HDB3线路编码通信系统综合测试
ami hdb3码编译码实验报告
ami hdb3码编译码实验报告AMI (Alternate Mark Inversion) 和 HDB3 (High Density Bipolar of Order 3) 码是一种常用的线路编码和解码方式，被广泛应用于数字通信系统中。
本实验报告将详细介绍AMI和HDB3码的编码和解码原理，并通过实验验证其正确性和可靠性。
一、实验目的本实验旨在通过编写AMI和HDB3码的编码和解码程序，加深对这两种编码方式的理解，并验证其在数字通信系统中的应用效果。
二、实验原理1. AMI码编码原理AMI码是一种基本的线路编码方式，它通过对二进制数据进行编码，使得连续的1和0之间交替出现正负电平。
具体编码规则如下：- 将二进制数据0编码为0电平；- 将二进制数据1编码为交替出现的正负电平。
2. AMI码解码原理AMI码的解码过程相对简单，只需要检测电平的正负即可。
具体解码规则如下：- 检测到正电平时，解码为二进制数据1；- 检测到负电平时，解码为二进制数据0。
3. HDB3码编码原理HDB3码是一种高密度双极性码，它通过对连续的0进行编码，实现数据的传输和时钟同步。
具体编码规则如下：- 将连续的0编码为连续的正负电平，其中正电平的个数取决于前一位的编码；- 当连续的0个数达到4个时，需要进行特殊处理，即通过插入一个“违例”来保持编码的高密度。
4. HDB3码解码原理HDB3码的解码过程较为复杂，需要根据前一位的编码和违例的位置进行判断。
具体解码规则如下：- 检测到正电平时，根据前一位的编码和违例的位置判断解码为0或1；- 检测到负电平时，根据前一位的编码和违例的位置判断解码为0或1。
三、实验步骤1. 编写AMI码的编码和解码程序，并进行测试。
首先生成一组随机的二进制数据，然后对其进行编码，并将编码结果输出。
接着将编码结果作为输入，进行解码，并将解码结果与原始数据进行比对，验证解码的正确性。
2. 编写HDB3码的编码和解码程序，并进行测试。
HDB3编译码综合实验
式中：fr一信道码速率；Pe一信道误码率；FrPe－1秒钟内的误码个数;FB：反变换后的码速率;P’e：反变换后的误码率;fBP’e：反变换后1秒钟内的误码个数。
(四)实际应用介绍
目前大量采用型号为CD22103的CMOS大规模集成电路的HDB3编、解码器，它可将编、解码器两大功能电路集成在一个大规模电路里。可将发送来的NRZ码变为HDB3码，也可将接收到的HDB3码还原为NRZ码。
(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及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)以及平衡电路与不平衡电路的连接。
3．K1一K8置00000000，测量P12、P22变换AMI码波形，仍然保持全0电平。测量译码P3l，则时钟信号提取不到，CP3为全0。
*4．用频谱仪测量AMI码信号频谱特性。
B、HDB3码实验
K9、K10置HDB3(波形记录20个码元以上)
1．K1一K8置10Ol11OO，测量P12、P22波形，观察HDB3码变换规则，在没有四连0时，P23无四连0检出信号，HDB3与AMI码变换规则相同。但由于要储存计算有无4个连0。故P22输出比输入P12要延时5位码元。其余类同。这一点与老师上课时和书本上的内容有差别。测量译码P3l,CP3时钟提取波形。测量P33检测不到破坏点V码，比较P12与P32，P32无插入B脉冲检出。比较P12与译码PCM码输出。恢复数据与发端相同。
实验及HDB3码CMI码编码
• 实验地点: • 三楼最西边 • 通信工程系办公室
HDB3码（三阶高密度双极性码）
编码规则: 把消息代码变换成AMI码、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
（1）四个连0用取代节000V或B00V代替。
（2）非四个连0时编码不变，当两个相邻“V”码中间有奇 数个1时有000V，为偶数个1时用B00V。
信息码中的“1”码交替用“11”和“00”表示，“0”
码用“01”表示。例如：
代码： CMI码：
1 11
1 00
0 01
1 11
0 01
0 01
1 00
0 01
CMI码 这种码型有较多的电平跃变，因此，含有 丰富的定时信息。 该码被ITU-T推荐为PCM四次群接口码型。 在光纤传输系统中有时也用CMI码作线路传 输码型。
（3）1，B的符号符合交换反转原则
（B符号的极性与前一非0符号的相反，V的符号与
其前一非 0符号同极性，相邻V码符号相反。
HDB3码的特点：
保留了AMI码的优点，克服了AMI连0多的缺点。 它是 一，二，三次群的接口码型，是CCITT推 荐使用的码之一
– 举例HDB3码编码
例1：代码： 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1
– 水平中线对应判决门限电平
• 在抽样时刻眼图水平中线到上、下边沿之间为噪声容 限。
• 即若噪声瞬时值超过这个容限，则就可能发生错误判
决。
– 对定时误差的灵敏度可由眼图的斜边之斜率决定，斜率越 陡，对定时误差就越灵敏（斜率越大，码元持续时间越短）
– 过零失真
眼图p90
通信原理实验HDB3码型变换实验
电子信息工程学系实验报告课程名称：通信原理Array实验项目名称：实验1 HDB3码型变换实验实验时间：2012.5.14班级：姓名：学号：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。
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*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。
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）。
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。
（一）HDB3码(三阶高密度双极性码)①编码规则：连0串<4时，进行AMI编码，即传号极性交替；连0串>=4时，将第4个0变为非0符号（+V或-V），称破坏脉冲V码;当相邻V之间有偶数个（含0个）非0符号时，再将该小段的第1个0变换成B，称附加脉冲B码。
HDB3编码实验报告
HDB3编码与译码实验一、实验前准备工作（1）预习本实验的相关容（2）熟悉实验箱面板分布及测试孔位置，定义本实验相关模块的跳线状态。
（3）实验前重点掌握的容：HDB 3编码和解码原理、定时提取原理（4）思考HDB 3输出波形应该什么样、编码输入和解码输出波形相位应该相同吗、本实验用到哪几个模块及每个模块的主要作用是什么。
二、实验目的（1）掌握HDB；编码规则，编码和解码原理。
（2）了解锁相环的工作原理和定时提取原理。
（3）了解输入信号对定时提取的影响。
（4）了解信号的传输延时。
（5）了解HDB；编译码集成芯片CD22103三、实验仪器（1）ZH5001A通信原理综合实验系统一台（2）（2）20MHZ双踪示波器一台四、基本原理1.HDB3编译码电路在通信原理综合试验箱中，采用了CD22103专用芯片（UD01实现HDB3 码的编译码实验。
在该电路模块下，没有采用复杂的线圈耦合的方法来实现HDB；码字的转换，而是采用运算放大器（UD02完成对HDB3输出进行电平变换。
变换输出为双极性码或单极性码。
HDB3编译码系统组成如图一: 代闆，TTtXM TF1W3|割1 H［用1期律码樓块甜辰幣麗CD22013集成电路进行HDB3编译码。
当它第三脚接+5V时为HDB3编译码器。
编码时，需要输入NRZ码及时钟信号，CD22103编码输出两路并行信号+HDB3out(15脚TPD03和-HDB3out( 14脚TPD04，它们都是半占空比的正弦冲信号，分别与HDB3码的正极信号及负极信号相对应，这两路信号通过一个差分放大器(UD02A后，得到HDB3通过由运算放大器的相加器(UD02B，输出HDB3码的单极性码输出。
译码时，需将HDB3码变换成两路单极性信号分别送到CD22103的第11、13脚，此任务由双/单变换电路来完成。
通常译码之后TPD07与TPD01的波形应一致，但由于当前的输出HDB3 码字可能与前四个码字有关，因此HDB3勺编译码时延较大。
AMI和HDB3码型变换试验.
AMI/HDB3 码型变换实验一、实验目的了解二进制单极性码变换为AMI/HDB3 码的编码规则;熟悉HDB3 码的基本特征;熟悉HDB3 码的编译码器工作原理和实现方法; 根据测量和分析结果,画出电路关键部位的波形;二、实验内容AMI 码编码规则验证AMI 码译码和时延测量AMI 编码信号中同步时钟分量定性观测AMI 译码位定时恢复测量HDB3 码变换规则验证HDB3 码译码和时延测量HDB3 编码信号中同步时钟分量定性观测HDB3 译码位定时恢复测量三、实验仪器1.JH5001通信原理综合实验系统一台2.20MHz 双踪示波器一台四、原理与电路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…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。
HDB3AMI非归零码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-同极性的符号。
实验及HDB3码CMI码编码
• 眼图和系统性能的关系 – 最佳抽样时刻应是“眼睛”张开最大的 时刻 – 抽样失真反映了信号受噪声干扰的程度 – 水平中线对应判决门限电平
• 在抽样时刻眼图水平中线到上、下边沿之间为噪声容 限。
• 即若噪声瞬时值超过这个容限，则就可Байду номын сангаас发生错误判 决。
– 对定时误差的灵敏度可由眼图的斜边之斜率决定，斜率越 陡，对定时误差就越灵敏（斜率越大，码元持续时间越短）
HDB3码： -1 0 0 0 -V +1 0 0 0+V -1＋l -B 0 0-V＋1 -1
CMI码 CMI码的全称是传号反转码，其编码规则如下：
信息码中的“1”码交替用“11”和“00”表示，“0” 码用“01”表示。例如：
代码： 1 1 0 1 0 0 1 0
CMI码： 11 00 01 11 01 01 00 01
眼图和数字设备认知实验
一、实验目的： 进一步认识线路传输码型HDB3 学习利用眼图衡量传输系统信号性能 认知数字通信设备 二、实验仪器 1.电端机 一台 2.20M双踪示波器 一台 三、实验步骤 1.电端机（发射机）开机，按下电端机（发射机）Power键。 2.连接电端机和示波器，将电端机HDB3输出端之一与示波器通道1/2连接。 2.通过调节电端机WORD模块，使之输出1000 0010码型，利用示波器观测波形并 记录； 3.通过调节电端机WORD模块，使之输出0000 00000 0000 0000码型，利用示波器 观测波形并记录； 4.通过调节电端机WORD模块，使之输出1111 1111 1111 1111码型，利用示波器观 测波形并记录； 5.通过调节电端机使之输出8M HDB3码，利用示波器观测波形并记录（眼图）。
AMIHDB3码编译码实验
实验五：AMI/HDB3码编译码实验
一．实验目的
1．熟悉AMI/HDB3码编译码原理
2．熟悉AMI/HDB3码芯片的功能、使用及测量
二．实验仪器
1．RZ8621D 实验箱一台
2．20MHz 双踪示波器一台
3．平头小起子一个
三．实验电路连接 (一)(二)AMI/HDB3形成TPA01TPA03
TPA04TPA05
TPA06
TPA02AMI/HDB3
编码
AMI/HDB3译码
图8-1 AMI/HDB3码编译码实验框图
四．实验预习及测量点说明
实验前先预习AMI/HDB3编码、译码电路简介：
1、AMI/HDB3编译码是由专用的编译码集成芯片SC22103及少量外接电路构成。
AMI/HDB3编译码电路原理如图8-2所示。
AMI/HDB3码是线路传输码，实际的通信系统AMI/HDB3码编码是在系统发送端。
输入信号应为待发送的信码，输出为AMI/HDB3编码，AMI/HDB3码是伪三电平码。
AMI/HDB3译码是在系统接收端。
输入的信号是通信对方经信道传送过来的AMI/HBD3码，输出为恢复信码。
图8-2仅仅是AMI/HDB3码编译码的实验系统。
编码与译码是自环连接。
这样连接是不符合实际应用的情况，但它能清楚地说明HDB3码编码过程和译码过程，并且电路简单，用它来学习AMI/HDB3码编译码和SC22103使用还是很好的。
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(1)首先，示波器以复接模块帧同步信号测试点TPB07的信号做同步，分别观测HDB3编译码模块输入编码数据信号测试点TPD01和输出译码数据信号测试点TPD01的波形。电路正常工作时，该两点波形应一致。否则，检查各跳线器设置位置是否正确，记录测试结果。
(2)用示波器同时观测复接模块帧同步指示测试点TPB07与解复接模块帧同步指示测试点TPB06波形，观测时用TPB07同步。经HDB3编译码模块传输后解复接模块帧同步指示波形在正常时应与发端帧同步指示波形同步。如不同步请检查各跳线器设置位置是否正确，记录测试结果。
五、实验报告
理、分析测试数，总结测试结果；整、1．
(2)将HDB3编译码模块内位同步提取输入信号选择开关KD02设置在1_2位置（左端：双极性码），使HDB3位同步电路失锁。在该情况下重复上述测量步骤，记录测试结果。．
3.经HDB3编译码系统传输的ADPCM话音业务测试
方法同PCM话音业务测试，请学生自己组织实施。
4.经HDB3编译码系统传输的m序列信号测试
5.经HDB3编译码系统传输的开关信号指示灯观测
方法同前，请学生自己组织实施。
6.HDB3编译码系统电路故障对通信信号的影响测试
通过断开HDB3编译码模块的输入数据信号、接收译码位同步时钟提取电路失锁等设置不同的故障。让同学通过观测故障现象和测量，分析故障原因，培养学生分析问题和解决问题的能力。具体测试在老师的指导下由学生自己组织完成。
(1)按准备工作要求设置各跳线开关。示波器以复接模块内m序列检测点TPB01信号做参考观察解复接模块内m序列接收输出测试点TPB05波形是否正确。正常情况两者信号应同步、一致。如不同步请检查各跳线器设置是否正确，记录测试结果。
(2)将HDB3编译码模块内位同步提取输入信号选择开关KD02设置在1_2位置（左端：双极性码），使HDB3位同步电路失锁。在该情况下重复上述测量步骤，记录测试结果。
（2）首先将HDB3编译码模块输入数据选择开关KD01设置在DT位置（左端），位同步提取选择开关KD02设置在2_3位置（右端：单极性码），AMI/HDB3方式选择开关KD03设置在HDB3位置（左端）；
（3）将解复接模块内的输入数据和时钟选择开关KB01、KB02设置HDB3位置（上端），使各终端信号经复接器、HDB3编译码器、解复接后送到对端终端设备。
(3)将HDB3编译码模块内位同步提取输入信号选择开关KD02设置在1_2位置（左端：双极性码），使HDB3位同步电路失锁。在该情况下重复上述测量步骤，记录测试结果。
2.经HDB3编译码系统传输的PCM话音业务测试
(1)按准备工作要求设置各跳线开关。通过电话拨号接通电话，使两端电话处于正常通话状态。如不能通话请检查各跳线器设置是否正确。通过电话机2讲话，听ADPCM2至ADPCM1方向经过复接系统传输的话音信号是否受HDB3编译码系统影响。（注：系统中仅ADPCM2至ADPCM1方向经过复接系统传输，ADPCM1至ADPCM2信道传输现设置为直通。）
交换处理模DTMDTM2
检1检PPCC 2#
1#
MM 接接传输信道编编口口码码2121
HDB3
信PCM编码数据编码数据PCM信号译码编码地址码显示地址码号解复m序列序列输出m复接帧标志同步帧标志位同步接
恢复图1AMI/HDB3线路编码系统测试组成框图
四、实验内容
准备工作：
（1）本实验在实验二基础上进行，先按实验二要求设置各选择开关；
线路编码通信系统综合测试HDB3实验目的一、HDB3编译码器在通信系统中位置及发挥的作用1.熟悉HDB3码对通信系统性能的影响2.了解实验仪器二、一台JH50011.通信原理综合实验系统
一台2. 20MHz双踪示波器
电话机实验原理三、编码线路编码的知识，加深对AMI/HDB3这一实验主要目的是让学生牢固所学HDB3线路编译码器在一个传输系统中的性能、作系统性能的认识和掌握实际通途，熟悉HDB3线路编码用及对相关通信业务的影响，从而让使学生比较全面的、牢固的建立AMI/HDB3编码和译码模块，实验的系统连接的技术。本实验是在本章实验三的基础上增加了HDB3 1所示。框图见图