通信原理课程教案实验三AMIHDB3编译码过程实验文档格式.docx
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数字基带传输系统:
不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统称为数字基带传输系统
数字基带信号的类型有很多,有:
单极性波形、双极性波形、单极性归零波形、双极性归零波形、差分波形、多电平波形等。
数字基带传输系统常用的几种传输码型。
AMI码就是其中一种码型。
1、AMI码原理与编码规则
AMI码的全称是传号交替反转码。
是将消息代码“1”(传号)交替地变换为“+1”和“—1”而“0”(空号)保持不变
AMI码对应的波形是具有正、负、零三种电平的脉冲序列。
他可以看成是单极性波形的变形,即“0”仍对应零电平,而“1”交替对应正、负电平。
由于AMI码的信号交替反转,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。
从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,而且也是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码除具有上述特点外,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,即当它用来获取定时信息时,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码。
2、HDB3码原理与编码规则
HDB3码是三阶高密度码的简称。
HDB3码保留了AMI码所有的优点(如前所述),还可将连码限制在3个以内,克服了AMI码如果长连“0”过多对提取定时钟不利的缺点。
HDB3码的功率谱基本上与AMI码类似。
由于HDB3码诸多优点,所以CCITT建议把HDB3码作为PCM传输系统的线路码型。
如何由二进制码转换成HDB3码呢?
HDB3码编码规则如下:
1、检查消息码中“0”的个数。
当连“0”数目小于等于3时,HDB3码与AMI码一样,+1与-1交替。
2.二进制序列中的“0”码在HDB3码中仍编为“0”码,但当出现四个连“0”码时,用取代节000V或B00V代替。
取代节中V码、B码均代表“1”码,它们可正可负,(即V+=+1,V-=-1,B+=+1,B-=-1)脉冲波形相同,用V或B符号表示的目的是为了示意该非“0”码由原来信码中的“0”变换而来的。
取代节称为破坏节,V称为破坏脉冲,B称为调节脉冲。
2.取代节的安排顺序是:
先用000V,当它不能用时,再用B00V。
000V取代节的安排要满足以下两个要求:
(1)各取代节之间的V码要极性交替出现(为了保证传号码极性交替出现,不引
入直流成份)。
(2)V码要与前一个传号码的极性相同(为了在接收端能识别出哪个是原始传号
码,哪个是V码和B码,以恢复成原二进制码序列)。
当上述两个要求能同时满足时,用000V代替原二进制码序列中的4个“0”(用000V+或000V-);
而当上述两个要求不能同时满足时,则改用B00V(B+00V+或B-00V-,实质上是将取代节000V中第一个“0”码改成B码)。
3.HDB3码序列中的传号码(包括“1”码、和B码)除V码外要满足极性交替出现的原则。
下面我们举个例子来具体说明一下,如何将二进制码转换成HDB3码。
二进制码序列:
10000101000001110000000001
HDB3码序列:
V+-1000V-+10–1B+00V0–1+1–1000V-B+00V+0–1
从上面得变换中可以看出当,二进制码序列中第1--5个码元里出现了4个连“0”码,
按照规则先用000V取代节来替代4个“0”,,其中V码极性的如何取呢(上面的例子中已经假设了变换后的二进制码序列前面的是个V+码)因为第一个是V+码按照《各取代节之间的V码要极性交替出现》所以加入的这个V码必须是V--。
再按照《V码要与前一个传号码的极性相同》的原则,因为前面的传号也是负的,所以这4个连“0”码可以用取代节000V代替。
也就是说:
加入的这个V码既保持了与前一个V码相反的极性又符合与前一个传号相同极性的原则,所以这个V码确定为负的,这个取代节就是:
000V-
二进制码序列中9--12也是4个“0”连码,与前相同先试用000V取代节来替代4个“0”码,因为前一个V码是“V-”这个V码必须是V+,又因为这个+V码前的传号是“–1”的,违背了《V码要与前一个传号码的极性相同》的原则,所以要用B00V取代节,B码极性的取向要符合《HDB3码序列中的传号码(包括“1”码、和B码)除V码外要满足极性交替出现的原则》。
由于前一个传号是“–1”,所以应为+B码,所以这个取代节就是B+00V+
从上例也可以看出两点:
(1)当两个取代节之间原始传号码的个数为奇数时,后边取代节用000V;
当两个取代节之间原始传号码的个数为偶数时,后边取代节用B00V
(2)V码破坏了传号码极性交替出现的原则,所以叫破坏点;
而B码未破坏传号码极性交替出现的原则,叫非破坏点。
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
图1-2NRZ-HDB3编码工作波形
三、HDB3专用集成电路CD22103芯片工作原理
在分析HDB3数字基带信号传输及HDB3码型变换线路编译码工作原理之前,首先对本实验电路中使用的HDB3专用集成电路CD22103芯片作一介绍:
(一)HDB3专用集成电路CD22103
1.引脚功能说明
第1脚:
NRZI—发端非归零码输入脚
欲需进行HDB3编码的非归零输入数据,它被编码时钟CP1的下降沿定位。
第2脚:
CP1—发端编码时钟输入脚
对NRZI数据编码的输入时钟。
第3脚:
AMI/HDB3—码变换方式选择输入脚,
若AMI/HDB3=L,为NRZ-AMI编译码;
若AMI/HDB3=H,为HDB3编译码。
第4脚:
NRZO—收端非归零码输出脚
译码后非归零数据,它定位于CP2上升沿。
第5脚:
CP2—收端解码时钟输入脚
对AIN、BIN数据进行解码的时钟信号。
第6脚:
SET—输入HDB3码连零告警置位端。
第7脚:
AIS—HDB3码连零告警输出端。
当SET=L时,译码计数器清零,此后若
AIS=L,表示前段在SET=H期间译码过程中出现不少于3个“0”;
若AIS=H,表示出现少于3个“0”。
当SET=H时,使译码计数器工作,进行连“0”统计。
第8脚:
GND—地。
第9脚:
ERR—收端误码检测输出端、
它以违犯HDB3编码规律为标准,统计接收HDB3码的错误情况。
若HDB3码出现同极性的3个“1”时,则ERR=H。
第10脚:
CP3—收端时钟输出端
提供为位同步需要的时钟信息,若LTE=L,CP3=AIN+BIN;
若LTE=H,则CP3=OUT1+OUT2
第11脚:
AIN—解码输入端(+)
第12脚:
LTE—工作自环控制输入脚
自环/工作控制信号,当:
LTE=L,为正常工作状态,编解码器独立,异步工作:
当LTE=H,内部将OUT1与AIN,OUT2与BIN短接,CP3=OUT1+OUT2,电路处于环路测试状态,此时NRZ相对于NRZ0延时6.5个时钟周期。
第13脚:
BIN—解码输入端
(一)
表示接收的欲解码两路单极性HDB3(+)、
(一)码序列,它输入后被解码时钟CP2的上升沿抽样。
第14脚:
OUT1—发端编码输出端
(一)
第15脚:
OUT2—发端编码输出端(+)
表示编码后HDB3的两路单极性码序列,通常经变压器合成三电平HDB3码。
HDB3码输出。
第16脚:
V+—正电源,电压通常为+5V±
5%。
2.集成电路CD22103功能框图
集成电路CD22103功能框图如图1-1所示。
图1-1集成电路CD22103功能框图
(二)电路的工作过程
译码是编码的逆过程。
其波形如图1-3所示。
但CP2应比译码输入(AIN、BIN)稍有延时。
环路测试由LTE控制,若LTE=H,则OUT1、OUT2内部短接到对应的AIN、BIN,此时NRZ0应为NRZi,但延后8个时钟周期左右。
CP3为AIN、BIN相加波形,供收端提取时钟用。
图1-3HDB3译码工作波形
四、实验电路工作原理
在实验系统中,电原理图如图1-4所示。
采用了UA01(SC22103专用芯片)实现AMI/HDB3的编译码实验,在该电路模块中,没有采用复杂的线圈耦合的方法来实现HDB3码字的调试,而是采用UA02A(TL084)对HDB3的输出进行变换。
输入的码流由UA01的1脚在2脚时钟信号的推动下输入,HDB3与AMI由KA01选择。
编码之后的结果在UA01的14、15脚输出。
而后在电路上直接由UA01的11、13脚返回,再由UA03进行译码。
正确译码之后TPA01与TPA08的波形应一致,但由于HDB3的编译码规则较复杂,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。
AMI与HDB3的选择可通过KA01设置,当KA01设置在2-3状态时,UA01完成HDB3编译码过程;
当KA01设置在1-2状态时,UA01完成AMI编译码过
程。
AMI/HDB3的编译码工作波形如图1-5所示。
(为了便于说明,编码电路各波形的时延都已略去)
图1-4HDB3编译码电原理图
五、实验内容
1.AMI/HDB3码型变换编码观察实验
2.AMI/HDB3码型变换译码观察实验
六、实验步骤与设备
(1)、按下按键开关:
K01、K02、KA00
(2)、跳线开关设置:
KA01置1–2、KA02置2–3、KA03置2-3
(3)、示波器一台;
试验箱一个
图1-5AMI/HDB3的编译码工作波形示意图
七、测量点说明
TPA01:
发端数字基带信码输入。
TPA02:
发端64KHzHDB3编码的工作时钟输入。
TPA03:
AMI编码时的OUT1
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