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1、华 南 师 范 大 学 实 验 报 告学生姓名 学 号 20103100152 专 业 通信工程 年级、班级 10级6A _ 课程名称 光纤通信 实验项目 光纤通信系统线路码CMI编译码 实验类型 验证 设计 综合 实验时间 2013_ 年 _11_月 _5 日实验指导老师 彭力 实验评分 一、实验目的1、了解线路码型在光纤传输系统中的作用2、掌握线路码型CMI码的编译码过程以及电路实现原理二、实验内容1、验证符合光纤传输系统的线路码型2、观察线路码型的编译码过程三、实验仪器1、ZY12OFCom23BH1型光纤通信原理实验箱 1台2、20MHz双踪模拟示波器 1台3、FC-FC单模光跳线 1
2、根4、连接导线 20根四、实验原理线路码型变换电路主要是适应数字光纤通信传输的需要而设置的，因此，数字光纤通信传输过程的前后必须有线路码型变换与反变换电路。线路码型是指信道码的码型，它是将二进制的数字串变换为适合于特定传输媒介的形式。因此，对于不同的传输媒介，有不同类型的线路码型。对于光纤数字传输系统，不仅要考虑其传输媒介光纤的特性，还需考虑光电转换器件即光源器件和光检测器件的特性，例如光纤线路的带宽（色散）特性影响着对线路码型速率变化的选择，光源器件的非线性影响着对线路码型是单极性还是多极性的选择，一般说来，对光纤传输线路码型的选择主要考虑如下要求：（1）比特序列独立性（2）能提供足够的定时
3、信息（3）减小功率谱密度中的高低频分量（4）误码倍增小（5）便于实现不中断业务的误码监测（6）易于在传送主信息（业务信息）的同时，传送监控、公务、数据等维护管理信息，以及区间通信等辅助信号。（7）易于实现在介绍常用线路码型之前，先介绍一下线路码型的分类，如果从泛指的线路码型来讲，可以从不同角度来分，现简述如下。以应用场合来分，有用于金属缆线的线路码型（又可细分为同轴电缆用的、对称电缆用的码型等等），无线系统用的线路码型，用于光缆传输系统的码型等。本实验介绍的CMI线路码型是光线路码型。以传输信道（或者说调制方式）来分，有基带信道的线路码型和承载（载波）信道的线路码型。目前光纤传输系统大多采用基
4、带直接调制光信号，对线路码型而言，仍输入基带码型。以线路码型的电平数来分，有两电平码、三电平码、四电平码以及多电平码。在光纤传输系统的线路码型一般选用两电平码。光线路码型应该是两电平、基带、连续运行、固定长度组码。由于CMI码有很多优点，它既为我国数字通信标准制式所规定的两种接口码型之一，又是数字光纤通信系统中所采用的线路码型，它属于mBnB码（1B2B码）。所以，本实验中的线路码型就采用CMI码。 CMI码为信号反转码（Code Mark Inversion），是一种二电平不归零码，是PCM四次群的线路传输码型，也就是四次群数字光纤通信设备与四次群PCM设备之间的接口码型。1、CMI码的特点
5、A、CMI码编译电路简单，便于设计与调试。B、CMI码的最大连“0”和连“1”都是3个C、具有误码监测能力，当其编码规则被破坏，就表示有误码产生，便于线路传输中的误码监测。D、CMI码功率谱中的直流分量恒定，低频分量小，fr（变换前的码速率）频率处有限谱，频带较宽，便于定时提取。E、CMI码的速率是编码前信号速率的两倍。2、CMI码的编码规则A、对于二进制“0”被编码成为前后得A1和A2（A1为“0”电平，A2为“1”电平）两种幅值的电平，每种幅值占单位时间间隔的一半（T/2），即在CMI码中为“01”码。B、对于二进制“1”用幅值电平A1和A2来编码。A1或A2都占满了一个单位时间间隔（T）
6、，即在CMI码流中为“00”或“11”码；对于相继的二进制“1”，这两个电平相互交替。这也就是前一个二进制“1”编为A1，（即“00”）则后一个二进制“1”就编A2，反之，前一个二进制“1”编为A2，（即“11”）则后一个二进制“1”就编A1，即在CMI码流中以“00”和“11”信号相互交替。电平码CMI模式1模式20010110011表2-1 二电平码变为CMI和DMI码的规则3、CMI码编码电路的方式CMI编码电路比较简单，CMI码的编码规则是将二值码NRZ序列中的“1”和“0”状态进行分离，然后按各自的编码规则进行编码，最后由这两种状态的编码合成输出就成为CMI码。4、CMI译码电路实验
7、中线路编码将数字基带信号NRZ码变换为适合数字光纤通信系统传输的线路码型CMI码，CMI码经光纤传输后，再经线路译码变换为基带信号NRZ码。实验方框图如图2-1所示。观察各点波形以理解CMI编译码规则。图2-1 CMI编译码实验框图以下是原理图分析：图2-2 CMI编码电路如图2-2，根据CMI的编码规则，“1”交替编为“00”“11”；“0”编为“01”。将所有的“0”求反，再与BS相乘，则将所有的“0”编为了“01”。然后，根据JK触发器的特点，其碰到“1”则翻转；碰到“0”则保持的特点，将所有的“1”交替编为“00”和“11”。最后，合成输出。图2-3 CMI译码电路 如图2-3对于译码
8、电路，首先要进行位同步提取。这一步，在CPLD模块内实现。得到与输入的CMI码同步的BS之后，进行如上图所示的电路变换。将CMI码的前半位与后半位取同或，相同则译为“1”，不同则译为“0”。五、实验步骤1、用导线连接光发射机端的电终端模块与光终端模块，T66(C_O)和 T81(C_I)，T65(D_O)和T82(D_I)；连接光接收机端的电终端模块与光终端模块T71(C_I) 和T85(C_O)，T69(D_I)和T86(D_O)；连接光发射机端数字信号源模块与电终端模块， T79（D1_O）和T67（D1_I），T78（D2_O）和T64（D2_I），T8（D3_O）和T63（D3_I）；
9、连接光接收机端的电终端模块与数字终端模块，T70（D1_O）和T88（D1_I），T72（D2_O）和T75（D2_I），T73（D3_O）和T74（D3_I）；2、将拨码开关K35的值拨为“1100”，K38的值拨为“0000”，K37的值拨为“00000000”。将数字信号源模块的拨码开关K36、K32和K33的值拨为任意值。（产生一个数字信号序列）3、将开关K7、K28、K29全部拨向下，选通1550nm的激光器做光源。4、旋开光发端机光纤输出端口（1550nm T）防尘帽，用FC-FC光纤跳线将半导体激光器与光机收机（1550nm R）连接起来。5、打开交流电源，此时指示灯D4、D5、
10、D6、D7、D8亮。6、用示波器探头测量光终端模块T82(D_I)处的波形（即未进行CMI编码前的数据波形），并记录下来。7、用示波器另一探头测量T92(15_DIN)处的波形，此时的波形为CMI编码后的波形，将示波器的第一通道设置为触发方式，观测并记录两个信号的区别，并验证CMI编码的原理。8、用示波器探头测量并记录T89（15_DOUT）处的波形，此波形为经光纤传输后的信号波形。9、用示波器测量并记录电终端T65(D_O)和T69(D_I)的波形，观察CMI译码后的波形和编码前波形是否一致，同时观察数字终端二极管的发光顺序和数字信号源是否一致，一致则说明解码正确。10、实验完成后，关闭交流
11、电源，拆除各个连线，将所有的开关拨向下，将实验箱还原。六、实验测试点说明T92（15_DIN） 1550光发送机的数据信号输入端T89（15_DOUT） 1550光接收机的数据信号输出端编码源码七、实验结果分析图7-1 T82 (D_I)与T92 (15_DIN)比较图由图7-1可知源码波形与编码后波形有相位延时，源码： 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1.,编码后： 1 1 00 11 00 11 10 10 10 10 10 10 10 10 00 11与表2-1原理相同，源码编码成功。传输前波形传输后波形图7-2 T92 (15_DIN)与T89 (15_DOUT
12、)比较图由图7-2可知编译后波形与传输后的编码波形呈倒相现象，波形基本相同无衰减或衰减很少。编码前波形解码后波形图7-3 T82 (D_I)与T69 (D_I)比较图由图7-3可知编码前波形与解码后的波形有延时，波形基本相同无衰减或衰减很少。CMI编译码电路原理CMI码为传号翻转码，属于1B2B码型。A.对于二进制“0”被编码成为前后得A1和A2（A1为“0”电平，A2为“1”电平）两种幅值的电平，每种幅值占单位时间间隔的一半（T/2），即在CMI码中为“01”码。B.对于二进制“1”用幅值电平A1和A2来编码。A1或A2都占满了一个单位时间间隔（T），即在CMI码流中为“00”或“11”码；
13、对于相继的二进制“1”，这两个电平相互交替。这也就是前一个二进制“1”编为A1，（即“00”）则后一个二进制“1”就编A2，反之，前一个二进制“1”编为A2，（即“11”）则后一个二进制“1”就编A1，即在CMI码流中以“00” 和“11”信号相互交替。八、思考题1、为什么实际的数字光纤通信系统一般不直接采用PCM码型？答：PCM码型，是最初的由模拟信号调制过去的一种数字信号。但是现在的数据量来说，不像以前数据量很小的单纯的点到点传输，单单一个PCM信号是解决不了这么大的数据和传输问题的，所以就必须采用各种机制来复用PCM码型，例如E1信号再到PDH信号，再到现在的SDH信号，这些都是传输网上的机制，只有这样，才能携带更多PCM信号和把信号传到传的更远和更快，而且在PCM信息上加上一些管理的字段的话，方便对信息的管理。2、CMI作为数字光纤通信系统的线路码型有哪些优点？答：1、CMI码编译电路简单，便以设计与调试。2、具有误码检测能力，当期编码规则被破坏，就表示有误码产生，便于线路传输中的误码监测。3、CMI码功率谱中直流分量恒定，低频分量小，频带较宽，便于定时提取。4、编码速率是编码前信号的两倍。
