实验三5B6B码的光纤信道传输实验一、实验目的1.了解5B6B码的编码原理；2.了解5B6B码的译码原理。3.了解5B6B码信号光纤传输的过程；4.了解5B6B码接收显示的原理。二、预习要求1、阅读通信原理有关5B6B编译码原理的章节三、实验原理（一）5B6B的编码原理5B6B线路码型是国际电报电话咨询委员会（CCITT）推荐的一种国际通用光纤通信系统中采用的线路码型，也是光纤数字传输系统中最常用的线路码型。5B6B线路码型有很多优点：码率提高的不多，便于在不中断业务情况下进行误码监测，码型变换电路简单，它是我国及世界各国四次群光纤数字传输系统中最常采用的一种码型。5B6B线路码型编码是将二进制数据流每5bit划分为一个字组，然后在相同时间段内按一个确定的规律编码为6bit码组代替原来5bit码组输出。原5bit二进制码组有25共32种不同组合，而6bit二进制码组有26共64种不同组合。若将编译码组一一对应，则有32个穴余码组未被利用。可用这些码组改善编码性能。6B码组选择的原则是：使线路码型的误码扩展及“码字数字和”（WDS）尽可能小，所谓码字数字和”，是在6B码的码字中，用“-1"代表0”码，用“+1"代表“1”码，整个码字的代数和即为WDS。如果整个码字"1"码的数目多于"0"码，则WDS为正；如果“0"码的数目多于“1"码，则WDS为负：如果0码和1*码的数目相等，则WDS为0。例如：对于0111，WDS=+2：对于0001，WDS=-2：对于0011，WDS=0。6B码组的64种组合中码字数字和（WDS）分布情况是：WDS=0的码组有20个，WDS=土2的码组有30个，WDS=土4的码组有12个，WDS=土6的码组有2个。根据这些原则选择6B码组的方法为：WDS=土4，WDS=土6的6bit码组舍去（共14种），作为禁止码组（或称“禁字”）处理；WDS=0，WDS=土2（共50种）的六位码组都可能有取舍并且取两种编码模式：一种模式是WDS=0、+2,称模式1；另一种模式是WDS=0、-2,称模式2。表3.1给出了一种5B6B码的变换规则。由该表可知，一组5B对应两组6B码。这两组6B码分别为模式1和模式2。模式1称为“+”组，模式2称为“_”组。当用模式1编码时，遇到WDS=+2的码组后，后面编码就自动转换到模式2，在模式II编码中遇到WDS=-2的码组时编码又自动转到模式I。（二）5B6B编码的实验产生及光纤传输本实验系统中使用的5B6B码是由数据发送单元模块（模块4）上CPLD可编程器件编程产生的，经光纤传输系统传输由数据接收单元模块（模块5）接收并显示输出，以便观测。在光纤信道上传输的是6B码，信号产生的产生过程如图3-1所示：其中，红色拨动开关SW401上的1、2暂时是空的，没有用。3、4、5、6、7是用来调控5B码的数据（右边5位），打在上端为“0，打在下端为1。当为“1时，SW401上面对应的5个发光二极管B4、B3、B2、B1、BO会亮，而为“0”时则不亮。通过它我们可以对5B信号进行控制。在CPLD可编程器件上，对5B信号进行编程，来产生6B信号在光纤上进行传输。11
11 实验三 5B6B 码的光纤信道传输实验 一、实验目的 1. 了解 5B6B 码的编码原理； 2. 了解 5B6B 码的译码原理。 3. 了解 5B6B 码信号光纤传输的过程； 4．了解 5B6B 码接收显示的原理。 二、预习要求 1、 阅读通信原理有关 5B6B 编译码原理的章节 三、实验原理 （一） 5B6B 的编码原理 5B6B 线路码型是国际电报电话咨询委员会（CCITT）推荐的一种国际通用光纤通信系统中 采用的线路码型，也是光纤数字传输系统中最常用的线路码型。5B6B 线路码型有很多优点：码 率提高的不多，便于在不中断业务情况下进行误码监测，码型变换电路简单，它是我国及世界 各国四次群光纤数字传输系统中最常采用的一种码型。 5B6B 线路码型编码是将二进制数据流每 5bit 划分为一个字组，然后在相同时间段内按一 个确定的规律编码为 6bit 码组代替原来 5bit 码组输出。原 5bit 二进制码组有 2^5 共 32 种不 同组合，而 6bit 二进制码组有 2^6 共 64 种不同组合。若将编译码组一一对应，则有 32 个冗 余码组未被利用。可用这些码组改善编码性能。 6B 码组选择的原则是：使线路码型的误码扩展及“码字数字和”（WDS）尽可能小，所谓“码 字数字和”，是在 6B 码的码字中，用“-1”代表“0”码， 用“+1”代表“１”码，整个码字的代数和 即为 WDS。如果整个码字“1”码的数目多于“0”码，则 WDS 为正；如果“0”码的数目多于“1”码， 则 WDS 为负；如果“0”码和“1”码的数目相等，则 WDS 为 0。例如：对于 0111，WDS=+2；对 于 0001， WDS=-2；对于 0011，WDS=0。 6B 码组的 64 种组合中码字数字和（WDS）分布 情况是：WDS=0 的码组有 20 个,WDS=±2 的码组有 30 个,WDS=±4 的码组有 12 个,WDS=±6 的码 组有 2 个。根据这些原则选择 6B 码组的方法为：WDS=±4，WDS=±6 的 6bit 码组舍去（共 14 种），作为禁止码组（或称“禁字”）处理；WDS=0,WDS=±2(共 50 种)的六位码组都可能有取舍， 并且取两种编码模式：一种模式是 WDS =0、+2,称模式 1；另一种模式是 WDS =0、-2,称模式 2。 表 3.1 给出了一种 5B6B 码的变换规则。由该表可知，一组 5B 对应两组 6B 码。这两组 6B 码分别为模式 1 和模式 2。模式 1 称为“+”组，模式 2 称为“-”组。当用模式 1 编码时，遇 到 WDS=+2 的码组后，后面编码就自动转换到模式 2，在模式 II 编码中遇到 WDS=-2 的码组时编 码又自动转到模式 I。 （二） 5B6B 编码的实验产生及光纤传输 本实验系统中使用的 5B6B 码是由数据发送单元模块（模块 4）上 CPLD 可编程器件编程产 生的，经光纤传输系统传输由数据接收单元模块（模块 5）接收并显示输出，以便观测。在光 纤信道上传输的是 6B 码，信号产生的产生过程如图 3-1 所示： 其中，红色拨动开关 SW401 上的 1、2 暂时是空的，没有用。3、4、5、6、7 是用来调控 5B 码的数据（右边 5 位），打在上端为‘0’，打在下端为‘1’。当为‘1’时，SW401 上面对应的 5 个发光二极管 B4、B3、B2、B1、B0 会亮，而为‘0’时则不亮。通过它我们可以对 5B 信号进行 控制。在 CPLD 可编程器件上，对 5B 信号进行编程，来产生 6B 信号在光纤上进行传输
注意：本实验平台中，采用的5B6B编码方式为5B6B-1编码表中的模式1。因此，在查表时要注意不要对照错了。5B6B信号的传输过程如图3一2所示：其中，开关K502控制数据接收单元是接收1310波长传输的数据信号还是接收1550波长传输的数据信号，当开关置于1、2位置时，接收的是1310传输的信号：当开关置于2、3位置时，接收的是1550传输的信号。表3-1 55B6B—1编码表输入二进制组5B输出二进制组6B发光二极管B4B3模式1模式2B2B1BO000000000111000111100001.0111000111002000101100011100013000111010011010014001000110100110105001010100110100116001011011001011007001111110010001108010001001101001109010010101010101011001010010111101000110011110011101100012011001010110101001301101011110100001140111010111001000115011111101001101001610000001011001011171000101110110001018100100110111001001910011110101001010201010011011000100121101011110100001012210110101010101010231011101100101100124100101011010100102511001001101001101261101011001011001027110110101100101102811100100101100101291110110001110001112
12 注意：本实验平台中，采用的 5B6B 编码方式为 5B6B-1 编码表中的模式 1。因此，在查表 时要注意不要对照错了。 5B6B 信号的传输过程如图 3－2 所示：其中，开关 K502 控制数据接收单元是接收 1310 波 长传输的数据信号还是接收 1550 波长传输的数据信号，当开关置于 1、2 位置时，接收的是 1310 传输的信号；当开关置于 2、3 位置时，接收的是 1550 传输的信号。 表 3－1 5B6B—1 编码表 输入二进制组 5B 输出二进制组 6B 发光二极管 B4 B3 B2 B1 B0 模式 1 模式 2 0 0 0 0 0 0 000111 000111 1 0 0 0 0 1 011100 011100 2 0 0 0 1 0 110001 110001 3 0 0 0 1 1 101001 101001 4 0 0 1 0 0 011010 011010 5 0 0 1 0 1 010011 010011 6 0 0 1 1 0 101100 101100 7 0 0 1 1 1 111001 000110 8 0 1 0 0 0 100110 100110 9 0 1 0 0 1 010101 010101 10 0 1 0 1 0 010111 101000 11 0 1 0 1 1 100111 011000 12 0 1 1 0 0 101011 010100 13 0 1 1 0 1 011110 100001 14 0 1 1 1 0 101110 010001 15 0 1 1 1 1 110100 110100 16 1 0 0 0 0 001011 001011 17 1 0 0 0 1 011101 100010 18 1 0 0 1 0 011011 100100 19 1 0 0 1 1 110101 001010 20 1 0 1 0 0 110110 001001 21 1 0 1 0 1 111010 000101 22 1 0 1 1 0 101010 101010 23 1 0 1 1 1 011001 011001 24 1 1 0 0 0 101101 010010 25 1 1 0 0 1 001101 001101 26 1 1 0 1 0 110010 110010 27 1 1 0 1 1 010110 010110 28 1 1 1 0 0 100101 100101 29 1 1 1 0 1 100011 100011
3011100011100011103111111110001111000B4 B3B2B1B0学000000234567TP4085B控制U401SW401CPLD可编程器件6B编码输出输入AEPM71285B时钟TP407TP405U402Y6B时钟输出AT89C20515B数据输出图3-15B6B码的产生过程TP7021702J701TP70185B6BU401TP408出显示输出CPLD光纤传输系统K502TP9025B6BJ902J9011310/1550码05B6B出图3-25B6B码光传输过程（三）5B6B码的译码原理5B6B引路码型的译码原则是：将收到的6bit码组按原编码表还原为5bit码组，然后经并/串变换输出为原二进制数字码流。需要指出的是，有两个问题需要解决：（1）接收译码端如何像发送端一样，按6bit的编码分组进行时序上的同步；（2）由于经传输等原因会产生误码，因而在收端会出现原编码表中未选用的六位码组（这种未选用的六位码组称为“禁字”)。出现“禁字”的码组，应以什么样的5bit码组数据输出。“禁字”在译码器中的译码表选择应以误码增值最小为原则。（四）6B的译码电路组成在本实验系统中，译码电路由U501（EPM7064）、J501（双排针下载接口）、J502（数据码13
13 30 1 1 1 1 0 001110 001110 31 1 1 1 1 1 111000 111000 图 3-1 5B6B 码的产生过程 图 3-2 5B6B 码光传输过程 （三）5B6B 码的译码原理 5B6B 引路码型的译码原则是：将收到的 6bit 码组按原编码表还原为 5bit 码组，然后经并 ／串变换输出为原二进制数字码流。 需要指出的是，有两个问题需要解决： （1）接收译码端如何像发送端一样，按 6bit 的编码分组进行时序上的同步； （2）由于经传输等原因会产生误码，因而在收端会出现原编码表中未选用的六位码组（这 种未选用的六位码组称为“禁字”）。出现“禁字”的码组，应以什么样的 5bit 码组数据输出。 “禁字”在译码器中的译码表选择应以误码增值最小为原则。 （四）6B 的译码电路组成 在本实验系统中，译码电路由 U501（EPM7064）、J501（双排针下载接口）、J502（数据码 1 2 3 4 5 6 7 CPLD 可编程器件 EPM7128 U402 AT89C2051 5B 控制 输入 5B 时钟 6B 编码输出 6B 时钟输出 U401 TP407 TP408 TP405 5B 数据输出 SW401 B4 B3 B2 B1 B0 CPLD 5B6B 码 5B6B 5B6B 6B 出6B 出 J701 J901 J902 U401 TP408 TP701 TP702 TP902 K502 显示输出 J702 光纤传输系统 1310／1550
长选择开关）、SW501（人工复位按键）、U502（AT89C2051）、K502（波长选择开关）、K503（置于2、3）、U503（MAX7219）、U504（四位数码管）和U505（四位数码管）等组成。本实验过程中，还有一个重要开关K503，图3一2中未标出，它控制数据接收单元是接收5B6B码信号还是内置误码信号。当开关位于1、2位置时，表明接收内置误码的输入：当开关位于2、3位置时，表明接收5B6B码。因此在实验时，首先应把此开关置于正确的位置。关于5B6B码的显示输出，如图3-3所示。光收端机接收到6B数据，经过译码还原为5B数据，在四位数码管上显示出来，右两位为接收的6B数据，左两位为译码还原的5B数据。例如：当通过开关控制5B信号为00000，即5B信号为0，则在数据接收单元的数字显示器上5B对应的位置显示“00（十进制显示）；而在6B对应的位置显示07（八进制显示），因为通过查表可知5B的“0”信号对应的6B码应为“000111'，则三位一读显示为“07。当通过开关控制5B信号为11111（二进制选择），即5B信号为31时，则在数据接收单元的数字显示器上5B对应的位置显示‘31'；而通过查表可知，5B信号的31应对应6B信号的“111000'，则在6B对应的位置应显示“70（八进制显示）。这样，我们就可以通过查表来对照检查实验传输的正确性。对应的5B、6B码的显示U503MAX72195B6B数码显示U5015B6B接收EPM7064AT89C2051U502图3-3接收端5B6B输出显示示意图四、实验内容1.了解5B6B码信号光纤传输的过程。2.了解5B6B码接收显示的原理。3.调整5B信号，记录显示数据并对照检查。14
14 长选择开关）、SW501（人工复位按键）、U502（AT89C2051）、K502（波长选择开关）、K503（置 于 2、3）、U503（MAX7219）、U504（四位数码管）和 U505（四位数码管）等组成。 本实验过程中，还有一个重要开关 K503，图 3－2 中未标出，它控制数据接收单元是接收 5B6B 码信号还是内置误码信号。当开关位于 1、2 位置时，表明接收内置误码的输入；当开关 位于 2、3 位置时，表明接收 5B6B 码。因此在实验时，首先应把此开关置于正确的位置。 关于 5B6B 码的显示输出，如图 3-3 所示。光收端机接收到 6B 数据，经过译码还原为 5B 数据，在四位数码管上显示出来，右两位为接收的 6B 数据，左两位为译码还原的 5B 数据。例 如：当通过开关控制 5B 信号为 00000，即 5B 信号为 0，则在数据接收单元的数字显示器上 5B 对应的位置显示‘00’（十进制显示）；而在 6B 对应的位置显示‘07’（八进制显示），因为通过 查表可知 5B 的‘0’信号对应的 6B 码应为‘000111’，则三位一读显示为‘07’。当通过开关控 制 5B 信号为 11111（二进制选择），即 5B 信号为 31 时，则在数据接收单元的数字显示器上 5B 对应的位置显示‘31’；而通过查表可知，5B 信号的 31 应对应 6B 信号的‘111000’，则在 6B 对应的位置应显示‘70’（八进制显示）。这样，我们就可以通过查表来对照检查实验传输的正 确性。 图 3－3 接收端 5B6B 输出显示示意图 四、实验内容 1． 了解 5B6B 码信号光纤传输的过程。 2． 了解 5B6B 码接收显示的原理。 3． 调整 5B 信号，记录显示数据并对照检查。 MAX7219 AT89C2051 U502 U503 5B6B 数码显示 对应的 5B、6B 码的显示 5B6B 接收 EPM7064 U501
五、实验步骤及注意事项1.将K503置于2、3位置；K503的作用是选择系统工作在误码测试状态还是5B6B接收状态：K503的1与2相连，工作在误码测试状态；K503的2与3相连，工作在5B6B接收状态。2.将J701和J901跳线分别设置在“5B6B”位置；3.将J702和J902跳线分别设置在“6B出”位置上；4.调整开关K502，可以设置是接收1310波长传输的信号还是1550波长传输的信号。K502的1与2脚相连：1310波长：K502的2与3脚相连：1550波长；5.调节数据发送模块中的红色拔动开关SW401，以控制5B信号：6、观察并记录TP405、TP406、TP407、TP408、TP701/TP901、TP702/TP902位置处的波形。7.观察并记录数据接收单元上数字显示器上的显示数据：8.查表检查正确性。即5B6B一1编码表中的模式1的数据信号。注意：K503、K502的位置。六、测量点说明1.TP405：5B数据信号波形2.TP406：5B时钟信号波形3.TP407：6B时钟信号波形4.TP408：6B数据信号波形白口门5B时钟信号23456123455616B时钟信号TP4055B数据信号波形输出，波形由红色拨动开关SW401决定，有32种状况可供输出，是从00000到11111。TP4086B数据信号波形输出，波形由测量点TP405的5B输入波形决定，即在相同周期内比5B输入波形多一位输出。用示波器观察此波形时一定要用双踪探头和TP405同时观察，同样对TP406、TP407两测量点观察时也是如此。七、实验报告要求1.分析电路的工作原理，叙述其工作过程。2.根据测试的实验数据，现象与波形。写出分析的结果与实测的是否一致。3.出本次实验的心得体会，以及对本次实验的改进意见。15
15 五、实验步骤及注意事项 1．将 K503 置于 2、3 位置； K503 的作用是选择系统工作在误码测试状态还是 5B6B 接收状态： K503 的 1 与 2 相连，工作在误码测试状态； K503 的 2 与 3 相连，工作在 5B6B 接收状态。 2．将 J701 和 J901 跳线分别设置在“5B6B”位置； 3．将 J702 和 J902 跳线分别设置在 “6B 出”位置上； 4．调整开关 K502，可以设置是接收 1310 波长传输的信号还是 1550 波长传输的信号。 K502 的 1 与 2 脚相连：1310 波长； K502 的 2 与 3 脚相连：1550 波长； 5．调节数据发送模块中的红色拔动开关 SW401，以控制 5B 信号； 6、观察并记录 TP405、TP406、TP407、TP408、TP701/TP901、TP702/TP902 位置处的波形。 7．观察并记录数据接收单元上数字显示器上的显示数据； 8．查表检查正确性。即 5B6B－1 编码表中的模式 1 的数据信号。 注意：K503、K502 的位置。 六、测量点说明 1．TP405: 5B 数据信号波形 2．TP406: 5B 时钟信号波形 3．TP407：6B 时钟信号波形 4．TP408：6B 数据信号波形 5B 时钟信号 6B 时钟信号 TP405： 5B 数据信号波形输出，波形由红色拨动开关 SW401 决定，有 32 种状况可供输出，是 从 00000 到 11111。 TP408： 6B 数据信号波形输出，波形由测量点 TP405 的 5B 输入波形决定，即在相同周期内比 5B 输入波形多一位输出。用示波器观察此波形时一定要用双踪探头和 TP405 同时 观察，同样对 TP406、 TP407 两测量点观察时也是如此。 七、实验报告要求 1.分析电路的工作原理，叙述其工作过程。 2.根据测试的实验数据，现象与波形。写出分析的结果与实测的是否一致。 3.出本次实验的心得体会，以及对本次实验的改进意见。 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6