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光纤通信实验箱--CMI编译码原理及光传输实验


一、实验目的
1.掌握CMI编译码规则。
2.了解CMI编译码的性能。
3.了解光纤通信中CMI的选码原则。
 
二、实验仪器
1.光纤通信实验箱
2.20M双踪示波器
3.FC-FC单模光跳线
4.信号连接线  2根
 
三、基本原理
本实验系统主要由两大部分组成:电端机部分、光信道部分。电端机又分为电信号发射和电信号接收两子部分,光信道又可分为光发射端机、光纤、光接收端机三个子部分。在本实验中,涉及的电发射部分有两个功能模块: 8位的自编数据功能和CMI线路编码功能。涉及的电接收部分就是时钟提取和再生功能、相应的CMI线路译码功能。CMI码光纤通信基本组成结构如下图所示:

图6.1 CMI码光纤通信基本组成结构
 
下面对数字信号CMI码编码译码进行分析和讨论:
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,图6.1.2 为CMI码变换规则示例,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。
CMI译码的设计思路: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。

图6.2   CMI码变换规则示例
CMI的连“0”连“1”为3,故这种线路码含有丰富的定时信息,便于定时提取。这种码都容许进行不中断业务的误码检测。
CMI码在ITU-TG.703建议中被规定为139.264Mbit/s和155.520Mbit/s的物理/电气接口的码型。因此有不少139.264Mbit/s和155.520Mbit/s数字光纤传输系统就用CMI作为光线路码型。除了上述优点外,直接将四次群复用设备送来的CMI码直接调制到光器件上,接收端把还原的CMI码直接送给四次群解复用设备,这样做无需电接口和线路码型的变换/反变换,具有设备简单的优点。
 
四、实验步骤
1.关闭系统电源,按照图6.1将1550nm光发射端机的TX1550法兰接口、FC-FC单模尾纤、1550nm光接收端机的RX1550法兰接口连接好。注意收集好器件的防尘帽
2.打开系统电源,液晶菜单选择“码型变换实验-- CMI码设置” 确认,即在P101铆孔输出32KHZ的SW101拨码器设置的8比特周期性序列,如10001000。P103为对应的CMI编码输出。
3.示波器测试P101、P103铆孔波形,确认有相应的波形输出。
4.用信号连接线连接P103、P203两铆孔,示波器A通道测试TX1550测试点,确认有相应的波形输出,调节W205即改变送入光发端机信号(TX1550)幅度最大(不超过5V),记录信号电平值。连接P204、P111两铆孔,即将光电转换信号送入数据接收单元。信号转换过程如图6.1。
5.注意观测P204测试点对接收的的数据是否与发端的TX1550测试点波形一样。
6.注意观测P115测试点为CMI译码输出波形是否与发端的P101波形一样。
7. SW101拨码器设置其它数字序列组合,对比P103编码输出波形,分析熟悉CMI编码规则。
8.按返回键,液晶菜单选择“码型变换实验—CMI码PN”确认,即在P101铆孔输出32KHZ的15位m序列。
9.对应P102码元同步时钟读出码序列,根据CMI编码规则,写出对应的编码序列。
10.观察P103输出编码波形,验证你的序列。
11.关闭系统电源,拆除各光器件并套好防尘帽。
注:本实验也可选择工作波长为1310nm的LD光发射端机,也可选择扩展模块。
 
五、测量点说明
P101:菜单设置的数字序列输出序列波形测试点。
  P102:P101对应的码元时钟测试点。
P103:对应的CMI编码信号。
  P111:数据接收单元的电信号接收铆孔。
P115:CMI译码输出。
  P203:光发射端机的外部电信号输入铆孔。
TX1550:输入1550nm光发射端机的电信号。
  P204: 1550nm光接收端机输出的电信号。
 
六、实验结果
1.记录实验中得到的数据和波形,标上必要的实验说明。
2.长连“0”、长连“1”的数字信号不利于接收端的位同步提取,CMI编码是怎样解决这个问题。

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