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1. JH7001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1. 1. 1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T与码元宽度（码元周期、码元间隔）TS的关系是T =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,- 1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8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-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，贝0NRZ码、AMI码，HDB3码如图2.1所示信息代码0 0 0 0 0110 C 0 c1C 0 (1 0NRZ波形AMI 代仍 0 0 0 0 0AMI波形 1 --10 0 0 0C 0 (1 0HDBm 代的 E 0 C V Chdb：3波形 n nr-B C 0 -7 1U LI J0 0 0 V图2.1 NRZ、AMI、HDB3 关系图图2.2 AMI/HDB3频谱示意图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2.2.1. 1. 2实验电路说明在通信原理综合试验箱中，采用TCD22103专用芯片（UD01）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）提取接收时钟其AMI/HDB3编译码系统组成电原理图见图2.3yrr：!!：TFDHTTFDH7O TFCfU图2.3 AMI/HDB3码型变换电路原理图TFnriiFL OKLS ,]]I.J~~1 1~1KDI4 LOKRDIS LOX 1 i_电路的工作原理：输入的码流进入UD01的1脚，在2脚时钟信号的推动下输入01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）脚输出输出信号在电路上直接返回到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帧信号；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的编码规则如下：表2.1通过跳线开关可设置8种序列KX02编码波形000(1110010)001(111100010011010)010(10000000)011(11000000)100(11000100)101(11110000)110(00000000)111(11111111)跳线开关KD02用于选择将双极性码或单极性码送到位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（左端），UD01完成HDB3编译码系统；当KD03设置在AMI状态时（右端），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）3. TPD03： HDB3 输出+5. TPD05： HDB3输出（双极性码）7. TPD07:译码输出数据（256Kbps）1.2实验内容与方法步骤AMI/HDB3编译码系统组成框图见图2.42. TPD02： 256KHz 编码输入时钟（256KHz）4. TPD04： HDB3 输出-6. TPD06:译码输入时钟（256KHz）8. TPD08： HDB3输出（单极性码）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"MI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产生15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0码重复上述测试 步骤，记录测试结果5） 将CMI编码模块内的M序列类型选择跳线开关KX02产生全1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：① 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？② 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:MI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 测试结果思考：为什么在实际传输系统中使用HDB3码？用其他方法行吗（如扰码）？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7位周。