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光纖通信實驗箱--CMI編譯碼原理及光傳輸實驗


一、實驗目的
1.掌握CMI編譯碼規則。
2.了解CMI編譯碼的性能。
3.了解光纖通信中CMI的選碼原則。
 
二、實驗儀器
1.光纖通信實驗箱
2.20M雙蹤示波器
3.FC-FC單模光跳線
4.信號連接線  2根
 
三、基本原理
本實驗系統主要由兩大部分組成:電端機部分、光信道部分。電端機又分為電信號發射和電信號接收兩子部分,光信道又可分為光發射端機、光纖、光接收端機三個子部分。在本實驗中,涉及的電發射部分有兩個功能模塊: 8位的自編數據功能和CMI線路編碼功能。涉及的電接收部分就是時鐘提取和再生功能、相應的CMI線路譯碼功能。CMI碼光纖通信基本組成結構如下圖所示:

圖6.1 CMI碼光纖通信基本組成結構
 
下面對數字信號CMI碼編碼譯碼進行分析和討論:
數字光纖通信傳輸信道中,對于低速率系統采用CMI(Coded Mark Inversion) 碼,傳號翻轉碼,即“1”碼交替地用“00”和“11”表示,而“0”碼則固定用“01”表示,因此在1個時鐘周期內,CMI編碼器輸入1bit的時間內輸出變為2bit。CMI碼屬于二電平的不歸零(NRZ)的1B2B碼型,圖6.1.2 為CMI碼變換規則示例,這種碼的特點是:
(1)不出現連續4個以上的“0”碼或“1”,易于定時提取。
(2)電路簡單,易于實現。
(3) 有一定的糾錯能力。當編碼規則被破壞后,即意味著誤碼產生,便于中繼監測。
(4) 有恒定的直流分量,且低頻分量小,頻帶較寬。
(5) 傳輸速率為編碼前的2倍,適用于低速率的光纖傳輸系統。
CMI譯碼的設計思路:是采用串并變換電路把串行碼變成并行碼,即把CMI碼的每一組00、11、或01碼中的奇數碼與偶數碼分離開來,變成奇偶分列的、時序一致的碼序列,再用判決電路逐一加以比較,判決輸出傳號還是空號,從而解出單極性信碼。

圖6.2   CMI碼變換規則示例
CMI的連“0”連“1”為3,故這種線路碼含有豐富的定時信息,便于定時提取。這種碼都容許進行不中斷業務的誤碼檢測。
CMI碼在ITU-TG.703建議中被規定為139.264Mbit/s和155.520Mbit/s的物理/電氣接口的碼型。因此有不少139.264Mbit/s和155.520Mbit/s數字光纖傳輸系統就用CMI作為光線路碼型。除了上述優點外,直接將四次群復用設備送來的CMI碼直接調制到光器件上,接收端把還原的CMI碼直接送給四次群解復用設備,這樣做無需電接口和線路碼型的變換/反變換,具有設備簡單的優點。
 
四、實驗步驟
1.關閉系統電源,按照圖6.1將1550nm光發射端機的TX1550法蘭接口、FC-FC單模尾纖、1550nm光接收端機的RX1550法蘭接口連接好。注意收集好器件的防塵帽
2.打開系統電源,液晶菜單選擇“碼型變換實驗-- CMI碼設置” 確認,即在P101鉚孔輸出32KHZ的SW101撥碼器設置的8比特周期性序列,如10001000。P103為對應的CMI編碼輸出。
3.示波器測試P101、P103鉚孔波形,確認有相應的波形輸出。
4.用信號連接線連接P103、P203兩鉚孔,示波器A通道測試TX1550測試點,確認有相應的波形輸出,調節W205即改變送入光發端機信號(TX1550)幅度最大(不超過5V),記錄信號電平值。連接P204、P111兩鉚孔,即將光電轉換信號送入數據接收單元。信號轉換過程如圖6.1。
5.注意觀測P204測試點對接收的的數據是否與發端的TX1550測試點波形一樣。
6.注意觀測P115測試點為CMI譯碼輸出波形是否與發端的P101波形一樣。
7. SW101撥碼器設置其它數字序列組合,對比P103編碼輸出波形,分析熟悉CMI編碼規則。
8.按返回鍵,液晶菜單選擇“碼型變換實驗—CMI碼PN”確認,即在P101鉚孔輸出32KHZ的15位m序列。
9.對應P102碼元同步時鐘讀出碼序列,根據CMI編碼規則,寫出對應的編碼序列。
10.觀察P103輸出編碼波形,驗證你的序列。
11.關閉系統電源,拆除各光器件并套好防塵帽。
注:本實驗也可選擇工作波長為1310nm的LD光發射端機,也可選擇擴展模塊。
 
五、測量點說明
P101:菜單設置的數字序列輸出序列波形測試點。
  P102:P101對應的碼元時鐘測試點。
P103:對應的CMI編碼信號。
  P111:數據接收單元的電信號接收鉚孔。
P115:CMI譯碼輸出。
  P203:光發射端機的外部電信號輸入鉚孔。
TX1550:輸入1550nm光發射端機的電信號。
  P204: 1550nm光接收端機輸出的電信號。
 
六、實驗結果
1.記錄實驗中得到的數據和波形,標上必要的實驗說明。
2.長連“0”、長連“1”的數字信號不利于接收端的位同步提取,CMI編碼是怎樣解決這個問題。

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