光纤通信CMI编码解码实验
通信原理课程设计 CMI编译码
实验 5 CMI 编码器设计一、预备知识1. 预习 Altera 公司quartus 软件的使用方法。
2. 预习 FPGA 的基本编程技术。
3. 复习通信原理中关于 CMI 编码部分的知识。
二、实验目的1. 掌握 FPGA 中实现CMI 编码的方法。
三、实验仪器1．LTE-TX-02E 型通信原理实验箱一台2．计算机（带quartus II 开发环境）一台3．JTAG 下载电缆一根4．6 号板一块5．8 号板一块6．信号源板一块7．示波器一台四、实验原理CMI 编码规则见如下表所示：输入码字编码结果0 011 00/11 交替表示在CMI 编码中，输入码字0 直接输出01 码型，较为简单。
对于输入为1 的码字，其输出不仅与当前码字有关，还与前一个“1”码的输出有关，输出存在两种结果00 或11 码，交替出现。
在同步情况下，输出只对应三种有效码型，10 码型无效，因此可以根据这个特点进行检错。
同时，编码后的速率增加一倍。
五、设计要求与方法1. 设计要求从信号源接 8K 的PN 序列和8K 时钟到8 号板，对8 号板的FPGA 进行编程完成PN 序列的CMI 编码。
在程序中定义的端口是：输入：CLK_ENCODE ：时钟输入端，由信号源CLK1 引入8k 的时钟信号。
RST ：复位信号，高电平有效。
NRZ_IN ： NRZ 码信号输入。
输出：CMI_OUT ： CMI 编码输出。
说明：CLK_ENCODE ： 8 号板的FPGA 的16 脚，插座的名称为“CLK”。
RST ： 8 号板FPGA 39 脚，复位信号，S2 pn1 往上拨时，复位信号有效。
NRZ_IN ： 8 号板的FPGA 的10 脚，插座的名称为“COMRXA”。
CMI_OUT ： 8 号板的FPGA 的77 脚，插座的名称为“PCMOUTB”。
2. 设计方法首先将输入数据依据编码要求编成相应码字，0 码编成“01”，1 码交替成“00”或“11”，然后在原时钟上升沿和下降沿分别取高位和低位进行并串转换输出，就达到倍频输出的目的。
CMI码编码与译码-A11-2012通信大型实验报告
实验报告题目：CMI码编码译码实验报告组员通信901 李虹毅通信901 潘凯波通信901 韦磊组号A112012年2月目录一概述 (1)1.1 CMI码的简介 (1)1. 2 CMI码的优点 (1)二实验原理 (1)2.1 编码原理 (1) (2)2.2 译码原理 (2)三实验设计步骤（含程序及仿真图、测试图等） (3)3.1 实验模块程序 (3)3.2 综合电路图 (7)3.3 仿真波形 (8)四硬件调试下载 (8)五实验总结和心得体会 (9)一概述1.1 CMI码的简介1、CMI码是传号反转码的简称，它是一种应用于PCM四次群和光纤传输系统中的常用线路码型，具有码变换设备简单、有较多的电平跃变，含有丰富的定时信息，便于时钟提取，有一定的纠错能力等优点。
在高次脉冲编码调制终端设备中广泛应用作接口码型，在速率低于8 448 Kb/s的光纤数字传输系统中也被建议作为线路传输码型。
在CMI编码中，输入码字0直接输出01码型，较为简单。
对于输入为1的码字，其输出CMI码字存在两种结果00或11码，因而对输入1的状态必须记忆。
同时，编码后的速率增加一倍，因而整形输出必须有2倍的输入码流时钟。
在CMI解码端，存在同步和不同步两种状态，因而需进行同步。
同步过程的设计可根据码字的状态进行：因为在输入码字中不存在10码型，如果出现10码，则必须调整同步状态。
在该功能模块中，可以观测到CMI在译码过程中的同步过程。
1. 2 CMI码的优点1、不存在直流分量，并且具有很强的时钟分量，有利于在接收端对时钟信号进行恢复；2、具有检错能力，这是因为1码用00或11表示，而0码用01码表示，因而CMI码流中不存在10码，且无00与11码组连续出现，这个特点可用于检测CMI的部分错码。
二实验原理2.1 编码原理编码流程框图：m序列输入根据编码规则2位并行输出经过并串转换模块，并输出结束CMI编码规则见表4.2.1所示：因而在CMI编码中，输入码字0直接输出01码型，较为简单。
通信原理实验16 CMI 码的编解码实验
实验十六CMI 码的编解码实验实验内容1. 熟悉CMI码型变换编码实验。
2．熟悉CMI码型变换译码实验。
一、实验目的1．加深理解CMI码的编解码原理2．掌握CMI码的编解码方法3. 学习通过CPLD编程实现CMI码编译码实验二、实验电路工作原理在实际的基带传输系统中，并不是所有码字都能在信道中传输。
例如，含有直流和低频成分的基带信号就不适宜在信道中传输，因为它有可能造成信号严重畸变。
同时，一般基带传输系统都从接收到的基带信号流中提取收定时信号，而收定时信号却又依赖于传输的码型，如果码型出现长时间的连“0”或连“1”符号，则基带信号可能会长时间的出现0电位。
从而使收定时恢复系统难以保证收定时信号的准确性。
实际的基带传输系统还可能提出其它要求，因而对基带信号也存在各种可能的要求。
归纳起来，对传输用的基带信号的主要要求有两点：①对各种代码的要求，期望将原始信息的符号编制成适合于传输用的码型，②对所传码型的电波波形要求，期望电波波形适宜于在信道中传输。
前一问题称为传输码型选择，后一问题称为基带脉冲的选择。
这是两个既有独立性又有联系的问题，也是基带传输原理中十分重要的两个问题。
传输码（又称线路码）的结构将取决于实际信道特性和系统工作的条件。
在较为复杂的基带传输系统中，传输码的结构应具有下列主要特性：①能从其相应的基带信号中获取定时信息；②相应的基带信号无直流成分和只有很小的低频成分；③不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化；④尽可能地提高传输码型的传输效率；⑤具有内在的检错能力，等等。
根据CCITT建议，在数字程控交换机中CMI码一般作为PCM四次群数字中继接口的码型，在光纤通信中CMI编码得到了广泛应用。
1．CMI码的编码原理：CMI码是传号反转码的简称，其编码规则是：‘１’码交替用“11”和“00”表示；“0”码用“01”表示。
因而对输入的“1”的状态必须记忆。
同时，编码后的速率增加一倍，因而整形必须有2倍的输入码流时钟。
CMI码型变换实验实验报告_图文
CMI码型变换实验实验报告_图文本科实验报告实验名称, CMI码型变换实验课程名称, 实验时间, 任课教师, 实验地点,原理验证实验教师,综合设计实验类型, 学生姓名,自主创新学号/班级, 组号,学院, 同组搭档, 专业, 成绩,1. CMI码编码规则测试(1)用示波器同时观测CMI编码器输入数据,TPX01,和输出编码数据,TPX05,。
观测时用TPX01同步,仔细调整示波器同步。
找出并画下一个m序列周期输入数据和对应编码输出数据波形。
根据观测结果,分析编码输出数据是否与编码理论一致。
(实验结果如图,(2)(实验结果如图,2. 1码状态记忆测量(1) 用KX02设置输出周期为15位的序列,用示波器同时观测CMI编码器输入数据,TPX01,和1码状态记忆输出,TPX03,。
观测时用TPX01同步,仔细调整示波器同步。
画下一个m序列周期输入数据和对应1码状态记忆输出数据波形。
根据观测结果,分析是否符合相互关系。
(实验结果如图,(2)将KX02设置在其他位置,重复上述测量。
画下测量波形,分析测量结果。
(实验结果如图,3. CMI码解码波形测试用示波器同时观测CMI编码器输入数据,TPX01,和CMI解码器输出数据,TPY07,。
观测时用TPX01同步。
验证CMI译码器能否正常译码,两者波形除时延外应一一对应。
(实验结果如图,4. CMI码编码加错波形观测跳线开关KX03是加错控制开关,当KX03设置在E_EN位置时,左端,,将在输出编码数据流中每隔一定时间插入1个错码。
TPX06是发端加错指示测试点,用示波器同时观测加错指示点TPX06和输出编码数据TPX05的波形,观测时用TPX06同步。
画下有错码时的输出编码数据,并分析接收端CMI译码器可否检测出。
(实验结果如图,5. CMI码检错功能测试首先将输入信号选择跳线开关KX01设置在Dt位置,左端,,将加错跳线开关KX03设置在E_EN位置,人为插入错码,模拟数据经信道传输误码。
光纤通信原理实验一码型变换(CMI)实验
本实验系统根据光纤通信系统原理的主要知识点进行实验，结合电子技术和微处理器技术，针对光纤通信系统的典型应用可进行8项实验或示教，实验内容重点突出，内容丰富，有重点的培养实验者的动手能力。
实验系统总方框图如图1所示，它由以下7个部分单元电路组成：1、信号发生器单元2、模拟接口单元3、数字接口单元4、信号处理单元5、中央CPU控制单元6、光发端机单元7、光接收机单元每个单元电路的详细说明将在后面的实验中逐一介绍。
图2是实验系统的电原理图。
图3是实验系统元件分布图。
图1 实验系统总方框图图2 光纤通信原理实验系统分布图预习实验光纤通信原理实验系统信号发生器实验一、实验目的1、熟悉该光纤通信原理实验系统的电路组成。
2、熟悉光纤通信系统发送端信号产生的方法。
二、实验仪表1、直流稳压电源一台2、20MHz示波器一台3、三用表一台三、实验电路工作原理时钟信号是该光纤实验系统电路中的重要主成部分。
其方框图与电路原理图分别见1-1与图1-2所示。
图1-3是伪随机码产生电路。
图1-1 信号发生方框图各点波形说明如下：TPl01：2.048MHz的方波信号，作为PCM编译码电路的主时钟信号。
TPl02：1.024MHz的方波信号TPl03：128KHz的窄脉冲信号TPl04：8KHz的窄脉冲信号，作为PCM编译码电路的帧同步信号和脉冲波产生电路的波形。
W105：2KHz或1KHz的方波信号，作为正弦波产生电路的输入信号。
TPl07：8KHz或4KHz的方波信号，作为三角波产生电路的输入信号。
TPl09：64KHz的方波信号。
TP110：伪随机码产生电路输出波形，码型为000011101100101。
四、实验内容：1、用示波器测出各测量点波形，并对每一测量点的波形加以分析。
2、分析伪随机码发生器的工作原理并画出输出波形。
实验一码型变换(CMI)实验一、实验目的1、了解光纤通信采用的线路码型2、掌握CMI码的特点3、了解CMI的编解码实现方法二、预习要求1、阅读光纤通信系统原理的线路码型章节2、熟习相关电路的芯片功能，三、实验电路工作原理1、电路组成CMI码即为传号翻转码，“1”交替地用“00”和“11”表示，而“0”则固定用“01”表示，因此lbit变为2bit，故属于二电平的NRZ的1B2B码型，这种码的特点是有一定的纠错能力，易于实现，易于定时提取，因此在低速系统中选为传输码型，图1-1为CMI码与NRZ的关系图1-1 CMI码与NRZ码的转换关系a、编码电路编码电路接收来自信号源的单极性非归零码（NRZ）码，并把这种码型变换为CMI码送至光发送单元，其框图如图1-2 所示，图1-3是它的电原理图图1-2 CMI编码框图图1-3 CMI编码电原理图单极性码输入本单元后，首先用CLK同步，例如输入若是传号，则翻转输出，若是空号，则打开门开关，使时钟的反码送输出，本实验电路的伪随机码为15位的PN码，其其输入的信码序列如图1－4所示。
光纤通信系统线路码型CMI编译码实验
一、实验目的1、了解线路码型在光纤传输系统中的作用；2、掌握线路码型CMI码的编译码过程；3、了解光纤传输线路码型的选择主要考虑的因素。
二、实验内容1、验证符合光纤传输系统的线路码型；2、观察线路码型的编译码过程。
三、实验仪器1、ZY120FCom23BH1型光纤通信原理实验箱1台2、20MHz双踪模拟示波器1台3、FC-FC单模光跳线1根4、连接导线20根四、实验原理线路码型变换电路主要是适应数字光纤通信传输的需要而设置的，因此，数字光纤通信传输过程的前后必须有线路码型变换与反变换电路。
线路码型是指信道码型，它是将二进制的数字串变换为适合于特定传输媒介的形式。
因此，对于不同的媒介，有不同类型的线路码型。
对于光纤数字传输系统，不仅要考虑其传输媒介光纤的特性，还要考虑光电转换器件即光源器件和光检测器件的特性，例如光纤线路的带宽（色散）特性影响着对线路码型速率变化的选择，光源器件的非线性影响着对线路码型是单极性还是多极性的选择，一般说来，对光纤传输线路码型的选择主要考虑如下要求：（1）比特序列独立性（2）能提供足够的定时信息（3）减小功率谱密度中的高低频分量（4）误码倍增小（5）便于实现不中断业务的误码监测（6）易于在传送主信息（业务信息）的同时，传送监控、公务、数据等维护管理信息，以及区间通信等辅助信号（7）易于实现线路码型的分类以应用场合来分，有用于金属缆线的线路码型（又可细分为同轴电缆用的、对称电缆用的码型等等），无线系统用的线路码型，用于光缆传输系统的码型等。
本实验介绍的CMI线路码型是光线路码型。
以传输信道（或者说调制方式）来分，有基带信道的线路码型和承载（载波）信道的线路码型。
目前光纤传输系统大多采用基带直接调制光信号，对线路码型而言，仍输入基带码型。
以线路码型的电平数来分，有两电平码、三电平码、四电平码以及多电平码。
在光纤传输系统的线路码型一般选用两电平码。
光线路码型应该是两电平、基带、连续运行、固定长度组码。
通信原理实验16CMI码的编解码实验
实验十六CMI 码的编解码实验实验内容1. 熟悉CMI码型变换编码实验。
2．熟悉CMI码型变换译码实验。
一、实验目的1．加深理解CMI码的编解码原理2．掌握CMI码的编解码方法3. 学习通过CPLD编程实现CMI码编译码实验二、实验电路工作原理在实际的基带传输系统中，并不是所有码字都能在信道中传输。
例如，含有直流和低频成分的基带信号就不适宜在信道中传输，因为它有可能造成信号严重畸变。
同时，一般基带传输系统都从接收到的基带信号流中提取收定时信号，而收定时信号却又依赖于传输的码型，如果码型出现长时间的连“0”或连“1”符号，则基带信号可能会长时间的出现0电位。
从而使收定时恢复系统难以保证收定时信号的准确性。
实际的基带传输系统还可能提出其它要求，因而对基带信号也存在各种可能的要求。
归纳起来，对传输用的基带信号的主要要求有两点：①对各种代码的要求，期望将原始信息的符号编制成适合于传输用的码型，②对所传码型的电波波形要求，期望电波波形适宜于在信道中传输。
前一问题称为传输码型选择，后一问题称为基带脉冲的选择。
这是两个既有独立性又有联系的问题，也是基带传输原理中十分重要的两个问题。
传输码（又称线路码）的结构将取决于实际信道特性和系统工作的条件。
在较为复杂的基带传输系统中，传输码的结构应具有下列主要特性：①能从其相应的基带信号中获取定时信息；②相应的基带信号无直流成分和只有很小的低频成分；③不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化；④尽可能地提高传输码型的传输效率；⑤具有内在的检错能力，等等。
根据CCITT建议，在数字程控交换机中CMI码一般作为PCM四次群数字中继接口的码型，在光纤通信中CMI编码得到了广泛应用。
1．CMI码的编码原理：CMI码是传号反转码的简称，其编码规则是：‘１’码交替用“11”和“00”表示；“0”码用“01”表示。
因而对输入的“1”的状态必须记忆。
同时，编码后的速率增加一倍，因而整形必须有2倍的输入码流时钟。
实验三 光纤通信线路码实验-2
实验三光纤通信线路码实验一、实验目的1、了解光纤通信编译码方式2、了解各种编译码方式的性能3、了解光纤线路码的选码原则4、掌握CMI编码/译码原理二、实验内容1、学习光纤通信编译码方式2、了解各种码型的性能3、掌握光纤线路码的选码原则4、观察CMI编译码的波形5、学习CMI编译码模块的使用三、实验仪器示波器，RC-GT-II型光纤通信实验系统。
四、基本原理（一）、常见光纤线路码1．mBnB码mBnB码又叫分组码(BlockCode)。
其特点是将输入的原始简单二进制码流按m比特分组，形成m比特的码字，然后将每一码字在同样长的时隙内变成n比特的码字输出(取n>1m)。
常见的有1B2B码、3B4B码、4B6B码、5B6B码、5B7B码和6B8B码等等。
由于n>m，2n个nB码字中仅有2m个与mB码字对应，其余不用的nB码字称为禁字。
通常把nB码字中“1”、“0”个数悬殊的码字作为禁字，而且把录用的“1”、“0”个数不均字分成两种模式，并使“1”多的正模式与“0”多的负模式交替出现，这样就消除了线路码的直流电平浮动。
mB码字到nB码字的变换及逆变换是按预定的码表进行的，不同的码表产生不同的线路码性能。
mBnB码中，5B6B码被认为是在编码复杂性和比特冗余度之间最合理的折衷。
它的线路码速只比原始码速增加20％，而变换、反变换电路也不太复杂。
2．mBlP码mBIP码是一类脉冲插入码。
在原始mB码字后插入1比特P码，作为前面m比特码元的奇偶校验比特。
奇偶校验控制可以是奇数性的，也可以是偶数性的。
在偶数控制时，若mB中传号个数为偶数，取P码为“0”；若mB中传号个数为奇数，则取P码为“1”。
奇数性控制可以解决长连“0”问题，使连“0”数≤2m，当阴为奇数时又能使连“1”数≤2m。
偶数性控制不能解决连“0”问题，但便于不中断业务的误码监测。
应当指出，在某些外国产品资料中，线路码的名称不够规范，易造成mBlP码与mBnB的混淆，例如，7B8B码、17B18B码实际上是7B1P码和17B1P码(如图3-1所示)。
光纤通信实验 实验一 码形变换(CMI) 实验
光纤通信实验实验一 码形变换(CMI)实验选题意义： 在数字通信中，为了某种目的需要，对数字信号进行相应变换，目的是提高传 输的有效性。
通过实验，掌握光纤通信中基本码形变换方法。
要 求：结合相关光纤通信课程，完成实验内容所列条款，写出实验报告。
实验目的： 了解光纤通信采用的码型，掌握CMI 码的特点，了解 CMI 的编解码实现方法。
实验原理： CMI 编码是将“1”交替地用“00”和“11”表示，而“0”则固定用“01”表 示。
解码的过程是：当时钟和信码对齐时，如果输入的是“11”或“00”则输。
，如果输入的是“01”则输出为“0”出为“1”实验仪器及设备：(1) 光纤通信实验台(南京通信工程学院生产)。
(2) 示波器。
实验内容及步骤：(1) 打开交流电源，按下电源输入的 K1，K2 开关，用短接片连接 CMI 跳线（K702）。
(2) 从实验台上键盘按复位键、CMI 编码键，并按确认键；(3) CMI 编码：用示波器观察实验台上的测点 TP109（时钟脉冲），TP111（编码前波形-NRZ 码），TP115（编码后波形-CMI 码）并记录。
(4) CMI解码：用示波器观察 TP504（解码前波形-光纤传送过来的波形），TP507（解码后波形）并记录。
预习要求： 预习光纤通信教材，了解编码电路。
实验报告： 整理各点波形并画出、总结编码方案。
思考题：重新设计一种 CMI编/解码方案。
实验 2 光发送及接收系统实验选题意义：半导体光源体积小、寿命长、工作可靠被广泛用于光纤通信，其工作原理属于注 入电流发光，所以光发送电路是提供适当的电流给半导体光源。
实际应用中，应尽量提高 转换效率及接收放大等。
了解模拟信号和数字信号两种信号的传送。
要 求： 结合相关光纤通信课程，完成实验内容所列条款，写出实验报告。
实验目的：了解光纤通信中光源的发光特性及使用方法，了解光电转换电路。
掌握光发送 所完成的电光变换过程。
光纤通信实验五 CMI编译码原理及CMI码光纤传输系统
实验五CMI编译码原理及CMI码光纤传输系统一、实验目的1.了解线路码型的用途2.掌握CMI 编译码的方法二、实验内容1.CMI 码的光纤传输三、实验仪器1.光纤实验系统1 台2.光纤跳线1 根3.示波器1台四、实验原理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. 在数字电缆通信中, 电缆中传输的线路码型通常为三电平的三阶高密度双极性码, 即HDB3 码，它是一种传号以正负极性交替发送的码型。
在数字光纤通信中由于光源不可能发射负的光脉冲，因而不能采用HDB3 码，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。
2.CMI 码CMI（Coded Mark Inversion）码是典型的字母型平衡码之一。
CMI 在ITU-T G.703 建议中被规定为139 264 kbit/s（PDH 的四次群）和155 520 kbit/s（SDH 的STM-1）的物理/电气接口的码型。
其变换规则如下表所示：CMI 由于结构均匀，传输性能好，可以用游动数字和的方法监测误码，因此误码监测性能好。
由于它是一种电接口码型，因此有不少139 264 kbit/s 的光纤数字传输系统采用CMI 码作为光线路码型。
除了上述优点外，它不需要重新变换，就可以直接用四次群复接设备送来的CMI 码的电信号去调制光源器件，在接收端把再生还原的CMI 码的电信号直接送给四次群复用设备，而无须电接口和线路码型变换/反变换电路。
实验3线路编码
码型变换的原那么
变换后的码型便于接收端的再生定时电路 从接收到的码流中恢复出正确的位定时。 当信号中连0或连1过多时，那么等效于一 段时间没有收到脉冲，恢复位定时就很困 难，所以变换后的码型中连0或连1应尽量 少；
设备简单，码型变换较易实现； 选用的码型应具有一定的检错功能。
常见线路码型
mBnB mB1P mB1C CMI DMI 扰码等
第一局部:CMI编码简介及其编码规那 么
CMI(Coded Mark Inverse)传号反转码码 是一种二电平传号交替反转码，它的变换规那 么如下所示。变换后码速提高了一倍。
普通二进 制码
NRZ 0 1
CMI 模式1 模式2
01
01
00
11
CMI与NRZ及NZ比照举例:
CMI码变换实例
CMI编码延迟例如
1 0 0 0 -1 0 0 0 1 0 0 0
非归零的HDB3编码
示波器上观察到的HDB3编码图：
NRZ 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 -1 0 0 0 1 0 0 0
非归零的HDB3编码
注意：两者有时延，该示意图未表示出来。
实验箱HDB3模块使用说明
ADIN:
迟，并在图上清晰地标识出来。
实验数据处理及思考题
记录5组数据波形，包含原始波形、编码后 波形、译码后的波形。原始数据要求如下： 1〕 00000000 2〕 11111111 3〕 00001111 4〕 11000000 5〕 学号 如:01 00000001 32 00110010
不归零码和归零码的特点分别是什么？
数字信号入
A_OUT:HDB3编码输出
A_IN:
实验三CMI编译码及其光纤传输实验
实验三CMI编译码及其光纤传输实验一、实验目的1、了解CMI码的码型特点。
2、掌握CMI码的编码规则。
3、了解CMI码编码电路的工作原理。
4、了解CMI码译码电路的工作原理。
二、实验内容1、用示波器观察CMI码与NRZ码的对应关系2、在了解CMI编译码电路的原理基础上设计出另外一种编译码电路三、基本原理本实验使用的电路模块为CMI编译码电路，共有两个编码译码电路组成，可同时完成两路信号的编码译码工作。
该电路模块采用CPLD来实现的，其原理图如图CMI编码电路原理图3-3、3-4和CMI译码电路原理图3-5所示。
电路组成：CMI码即为传号翻转码，NRZ的“1”交替地用CMI的“00”和“11”来表示，而“0”则固定用“01”来表示，因此把信号从1位（bit）变成了2位（bit），属于二电平的NRZ 的1B2B码型，这种码的特点是有一定的纠错能力，并且易于实现，易于定时提取，因此在低速的系统中选为传输码型，图3-1为CMI码与NRZ码的对应关系。
在本实验系统中，CLK采用16.38MHz晶振二分频，这样CMI编码信号中对应NRZ 的“0”电平，信号频率应该是8.19MHz左右，对应NRZ信号的“1”电平，信号频率应该是4.09MHz左右。
即一个NRZ高电平对应CMI编码信号是12对“1100”，一个NRZ低电平对应CMI编码信号是24对“10”。
图3-1 CMI码与NRZ码的对应关系（1）CMI编码电路编码电路用来接收来自信号源的单极性非归零码（NRZ）码，并把这种码型变换为CMI码送至光发送单元，其框图如图3-2所示，电路原理图如图3-3所示。
图3-2 CMI编码框图单极性码输入该模块后首先用CLK同步，例如输入若是传号（1），则翻转输出，如果是空号（0）则打开门开关，使时钟信号取反后输出，本实验所用的NRZ码是从数字信号源输出的NRZ信号，该信号为24位PN码，其输入的信码序列可用K1～K3开关随意改变，如图3-6所示。
光纤实训报告_2
实验三光纤通信线路码实验一、实验目的1、了解光纤通信编译码方式2、了解各种编译码方式的性能3、了解光纤线路码的选码原则4、掌握CMI编码/译码原理二、实验内容1、学习光纤通信编译码方式2、了解各种码型的性能3、掌握光纤线路码的选码原则4、观察CMI编译码的波形5、学习CMI编译码模块的使用三、实验仪器示波器, RC-GT-Ⅲ(+)型光纤通信实验系统。
四、实验记录与报告要求1、观察数字信号被CMI编码后的波形与原始波形的关系。
(注:可观察数字信号上升沿对应CMI编码后的波形)原码 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0CMI码11001100 01010101 11001100 010101012、熟悉光纤数字信号传输的编码原则和传输效果的关系CMI码是二电平传号交替反转码，它的变换规则是用“01”代替“0”，用“11”、“00”交替代替“1”。
CMI码变换后码率提高了一倍，CMI编码的特点是有一定的纠错能力。
实验四三阶高密度双极性码（HDB3）原理实验一、实验目的1、了解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。
2、掌握HDB3码的编码规则。
二、实验内容1、用示波器观察单极性非归零码（NRZ）、三阶高密度双极性码（HDB3）。
2、用示波器观察HDB3译码输出波形。
三、实验仪器示波器，RC-GT-Ⅲ(+)型光纤通信实验系统。
四、实验记录与报告要求1、根据实验观察和纪录回答：（1）不归零码和归零码的特点是什么？a)单极性不归零码，无电压表示"0"，恒定正电压表示"1"，每个码元时间的中间点是采样时间，判决门限为半幅电平。
b)双极性不归零码，"1"码和"0"码都有电流，"1"为正电流，"0"为负电流，正和负的幅度相等，判决门限为零电平。
c)单极性归零码，当发"1"码时，发出正电流，但持续时间短于一个码元的时间宽度，即发出一个窄脉冲；当发"0"码时，仍然不发送电流。
光纤通信实验五CMI编译码原理及CMI码光纤传输系统
光纤通信实验五CMI编译码原理及CMI码光纤传输系统实验五CMI编译码原理及CMI码光纤传输系统⼀、实验⽬的1.了解线路码型的⽤途2.掌握CMI 编译码的⽅法⼆、实验内容1.CMI 码的光纤传输三、实验仪器1.光纤实验系统1 台2.光纤跳线1 根3.⽰波器1台四、实验原理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. 在数字电缆通信中, 电缆中传输的线路码型通常为三电平的三阶⾼密度双极性码, 即HDB3 码，它是⼀种传号以正负极性交替发送的码型。
在数字光纤通信中由于光源不可能发射负的光脉冲，因⽽不能采⽤HDB3 码，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。
2.CMI 码CMI（Coded Mark Inversion）码是典型的字母型平衡码之⼀。
CMI 在ITU-T G.703 建议中被规定为139 264 kbit/s（PDH 的四次群）和155 520 kbit/s（SDH 的STM-1）的物理/电⽓接⼝的码型。
其变换规则如下表所⽰：CMI 由于结构均匀，传输性能好，可以⽤游动数字和的⽅法监测误码，因此误码监测性能好。
由于它是⼀种电接⼝码型，因此有不少139 264 kbit/s 的光纤数字传输系统采⽤CMI 码作为光线路码型。
除了上述优点外，它不需要重新变换，就可以直接⽤四次群复接设备送来的CMI 码的电信号去调制光源器件，在接收端把再⽣还原的CMI 码的电信号直接送给四次群复⽤设备，⽽⽆须电接⼝和线路码型变换/反变换电路。
实验及HDB3码CMI码编码
• 眼图和系统性能的关系 – 最佳抽样时刻应是“眼睛”张开最大的 时刻 – 抽样失真反映了信号受噪声干扰的程度 – 水平中线对应判决门限电平
• 在抽样时刻眼图水平中线到上、下边沿之间为噪声容 限。
• 即若噪声瞬时值超过这个容限，则就可Байду номын сангаас发生错误判 决。
– 对定时误差的灵敏度可由眼图的斜边之斜率决定，斜率越 陡，对定时误差就越灵敏（斜率越大，码元持续时间越短）
HDB3码： -1 0 0 0 -V +1 0 0 0+V -1＋l -B 0 0-V＋1 -1
CMI码 CMI码的全称是传号反转码，其编码规则如下：
信息码中的“1”码交替用“11”和“00”表示，“0” 码用“01”表示。例如：
代码： 1 1 0 1 0 0 1 0
CMI码： 11 00 01 11 01 01 00 01
眼图和数字设备认知实验
一、实验目的： 进一步认识线路传输码型HDB3 学习利用眼图衡量传输系统信号性能 认知数字通信设备 二、实验仪器 1.电端机 一台 2.20M双踪示波器 一台 三、实验步骤 1.电端机（发射机）开机，按下电端机（发射机）Power键。 2.连接电端机和示波器，将电端机HDB3输出端之一与示波器通道1/2连接。 2.通过调节电端机WORD模块，使之输出1000 0010码型，利用示波器观测波形并 记录； 3.通过调节电端机WORD模块，使之输出0000 00000 0000 0000码型，利用示波器 观测波形并记录； 4.通过调节电端机WORD模块，使之输出1111 1111 1111 1111码型，利用示波器观 测波形并记录； 5.通过调节电端机使之输出8M HDB3码，利用示波器观测波形并记录（眼图）。
通信原理实验 CMI码型变换 实验报告
姓名：学号：班级：第周星期第大节实验名称：CMI码型变换一、实验目的1.掌握CMI编码规则。
2.掌握CMI编码和解码原理。
3.了解CMI同步原理和检错原理。
二、实验仪器1.ZH5001A通信原理综合实验系统2.20MHz双踪示波器三、实验内容1.CMI码编码规则测试(1)7位m序列输入，无加错，CMI输出。
用示波器观测如下数据：2.“1”码状态记忆测试(2)7位m序列输入。
用示波器观测如下数据：♦CMI编码输入数据（TPX01），1码状态记忆输出（TPX03）3.CMI码编解码波形测试用示波器观测如下数据：4.CMI码编码加错波形观测用示波器观测4个加错点加错时和不加错时的输出波形加错无错加错无错加错无错5.CMI码检错功能测试(1)输入数据为Dt，人为加入错码。
用示波器观测如下波形(2)输入数据为M，人为加入错码。
用示波器观测如下波形♦加错指示点（TPX06），检测错码检测点（TPY05）有些加错点对应的检错点都没有影响，说明输入M序列有些加错点没有6.CMI译码同步观测(1)输入Dt，不经过CMI编码。
错码。
用示波器观测如下波形(2)输入Dt，经过CMI编码。
错码。
用示波器观测如下波形♦检测错码检测点（TPY05）经过CMI编码后处在同步状态，因为周期的输入加错，所以示波器中出7.抗连0码性能测试(1)输入全0。
用示波器观测如下波形(2)看输入数据和输出数据是否相同。
用示波器观测如下波形♦CMI编码输入数据（TPX01），输出编码数据（TPY07）四、思考题1.简述CMI码型的特点。
♦不含直流♦有一定的检错能力♦易实现♦抗连0能力强2.对于AMI，HDB3和CMI长连0码，哪种码型对于定时提取更有利？CMI最有利于时钟同步，HDB3次之，而AMI对连0没有特殊处理，提取时钟能力最差。
3.CMI码收发码组是如何同步的？CMI译码器在检测到错误时（收到10序列），会扣去一个时钟脉冲，这样就使得序列错了1位，实现同步。
CMI-光纤实验报告
光纤通信实验报告姓名：学号：班级：一、实验目的：1、熟悉m序列NRZ码、任意周期码产生原理以及光纤线路CMI编译码原理。
2．初步熟练Altera公司Maxplus II仿真平台的使用。
3．进一步熟悉数字电路设计技巧。
4．基本掌握如何进行CPLD的电路设计与仿真。
5．深入理解光纤线路编译码在光纤通信系统中的实际运用方法。
二、实验内容：1. 学习使用Altera公司Maxplus II仿真平台进 行CPLD数字电路的设计与仿真。
2. 设计m序列NRZ码产生电路以及光纤线路CMI编译码电路。
m序列:伪随机序列;NRZ:不归零码;CMI编码规则: 0码: 011码: 00/11 交替;3. 通过CPLD仿真确保上述电路的正确设计。
4. 总结光纤线路编译码在光纤通信系统中的实际运用。
三、实验要求A．实验过程要求1．基本要求：在MAX+plus II软件仿真环境中，1.1、 用绘制原理图的方法建立新工程，设计CPLD内部下述电路：15位m序列NRZ码的生成电路；CMI编码电路；CMI编码输入的选择电路：周期15位m序列与由周期15位二进制码表示的本组内某学号最后四位（前面可补零）分别选择作为CMI编码输入。
CMI译码电路（在实验室条件下使用统一系统时钟，输入为CMI编码输出）；1.2、对所做设计完成正确编译。
1.3、使用仿真环境完成信号波形仿真。
CPLD电路仿真的输入输出信号即各测试点。
数字信号要求如下：输入：电路的总复位信号：1路系统时钟信号（2M）：1路CMI编码选择信号：1路输出：周期15位m序列NRZ码：1路周期15位二进制四位学号：1路CMI编码输出信号：1路CMI译码输出信号：1路1.4、对仿真信号波形结果进行原理分析，发现可能的问题并加以解决得到正确的仿真结果。
四、实验步骤根据要求在MAX-plus中画出电路图实验原理图：输入：电路的总复位信号：1位；clr 系统时钟信号（2M） ：clkx2；CMI编码输入的选择信号：select；输出：周期15位m序列NRZ码：1位；m15周期15位二进制后四位学号：1位；xuehaoCMI编码输出信号：1位；MseqCMI译码输出信号：1位；decode其中学号生成电路为：周期15位m序列NRZ码生成电路为：CMI编码电路为：CMI译码电路模块为本人学号后四位是4004，改为15位二进制码后为0100000000000100。
CMI编码与解码
CMI编码与解码设计原理CMI编码原理基带传输常用码型CMI编码的方案设计：根据CCITT推荐，由于这种码型有较多的电平跳跃，因此，含有丰富的定时信息。
在程控数字交换机中CMI码一般作为PCM四次群数字中继接口的码型，在光缆传输系统中也用做线路传输码型[1]。
CMI码的全称是传号反转码，CMI码的编码规则如下：当输入“0”码时，编码输出“01”，当输入“1”码时，编码输出则“00“和”11“交替出现[1]。
例如：NRZ代码： 1 1 0 1 0 0 1 0 CMI码： 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 根据此规则输出CMI码元的速率应为输入基带信号的2倍。
编码的总体思想是对输入的基带信号进行采样判断，如果‘0’则转化为“01”，如果为“1”则交替转化为“11”或“00”。
“0”的转化结果只有一种可以直接转化为“01”，而“1”的转化结果有两种“11”和“00”，因此需要一个信号作为判断，当前面一个“1”码编码转换的是“00”时，判断编码转化为“11”，当前一个“1”码编码转换的是“11”时，则判断编码转化为“00”。
CMI解码原理CMI码解码的方案设计:根据CCITT推荐，由于这种码型有较多的电平跳跃，因此，含有丰富的定时信息，在程控数字交换机中CMI码一般作为PCM四次群数字中继接口的码型。
CMI码的编码规则如下：当输入“0”码时，编码输出“01”，当输入“1”码时，编码输出则“00”和“11”交替出现[1]。
根据此规则，在CMI的解码模块中：如果接收到“01”码，则可解码成“0”码；如果接收到“00”码或“11”码，则可解码还原为基带信号“1”，如果接收到“10”(因为CMI编码输出是先输的高位)但是由于CMI是串行传输，码流中可能出现会出现“10”这样的错误CMI码，为了解决这个问题，我们在解“10”码时统一将其解码输出为原先值。
例如：CMI码：11 00 01 01 11 01 10 01 00输出解码： 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1代码如下：。
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实验报告
课程名称：光纤通信
实验类别：综合性□设计性□其他√实验项目：CMI编码解码实验
专业班级：通信工程1101班
姓名：学号：
实验室号：实验组号：
实验时间：批阅时间：
指导教师：成绩：
1
一、实验目的：
1.了解CMI编码原理；
2.了解CMI解码原理；
3.记录CMI编码、解码波形图；
4.掌握CMI码型应用.
二、实验仪器：
光纤通信实验箱、示波器、光纤
三、实验原理（设计方案）：
CMI（Coded Mark Inversion）码是传号反转码的简称，与双相码类似，它也是一种双极性二电平码。
其编码规则是“1”码交替用“11”和“00”两位码表示；“0”码固定地用“01”表示。
CMI码易于实现，含有丰富的定时信息。
此外，由于10为禁用码组，不会出现三个以上的连码，这个规律可以用来宏观检错。
该码已被ITU-T推荐为PCM四次群的接口码型，有时也用在速率低于
8.44Mb/s的光缆传输系统中。
四、实验步骤：
开关：K901→2、3（M）；K902→1、2（7位）；K903→1、2（N）连线：TP901→M 序列
TP903→CMI编码
TPA01→接受
TPA03→译码五、实验记录及分析2
1 记录波形图
记录波形图
2
图1：
图1说明：CMI 编码规则知，将原码的“1”码用“11”“00”码交替代替，原码的“0”码用“01”码代替，原码码元宽度是新码码元宽度的2倍。
如图，上线代表原码（M 序列），1110010
下线代表新码（CMI 码），11001101010001
可以看出，传输有时延。
图2
图2说明：CMI码具有传输延时的特点，可以看出，图中解码完全正确（上线是原码，下线是新码）。
六、实验总结
通过本次实验更加深入了解了CMI编码、解码原理，并通过调试、记录CMI编码、解码波形图掌握了CMI码型应用。
通过实际的操作巩固了书中的知识。
4。