一、实验目的
1、了解接口码型在光纤传输中的作用
3、掌握HDB3码的编译码规则及编译码过程
二、实验要求
1、学习了解HDB3编码规则
2、观察接口码型的编译码过程
三、预备知识
1、了解数字光纤通信系统中接口码型的概念、特点
四、实验仪器
1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱 1台
2、20MHz双踪模拟示波器 1台
3、连接导线 20根
五、实验原理
为了适应数字通信和数字光纤通信系统的需要，实际上完整的数字光纤通信系统的组成如图15-1所示，他包括数字通信设备、光发送端机、光接收端机和光纤光缆传输线路（可能含有中继器）。
图16-1 数字光纤通信系统的组成框图
接口码型变换电路包括输入接口码型变换和输出接口码型变换两部分内容。这种变换电路 完全是为了适应数字传输的需要而设置的，接口码型从我国所采用的数字通信标准制式来看有两种，即HDB3码型和CMI码型，这两种接口码型也就是电缆数字通信的线路传输码型。
如上图所示，在PCM端机与光发收端机之间，电缆传输的是接口码型；在光发光收之间的光纤链路上传输的是线路码型。信号流程如下：PCM端机编接口码型，送出，在电缆中传输；被光发送端机接受，称输入接口码型，译码成NRZ，编成线路码形送出，在光纤链路中传输；线路码型被光接收端机接受，译码成NRZ码，在编成接口码型送出；称输出接口码型，在电缆中传输，被PCM端机接受，译成NRZ码。
本章重点介绍接口码型。
输入接口码型变换电路的主要作用如下：
1、将从PCM输出经电缆传输后衰减变形的接口码型进行均衡放大。至于在PCM输出至光端机输入之间允许插入的最大电缆损耗，ITU-T对不同的数字系列等级有不同的规定。
2、将接口码型一律译码成为NRZ码型。
3、适应数字光纤通信系统的需要，具有在输入信号中断的情况下维持其所在数字光纤通信系统正常运行的功能，这主要是在输入接口码型变换电路中提供与输入信号速率相同的备用时钟。在其输入信号中断时，一方面由输入信号中断检出电路发出相应的告警信号，另一方面由这一告警信号同时转换输入接口码型变换电路的输出时钟，维持下游整个数字数字光纤通信系统的正常运行，并控制接口码型译码电路发出AIS信号，即告警只是信号（全“1”码）。这个信号送到本系统对端的光接收端机的输出接口码型变化电路，使其“了解”本系统上游光发送机出现了输入信号中断的故障。
输出接口码型变换电路的作用基本上与输入接口码型变换电路的作用成对应关系。读者可自行分析，并查阅相关专业书籍。
接口码型从我国所采用的数字通信标准制式来看有两种，即HDB3码型和CMI码型。CMI本身可以作为光纤通信的线路码型使用，将在下一实验中详述，下面将重点讲述HDB3码型。
HDB3码是三阶高密度双极性码（High Density Bipolar Codes）的简称。所谓三阶，即最大允许连“0”数为3个。这种码型ITU-TG.703建议规定作为PCM一次、二次和三次的
电线路传输码型。在数字光纤通信系统中，HDB3码就是相应的PCM设备与数字光纤通信设备之间的接口码型。输入接口码型变换电路就是将HDB3码变换为PCM码，此PCM码经过光纤传输后再经输出接口码型变换电路进行码反变换，得到HDB3码。实验系统方框图如15-2。
图16-2 HDB3编译码实验框图
1、HDB3码有如下特点：
一、HDB3码的功率谱中无直流分量，高低频成分少，定时信息丰富，有利于定时提取；
二、HDB3码是伪三进制码，它的状态用B+，B-凝胶谱法，和0表示；
三、HDB3码的最大连0数等于3；
四、HDB3码中任意两个相邻“V”脉冲（破坏点）之间的传号“B”脉冲数目（不包括“V”脉冲
本身）为奇数；
五、HDB3码可以利用其破坏点规则检测线路传输中产生的误码。
2、HDB3码编码
HDB3码的编码规则：二进制中的传号，在HDB3码中编成交替反转码。当二进制信号为全“1”码时，HDB3码与一般的AMI码相同。二进制中的空号，在HDB3码中仍编为空号，但在二进制中出现四空号串，则用以下四连“0”取代节代替，其取代节形式如下：000V或B00V。其中，V为双极性码中极性交替改变法则的破坏点，B为双极性码中极性交替改变法则中的非破坏点，0为双极性码中的0码。
同一个取代节中的静水压力“B”，“V”脉冲在二维数组HDB3码中的极性相同。HDB3码中相邻字节中的“V”脉冲符合交替反转法则。
用取代节中的“B”脉冲来保证HDB3码中任意两个相邻取代节的“V”脉冲之间的脉冲数目为奇数。即从二进制信号进行HDB3码编码的过程中，遇到一个四空号串，准备用取代节代替时，要视相邻前一个取代节中的“V”脉冲至准备代替四空号串的取代节中的“V”脉冲之间已
有的脉冲数目，如果为奇数，用000V取代节，若为偶数，则用B00V取代节。
3、HDB3码编码电路
根据 HDB3码的编码规则可知HDB3编码电路原理框图如图15-3所示。图中的V脉冲插入与B脉冲形成电路，实际上是一个逻辑电路起了两种作用，即在其输入信号序列中的空号串少于4时，该电路输出为输入信号序列码。如果在输入信号序列中出现空号串等于或大于火焰云播4时则第4n（n＝1，2，…N）个空号用传号代替，即插入“V”脉冲。而这个“V”脉冲正好在该电路输出4空号串的第一个空号位上，因此它就是准备添补到HDB3码中的“B” 脉冲。然后在已经插入“V”脉冲的信号序列码中按照取代节使用的原则可以决定是否将“B”脉冲添补进去，即决定在4空号串的第一个空号位上决定是加入一个传号还是保持原有的空号，这就是图中脉冲添补电路的作用。最后通过图中的破坏点形成电路和传号交替反转码形成电路输出HDB3码序列。
图16-3 HDB3码编码电路原理框图
4、HDB3码译码电路
HDB3码译码是其编码的反变换，就是将HDB3码还原成二值NRZ码。HDB3码经双⁄单变换后成为两路二值码信号输出，由于HDB3码中破坏点的影响，这两路二值码信号在时间上相互之间不遵循交替出现的规律，即其中一路在另一路为“0”的情况下可能连出两个脉冲信号（非连续出现）的情况。图15-4中“V”脉冲检出就是把两路二值码信号中连出两个脉冲中的第二个脉冲检测出来，这个脉冲就是“V”脉冲。也就是利用这个“V”脉冲从＋HDB3和-HDB3两路信号的合成输出中对 “B”和“V”扣除以后就还原成NRZ信号。
实验中HDB3编译码主要利用CPLD电路实现“V”脉冲和“B”脉冲信号的处理。以观察HDB3编译码过程为主，分析HDB3编码规则。
六、实验注意事项
略。
七、实验步骤
1、连接导线：数字信号源模块T504与HDB3编译码模块T801连接，T502乙腈与T802连接，T803与T851连接，T852与T502连接。
贝壳董事长2、接上交流电源线，先开交流开关，再开直流开关K01，K02，五个发光二极管全亮。
3、接通数字信号源模块(K50)、HDB3编译码模块(K80)的直流电源。
4、用示波器观察各点的波形：
5、拨动数字信号源模块中的K501、K502、K503，使之产生不同的伪随机码。
6、用示波器观察上述测试点波形的变化，并加以分析，看是否满足HDB3编码规则。
7、HDB3译码输出波形与原NRZ码相位相差8个码元。
8、TP504的波形由拔码开关K401，K402，K403控制，波形不一定与示意图中相同。
9、依次关闭各直流电源、交流电源，拆除导线，将实验箱还原。
八、实验报告
1、字迹工整
2、远离分析透彻
3、记录实验中各点的波形。
4、分析各点的波形，比较实验所观察到的波形与理论波形是否一致，如果不一致分析其原因。
5、简要叙述HDB3码的编码规则。
九、思考题
1、为什么HDB3码不能在数字光纤传输系统中传输？
2、接口码型变换电路在光纤传输系统中处于什么位置，有何作用？
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