教學(xué)設(shè)備

一、實驗?zāi)康?br /> 1.熟悉AMI / HDB3碼編譯碼的工作過程
2.觀察AMI / HDB3碼碼型變換編譯碼電路的測量點波形

二、實驗工作原理
在分析HDB3碼碼數(shù)字基帶信號傳輸及HDB3碼碼型變換線路編譯碼工作原理之前，學(xué)生可以對本實驗電路中使用的HDB3碼專用集成電路CD22103芯片作一個了解，詳見所附光盤CD22103：
（一） HDB3碼電路的工作原理
AMI碼的全稱是傳號交替反轉(zhuǎn)碼。這是一種將消息代碼0（空號）和1（傳號）按如下規(guī)則進行編碼的碼：代碼的0仍變換為傳輸碼的0，而把代碼中的1交替地變換為傳輸碼的＋1、－1、＋1、－1…
由于AMI碼的信號交替反轉(zhuǎn)，故由它決定的基帶信號將出現(xiàn)正負(fù)脈沖交替，而0電位保持不變的規(guī)律。由此看出，這種基帶信號無直流成分，且只有很小的低頻成分，因而它特別適宜在不允許這些成分通過的信道中傳輸。
從AMI碼的編碼規(guī)則看出，它已從一個二進制符號序列變成了一個三進制符號序列，而且也是一個二進制符號變換成一個三進制符號。把一個二進制符號變換成一個三進制符號所構(gòu)成的碼稱為1B／1T碼型。
AMI碼除有上述特點外，還有編譯碼電路簡單及便于觀察誤碼情況等優(yōu)點，它是一種基本的線路碼，并得到廣泛采用。但是，AMI碼有一個重要缺點，即當(dāng)它用來獲取定時信息時，由于它可能出現(xiàn)長的連0串，因而會造成提取定時信號的困難。
為了保持AMI碼的優(yōu)點而克服其缺點，人們提出了許多改進的方法，HDB3碼就是其中有代表性的一種。
  HDB3碼是三階高密度碼的簡稱。HDB3碼保留了AMI碼所有的優(yōu)點（如前所述），還可將連“0”碼限制在3個以內(nèi)，克服了AMI碼出現(xiàn)長連“0”過多，對提取定時鐘不利的缺點。HDB3碼的功率譜基本上與AMI碼類似。由于HDB3碼諸多優(yōu)點，所以CCITT建議把HDB3碼作為PCM傳輸系統(tǒng)的線路碼型。
    如何由二進制碼轉(zhuǎn)換成HDB3碼呢？
    HDB3碼編碼規(guī)則如下：
    1．二進制序列中的“0”碼在HDB3碼中仍編為“0”碼，但當(dāng)出現(xiàn)四個連“0”碼時，用取代節(jié)000V或B00V代替四個連“0”碼。取代節(jié)中的V碼、B碼均代表“1”碼，它們可正可負(fù)（即V+=＋1，V-=－1，B+=＋1，B-=－1）。
    2．取代節(jié)的安排順序是：先用000V，當(dāng)它不能用時，再用B00V。000V取代節(jié)的安排要滿足以下兩個要求：
（1） 各取代節(jié)之間的V碼要極性交替出現(xiàn)（為了保證傳號碼極性交替出現(xiàn)，不引
入直流成份）。
（2） V碼要與前一個傳號碼的極性相同（為了在接收端能識別出哪個是原始傳號
碼，哪個是V碼？以恢復(fù)成原二進制碼序列）。    
    當(dāng)上述兩個要求能同時滿足時，用000V代替原二進制碼序列中的4個連“0”（用000V+或000V-）；而當(dāng)上述兩個要求不能同時滿足時，則改用B00V（B+00V+或B-00V-，實質(zhì)上是將取代節(jié)000V中第一個“0”碼改成B碼）。
    3．HDB3碼序列中的傳號碼（包括“1”碼、V碼和B碼）除V碼外要滿足極性交替出現(xiàn)的原則。
    下面我們舉個例子來具體說明一下，如何將二進制碼轉(zhuǎn)換成HDB3碼。
二進制碼序列:
    1 0 0 0 0  1 0  1  0 0 0 0 0  1  1  1 0 0 0 0  0 0 0 0  0 1
HDB3碼碼序列:
V+ -1 0 0 0 V- +1 0 –1 B+ 0 0 V 0 –1 +1 –1 0 0 0 V-  B+ 0 0 V+ 0 –1
從上例可以看出兩點：
    （1）當(dāng)兩個取代節(jié)之間原始傳號碼的個數(shù)為奇數(shù)時，后邊取代節(jié)用000V；當(dāng)兩個 取代節(jié)之間原始傳號碼的個數(shù)為偶數(shù)時，后邊取代節(jié)用B00V
（2）V碼破壞了傳號碼極性交替出現(xiàn)的原則，所以叫破壞點；而B碼未破壞傳號碼極性交替出現(xiàn)的原則，叫非破壞點。
     雖然HDB3碼的編碼規(guī)則比較復(fù)雜，但譯碼卻比較簡單。從上述原理看出，每一個破壞符號V總是與前一非0符號同極性（包括B在內(nèi)）。這就是說，從收到的符號序列中可以容易地找到破壞點V于是也斷定V符號及其前面的3個符號必是連0符號，從而恢復(fù)4個連0碼，再將所有－1變成＋1后便得到原消息代碼。



圖13－1   NRZ－HDB3碼編碼工作波形

（三）電路的工作過程
譯碼是編碼的逆過程。其波形如圖13－2所示。但CP2應(yīng)比譯碼輸入（AIN、BIN）稍有延時。環(huán)路測試由LTE控制，若LTE＝H，則OUT1、OUT2內(nèi)部短接到對應(yīng)的AIN、BIN，此時NRZ0應(yīng)為NRZi，但延后8個時鐘周期左右。CP3為AIN、BIN相加波形，供收端提取時鐘用。


圖13－2  HDB₃譯碼工作波形


圖13-3  HDB3碼編譯碼電原理圖
（四）實驗電路工作原理
在實驗系統(tǒng)中，電原理圖如圖13-3所示。采用了UA01（SC22103專用芯片）實現(xiàn)AMI／HDB3碼的編譯碼實驗，在該電路模塊中，沒有采用復(fù)雜的線圈耦合的方法來實現(xiàn)HDB3碼，而是采用UA02A(TL084)對HDB3碼的輸出進行變換。
輸入的碼流由UA01的1腳在2腳時鐘信號的推動下輸入，HDB3碼與AMI由KA01選擇。編碼之后的結(jié)果在UA01的14、15腳輸出。而后在電路上直接由UA01的11、13腳返回，再由UA03進行譯碼。正確譯碼之后TPA01與TPA08的波形應(yīng)一致，但由于HDB3碼的編譯碼規(guī)則較復(fù)雜，當(dāng)前的輸出HDB3碼字可能與前4個碼字有關(guān)，因而HDB3碼的編譯碼時延較大。
AMI與HDB3碼的選擇可通過薄膜設(shè)置， AMI／HDB3碼的編譯碼工作波形如圖13-5所示（為了便于說明，編碼電路各波形的時延都已略去）。

三、實驗內(nèi)容
1.AMI / HDB3碼型變換編碼觀察實驗
2.AMI / HDB3碼型變換譯碼觀察實驗

四、跳線開關(guān)設(shè)置
KA01：1–2相連時，64Kb/s的偽隨機碼輸入；
2–3相連時，PCM模塊的數(shù)字編碼信號輸入。

五、測量點說明
  TPA01：發(fā)端數(shù)字基帶信碼輸入。
（1）1-2相連時，由薄膜鍵盤選擇“線路編譯碼”中的AMI或HDB3碼。
①64Kb/s的偽隨機碼輸入，碼型為：1111111110000001100001111001100，對比TPA02；
②“數(shù)據(jù)源選擇”，8位手工編制數(shù)字信號。方向上鍵表示“1”，方向下鍵表示“0”，每位數(shù)據(jù)按“確認(rèn)”鍵輸入，8位全部設(shè)置完后，即輸入設(shè)置的信號�？芍萌�“0”，全“1”，觀測編碼波形。
（2）2–3相連時，PCM模塊的數(shù)字編碼信號輸入。
  TPA02：AMI或HDB3碼編譯碼的64KHz工作時鐘輸入。
  TPA03：AMI或HDB3碼編碼時的OUT1輸出波形（TPA05編碼輸出波形的負(fù)向波形）。
  TPA04：AMI或HDB3碼編碼時的OUT2輸出波形（TPA05編碼輸出波形的正向波形）。
  TPA05：AMI或HDB3碼編碼輸出波形。
  TPA06: 收端譯碼數(shù)字基帶信碼輸出，碼型同TPA01。
（TPA03、TPA04、TPA05編碼輸出信號，都比數(shù)字基帶信號TPA01延時4個編碼時鐘周期TPA02，作為4連0檢測用；TPA06譯碼還原輸出的數(shù)字基帶信號，也比數(shù)字編碼信號TPA05延時4個譯碼時鐘周期TPA02）；為了便于對比說明，圖13-4中的編碼電路各波形示意圖的時延都已略去，在實際測量波形時和是有明顯的相位延時。）

六、實驗報告要求
  1.根據(jù)實驗結(jié)果，畫出AMI/HDB3碼編譯碼電路的測量點波形圖，在圖上標(biāo)上相位關(guān)系。
  2.根據(jù)實驗結(jié)果，闡述其工作過程。
  3.寫出AMI / HDB3碼編譯碼的工作過程。

HDB3碼編譯碼，輸入選擇復(fù)雜的64Kb/s偽隨機碼信號


圖13-4  各測量點輸出波形