amihdb3码型变换实验
实验三 AMI/HDB3码型变换实验一、实验目的和要求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、测量电路关键部件的波形。二、实验仪器1、ZH5001通信原理综合实验系统 一台2、DSO-X-2012A数字示波器 一台三、实验原理与说明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仍然变换为传输码的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，故由它决定的基带信号将出现正负脉冲交替，而0电位保持不变的规律。由此看出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。由AMI码的编码规则看出，它已经从一个二进制符号序列变成了一个三进制符号序列，即把一个二进制符号变成了一个三进制符号。把一个二进制符号变成了一个三进制符号所构成的编码称为1B/1T码型。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它是一种基本的线路码，并得到广泛采用。但是，AMI码有个重要缺点即接收端从该信号中获取定时信息时，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时，则将每四个连0小段的第四个0变换成与其前一非0符号同极性的符号。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，-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。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 。虽然HDB3码的编码规则比较复杂，但译码却比较简单。从上述原理看出每个破坏符号V总是与前非0符号同极性(包括B在内)。这就是说，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。HDB3码是CCITT推荐使用的线路编码之一。HDB3码的特点是明显，它除了保持AMI码的优点外，还增加了使连0串减少到至多3个的优点，这对于定时信号的恢复是十分有利的。AMI/HDB3频谱示意图参见下图3.1。归一化功率谱 图3.1 AMI/HDB3频谱示意图在通信原理综合试验箱中，采用了CD22103专用芯片（UD01）实现AMI/HDB3的编译码实验，在该电路模块中，没用采用复杂的线圈耦合的方法来实现HDB3码字的转换，而是采用运算放大器（UD02）完成对AMI/HDB3输出进行电平变换。变换输出为双极性码或单极性码。由于AMI/HDB3为归零码，含有丰富的时钟分量，因此输出数据直接送到位同步提取锁相环（PLL）提取接收时钟。接收时钟的锁相环（PLL）提取电路框图见实验二锁相环一节。输入的码流进入UD01的1脚（TPD01)，在2脚（TPD02）时钟信号的推动下输入UD01的编码单元，HDB3与AMI由跳线开关KD03选择，编码之后的结果在UD01的14（TPD03）、15（TPD04）脚输出。输出信号的电路上直接返回到UD01的11、13脚，由UD01内部译码单元进行译码。通常译码之后TPD07与TPD01的波形应一致，但由于当前的输出HDB3码字可能与前4个码字有关，因而HDB3的编译码时延较大。运算放大器UD02A构成一个差分放大器，用来将线路输出的HDB3码变换为双极性码输出（TPD05）。运算放大器UD02B构成一个相加器，用来将线路输出的HDB3码变换为单极性码输出（TPD08）。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桢信号；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（右端），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未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设置在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，UD01完成HDB3编译码系统；当KD03设置在AMI状态时，UD01完成AMI编译码系统。该模块内各测试点的安排如下。1、TPD01：编码输入数据（256Kbps）2、TPD02：256KHz编码输入时钟（256KHz）3、TPD03：HDB3输出+4、TPD04：HDB3输出-5、TPD05：HDB3输出（双极性码）6、TPD06：译码输入时钟（256KHz）7、TPD07：译码输出数据（256Kbps）8、TPD08：HDB3输出（单极性码）四、实验内容1、AMI码编码规则验证。2、AMI码译码和时延测量。3、AMI编码信号中同步时钟分量定性观测。4、AMI译码位定时恢复测量。5、HDB3码编码规则验证。6、HDB3码译码和时延测量。7、HDB3编码信号中同步时钟分量定性观测。8、HDB3译码位定时恢复测量。五、实验结果1、实验数据及测试波形AMI码方式，产生7位周期m序列同步信号与双极性编码数据波形AMI码方式，产生7位周期m序列同步信号与单极性编码数据波形AMI码方式，产生15位周期m序列同步信号与双极性编码数据波形AMI码方式，产生15位周期m序列同步信号与单极性编码数据波形AMI码方式，产生全1码同步信号与双极性编码数据波形AMI码方式，产生全0码同步信号与双极性编码数据波形AMI码产生15位M序列，编译码数据延时33.8usAMI码产生7位M序列，编译码数据延时33.8usAMI码产生15位M序列，单极性码模拟锁相环波形AMI码产生15位M序列，双极性码模拟锁相环波形1、AMI编码信号转换为单极性码时，时钟分量更丰富。因为双极性码的时钟相互抵消了。2、接收机应将接收到的信号转换为单极性码有利于收端位定时电路对接受时钟进行提取。AMI码产生全1码，单极性码模拟锁相环波形AMI码产生全1码，双极性码模拟锁相环波形AMI码产生全0码，单极性码模拟锁相环波形AMI码产生全0码，双极性码模拟锁相环波形具有长连0码格式的数据在AMI编译码在传输数据时无法同步。AMI码定时恢复，产生15位M序列，单极性码时钟测试点波形AMI码定时恢复，产生15位M序列，双极性码时钟测试点波形从上两图可以看出时钟同步相位有偏差，但频率上同步。AMI码定时恢复，全1码，单极性码时钟测试点波形HDB3码，产生7位周期m序列同步信号与双极性编码数据波形HDB3码，产生7位周期m序列同步信号与单极性编码数据波形由上两图可知，满足AMI编码关系。HDB3码，产生15位周期m序列同步信号与双极性编码数据波形HDB3码，产生15位周期m序列同步信号与单极性编码数据波形HDB3码，产生全1码同步信号与双极性编码数据波形HDB3码，产生全1码同步信号与单极性编码数据波形HDB3码，产生15位M序列时，编译码延时33.8usHDB3码，产生7位M序列时，编译码延时33.8usHDB3码，产生15位M序列，单极性码模拟锁相环波形HDB3码，产生15位M序列，双极性码模拟锁相环波形HDB3码编码信号转换为双极性码时的时钟分量丰富。HDB3码，产生全1码，单极性码模拟锁相环波形HDB3码，产生全0码，单极性码模拟锁相环波形在HBD3中全1码与全0码输出不同。HDB3码定时恢复，单极性码HDB3码定时恢复，双极性码HDB3码定时恢复时单极性频率同步，而双极性不同步，因此要将双极性码转换为单极性进行定时提取。HDB3码定时恢复，全1码，单极性码2、分析AMI码和HDB3码收时钟提取电路受输入数据影响的关系。对于AMI码提取定时分量时不易，其输入数据只能对其产生更多误码的可能。而对于HDB3码，在ANI的基础上改进了连0个数多的问题，为其增加了可提取定时分量。六、实验体会通过本次实验，我了解到了二进制单极性码变换为AMI/HDB3码的编码规则，并且熟悉了HDB3码的基本特征、编译码器工作原理和实现方法。更重要的是对于不同输入的测量电路关键部件的波形有了更多的了解。
