光纖通信實(shí)驗(yàn)箱--CMI編譯碼原理及光傳輸實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
1.掌握CMI編譯碼規(guī)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(shí)驗(yàn)儀器
1.光纖通信實(shí)驗(yàn)箱
2.20M雙蹤示波器
3.FC-FC單模光跳線
4.信號(hào)連接線 2根

三、基本原理
本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由兩大部分組成：電端機(jī)部分、光信道部分。電端機(jī)又分為電信號(hào)發(fā)射和電信號(hào)接收兩子部分，光信道又可分為光發(fā)射端機(jī)、光纖、光接收端機(jī)三個(gè)子部分。在本實(shí)驗(yàn)中，涉及的電發(fā)射部分有兩個(gè)功能模塊： 8位的自編數(shù)據(jù)功能和CMI線路編碼功能。涉及的電接收部分就是時(shí)鐘提取和再生功能、相應(yīng)的CMI線路譯碼功能。CMI碼光纖通信基本組成結(jié)構(gòu)如下圖所示：

圖6.1 CMI碼光纖通信基本組成結(jié)構(gòu)

下面對(duì)數(shù)字信號(hào)CMI碼編碼譯碼進(jìn)行分析和討論：
數(shù)字光纖通信傳輸信道中，對(duì)于低速率系統(tǒng)采用CMI(Coded Mark Inversion) 碼,傳號(hào)翻轉(zhuǎn)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(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，CMI編碼器輸入1bit的時(shí)間內(nèi)輸出變?yōu)?bit。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(guī)則示例，這種碼的特點(diǎn)是:
（1）不出現(xiàn)連續(xù)4個(gè)以上的“0”碼或“1”，易于定時(shí)提取。
（2）電路簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
（3) 有一定的糾錯(cuò)能力。當(dāng)編碼規(guī)則被破壞后，即意味著誤碼產(chǎn)生，便于中繼監(jiān)測(cè)。
（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(tǒng)。
CMI譯碼的設(shè)計(jì)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(shù)碼與偶數(shù)碼分離開來，變成奇偶分列的、時(shí)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(hào)還是空號(hào)，從而解出單極性信碼。

圖6.2 CMI碼變換規(guī)則示例
CMI的連“0”連“1”為3，故這種線路碼含有豐富的定時(shí)信息，便于定時(shí)提取。這種碼都容許進(jìn)行不中斷業(yè)務(wù)的誤碼檢測(cè)。
CMI碼在ITU-TG.703建議中被規(guī)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(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)就用CMI作為光線路碼型。除了上述優(yōu)點(diǎn)外，直接將四次群復(fù)用設(shè)備送來的CMI碼直接調(diào)制到光器件上，接收端把還原的CMI碼直接送給四次群解復(fù)用設(shè)備，這樣做無需電接口和線路碼型的變換/反變換，具有設(shè)備簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。

四、實(shí)驗(yàn)步驟
1．關(guān)閉系統(tǒng)電源，按照?qǐng)D6.1將1550nm光發(fā)射端機(jī)的TX1550法蘭接口、FC-FC單模尾纖、1550nm光接收端機(jī)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(tǒng)電源，液晶菜單選擇“碼型變換實(shí)驗(yàn)-- CMI碼設(shè)置” 確認(rèn)，即在P101鉚孔輸出32KHZ的SW101撥碼器設(shè)置的8比特周期性序列，如10001000。P103為對(duì)應(yīng)的CMI編碼輸出。
3．示波器測(cè)試P101、P103鉚孔波形，確認(rèn)有相應(yīng)的波形輸出。
4．用信號(hào)連接線連接P103、P203兩鉚孔，示波器A通道測(cè)試TX1550測(cè)試點(diǎn)，確認(rèn)有相應(yīng)的波形輸出，調(diào)節(jié)W205即改變送入光發(fā)端機(jī)信號(hào)（TX1550）幅度最大（不超過5V），記錄信號(hào)電平值。連接P204、P111兩鉚孔，即將光電轉(zhuǎn)換信號(hào)送入數(shù)據(jù)接收單元。信號(hào)轉(zhuǎn)換過程如圖6.1。
5．注意觀測(cè)P204測(cè)試點(diǎn)對(duì)接收的的數(shù)據(jù)是否與發(fā)端的TX1550測(cè)試點(diǎn)波形一樣。
6．注意觀測(cè)P115測(cè)試點(diǎn)為CMI譯碼輸出波形是否與發(fā)端的P101波形一樣。
7． SW101撥碼器設(shè)置其它數(shù)字序列組合，對(duì)比P103編碼輸出波形，分析熟悉CMI編碼規(guī)則。
8．按返回鍵，液晶菜單選擇“碼型變換實(shí)驗(yàn)—CMI碼PN”確認(rèn)，即在P101鉚孔輸出32KHZ的15位m序列。
9．對(duì)應(yīng)P102碼元同步時(shí)鐘讀出碼序列，根據(jù)CMI編碼規(guī)則，寫出對(duì)應(yīng)的編碼序列。
10．觀察P103輸出編碼波形，驗(yàn)證你的序列。
11．關(guān)閉系統(tǒng)電源，拆除各光器件并套好防塵帽。
注：本實(shí)驗(yàn)也可選擇工作波長為1310nm的LD光發(fā)射端機(jī)，也可選擇擴(kuò)展模塊。

五、測(cè)量點(diǎn)說明
P101：菜單設(shè)置的數(shù)字序列輸出序列波形測(cè)試點(diǎn)。
P102：P101對(duì)應(yīng)的碼元時(shí)鐘測(cè)試點(diǎn)。
P103：對(duì)應(yīng)的CMI編碼信號(hào)。
P111：數(shù)據(jù)接收單元的電信號(hào)接收鉚孔。
P115：CMI譯碼輸出。
P203：光發(fā)射端機(jī)的外部電信號(hào)輸入鉚孔。
TX1550：輸入1550nm光發(fā)射端機(jī)的電信號(hào)。
P204: 1550nm光接收端機(jī)輸出的電信號(hào)。

六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果
1．記錄實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)和波形，標(biāo)上必要的實(shí)驗(yàn)說明。
2．長連“0”、長連“1”的數(shù)字信號(hào)不利于接收端的位同步提取，CMI編碼是怎樣解決這個(gè)問題。

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