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数字通信原理
实验报告
实验一 AMI、HDB3 编译码实验
学院 计算机与电子信息学院
专业 班级
学号
指导教师
实验报告评分:_______
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实验一 AMI、HDB3 编译码实验
一、实验目的
了解由二进制单极性码变换为 AMI 码 HDB3 码的编码译码规则,掌握它的工作原理和实
验方法。
二、实验容
1.伪随机码基带信号实验
2.AMI 码实验
① AMI 码编码实验
② AMI 码译码实验
③ AMI 码位同步提取实验
3.HDB3 编码实验
4.HDB3 译码实验
5.HDB3 位同步提取实验
6.AMI 和 HDB3 位同步提取比较实验
7.HDB3 码频谱测量实验
8.书本上的 HDB3 码变化和示波器观察的 HDB3 码变化差异实验
三、基本原理:PCM 信号基带传输线路码型
PCM 信号在电缆信道中传输时一般采用基带传输方式,尽管是采用基带传输方式,但也
不是将 PCM 编码器输出的单极性码序列直接送入信道传输,因为单极性脉冲序列的功率谱中
含有丰富的直流分量和较多的低频分量,不适于直接送人用变压器耦合的电缆信道传输,为
了获得优质的传输特性,一般是将单数性脉冲序列进行码型变换,以适应传输信道的特性。
(一)传输码型的选择
在选择传输码型时,要考虑信号的传输信道的特性以与对定时提取的要求等。归结起来,
传输码型的选择,要考虑以下几个原则:
1.传输信道低频截止特性的影响
在电缆信道传输时,要求传输码型的频谱中不应含有直流分量,同时低频分量要尽量少。
原因是 PCM 端机,再生中继器与电缆线路相连接时,需要安装变压器,以便实现远端供电(因
设置无人站)以与平衡电路与不平衡电路的连接。
图 1.1 是表示具有远端供电时变压器隔离电源的作用,以保护局设备。
图 1.1 变压器的隔离作用
由于变压器的接入,使信道具有低频截止特性,如果信码流中存在直流和低频成分,则
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无法通过变压器,否则将引起波形失真。
2.码型频谱中高频分量的影响
一条电缆中包含有许多线对,线对间由于电磁辐射而引起的串话是随着频宰的升高而加
剧,因此要求频谱中高频分量尽量少,否则因串话会限制信号的传输距离或传播容量。
3.定时时钟的提取
码型频谱中应含有定时时钟信息,以便再生中继器接收端提取必需的时钟信息。
4.码型具有误码检测能力
若传输码型有一定的规律性,那么就可根据这一规律性来检测传输质量,以便
做到自动监测。
5.码型变换设备简单,易于实现。
(二)常用的传输码型
1.单极性码
单极性码是一种最简单、最基本的码型。
图 1.2(a)是全占空(占空比 100%)单极性码(NRZ)与其频谱,图(b)是半占空(占空比
50%)单极性码与其频谱。
单极性码的直流成分,信号能量大部分集中在低频部分,另外占空比越大,则直流成分
也越大,信号能量越集中在低频部分。由于单极性码存在上述缺点,它不适合于作为信道传
输码型,但在设备部的传输多采用单极性码。为了减少码间干扰和便于时钟提取,常采用含
有时钟频率的单极性半占空码。
2.传号交替反转码(AMI 码)
图 1.2(c)所示是双极性占空码,由于传(“1”码)的极性是交替反转的,所以又称传号
交替反转码,简称 AMI,AMI 码与二进码序列的关系是:二进码序列中“0”仍编为“0”;而
二进码序列中的“1”码则交替地变为“+1”码与“-1”码,例如:
二进码序列: 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1
AMI 序列: +1 -1 0 +1 0 0 0 0 –1 +1
由于 AMI 码的传前后交替反转,所以该码没有直流分量,高频、低频成分也较少,而且
能量集中在 f
B
/2 处,但无时钟频率 f
B
成分(这无关紧要,可在接收端采用全波整流方法。
将 AMI 码还原成单极性半占空码,就可提取时钟信息)。
从频谱中可以看出它有以下优点:
①无直流成分,低频成分也少,有利于采用变压器进行远供电源的隔离,而且对变压器
的要求(如体积)也可以降低。
②高频成分少,不仅可节省信道频带,同时也可以减少串话,因信码能量集中在 f
B
/2 处,
所以通常以 f
B
/2 频率来衡量信道的传输质量。
③码型提供了一定的检错能力,因为传的极性是交替反转的,如果发现传的极性不是交
替反转的,就一定出现误码,因而可以检出单个误码。
④码型频谱中,虽无时钟频率成分,但 AMI 码经过非线性处理(全波整流),变换单极性
码后,就会有时钟 f
B
成分
. . . .
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图 1.2 传输码型与其功率刻度谱
由于上述优点,AMI 码广泛使用于 PCM 系统中,它是 CCITT 建议采用的码型之一。
AMI 序列的电路与其对应的波
形如图 1.3 所示。
AMI 编码的缺点是二进制序列
中的“0”码变换后仍然是“0”码,
如原二进制序列中连“0”码过多,
则变换后 AMI 序列中仍然是连“0”
过多,这就不利于定时信息的提取,
为了克服这一缺点又提出了采用
HDB
3
码的方案。
3.三阶高密度双极性码(HDB3
码)
HDB
3
码是三阶高密度双极性码
简称,HDB
3
码保留了 AMI 码所有优
点,还可将连“0”码限制在 3 个以,
它克服了 AMI 码对“0”码个数无法
限制的缺点。HDB
3
码序列的功率如图 3-4(c)所示。
HDB
3
码编码规则:
二进制序列变换为 HDB
3
码按以下规则进行:
(1)HDB
3
是伪三进码,它的三个状态可用+1,-1 和 0 来表示;
(2)二进制信号序列中的“0”码在 HDB
3
码中仍编为“0”码,但对出现四个连“0”码
时应按特殊规律编码;
(3)二进制信号中“1”码,在 HDB
3
码中应交替地成+1 和-1 码(信号交替反转),但在编
四个连“0”码时要引入传号交替反转码的“破坏点”V 码(V 码本身就是“1”码,可正、可
图 1.3 AMI 电路与其对应的波形
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