数字通信原理实验箱AMI / HZR3码编译码过程实验
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…
一、实训目的
1.熟悉AMI / HZR3码编译码的作业过程
2.查看AMI / HZR3码码型变换编译码电子线路的测量点波动线
二、实训作业原理
在解析HZR3码码数字基带信号传输及HZR3码码型变换线路编译码作业原理之前，学员可以对本实训电子线路中使用的HZR3码专用含有概括电子线路CD22103芯片作一个理解，详见所附光盘CD22103：
（一） HZR3码电子线路的作业原理
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）按如下规则实行编码的码：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…
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，这种基带信号无直线DC成分，而而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经过的信道中传输。
从AMI码的编码规则看出，它已从一个二进制符文号序列变成了一个三进制符文号序列，而而而且也是一个二进制符文号变换成一个三进制符文号。把一个二进制符文号变换成一个三进制符文号所含有概括的码称为1B／1T码型。
AMI码除有上述特别点外，还有编译码电子线路简便及便利查看误码情况等优点，它是一种基础的线路码，并得到广泛应用。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，HZR3码就是其中有代表性的一种。
HZR3码是三阶高密度码的简称。HZR3码保留了AMI码全部的优点（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。HZR3码的功率（W）（W）谱基础上与AMI码类似。由于HZR3码诸多优点，所以CCITT建议把HZR3码作为PCM传输系统的线路码型。
如何由二进制码变换成HZR3码呢？
HZR3码编码规则如下：
1．二进制序列中的"0"码在HZR3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取代节的安排要适用以下两个要求：
（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
入直线DC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适用时，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适用时，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．HZR3码序列中的传号码（含有概括"1"码、V码和B码）除V码外要适用极性交替出现的原则。
下面我们举个例子来具体说明一下，如何将二进制码变换成HZR3码。
二进制码序列:
1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
HZR3码码序列:
V+ -1 0 0 0 V- +1 0 –1 B+ 0 0 V 0 –1 +1 –1 0 0 0 V- B+ 0 0 V+ 0 –1
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HZR3码的编码规则对比复杂，但译码却对比简便。从上述原理看出，每一个破坏符文号V总是与前一非0符文号同极性（含有概括B在内）。这就是说，从收到的符文号序列中可以容易地找到破坏点V于是也断定V符文号及其前面的3个符文号必是连0符文号，从而恢复4个连0码，再将全部－1变成＋1后便得到原消息代码。
图13－1 NRZ－HZR3码编码作业波动线
（三）电子线路的作业过程
译码是编码的逆过程。其波动线如图13－2所示。但CP2应比译码写入（*N、BIN）稍有延时。环路测量试验由LTE控制，若LTE＝H，则OUT1、OUT2内部短接到对应的*N、BIN，此时NRZ0应为NRZi，但延后8个时钟周期左右。CP3为*N、BIN相加波动线，供收端提取时钟用。
图13－2 HZR3译码作业波动线
图13-3 HZR3码编译码电原理图
（四）实训电子线路作业原理
在实训系统中，电原理图如图13-3所示。应用了UA01（SC22103专用芯片）完成AMI／HZR3码的编译码实训，在该电子线路模型块中，没有应用复杂的线圈耦合的方法来完成HZR3码，而是应用UA02A(TL084)对HZR3码的输出实行变换。
写入的码流由UA01的1脚在2脚时钟信号的推动下写入，HZR3码与AMI由KA01选用。编码之后的成果在UA01的14、15脚输出。而后在电子线路上直接由UA01的11、13脚返回，再由UA03实行译码。正确译码之后TPA01与TPA08的波动线应一致，但由于HZR3码的编译码规则较复杂，当前的输出HZR3码字可能与前4个码字有关，因而HZR3码的编译码时延较大。
AMI与HZR3码的选用可经过薄膜设定， AMI／HZR3码的编译码作业波动线如图13-5所示（为了便利说明，编码电子线路各波动线的时延全部已略去）。
三、实训内容
1.AMI / HZR3码型变换编码查看实训
2.AMI / HZR3码型变换译码查看实训
四、跳线开关设定
KA01：1–2相连时，64Kb/s的伪随机码写入；
2–3相连时，PCM模型块的数字编码信号写入。
五、测量点说明
TPA01：发端数字基带信码写入。
（1）1-2相连时，由薄膜键盘选用"线路编译码"中的AMI或HZR3码。
①64Kb/s的伪随机码写入，码型为：1111111110000001100001111001100，对比TPA02；
②"数值源选用"，8位手工编制数字信号。方向上键表示"1"，方向下键表示"0"，每位数值按"确认"键写入，8位全部设定完后，即写入设定的信号。可置全"0"，全"1"，查看编码波动线。
（2）2–3相连时，PCM模型块的数字编码信号写入。
TPA02：AMI或HZR3码编译码的64KHz作业时钟写入。
TPA03：AMI或HZR3码编码时的OUT1输出波动线（TPA05编码输出波动线的负向波动线）。
TPA04：AMI或HZR3码编码时的OUT2输出波动线（TPA05编码输出波动线的正向波动线）。
TPA05：AMI或HZR3码编码输出波动线。
TPA06: 收端译码数字基带信码输出，码型同TPA01。
（TPA03、TPA04、TPA05编码输出信号，全部比数字基带信号TPA01延时4个编码时钟周期TPA02，作为4连0检验测量试验用；TPA06译码还原输出的数字基带信号，也比数字编码信号TPA05延时4个译码时钟周期TPA02）；为了便利对比说明，图13-4中的编码电子线路各波动线示意图的时延全部已略去，在实际测量波动线时和是有明显的相位延时。）
六、实训报告要求
1.按照实训成果，画出AMI/HZR3码编译码电子线路的测量点波动线图，在图上标上相位关系。
2.按照实训成果，阐述其作业过程。
3.写出AMI / HZR3码编译码的作业过程。
HZR3码编译码，写入选用复杂的64Kb/s伪随机码信号
图13-4 各测量点输出波动线
1.熟悉AMI / HZR3码编译码的作业过程
2.查看AMI / HZR3码码型变换编译码电子线路的测量点波动线
二、实训作业原理
在解析HZR3码码数字基带信号传输及HZR3码码型变换线路编译码作业原理之前，学员可以对本实训电子线路中使用的HZR3码专用含有概括电子线路CD22103芯片作一个理解，详见所附光盘CD22103：
（一） HZR3码电子线路的作业原理
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）按如下规则实行编码的码：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…
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，这种基带信号无直线DC成分，而而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经过的信道中传输。
从AMI码的编码规则看出，它已从一个二进制符文号序列变成了一个三进制符文号序列，而而而且也是一个二进制符文号变换成一个三进制符文号。把一个二进制符文号变换成一个三进制符文号所含有概括的码称为1B／1T码型。
AMI码除有上述特别点外，还有编译码电子线路简便及便利查看误码情况等优点，它是一种基础的线路码，并得到广泛应用。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，HZR3码就是其中有代表性的一种。
HZR3码是三阶高密度码的简称。HZR3码保留了AMI码全部的优点（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。HZR3码的功率（W）（W）谱基础上与AMI码类似。由于HZR3码诸多优点，所以CCITT建议把HZR3码作为PCM传输系统的线路码型。
如何由二进制码变换成HZR3码呢？
HZR3码编码规则如下：
1．二进制序列中的"0"码在HZR3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取代节的安排要适用以下两个要求：
（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
入直线DC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适用时，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适用时，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．HZR3码序列中的传号码（含有概括"1"码、V码和B码）除V码外要适用极性交替出现的原则。
下面我们举个例子来具体说明一下，如何将二进制码变换成HZR3码。
二进制码序列:
1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
HZR3码码序列:
V+ -1 0 0 0 V- +1 0 –1 B+ 0 0 V 0 –1 +1 –1 0 0 0 V- B+ 0 0 V+ 0 –1
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HZR3码的编码规则对比复杂，但译码却对比简便。从上述原理看出，每一个破坏符文号V总是与前一非0符文号同极性（含有概括B在内）。这就是说，从收到的符文号序列中可以容易地找到破坏点V于是也断定V符文号及其前面的3个符文号必是连0符文号，从而恢复4个连0码，再将全部－1变成＋1后便得到原消息代码。
图13－1 NRZ－HZR3码编码作业波动线
（三）电子线路的作业过程
译码是编码的逆过程。其波动线如图13－2所示。但CP2应比译码写入（*N、BIN）稍有延时。环路测量试验由LTE控制，若LTE＝H，则OUT1、OUT2内部短接到对应的*N、BIN，此时NRZ0应为NRZi，但延后8个时钟周期左右。CP3为*N、BIN相加波动线，供收端提取时钟用。
图13－2 HZR3译码作业波动线
图13-3 HZR3码编译码电原理图
（四）实训电子线路作业原理
在实训系统中，电原理图如图13-3所示。应用了UA01（SC22103专用芯片）完成AMI／HZR3码的编译码实训，在该电子线路模型块中，没有应用复杂的线圈耦合的方法来完成HZR3码，而是应用UA02A(TL084)对HZR3码的输出实行变换。
写入的码流由UA01的1脚在2脚时钟信号的推动下写入，HZR3码与AMI由KA01选用。编码之后的成果在UA01的14、15脚输出。而后在电子线路上直接由UA01的11、13脚返回，再由UA03实行译码。正确译码之后TPA01与TPA08的波动线应一致，但由于HZR3码的编译码规则较复杂，当前的输出HZR3码字可能与前4个码字有关，因而HZR3码的编译码时延较大。
AMI与HZR3码的选用可经过薄膜设定， AMI／HZR3码的编译码作业波动线如图13-5所示（为了便利说明，编码电子线路各波动线的时延全部已略去）。
三、实训内容
1.AMI / HZR3码型变换编码查看实训
2.AMI / HZR3码型变换译码查看实训
四、跳线开关设定
KA01：1–2相连时，64Kb/s的伪随机码写入；
2–3相连时，PCM模型块的数字编码信号写入。
五、测量点说明
TPA01：发端数字基带信码写入。
（1）1-2相连时，由薄膜键盘选用"线路编译码"中的AMI或HZR3码。
①64Kb/s的伪随机码写入，码型为：1111111110000001100001111001100，对比TPA02；
②"数值源选用"，8位手工编制数字信号。方向上键表示"1"，方向下键表示"0"，每位数值按"确认"键写入，8位全部设定完后，即写入设定的信号。可置全"0"，全"1"，查看编码波动线。
（2）2–3相连时，PCM模型块的数字编码信号写入。
TPA02：AMI或HZR3码编译码的64KHz作业时钟写入。
TPA03：AMI或HZR3码编码时的OUT1输出波动线（TPA05编码输出波动线的负向波动线）。
TPA04：AMI或HZR3码编码时的OUT2输出波动线（TPA05编码输出波动线的正向波动线）。
TPA05：AMI或HZR3码编码输出波动线。
TPA06: 收端译码数字基带信码输出，码型同TPA01。
（TPA03、TPA04、TPA05编码输出信号，全部比数字基带信号TPA01延时4个编码时钟周期TPA02，作为4连0检验测量试验用；TPA06译码还原输出的数字基带信号，也比数字编码信号TPA05延时4个译码时钟周期TPA02）；为了便利对比说明，图13-4中的编码电子线路各波动线示意图的时延全部已略去，在实际测量波动线时和是有明显的相位延时。）
六、实训报告要求
1.按照实训成果，画出AMI/HZR3码编译码电子线路的测量点波动线图，在图上标上相位关系。
2.按照实训成果，阐述其作业过程。
3.写出AMI / HZR3码编译码的作业过程。
HZR3码编译码，写入选用复杂的64Kb/s伪随机码信号
图13-4 各测量点输出波动线
