中出現(xiàn)1碼時(shí)，D觸發(fā)器進(jìn)行一次狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，從而完成對(duì)1碼編碼狀態(tài)的記憶（1狀態(tài)記憶）。同時(shí)，D觸發(fā)器的Q輸出端也將作為輸入比特為1時(shí)的編碼輸出（測(cè)試點(diǎn)TPX03）。0編碼器：當(dāng)輸入碼流為0時(shí)，則以時(shí)鐘信號(hào)輸出做01碼。輸出選擇器：由輸入碼流緩沖器的輸出Q用于選擇是1編碼器輸出還是0編碼器輸出。輸入碼經(jīng)過(guò)編碼之后在測(cè)試點(diǎn)TPX05上可測(cè)量出CMI的編碼輸出結(jié)果。M序列產(chǎn)生器：M序列產(chǎn)生器輸出受碼型選擇跳線開關(guān)KX02控制，產(chǎn)生不同的特(實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖）將KX02設(shè)置在2_3位置，重復(fù)上述測(cè)量。畫下測(cè)量波形，分析測(cè)量結(jié)果。(實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖）CMI碼解碼波形測(cè)試用示波器同時(shí)觀測(cè)CMI編碼器輸入數(shù)據(jù)（TPX01）和CMI解碼器輸出數(shù)據(jù)（TPY07）。觀測(cè)時(shí)用TPX01同步。驗(yàn)證CMI譯碼器能否正常譯碼，兩者波形除時(shí)延外應(yīng)一一對(duì)應(yīng)。(實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖）CMI碼編碼加錯(cuò)波形觀測(cè)跳線開關(guān)KX03是加錯(cuò)控制開關(guān)，當(dāng)KX03設(shè)置在E_EN位置時(shí)（左端），將在輸出編碼數(shù)據(jù)流中每隔一定時(shí)間插入1個(gè)錯(cuò)碼。TPX06是發(fā)端加錯(cuò)指示測(cè)試點(diǎn)，用示波器同時(shí)觀測(cè)加錯(cuò)指示點(diǎn)TPX06和輸出編碼數(shù)據(jù)TPX05的波形，觀測(cè)時(shí)用TPX06同步。畫下有錯(cuò)碼時(shí)的輸出編碼數(shù)據(jù)，并分析接收端CMI譯碼器可否檢測(cè)出。(實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖）CMI碼檢錯(cuò)功能測(cè)試首先將輸入信號(hào)選擇跳線開關(guān)KX01設(shè)置在Dt位置（左端）；將加錯(cuò)跳線開關(guān)KX03設(shè)置在E_EN位置，人為插入錯(cuò)碼，模擬數(shù)據(jù)經(jīng)信道傳輸誤碼。用示波器同時(shí)測(cè)量加錯(cuò)指示點(diǎn)TPX06和CMI譯碼模塊中檢測(cè)錯(cuò)碼指示點(diǎn)TPY05波形。(實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖）將輸入信號(hào)選擇跳線開關(guān)KX01設(shè)置在M位置（右端），將m序列碼型選擇開關(guān)KX02設(shè)置在1_2位置（或2_3），重復(fù)（1）試驗(yàn)。觀測(cè)測(cè)量結(jié)果有何變化。(實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖）關(guān)機(jī)5秒鐘后再開機(jī)，重復(fù)（2）試驗(yàn)。認(rèn)真觀測(cè)測(cè)試結(jié)果有何變化（注：可以重復(fù)多測(cè)試幾次——關(guān)機(jī)后再開機(jī)）。(實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖）CMI譯碼同步觀測(cè)CMI譯碼器是否同步可以通過(guò)檢測(cè)錯(cuò)碼檢測(cè)電路輸出反映出。從當(dāng)CMI譯碼器未同步時(shí)，錯(cuò)碼將連續(xù)的檢測(cè)出。觀測(cè)時(shí)，將輸入信號(hào)選擇跳線開關(guān)KX01設(shè)置在Dt位置（左端），輸出數(shù)據(jù)選擇開關(guān)KX04設(shè)置在2_3位置（輸出不經(jīng)CMI編碼，使接收端無(wú)法同步）。用示波器測(cè)量失步時(shí)的檢測(cè)錯(cuò)碼檢測(cè)點(diǎn)（TPY05）波形。(實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖）將KX04設(shè)置在1_2位置，檢測(cè)錯(cuò)碼檢測(cè)點(diǎn)波形應(yīng)立刻同步。(實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖）抗連0碼性能測(cè)試將輸入信號(hào)選擇跳線開關(guān)KX01拔去，使CMI編碼輸入數(shù)據(jù)懸空（全0碼）。用示波器測(cè)量輸出編碼數(shù)據(jù)（TPX05）。輸出數(shù)據(jù)為01碼，說(shuō)明具有豐富的時(shí)鐘信息。(實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖）測(cè)量CMI譯碼輸出數(shù)據(jù)是否與發(fā)端一致。(實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖）五、實(shí)驗(yàn)小結(jié)通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)與鞏固了上學(xué)期所學(xué)的有關(guān)CMI碼的相關(guān)知識(shí)如(1)、CMI碼的編碼規(guī)則和CMI編譯碼系統(tǒng)的特性：CMI編碼中，輸入碼字0直接輸出01碼型，較為簡(jiǎn)單。對(duì)于輸入為1的碼字，其輸出CMI碼字存在兩種結(jié)果00或11碼，因而對(duì)輸入1的狀態(tài)必須記憶。同時(shí)，編碼后的速率增加一倍，因而整形輸出必須有2倍的輸入碼流時(shí)鐘。在這里CMI碼的第一位稱之為CMI碼的高位，第二位稱之為CMI碼的低位；(2