实验-CMI码型变换实验.doc

1、实验 CMI 码型变换实验一、实验原理和电路说明在实际的基带传输系统中，并不是所有码字都能在信道中传输。例如，含有丰富直流和低频成分的基带信号就不适宜在信道中传输，因为它有可能造成信号严重畸变。同时，一般基带传输系统都从接收到的基带信号流中提取收定时信号，而收定时信号却又依赖于传输的码型，如果码型出现长时间的连“0”或连“1”符号，则基带信号可能会长时间的出现 0 电位，从而使收定时恢复系统难以保证收定时信号的准确性。实际的基带传输系统还可能提出其他要求，因而对基带信号也存在各种可能的要求。归纳起来，对传输用的基带信号的主要要求有两点：1、 对各种代码的要求，期望将原始信息符号编制成适合于传输

2、用的码型；2、 对所选码型的电波波形要求，期望电波波形适宜于在信道中传输。前一问题称为传输码型的选择；后一问题称为基带脉冲的选择。这是两个既有独立性又有互相联系的问题，也是基带传输原理中十分重要的两个问题。传输码（传输码又称为线路码）的结构将取决于实际信道特性和系统工作的条件。在较为复杂的基带传输系统中，传输码的结构应具有下列主要特性：1、 能从其相应的基带信号中获取定时信息；2、 相应的基带信号无直流成分和只有很小的低频成分；3、 不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化；4、 尽可能地提高传输码型的传输效率；5、 具有内在的检错能力，等等。满足或部分满足以上特性的传输码型种类繁多，

3、主要有：CMI 码、AMI、HDB3 等等，下面将主要介绍 CMI 码。根据 CCITT 建议，在程控数字交换机中 CMI 码一般作为 PCM 四次群数字中继接口的码型。在 CMI 码模块中，完成 CMI 的编码与解码功能。CMI 编码规则见表 4.2.1 所示：表 4.2.1 CMI 的编码规则输入码字 编码结果0 011 00/11 交替表示因而在 CMI 编码中，输入码字 0 直接输出 01 码型，较为简单。对于输入为 1 的码字，其输出 CMI 码字存在两种结果 00 或 11 码，因而对输入 1 的状态必须记忆。同时，编码后的速率增加一倍，因而整形输出必须有 2 倍的输入码流时钟。在

4、这里 CMI 码的第一位称之为 CMI 码的高位，第二位称之为 CMI 码的低位。在 CMI 解码端，存在同步和不同步两种状态，因而需进行同步。同步过程的设计可根据码字的状态进行：因为在输入码字中不存在 10 码型，如果出现 10 码，则必须调整同步状态。在该功能模块中，可以观测到 CMI 在译码过程中的同步过程。CMI 码具有如下特点：1、不存在直流分量；2、在 CMI 码流中，具有很强的时钟分量，有利于在接收端对时钟信号进行恢复；3、具有检错能力，这是因为 1 码用 00 或 11 表示，而 0 码用 01 码表示，因而在 CMI码流中不存在 10 码，且无 00 与 11 码组连续出现，

5、这个特点可用于检测 CMI 的部分错码。CMI 编码模块组成框图如图 4.2.1 所示。CMI 编码器由：1 码编码器、0 码编码器、输出选择器组成。1、1 编码器：因为在 CMI 编码规则中，要求在输入码为 1 时，交替出现 00、11 码，因而在电路中必须设置一状态来确认上一次输入比特为 1 时的编码状态。这一机制是通过一个 D 触发器来实现，每次当输入码流中出现 1 码时，D 触发器进行一次状态翻转，从而完成对 1 码编码状态的记忆（1 状态记忆） 。同时，D 触发器的 Q输出端也将作为输入比特为 1 时的编码输出（测试点 TPX03） 。2、0 编码器：当输入码流为 0 时，则以时钟信

6、号输出做 01 码。3、输出选择器：由输入码流缓冲器的输出 Q 用于选择是 1 编码器输出还是 0 编码器输出。输入码经过编码之后在测试点 TPX05 上可测量出 CMI 的编码输出结果。M 序列产生器：M 序列产生器输出受码型选择跳线开关 KX02 控制，产生不同的特输 入 缓 冲 1状 态 记 忆 数据开关 错 码 发 生 器 M序 列 产 生 器 256KHz输 入 时 钟 随 机 序 列 产 生 器 数据开关 TPX01 TPX03 TPX05 TPX06 跳 线 器 数 据 输 入 M_2 M_1 E_N NO_E 跳 线 器 跳线器 KX01 KX03 KX02 1-2 M Dt

7、2-3 KX04 图 4.21 CMI编 码 模 块 组 成 框 图 TPX04 512KHz输 出 时 钟 输 出 数 据 输 入 数 据 1状 态 记 忆 TPX02 跳 线 器 错 码 指 示 殊码序列（111100010011010 或 1110010） 。当输入数据选择跳线开关 KX01 设置在 M 位置时（右端） ，CMI 编码器输入为 M 序列产生器输出数据，此时可以用示波器观测 CMI 编码输出信号，验证 CMI 编码规则。错码发生器：为验证 CMI 编译码器系统具有检测错码能力，可在 CMI 编码器中人为插入错码。将 KX03 设置在 E_EN 位置时（左端） ，插入错码，否

8、则设置在 NO_N 位置（右端）时，无错码插入。随机序列产生器：为观测 CMI 译码器的失步功能，可以产生随机数据送入 CMI 译码器，使其无法同步。先将输入数据选择跳线开关 KX01 设置在 Dt 位置（左端） ，再将跳线开关 KX04 设置在 2_3 位置（右端） ，CMI 编码器将选择随机信号序列数据输出。正常工作时，跳线开关 KX04 设置在 1_2 位置（左端） 。在该模块中，测试点的安排如下：1、 TPX01：输入数据（256Kbps）2、 TPX02：输入时钟（256KHz）3、 TPX03：1 状态记忆输出4、 TPX04：输出时钟（512KHz）5、 TPX05：CMI 编码

9、输出（512Kbps）6、 TPX06：加错输出指示CMI 译码模块组成框图如图 4.2.2 所示。CMI 译 码 串并变换 TPY01 TPY05 TPY07 TPY02 同 步 检 测 扣 脉 冲 TPY03 输 入 时 钟 512KHz 输 入 数 据 512Kbps 图 4.2. CMI译 码 模 块 组 成 框 图 错 码 检 出 指 示 调 整 观 测 时 间 TPY04 扣 脉 冲 TPY06 输 出 时 钟 512Kbps 解 码 输 出 256Kbps CMI 译码电路由串并变换器、译码器、同步检测器、扣脉冲电路等电路组成。1、 串并变换器：输入的 512Kbps 的 CMI

10、 码流首先送入一个串并变换器，在时钟的作用将 CMI 的编码码字的高位与低位码子分路输出。2、 CMI 译码器：当 CMI 码的高位与低位通过异或门实现 CMI 码的译码。由于电路中的时延存在差异，输出端可能存在毛刺，又进行输出整形。译码之后的结果可在 TPY07 上测量出来，其与 TPX01 的波形应一致，仅存在一定的时延。3、 同步检测器：根据 CMI 编码的原理，CMI 码同步时不会出现 10 码字（不考虑信道传输错码） ；如果 CMI 码没有同步好（即 CMI 的高位与低位出现错锁） ，将出现多组 10 码字，此时将不正确译码。同步检测器的原理是：当在一定时间内（1024bit） ，如

11、出现多组 10 码字则认为 CMI 译码器未同步。此时同步检测电路输出一个控制信号到扣脉冲电路扣除一个时钟，调整 1bit 时延，使 CMI 译码器同步。CMI 译码器在检测到 10 码字时，将输出错码指示（TPY05） 。4、 测试点 TPY03 是调整观测时间（1024bit 的周期） 。在该模块中，测试点的安排如下：1、 TPY01：CMI 编码输入数据2、 TPY02：512KHz 输入时钟3、 TPY03：调整观测时间（1024bit 的周期）4、 TPY04：扣脉冲指示5、 TPY05：错码输出指示6、 TPY06：256KHz 时钟输出7、 TPY07：CMI 译码数据输出二、实

12、验仪器1、 JH5001 通信原理综合实验系统 一台2、 20MHz 双踪示波器 一台三、实验目的1、 掌握 CMI 码的编码规则2、 熟悉 CMI 编译码系统的特性四、实验内容首先将输入信号选择跳线开关 KX01 设置在 M 位置（右端） ；加错使能跳线开关 KX03设置在无错 NO_E 位置（右端） ；m 序列码型选择开关 KX02 设置在 2_3 位置（右端） ，产生 7 位周期 m 序列；将输出数据选择开关 KX04 设置在 1_2 位置，选择 CMI 编码数据输出。1. CMI 码编码规则测试（1） 用示波器同时观测 CMI 编码器输入数据（TPX01）和输出编码数据（TPX05）

13、。观测时用 TPX01 同步，仔细调整示波器同步。找出并画下一个 m 序列周期输入数据和对应编码输出数据波形。根据观测结果，分析编码输出数据是否与编码理论一致。( 实验结果如图）（2） 将 KX02 设置在 1_2 位置（左端） ，产生 15 位周期 m 序列，重复上一步骤测量。画下测量波形，分析测量结果。(实验结果如图）2. 1 码状态记忆测量（1） 用示波器同时观测 CMI 编码器输入数据（TPX01）和 1 码状态记忆输出（TPX03 ） 。观测时用 TPX01 同步，仔细调整示波器同步。画下一个 m 序列周期输入数据和对应 1 码状态记忆输出数据波形。根据观测结果，分析是否符合相互关系

14、。(实验结果如图）（2） 将 KX02 设置在 2_3 位置，重复上述测量。画下测量波形，分析测量结果。(实验结果如图）3. CMI 码解码波形测试用示波器同时观测 CMI 编码器输入数据（TPX01）和 CMI 解码器输出数据（TPY07） 。观测时用 TPX01 同步。验证 CMI 译码器能否正常译码，两者波形除时延外应一一对应。(实验结果如图）4. CMI 码编码加错波形观测跳线开关 KX03 是加错控制开关，当 KX03 设置在 E_EN 位置时（左端） ，将在输出编码数据流中每隔一定时间插入 1 个错码。TPX06 是发端加错指示测试点，用示波器同时观测加错指示点 TPX06 和输出

15、编码数据TPX05 的波形，观测时用 TPX06 同步。画下有错码时的输出编码数据，并分析接收端CMI 译码器可否检测出。(实验结果如图）5. CMI 码检错功能测试首先将输入信号选择跳线开关 KX01 设置在 Dt 位置（左端） ；将加错跳线开关 KX03设置在 E_EN 位置，人为插入错码，模拟数据经信道传输误码。（1） 用示波器同时测量加错指示点 TPX06 和 CMI 译码模块中检测错码指示点TPY05 波形。( 实验结果如图）（2） 将输入信号选择跳线开关 KX01 设置在 M 位置（右端） ，将 m 序列码型选择开关 KX02 设置在 1_2 位置（或 2_3） ，重复（1）试验。

16、观测测量结果有何变化。(实验结果如图）（3） 关机 5 秒钟后再开机，重复（2）试验。认真观测测试结果有何变化（注：可以重复多测试几次关机后再开机） 。(实验结果如图）6. CMI 译码同步观测CMI 译码器是否同步可以通过检测错码检测电路输出反映出。从当 CMI 译码器未同步时，错码将连续的检测出。观测时，将输入信号选择跳线开关 KX01 设置在 Dt 位置（左端），输出数据选择开关 KX04 设置在 2_3 位置（输出不经 CMI 编码，使接收端无法同步） 。（1） 用示波器测量失步时的检测错码检测点（TPY05）波形。(实验结果如图）（2） 将 KX04 设置在 1_2 位置，检测错码检

17、测点波形应立刻同步。 (实验结果如图）7. 抗连 0 码性能测试（1） 将输入信号选择跳线开关 KX01 拔去，使 CMI 编码输入数据悬空（全 0 码） 。用示波器测量输出编码数据（TPX05） 。输出数据为 01 码，说明具有丰富的时钟信息。( 实验结果如图）（2） 测量 CMI 译码输出数据是否与发端一致。(实验结果如图）五、实验小结通过本次实验复习与巩固了上学期所学的有关 CMI 码的相关知识如(1)、CMI 码的编码规则和 CMI 编译码系统的特性：CMI 编码中，输入码字 0 直接输出 01 码型，较为简单。对于输入为 1 的码字，其输出 CMI 码字存在两种结果 00 或 11 码，因而对输入 1 的状态必须记忆。同时，编码后的速率增加一倍，因而整形输出必须有 2 倍的输入码流时钟。在这里 CMI 码的第一位称之为 CMI 码的高位，第二位称之为 CMI 码的低位；(2)、CMI 码具有如下特点：不存在直流分量；在 CMI 码流中，具有很强的时钟分量，有利于在接收端对时钟信号进行恢复；具有检错能力，这是因为 1 码用 00 或 11 表示，而 0 码用 01 码表示，因而在 CMI 码流中不存在 10 码，且无 00 与 11 码组连续出现，这个特点可用于检测 CMI 的部分错码。