HDB3码型变换实验.doc

实验二 HDB3码型变换实验一、实验目的1. 理解二进制单极性码变换为AMI码的编码规则，掌握它的工作原理和实现方法；2. 理解二进制单极性码变换为HDB3码的编码规则，掌握它的工作原理和实现方法。二、实验仪器1. HDB3码型变换实验模块2. 伪随机码发生器及误码仪3. 直流稳压电源JWY-30-44. 双踪同步示波器 SR85. 高频Q表6. 频谱分析仪*三、实验原理数字通信系统中，有时不经过数字基带信号与信道信号之间的变换，只由终端设备进行信息与数字基带信号之间的变换，然后直接传输数字基带信号。数字基带信号的形式有许多种，在基带传输中经常采用AMI码（符号交替反转码）和HDB3码（三阶高密度双极性码）。1. 传输码型在数字复用设备中，内部电路多为一端接地，输出的信码一般是单极性不归零信码。当这种码在电缆上长距离传输时，为了防止引进干扰信号，电缆的两根线都不能接地（即对地是平衡的），这里就要选用一种适合线路上传输的码型，通常有以下几点考虑：（1）在选用的码型的频谱中应该没有直流分量，低频分量也应尽量少。这是因为终端机输出电路或再生中继器都是经过变压器与电缆相连接的，而变压器是不能通过直流分量和低频分量的。（2）传输型的频谱中高频分量要尽量少。这是因为电缆中信号线之间的串话在高频部分更为严重，当码型频谱中高频分量较大时，就限制了信码的传输距离或传输质量。（3）码型应便于再生定时电路从码流中恢复位定时。若信号中连“0”较长，则等效于一段时间没有收脉冲，恢复位定时就困难，所以应该使变换后的码型中连“0”较少。（4）设备简单，码型变换容易实现。（5）选用的码型应使误码率较低。双极性基带信号波形的误码率比单极性信号的低。根据这些原则，在传输线路上通常采用AMI码和HDB3码。2. AMI码我们用“0”和“1”代表传号和空号。AMI码的编码规则是“0”码不变，“1”码则交替地转换为+1和-1。当码序列是1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1时，AMI码就变为：+1 0 0 -1 0 0 0 +1 -1 +1 0 -1。这种码型交替出现正、负极脉冲，所以没直流分量，低频分量也很少。这种码的反变换也很容易，在再生信码时，只要将信号整流，即可将“-1”翻转为“+1”，恢复成单极性码。这种码未能解决信码中经常出现的长连“0”的问题。3. HDB3码及变换规则这是一种4连0取代码。当没有4个以上连“0”码时，按AMI规则编码，当出现4个连“0”码时，以码型取代节“0 0 0 V”或“B 0 0 V”代替4连“0”码。选用取代节的原则是：用B脉冲来保证任意两个相邻取代节的V脉冲间隔“1”的个数为奇数。当相邻V脉冲间“1”码数为奇数时，则用“0 0 0 V”取代，为偶数个数时就用“B 0 0 V”取代。在V脉冲后面的“1”码和“B”码都依V脉冲的极性而正负交替改变。为了讨论方便，我们不管“0”码，而把相邻的“1”码和取代节中的B码用B1 B2Bn表示，Bn后面为V，选取“0 0 0 V”或“B 0 0 V”来满足Bn的n为奇数。当信码中的“1”码依次出现的序列为V B1 B2 B3 Bn V B1时，HDB3码为+ - + - - - +或为- + - + + - +。由此看出，V脉冲是可以辨认的，这是因为Bn和其后出现的V有相同的极性，破坏了相邻码交替变号原则，我们称V脉冲为破坏点，必要时加取代节B 0 0 V，保证n永远为奇数，使相邻两个V码的极性作交替变化。由此可见，在HDB3码中，相邻的V码之间或是其余的“1”码之间都符合交替变号原则，而取代码在整修码流中不符合交替变号原则。经过这样的变换，既消除了直流成分，又避免了长连“0”时位定时不易恢复的情况，同时也提供了取代信息。4. 编码部分编码电路接收终端机的单极性非归零信码，并把这种码变换成为HDB3码送往传输信道。单极性信码进入本电路，首先检测有无4连“0”码。没有4连“0”时，信码不改变地通过本电路；有4连“0”时，第4个“0”码出现时，将1个“1”码放入信号中，取代第4个“0”码，补入“1”码称为“V”码。（1） 破坏点形成电路将补放的“1”码变成破坏点。方法是在取代节内第2位处再插入一个“1”码，使单一双极性变换电路多翻转一次，后续的V码就会与前面相邻的“1”码极性相同，破坏了交替反转的规律，形成了“破坏点”。（2） 取代节选择及补B码电路电路计算2个V码之间的“1”码个数，若为奇数，则用0 0 0 V取代节；若为偶数，则将B 0 0 V中的第一“0”改为“1”，即此时用“B 0 0 V”取代节。（3） 单一双极性变换电路电路中的除2电路对加B码、插入码、V码的码序计数，它的输出控制加入了取代节的信号码流，使其按交替翻转规律分成两路，再由变压器将此两路合成双极性信号。本级还形成符合CCITT G703要求的输出波形。5. 解码部分（1） 双单极性变换电路传输线来的HDB3码加入本电路，输入端与外线路匹配，经变压器将双极性脉冲分成两路单极性的脉冲。（2） 判决电路本电路选用合适的判决电平以去除信码经信道传输之后引入的干扰信号，信码经判决电路之后成为半占空的两路信号，相加后成为一路单极性归零信码，送到定时恢复电路和信码再生电路。（3） 破坏点检测电路本电路输入B+和B-两个脉冲序列，由HDB3编码规则已知在破坏点处会出现相同极性的脉冲，就是说这时B+和B-不是依次而是连续出现的，所以可以由此测出破坏点，本电路在V脉冲出现的时刻有输出脉冲。（4） 去除取代节电路在V码出现的时刻将信码流中的V码及它前面的第三位码置为“0”，去掉取代节之后，再将信号整形即可恢复原来的信码。破坏点检测与去除取代节电路一起完成信码再生功能。（5） 定时恢复电路将信码先整流成为单极性码，再送入位定时恢复电路，用滤波法由信码提取位定时，这里给出的电路是用线性放大器做成选频放大器来选取定时频率分量。经整流恢复出的位定时信号用于信码再生电路，使两者同步。四、实验步骤1. 时钟部分时钟是由两反相器74LS04和晶振产生的脉冲经分频得到的，用示波器观察主振时钟、1000码、全1码、全0码和伪随机码的波形，并记录波形参数。2. 编码部分（1） 将上述码型作为编码电路的信号源分别送入“信码输入”TP1，用双踪示波器同时观察TP1的信码和经编码以后输出的HDB3码（TP12）。（2） 观察TP3-TP11测试点的波形，理解码型变换的电路原理。3. 解码部分（1） 以上述码型TP1作对比，用双踪示波器同时观察TP1的信码和经编译码以后输出的信码（TP23），用双踪示波器观察原码与解码输出波形的延迟时间。（2） 观察TP13-TP22测试点的波形，理解码