ami、hdb3码型变换实验
实验二 码型变换AMI/HDB3实验一实验目的1了解二进制单极性码变换为AMI/HDB3 码的编码规则；2熟悉AMI码与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；二实验仪器1JH7001 通信原理综合实验系统 一台2双踪示波器 一台3函数信号发生器 一台三、实验任务与要求1实验原理和电路说明111 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，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换成一个三进制符号。把一个二进制符号变换成一个三进制符号所构成的码称为1B/1T 码型。AMI 码对应的波形是占空比为0.5 的双极性归零码，即脉冲宽度与码元宽度（码元周期、码元间隔）TS 的关系是=0.5TS。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, 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。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，每一个破坏符号V 总是与前一非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 码是占空比为 0.5 的双极性归零码。设信息码为0000 0110 0001 0000 0，则NRZ 码、AMI 码，HDB3 码如图2.1 所示。 图2.1 NRZ、AMI、HDB3 关系图HDB3 码是CCITT 推荐使用的线路编码之一。HDB3 码的特点是明显的，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 频谱示意图参见图2.2.。 2 AMI/HDB3 编译码系统组成框图图 2.4 AMI/HDB3 编译码模块组成框图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 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。 7位周期序列TPD01（下）与AMI输出的双极性编码数据TPD05（上） 7位周期序列TPD01（下）与AMI输出的单极性编码数据TPD08（上） （3） 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。（4） 将输入数据选择跳线开关KD01拨除，将示波器探头接入TPD01测试点上，使输入数据端口不悬空产生全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 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 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？思考：数据延时量测量因考虑到什么因数？3. AMI 编码信号中同步时钟分量定性观测（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 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。通过测量结果回答： AMI编码信号转换为双极性码或单极性码后，那一种码型时钟分量更丰富，为什么？答：单极性码能量丰富接收机应将接收到的信号转换成何种码型才有利于收端位定时电路对接收时钟进行提取。（3） 将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02 产生全“1”码，重复上述测试步骤，记录分析测试结果。（4） 将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02 产生全“0”码，重复上述测试步骤，记录分析测试结果。思考：具有长连0 码格式的数据在AMI 编译码系统中传输会带来什么问题，如何解决？4.AMI 译码位定时恢复测量（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15位序列状态位置，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）单极性码输出，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，将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02 设置为全1码或全0码。重复上述测试步骤，记录分析测试结果。5. HDB3 码变换规则验证（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HDB3 位置（左端），使该模块工作在HDB3 码方式。（2） 将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02 设置产生15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 设置产生7 位周期m 序列。重复上述测试步骤，记录测试结果。（4）将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02 产生全“1”码，重复上述测试步骤，记录分析测试结果。（5） 将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02 产生全“0”码，重复上述测试步骤，记录分析测试结果。6. HDB3 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HDB3 译码输出数据TPD07 波形，观测时用TPD01 同步。分析观测HDB3 编码输入数据与HDB3 译码输出数据关系是否满足HDB3 编译码系统要求，画下测试波形。问：HDB3 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HDB3 编码和译码的的数据时延是多少，为什么？7. HDB3 编码信号中同步时钟分量定性观测（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 波形变化根据测量结果思考：HDB3编码信号转换为双极性码和单极性码中那一种码型时钟分量丰富。（3） 使输入数据为全“1”码，重复上述测试步骤，记录测试结果。（4） 使输入数据为全“0”码，重复上述测试步骤，记录测试结果。分析总结：HDB3 码与AMI 码有何不一样的结果？8. HDB3 译码位定时恢复测量（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15位序列状态位置，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
