1、电子信息工程系实验报告课程名称：现代通信原理与技术实验项目名称：HDB3 码型变换实验 实验时间： 2012.05.11 班级：通信 092 姓名： 陈萍萍 学号： 910705221 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
2、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
3、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
4、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
5、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，而把相成 绩：指导教师（签名）：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
6、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
7、，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”
8、 ，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
9、） 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
10、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。五、实验内容与分析：（1）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。主振时钟的波形（6KHZ）：图像一主振时钟的波形（6KHZ）的编码：图像二1000 码：图像三1000 码的编码：图像四全一码：图像五全一码的编码：图像六全 0 码：图像七全 0 码的编码：图像八伪随机码：图像九伪随机码的编码：图像十六、实 验 心 得：通过此次实验，了解 HDB3 码及变换规则，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。
