、实验目的
1. 2.
掌握 AMI 、 HDB3.CMI 码编译码规则； 了解 AMI 、 HDB3.CMI 码编译码实现方法；
、实验原理
1. CMI 码编码原理
CMI 码是传号反转码的简称，与曼彻斯特码类似，也是一种双极性二电平码，其编码规则：
“1”码交替的用“ 11“和 ”“00”两位码表示； “0”
2. AMI 码编码原理
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. － 1⋯，如下图所示：
图 16-2 AMI 编码形波
由于 AMI 码的信号交替反转，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。
从 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，
而且
也是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，即当它用来获取定时信息时，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，人们提出了许多改进的方法， HDB3码 就是其中有代表 性的一种。
3. HDB3 码编码原理
HDB3 码是三阶高密度码的简称。 HDB3 码保留了 AMI 码所有的优点（如前所述） ，还可将连
“0”码限制在 3 个以内，克服了 AMI 码出现长连“ 0”过多，对提取定时钟不利的缺点 。HDB3 码的功率谱基本上与 AMI 码类似。由于 HDB3 码诸多优点，所以 CCITT 建议把 HDB3 码作为 PCM 传 输系统的线路码型。
如何由二进制码转换成 HDB3 码呢？
HDB3 码编码规则如下：
）1 二进制序列中的“ 0”码在 HDB3 码中仍编为“ 0”码，但当出现四个连“ 0”码时，用取代
节 000V 或 B00V 代替四个连“ 0”码。取代节中的 V 码、 B 码均代表“ 1”码，它们可 正可负 （即 V+=＋1，V- =－1，B+=＋1，B-=－1）。
）2 取代节的安排顺序是：先用 000V ，当它不能用时，再用 B00V。000V 取代节的安排要满足
以下两个要求：
（1）各取代节之间的 V 码要极性交替出现（为了保证传号码极性交替出现，不引入直流成 份）。
（2） V 码要与前一个传号码的极性相同（为了在接收端能识别出哪个是原始传号码，哪个是 V 码？以恢复成原二进制码序列） 。
当上述两个要求能同时满足时，用 000V 代替原二进制码序列中的 4 个连“0”（用 000V+或
000V-）；而当上述两个要求不能同时满足时，则改用 B00V（B+00V+或 B-00V-，实质上是 将取代节 000V 中第一个“ 0”码改成 B 码）。
）3 HDB3 码序列中的传号码（包括“ 1”码、 V 码和 B 码）除 V 码外要满足极性交替出现的原
则。
面我们举个例子来具体说明一下，如何将二进制码转换成 HDB3 码。 二进制 1 1 0 B+ 0 0 0 0 0 V+ 1 -1 0 0 0 0 0 0 0 V- 1 +1 1 -1 0 0 0 0 0 0 HDB3 +1 -1
图 16-3 HDB3 编码形波 从上例可以看出两点：
（ 1）当两个取代节之间原始传号码的个数为奇数时，后边取代节用 000V ；当两个 取代节 之间原始传号码的个数为偶数时，后边取代节用 B00V
（2）V 码破坏了传号码极性交替出现的原则，所以叫破坏点；而 B 码未破坏传号码极性交替 出现的原则，叫非破坏点。
虽然 HDB3 码的编码规则比较复杂，但译码却比较简单。从上述原理看出，每一个破坏符号 V 总是与前一非 0 符号同极性（包括 B 在内）。这就是说，从收到的符号序列中可以容易地找到破 坏点 V 于是也断定 V 符号及其前面的 3 个符号必是连 0 符号，从而恢复 4 个码，再将所有－1 变 成＋ 1 后便得到原消息代码。
本实验平台 AMI ／ HDB3 编码有 FPGA 实现，并通过运放将编码的正向和负向合成 AMI／
HDB3 信号；译码电路首先将收到的信号经运放和比较器转换成正向和负向信号，再经 FPGA 提取
位时钟 并译码；
HDB3 码的编译码规则较复杂，当前输出的 HDB3 码字与前 4 个码字有关，因此 HDB3 编译码
延 时不小于 8 个时钟周期。（实验中为 7 个半码元）
4. 实验框图及功能
实验框图说明
图 16-4 码型变换实验框图
框图说明： 本实验中需要用到以下 2 个功能单元：
A3 编码单元：
基带信号从 2P6 输出基带信号， 2TP8 输出基带时钟（时钟速率可以设置） ，3P6 输出对
2P6 信号的码型变换结果。
A6 译码单元 ：
6P2 输入码型变换的输入，将译码后的数据从 6TP3 输出。
5. 框图中各个测量点说明
2P6：基带数据输出；（可以设置 PN 序列或 16bit 数据） 2TP8：基带时钟输出；
（时钟速率可选，建议 32k 或 64k） 3TP3 ：双极性信号正极输出；
3TP4 ：双极性信号负极输出； 3P6 ：编码输出； 6P2 ：译码数据输入
6TP4 ：双极性信号正极输出； 6TP6 ：双极性信号负极输出； 6TP5 ：同步时钟输出； 6TP3 ：译码输出；
三、实验任务
1. CMI 编译码实验；
2. HDB3 编译码实验； 3. AMI 编译码实验；
四、实验内容及步骤
1. 实验准备
(1) 获得实验权限，从浏览器进入在线实验平台； (2) 选择实验内容
使用鼠标在通信原理实验目录选择：线路编译码 实验 ，进入到线路编码实验页面。
2. CMI 码编译码实验 (1) 编码观测
通过鼠标在编码码型中选择“ CMI 码”，点击“基带设置”按钮，将基带数据设置为：
16bit ，64K，然后修改 16bit 编码开关的值。用示波器通道 1 观测编码前基带数 2P6 ，用通道 2 观测
编码数据 3P6 ；尝试修改不同的编码开关组合，观测不同数据编码数据的变化。
错误提示： CMI 码“ 0”码应该用“ 01 ”表示，实验结果中为 根据观测的编码前数据和编码后数据时序关系，分析编码时延。
10 ”表示时为错误。
FFT：
分析编码是否有直流分量？分析编码是否具备丰富的位同步信息(可设为全 0 码或全 1 码观测)？分析编码前后，信号的频谱是否发生变化？
消息码“ 1”交替用正负电压表示，消息码“ 0”用“ 01”表示，正负电平持续时间相等，所 以CMI码无直流分量。有频繁的跳变，所以有丰富的位同步信息。编码后信号幅度变大频率变 小。
(2) 译码观测
使用双踪示波器，同时观测编码前数据 2P6 和译码后数据 6TP3，观测编码前数据是否相 同。尝试多次修改编码数据，观测译码数据是否正确。
根据观测的编码前数据和译码后数据的时序关系，分析译码时延。 译码后的数据相对于编码前数据会有时延。
3. AMI 码编译码实验 (1) 编码观测
通过鼠标在编码码型中选择“ AMI 码”，点击“基带设置”按钮，将基带数据设置为：
16bit ， 64K，然后修改 16bit 编码开关的值。用示波器通道 1 观测编码前基带数 2P6，用通道 2 观
测编码数据 3P6；尝试修改不同的编码开关组合，观测不同数据编码数据的变化。并记录波形。
根据观测的编码前数据和编码后数据时序关系，分析编码时延。分析编码是否有直流分量？ 分析编码是否具备丰富的位同步信息(可设为长连 0 码或长
连 1 码观测)？分别编码前后，信号的频谱是否发生变化？ 编码无时延。观察波形发现，当编码为 1时AMI码中的“ +1”“ -1 ”交替出现，所以 AMI码没有 直流分量。编码后信号的幅度变大，频率变小。
(2) 译码观测 使用双踪示波器，同时观测编码前数据 2P6 和译码后数据 6TP3，观测编码前数
据是否相 同。尝试多次修改编码数据，观测译码数据是否正确。
根据观测的编码前数据和译码后数据的时序关系，分析译码时延。
译码无时延。
4. HDB3 码编译码实验
(1) 编码观测
通过鼠标在编码码型中选择“ HDB3 码”，点击“基带设置”按钮，将基带数据设置为：
16bit ，64K，然后修改 16bit 编码开关的值。用示波器通道 1 观测编码前基带数 2P6 ，用通 道 2 观
测编码数据 3P6 ；尝试修改不同的编码开关组合，观测不同数据编码数据的变化。并 录波形。
记
FFT
根据观测的编码前数据和编码后数据时序关系，分析编码时延。
分析编码是否有直流
量？分析编码是否具备丰富的位同步信息(可设为长连 0 码或长 后，分
连 码观测)？分析编码前 信号的频谱是否发生变化？
编码有一定的时延，无直流分量。编码后信号的频谱幅度会变大，频率变小。
(2) 译码观测
使用双踪示波器，同时观测编码前数据 2P6 和译码后数据 6TP3，观测编码前数据是否
相同。尝试多次修改编码数据，观测译码数据是否正确。
根据观测的编码前数据和译码后数据的时序关系，分析译码时延。 译码无时延。
(3) AMI 和 HDB3 编译码对比 将基带信号修改为不同的基带码型，分别观测 AMI 和 HDB3，分析两种
编码的区别，并分
定时信息是否丰富，是够包含直流分量，根据结果分析 HDB3 编码的优势。
析
1) 将基带数据设置为全“ 1”码：观测分析 AMI 和 HDB3 码的区别；
AMI
HDB3
当基带数据全为“ 1”码时， AMI和HDB3码都是“ +1-1 ”交替出现
2) 将基带数据设置为全“ 0”码：观测分析 AMI 和 HDB3 码的区别； AMI
HDB3
当基带数据全为“ 0”码时， AMI码全为 0，而HDB3为0 0 0 +V -B 0 0 -V +B 0 0 +V -B 0 0 -V +B
3) 1000100010001000”码：观测分析 AMI 和 HDB3 码的区别； 将基带数据设置为“
AMI
AMI码为 -1000+1000-1000+1000 HDB3码也为 -1000+1000-1000+1000
4) 将基带数据设置为“ 1100001100001111”码：观测分析 AMI 和 HDB3 码的区别；
AMI
HDB3
AMI码为 -1+10000-1+10000-1+1-1+1
而HDB3码为 -1+1000+V-1+1-B00-V+1-1+1-1
5) 尝试修改其他的基带数据类型：观测分析
AMI 和 HDB3 码的区别；
AMI
HDB3 5. 实验结束
实验结束，从浏览器退出在线实验平台。
五、实验注意
1. 线路编码和码型变换：基带不要超过 256K
六、实验心得
通过本次实验我掌握 AMI 、HDB3.CMI 码编译码规则，了解 AMI、HDB3.CMI 码编译码实现方 法。对AMI和HDB的3 对比实验使我对 AMI和HDB编3 译码的了解更加深入。虽然信号的频谱分析对我有 些难度但最终还是顺利的完成了实验。
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