毕业论文--基于VHDL语言的HDB3码编解码器设计.doc

前言
在数字通信系统中消息的传输有基带信号的选择问题,因为并不是所有电波都能在信道中传输。当数字信号进行长距离传输时要求线路传输码型的频谱不含直流分量,并且只有很少的低频分量和高频分量。其次,传输码型中应含有定时时钟信息,以利于收端定时时钟的提取,在基带传输系统中,定时信息是在接收端再生原始信息所必需的。再次,实际传输系统常希望在不中断通信的前提下,能监视误码,如果传输码型有一定的规律性,那么就可以根据这一规律性来检测传输质量,以便做到自动监测,因此,传输码型应具有一定的误码检测能力。当然,对传输码型的选择还需要编码和解码设备尽量简单等要求,但以上的几点是最主要的考虑因素。以上要求导致了HDB3码的出现并获广泛应用。HDB3(High Density Bipolar三阶高密度双极性)码是在AMl码的基础上改进的一种双极性归零码,它除具有AMI码功率谱中无直流分量,可进行差错自检等优点外,还克服了AMl码当信息中出现连“O”码时定时提取困难的缺点,而且HDB3码频谱能量主要集中在基波频率以下,占用频带较窄,因此HDB3码的编解码就显得极为重要了。目前,HDB3码主要由专用集成电路及相应匹配的外围中小规模集成芯片来实现,但集成程度不高,特别是位同步提取非常复杂,不易实现。随着可编程器件的发展,这一难题得到了很好地解决。本设计就是用VHDL语言实现HDB3码的编/解码器功能。
第一章基带传输码型介绍及HDB3码编/译码原理
数字基带信号
数字基带信号的传输是数字通信系统的重要组成部分之一。在数字通信中,有些场合可不经过载波调制和解调过程,而对基带信号进行直接传输。为使基带信号能适合在基带信道中传输,通常要经过基带信号变化,这种变化过程事实上就是编码过程。于是,出现了各种各样常用码型。不同码型有不同的特点和不同的用途。
作为传输用的基带信号归纳起来有如下要求:1 希望将原始信息符号编制成适合与传输用的码型;2 对所选码型的电波形,希望它适宜在信道中传输。可进行基带传输的码型较多。
1、AMI码
AMI码称为传号交替反转码。其编码规则为代码中的0仍为传输码0,而把代码中1交替地变化为传输码的+1-1+1-1,、、、。举例如下。
消息代码:0 1 1 1 0 0 1 0 、、、
AMI 码:0 +1 -1 +1 0 0 -1 0 、、、或
0 -1 +1 -1 0 0 +1 0 、、、
AMI码的特点:
无直流成分且低频成分很小,因而在信道传输中不易造成信号失真。
编码电路简单,便于观察误码状况。
由于它可能出现长的连0串,因而不利于接受端的定时信号的提取。
2、HDB3码
这种码型在数字通信中用得很多,HDB3码是AMI码的改进型,称为三阶高密度双极性码。它克服了AMI码的长连0传现象。
NRZ,AMI,HDB3码之间的对应关系
假设信息码为0000 0110 0001 0000,对应的NRZ码、AMI码,HDB3码如图1-1所示。

信息代码 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0
AMI波形
AMI代码 0 0 0 0 0 1 -1 0 0 0 0 1 0 0 0 0
NRZ波形
HDB3代码 B 0 0 V 0 -1 1 -B 0 0 -V 1 0 0 0 V
HDB3波形
图1-1 NRZ ,AMI,HDB3码型图
分析表现,AMI码及HDB3码的功率谱不含有离散谱fS成份(fS=1/TS,等于位同步信号频率)。在通信的终端需将他们译码为NRZ码才能送给数字终端机或数/模转换电路。在做译码时必须提供位同步信号。工程上,一般将AMI或HDB3码数字信号进行整流处理,(RZ|τ=)。由于整流后的AMI,HDB3码中含有离散谱fS,故可用一选频网络得到频率为fS的正弦波,经整形、限幅、放大处理后即可得到位同步信号。
HDB3码编码原理
HDB3码的编码规则:
(1) 将消息代码变换成AMI码;
(2) 检查AMI码中的连0情况,当无4个以上的连0传时,则保持AMI的形式不变;若出现4个或4个以上连0时,则将1后的第4个0变为与前一非0符号(+1或-1)同极性的符号,用V表示(+1记为+V,-1记为-V
(3)检查相邻V符号间的非0符号的个数是否为偶数,若为偶数,则再将当前的V符号的前一非0符号后的第1个0变为+B或-B符号,且B的极性与前一非0符号的极性相反,并使后面的非0符号从V符号开始再交替变化。
举例如下:
代码: 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1
HDB3码: +1 0 -1 0 +1 -1 0 0 0 -1 0 +1 -1