实验16线路编译码文档格式.docx
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图16-2AMI编码形波
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,人们提出了许多改进的方法,HDB3码就是其中有代表性的一种。
3.HDB3码编码原理
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“0”码限制在3个以内,克服了AMI码出现长连“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)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代替四个连“0”码。
取代节中的V码、B码均代表“1”码,它们可正可负(即V+=+1,V-=-1,B+=+1,B-=-1)。
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?
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个连“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、V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
1
HDB3
+1
-1
B+
V+
V-
图16-3HDB3编码形波
从上例可以看出两点:
(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个码,再将所有-1变成+1后便得到原消息代码。
本实验平台AMI/HDB3编码有FPGA实现,并通过运放将编码的正向和负向合成AMI/HDB3信号;
译码电路首先将收到的信号经运放和比较器转换成正向和负向信号,再经FPGA提取位时钟并译码;
HDB3码的编译码规则较复杂,当前输出的HDB3码字与前4个码字有关,因此HDB3编译码延时不小于8个时钟周期。
(实验中为7个半码元)
4.实验框图及功能
实验框图说明
图16-4码型变换实验框图
框图说明:
本实验中需要用到以下2个功能单元:
A3编码单元:
基带信号从2P6输出基带信号,2TP8输出基带时钟(时钟速率可以设置),3P6输出对2P6信号的码型变换结果。
A6译码单元:
6P2输入码型变换的输入,将译码后的数据从6TP3输出。
5.框图中各个测量点说明
⚫2P6:
基带数据输出;
(可以设置PN序列或16bit数据)
⚫2TP8:
基带时钟输出;
(时钟速率可选,建议32k或64k)
⚫3TP3:
双极性信号正极输出;
⚫3TP4:
双极性信号负极输出;
⚫3P6:
编码输出;
⚫6P2:
译码数据输入
⚫6TP4:
⚫6TP6:
⚫6TP5:
同步时钟输出;
⚫6TP3:
译码输出;
三、实验任务
1.CMI编译码实验;
2.HDB3编译码实验;
3.AMI编译码实验;
四、实验内容及步骤
1.实验准备
(1)获得实验权限,从浏览器进入在线实验平台;
(2)选择实验内容
使用鼠标在通信原理实验目录选择:
线路编译码实验,进入到线路编码实验页面。
2.CMI码编译码实验
(1)编码观测
通过鼠标在编码码型中选择“CMI码”,点击“基带设置”按钮,将基带数据设置为:
16bit,64K,然后修改16bit编码开关的值。
用示波器通道1观测编码前基带数2P6,用通道2观测编码数据3P6;
尝试修改不同的编码开关组合,观测不同数据编码数据的变化。
错误提示:
CMI码“0”码应该用“01”表示,实验结果中为“10”表示时为错误。
根据观测的编码前数据和编码后数据时序关系,分析编码时延。
FFT:
分析编码是否有直流分量?
分析编码是否具备丰富的位同步信息(可设为全0码或全1
码观测)?
分析编码前后,信号的频谱是否发生变化?
消息码“1”交替用正负电压表示,消息码“0”用“01”表示,正负电平持续时间相等,所以CMI码无直流分量。
有频繁的跳变,所以有丰富的位同步信息。
编码后信号幅度变大频率变小。
(2)译码观测
使用双踪示波器,同时观测编码前数据2P6和译码后数据6TP3,观测编码前数据是否相同。
尝试多次修改编码数据,观测译码数据是否正确。
根据观测的编码前数据和译码后数据的时序关系,分析译码时延。
译码后的数据相对于编码前数据会有时延。
3.AMI码编译码实验
通过鼠标在编码码型中选择“AMI码”,点击“基带设置”按钮,将基带数据设置为:
并记录波形。
分析编码是否具备丰富的位同步信息(可设为长连0码或长
连1码观测)?
分别编码前后,信号的频谱是否发生变化?
编码无时延。
观察波形发现,当编码为1时AMI码中的“+1”“-1”交替出现,所以AMI码没有直流分量。
编码后信号的幅度变大,频率变小。
译码无时延。
4.HDB3码编译码实验
通过鼠标在编码码型中选择“HDB3码”,点击“基带设置”按钮,将基带数据设置为:
用示波器通道1观测编码前基带数2P6,用通道2观测编码数据3P6;
并记录波形。
分析编码是否有直流分量?
分析编码是否具备丰富的位同步信息(可设为长连0码或长连1码观测)?
编码有一定的时延,无直流分量。
编码后信号的频谱幅度会变大,频率变小。
(2)译码观测
使用双踪示波器,同时观测编码前数据2P6和译码后数据6TP3,观测编码前数据是否
相同。
译码无时延。
(3)AMI和HDB3编译码对比
将基带信号修改为不同的基带码型,分别观测AMI和HDB3,分析两种编码的区别,并分析定时信息是否丰富,是够包含直流分量,根据结果分析HDB3编码的优势。
1)将基带数据设置为全“1”码:
观测分析AMI和HDB3码的区别;
AMI
当基带数据全为“1”码时,AMI和HDB3码都是“+1”“-1”交替出现
2)将基带数据设置为全“0”码:
当基带数据全为“0”码时,AMI码全为0,而HDB3为000+V-B00-V+B00+V-B00-V+B
3)将基带数据设置为“1000100010001000”码:
AMI码为-1000+1000-1000+1000
HDB3码也为-1000+1000-1000+1000
4)将基带数据设置为“1100001100001111”码:
AMI码为-1+10000-1+10000-1+1-1+1
而HDB3码为-1+1000+V-1+1-B00-V+1-1+1-1
5)尝试修改其他的基带数据类型:
5.实验结束
实验结束,从浏览器退出在线实验平台。
五、实验注意
1.线路编码和码型变换:
基带不要超过256K
六、实验心得
通过本次实验我掌握AMI、HDB3.CMI码编译码规则,了解AMI、HDB3.CMI码编译码实现方法。
对AMI和HDB3的对比实验使我对AMI和HDB3编译码的了解更加深入。
虽然信号的频谱分析对我有些难度但最终还是顺利的完成了实验。
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