AMI-HDB3码型变换实验

通信原理硬件实验报告实验名称：AMI/HDB3码型变换实验姓名：学号：班级：时间：南京理工大学紫金学院电光系一、实验目的1.了解二进制单极性码变换为AMI/HDB3码的编码规则；2.熟悉HDB3码的基本特征；3.熟悉HDB3码的编译码器工作原理和实现方法；4.根据测量和分析结果，画出电路关键部位的波形；二、实验原理AMI码的全称是传号交替反转码。这是一种将消息代码0（空号）和1（传号）按如下规则进行编码的码：代码的0仍变换为传输码的0，而把代码中的1交替地变换为传输码的+1、–1、+1、–1…由于AMI码的传号交替反转，这种基带信号无直流成分，且只有很小的低频成分，因而它特别适宜在不允许这些成分通过的信道中传输。AMI码除有上述特点外，还有编译码电路简单及便于观察误码情况等优点。但是，AMI码有一个重要缺点，即接收端从该信号中来获取定时信息时，由于它可能出现长的连0串，因而会造成提取定时信号的困难。为了保持AMI码的优点而克服其缺点，人们提出了许多种类的改进AMI码，HDB3码就是其中有代表性的一种。HDB3码的全称是三阶高密度双极性码。它的编码原理是这样的：先把消息代码变换成AMI码，然后去检查AMI码的连0串情况，当没有4个以上连0串时，则这时的AMI码就是HDB3码；当出现4个以上连0串时，则将每4个连0小段的第4个0变换成与其前一非0符号（＋1或–1）同极性的符号。显然，这样做可能破坏“极性交替反转”的规律。这个符号就称为破坏符号，用V符号表示（即+1记为+V,–１记为–V）。为使附加V符号后的序列不破坏“极性交替反转”造成的无直流特性，还必须保证相邻V符号也应极性交替。这一点，当相邻符号之间有奇数个非０符号时，则是能得到保证的；当有偶数个非0符号时，则就得不到保证，这时再将该小段的第1个0变换成+B或–B符号的极性与前一非0符号的相反，并让后面的非0符号从V符号开始再交替变化。HDB3码的译码比较简单。从上述原理看出，每一个破坏符号V总是与前一非0符号同极性（包括B在内）。从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点V于是也断定V符号及其前面的3个符号必是连0符号，从而恢复4个连0码，再将所有–1变成+1后便得到原消息代码。跳线开关KD01用于输入编码信号选择：当KD01设置在DT位置时（左端），输入编码信号来自复接模块的TDM帧信号；当KD01设置在M位置时（右端），输入编码信号来自本地的m序列，用于编码信号观测。本地的m序列格式受CMI编码模块跳线开关KX02控制：KX02设置在1_2位置（左端），为15位周期m序列（111100010011010）；KX02设置在2_3位置（右端），为7位周期m序列（1110010）。跳线开关KD02用于选择将双极性码或单极性码送到位同步提取锁相环提取收时钟：当KD02设置在1_2位置（左端），输出为双极性码；当KD02设置2_3位置（右端），输出为单极性码。跳线开关KD03用于AMI或HDB3方式选择：当KD03设置在HDB3状态时（左端），完成HDB3编译码系统；当KD03设置在AMI状态时（右端），完成AMI编译码系统。三、实验内容1.AMI码编码规则验证（1）首先将输入信号选择跳线开关KD01设置在M位置（右端）、单/双极性码输出选择开关设置KD02设置在2_3位置（右端）、AMI/HDB3编码开关KD03设置在AMI位置（右端），使该模块工作在AMI码方式。（2）将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02设置在2_3位置（右端），产生7位周期m序列。用示波器同时观测输入数据TPD01和AMI输出双极性编码数据TPD05波形及单极性编码数据TPD08波形，观测时用TPD01同步。分析观测输入数据与输出数据关系是否满足AMI编码关系，画下一个M序列周期的测试波形。（3）将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02设置在1_2位置（左端），产生15位周期m序列。重复上述测试步骤，记录测试结果。（4）将输入数据选择跳线开关KD01拨除，将示波器探头从TPD01测试点移去，使输入数据端口悬空产生全1码。重复上述测试步骤，记录测试结果。（5）将输入数据选择跳线开关KD01拨除，用一短路线一端接地，另一端十分小心地插入测试孔TPD01，使输入数据为全0码（或采用将示波器探头接入TPD01测试点上，使数据端口不悬空，则输入数据亦为全0码）。重复上述测试步骤，记录测试结果。2.AMI码译码和时延测量（1）将输入数据选择跳线开关KD01设置在M位置（右端）；将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02设置在1_2位置（左端），产生15位周期m序列；将锁相环模块内输入信号选择跳线开关KP02设置在HDB3位置（左端）。（2）用示波器同时观测输入数据TPD01和AMI译码输出数据TPD07波形，观测时用TPD01同步。观测AMI译码输出数据是否满正确，画下测试波形。问：AMI编码和译码的的数据时延是多少？（3）将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02设置在2_3位置（右端），产生7位周期m序列。重复上译步骤测量，记录测试结果。问：此时AMI编码和译码的的数据时延是多少？3.AMI编码信号中同步时钟分量定性观测（选作）（1）将输入数据选择跳线开关KD01设置在M位置（右端），将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02设置在1_2位置，产生15位周期m序列；将锁相环模块内输入信号选择跳线开关KP02设置在HDB3位置（左端）。（2）将极性码输出选择跳线开关KD02设置在2_3位置（右端）产生单极性码输出，用示波器测量模拟锁相环模块TPP01波形；然后将跳线开关KD02设置在1_2位置（左端）产生双极性码输出，观测TPP01波形变化。（3）将极性码输出选择跳线开关KD02设置在2_3位置（右端）产生单极性码输出，使输入数据为全“1”码（方法见1），重复上述测试步骤，记录分析测试结果。（4）使输入数据为全“0”码（方法见1），重复上述测试步骤，记录测试结果。4.AMI译码位定时恢复测量（选作）（1）将输入数据选择跳线开关KD01设置在M位置（右端），将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02设置在1_2（或2_3）位置，将锁相环模块内输入信号选择跳线开关KP02设置在HDB3位置（左端）。（2）先将跳线开关KD02设置在2_3位置（右端）单极性码输出，用示波器测量同时观测发送时钟测试点TPD02和接收时钟测试点TPD06波形，测量时用TPD02同步。此时两收发时钟应同步。然后，再将跳线开关KD02设置在1_2位置（左端）双极性码输出，观测TPD02和TPD06波形。记录和分析测量结果。（3）将跳线开关KD02设置回2_3位置（右端）单极性码输出，再将跳线开关KD01拨除，使输入数据为全1码或全0码（方法见1）。重复上述测试步骤，记录分析测试结果。四.实验步骤中的思考题1.AMI码译码和时延测量思考：数据延时量测量应考虑什么因素。答：应考虑数据周期的长短，采样周期性的短序列测量到的时延都是不准确的，因为很可能此时的延时1tntt，但是用示波器测量到的延时仅为t1，因此示波器的延时是不准确的，而实际当中传输的数据都具有随机性，而且周期都很长，测量时不会出现上述情况。2．AMI编码信号中同步时钟分量定性观测思考：具有长连０码格式的数据在AMI译码系统中传输会带来什么问题，如何解决？答：当原信码出现长连“0”串时，信号的电平长时间不跳变，造成提取定时信号的困难。解决的方法是采用HDB3码。3.AMI译码位定时恢复测量思考：为什么在实际传输系统中使用HDB3码？用其他方法行吗（如扰码）？答：HDB3码具有良好的抗连“0”特性。从而有利于收端位定时的提取。用扰码亦可。4.HDB3编码信号中同步时钟分量定性观测思考１：HDB3编码信号转换为双极性和单极性码中哪一种码型时钟分量丰富。答：HDB3编码信号转换为双极性码时钟分量丰富。因为当“1”和“0”等概率出现时无直流分量，有利于在信道中传输，并且在接收端恢复信号的判决电平为零值，因而不受信道特性变化的影响，抗干扰能力也较强。5.分析总结：在产生单极性码输出时，HDB3码与AMI码有何不一样的结果。分析：当输入为“全0”与“全1”时，AMI码输出码波形都一样，而HDB3码是不一样的五．实验总结1.总结HDB3码的信号特征（1）由HDB3码确定的基带信号无直流分量，且只有很小的低频分量；（2）HDB3中连0串的数目至多为3个，易于提取定时信号。（3）编码规则复杂，但译码较简单。它的编码原理为：先把消息代码变换成AMI码，然后去检查AMI码的连0串情况，当没有4个以上连0串时，则这时的AMI码就是HDB3码；当出现4个以上连0串时，则将每4个连0小段的第4个0变换成与其前一非0符号（＋1或–1）同极性的符号。显然，这样做可能破坏“极性交替反转”的规律。这个符号就称为破坏符号，用V符号表示（即+1记为+V,–１记为–V）。为使附加V符号后的序列不破坏“极性交替反转”造成的无直流特性，还必须保证相邻V符号也应极性交替。这一点，当相邻符号之间有奇数个非０符号时，则是能得到保证的；当有偶数个非0符号时，则就得不到保证，这时再将该小段的第1个0变换成+B或–B符号的极性与前一非0符号的相反，并让后面的非0符号从V符号开始再交替变化。