实验六 码型变换及眼图观察测试实验 一、实验目的 了解光纤通信采用的线路码型 掌握CMI码的特点及编解码实现方法 掌握在光纤信道测量眼图的方法 二、实验电路工作原理 1.线路码型 数字光纤通信与数字电缆通信一样，在其传输信道中，通常不直接传送终端机（例如PCM终端机）输出的数字信号，而需要经过码型变换，使之变换成为适合于传输信道传输的码型, 称之为线路码型.在数字光纤通信中由于光源不可能发射负的光脉冲，只能采用“0”“1”二电平码。但简单的二电平码的直流基线会随着信息流中“0”“1”的不同的组合情况而随机起伏，而直流基线的起伏对接收端判决不利，因此需要进行线路编码以适应光纤线路传输的要求。线路编码还有另外两个作用： 其一是消除随机数字码流中的长连“0”和长连“1”码，以便于接收端时钟的提取。 其二是按一定规则进行编码后，也便于在运行中进行误码监测，以及在中继器上进行误码遥测。 数字光纤通信传输信道中，对于低速率系统采用CMI(Coded Mark Inversion) 码,传号翻转码，即“1”码交替地用“00”和“11”表示，而“0”码则固定用“01”表示，因此在1个时钟周期内，CMI编码器输入1bit的时间内输出变为2bit。CMI码属于二电平的不归零（NRZ）的1B2B码型，这种码的特点是: （1)不出现连续4个以上的“0”码或“1”，易于定时提取。 （2)电路简单，易于实现。 （3)有一定的纠错能力。当编码规则被破坏后，即意味着误码产生，便于中继监测。 （4)有恒定的直流分量，且低频分量小，频带较宽。 （5)传输速率为编码前的2倍，适用于低速率的光纤传输系统。 2.CMI编码电路 （1）CMI编码电路及其功能 CMI编码电路的方框图见图6-1。它接收来自伪随机码产生器产生的15位的伪随机码，把它变换为CMI码送至光发送单元。伪随机码产生器及CMI编码电路均由CPLD可编程信号发生器MAX7128内的逻辑电路组成。 图6-1 可编程信号发生器CMI编码电路方框图 （2）CMI编码电路的输入输出波形 CMI编码电路输入的伪随机码、128KHz时钟、输出的CMI码可分别在TP401、T402、TP409测量。 3.CMI解码电路 （1）CMI解码电路的功能 CMI解码器将光收端机送来的CMI码还原为单极性非归零码，在本实验中为15位伪随机码。 （2）电路组成 CMI解码器由U902A、U902B、U903A、U904A、U905A等组成（HD8634中这部分电路在MAX7064中），其组成方框图、电原理图如图6-2、6-3所示。它的设计思路是采用串并变换电路把串行码变成并行码，即把CMI码的每一组00、11、或01码中的奇数码与偶数码分离开来，变成奇偶分列的、时序一致的码序列，再用判决电路逐一加以比较，判决输出传号还是空号，从而解出单极性信码。 CMI解码电路中，奇数码提取电路由U902:A、U902:B组成，它是两级移位寄存器，第一级用同相时钟触发，第二级用反相时钟触发，使奇数码延迟了一个64Kb/s码元的时间, 从而与偶数码同时出现于判决电路输入端。偶数码提取电路由U903:A组成，它是一级移位寄存器，用反相时钟触发。判决电路由异或门U904:A和反相器U905:A组成，异或门作逻辑比较器用，两个输入端电平相同时输出低电平，相反时输出高电平。反相器用来实现判决器所要求的逻辑关系，它将异或门输出信号反相，从而使判决器在奇偶数码相同时输出传号(高电平)，相异时输出空号(低电平)。 串并变换之后码速也随之降低一半，从输入的128Kb/s恢复为输出的64Kb/s。 奇数码 偶数码 图6-2 CMI解码器方框图  图6-3 CMI解码器电路及眼图观察电路 （3）工作过程 当一序列128Kb/s的CMI码进入解码器后，奇数码经过两级移存器与只经过一级移存器的偶数码同时到达判决电路，判决器U904A与U905A（MAX7064）根据CMI码的编解码规则解码：奇偶数码相同者判为传号、相反者判为空号。输出一序列64Kb/s的单极性码，本实验为15位伪随机码。(可从TP201测量) 4．眼图观察电路 眼图观察电路由U201及一些阻容元件组成，详见图6-3所示。 眼图是在同步状态下，各个周期的随机信码波形重叠在一起所构成的动态波形图，其形状类似一个眼睛故名眼图，它是观察是否存在码间干扰的最简单直观的方法。将时钟输入示波器的通道1、伪随机码的输出接示波器的通道2，缓慢调整示波器的同步旋钮即可在示波器上观察到眼图，实际上眼图就是随机信号在反复扫描的过程中叠加在一起的综合反应。眼图的垂直张开度表示系统的抗噪声能力，水平张开度反映过门限失真量的大小。眼图的张开度受噪声和码间干扰的影响，当光收端机输出端信噪比很大时眼图的张开度主要受码间干扰的影响，因此观察眼图的张开度就可以估算出光收端机码间干扰的大小。如图6-4所示，其中 垂直张开度 水平张开度 V1 V2 t1 t2 图6-4 模型化眼图 三、实验内容 1.了解光纤通信采用的线路码型及CMI码的特点 2.了解CMI码的编解码实现方法 3.分析CMI编解码器电路的各个测量点的波形 4.比较CLK时钟、NRZ码及CMI码的异同 5.观察眼图 四、实验步骤及注意事项 1．将J701（J901）跳线设置在CMI位置，J902（J702）跳线设置在CMI2OUT（CMI1OUT）位置。实验箱与两个光收发系统，但只有一个CMI解码电路，故需用开关K501进行选择，若模块1发和收，则K501置2-3端，模块2发和收则K501置1-2端，如下图所示：  2.用示波器测出CMI编解码电路各测量点TP201、TP202、TP401、TP402、TP409、TP701、TP702、TP901、TP902的波形。 3.用示波器观察眼图测量点TP202的波形。 测试方法如下：若用示波器的一根探头放在TP901，另一根探头放在TP702，调整好示波器 使输出波形同步，同时慢慢调节电位器W201，观察眼图的波形变化。 五、测量点说明 1.TP409:由CPLD可编程器件产生的数字基带信码输入，码形为111100010011010 2.TP402:由CPLD可编程器件产生的64KHz的方波 3.TP701:经过第一路光收端机驱动电路驱动后的CMI码信号输入 4.TP201:CMI码转换后的PN码输出信号 5.TP202:眼图观察测试点波形。测试方法如下：若用示波器的一根探头放在TP202，另一根探头放在TP402，调整好示波器使输出波形同步，并调节电位器W201，才能观察到眼图的波形。 六、实验报告要求 1. CMI码的编码规则是怎样的，CMI编解码器输入信码与输出信码码型、码速各是怎样的。 2.分析本实验的CMI编解码电路的工作过程，画出各测量点的工作波形。 3．眼图是怎样形成的，如何观察眼图。