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HDB3编译码课程设计报告（完整）.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.52M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    一、设计总体思路
    1．1数字基带通信系统
    1．2 HDB3编译码
    二、单元电路的设计
    2．1编译码器功能模块电路
    2．2双/单极性变换电路
    2．3位同步信号的提取
    三、系统仿真
    3．1 HDB3编译码模块仿真
    3．3位同步单元电路仿真
    四、调试结果
    五、设计体会与心得
    六、附录（总原理图）
    七、参考文献
    目录 一、设计总体思路............................................................... 1 1．1 数字基带通信系统................................................ 1 1．2 HDB3 编译码......................................................1 二、单元电路的设计........................................................... 4 2．1 编译码器功能模块电路........................................ 4 2．2 双/单极性变换电路............................................... 5 2．3 位同步信号的提取................................................ 6 三、系统仿真........................................................................8 3．1 HDB3 编译码模块仿真.........................................8 3．3 位同步单元电路仿真............................................ 9 四、调试结果......................................................................11 五、设计体会与心得......................................................... 13 六、附录（总原理图）..................................................... 15 七、参考文献......................................................................16
    一、设计总体思路 1．1 数字基带通信系统 数字基带传输系统的输入信号是由终端设备或编码设备产生 的二进制脉冲序列，通常使用的是单极性的矩形脉冲信号（NRZ 码）。为了使这种信号适合于信道的传输，一般要经过码型变换器， 把单极性的二进制脉冲变成双极性脉冲（如 AMI 或 HDB3 码）。 发送滤波器对码脉冲进行波形转换，以减小信号在基带传输系统 中传输时产生的码间串扰。码间串扰和信道噪声是影响基带信号 进行可靠传输的主要因素，而它们都与基带传输系统的传输特性 有密切的关系，为了使基带系统的总传输特性能够把码间串扰和 信道噪声的影响减少到尽量小的程度，是基带传输系统的设计目 的。 信号在传输过程中，由于信道特性不理想及加性噪声的影响， 会使接收到的信号波形产生失真，为了减小失真对信号的影响， 接收信号首先进入接收滤波器滤波，然后再经均衡器对失真信号 进行校正，最后由抽样判决器恢复数字基带脉冲序列。 1．2 HDB3 编译码 在生活中，我们得到的大多是低频信号或直流信号，但是， 在含有直流分量和较丰富低频分量的单极性基带信号波形不适合 在普通的信道中传输，因为一般的信道的低频传输特性差容易受 噪声的干扰，可能造成信号严重畸变，甚至可能被噪声完全淹没 1
    而分不出信号，因此有必要对传输的信号进行编码，而经过信道 编码后的传输码却具有较强的波形抗干扰性。我们比较常用的编 码规则有 HDB3 和 AMI 编码。 HDB3 码的全称是 3 阶高密度双极性码，它是 AMI 码的一种改 进型，其目的是为了保持 AMI 码的优点而克服其缺点，使连“0” 个数不超过 3 个。其编码规则如下： （1） 当信码的连“0”个数不超过 3 时，仍按 AMI 码的规则 编，即传号极性交替； （2）当连“0”个数超过 3 时，则将第 4 个“0”改为非“0” 脉冲，记为+V 或-V，称之为破坏脉冲。相邻 V 码的极性必须交替 出现，以确保编好的码中无直流； （3）为了便于识别， V 码的极性应与其前一个非“0”脉冲的 极性相同，否则，将四连“0”的第一个“0”更改为与该破坏脉 冲相同极性的脉冲，并记为+B 或-B； （4） 破坏脉冲之后的传号码极性也要交替。 例如： 代 码： 1000 0 1000 0 1 1 000 0 l 1 AMI 码： -1000 0 +1000 0 -1 +1 000 0 -1 +1 HDB3 码： -1000 -V +1000 +V -1 +1 -B00 -V +1 -1 其中的±V 脉冲和±B 脉冲与±1 脉冲波形相同，用 V 或 B 符 号的目的是为了示意是将原信码的“0”变换成“1”码。 2
    虽然 HDB3 码的编码规则比较复杂，但译码却比较简单。 从 上述原理看出，每一个破坏符号 V 总是与前一非 0 符号同极性(包 括 B 在内)。 这就是说，从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点 V，于 是也断定 V 符号及其前面的 3 个符号必是连 0 符号，从而恢复 4 个连 0 码，再将所有-1 变成+1 后便得到原消息代码。HDB3 码保持 了 AMI 码的优点外，还将连“0”码限制在 3 个以内，故有利于定 时信号的提取。 HDB3 编译码原理框图如下图所示： 图 1.1 总原理框图 3
    二、单元电路的设计 2．1 编译码器功能模块电路 本单元用 CD22103 集成电路进行 HDB3 编译码。编码时，需 输入 NRZ 码及位同步信号，由数字信源单元提供，CD22103 编码 输出两路并行信号，+H—OUT 和-H—OUT，它们都是半占空比的 正脉冲信号，分别与 HDB3 码的正极性信号及负极性信号相对应。 根据编码规则可以的出，每一个破坏符号 V 总是与前一非 0 符号同极性(包括 B 在内)。这就是说，从收到的符号序列中可以 容易地找到破坏点 V，于是也断定 V 符号及其前面的 3 个符号必是 连 0 符号，从而恢复 4 个连 0 码，再将所有-1 变成+1 后便得到原 消息代码。HDB3 码保持了 AMI 码的优点外，还将连“0”码限制在 3 个以内，故有利于定时信号的提取。 NRZIN BSIN HDB3 编译码器 +H—OUT H—OUT 单一双变换 HDB3 图 2.1HDB3 编码方框图 4
    HDB3 译码电路图与单双极性变化电路图如下： 图 2.2 HDB3 译码电路图与单双极性变化电路图 2．2 双/单极性变换电路 译 码 时 ， 需 将 HDB3 码 变 换 成 两 路 单 极 性 信 号 分 别 送 到 CD22103 的+H—IN 和-H—IN 引脚，来实现此功能的是下面所示 的双/单变换电路。双/单极性变换及相加器构成一个整流器。整流 后的 HDB3 信号含有位同步信号频率离散谱，将为下一步译提取 位同步信息。 根据编码规则可以的出，每一个破坏符号 V 总是与前一非 0 符号同极性(包括 B 在内)。这就是说，从收到的符号序列中可以 容易地找到破坏点 V，于是也断定 V 符号及其前面的 3 个符号必是 连 0 符号，从而恢复 4 个连 0 码，再将所有-1 变成+1 后便得到原 消息代码。HDB3 码保持了 AMI 码的优点外，还将连“0”码限制在 3 个以内，故有利于定时信号的提取。 HDB3IN BSIN HDB3 编 译码器 +HOUT HOUT NRZ 双 一 单 变 换 图 2.3HDB3 译码方框图 5
    图 2.4 双/单极性变化电路图 2．3 位同步信号的提取 数字信号传输过程中，收发两端一定要有一个时间上同步的 问题。发端某一时刻发出一个码元，收端在相应某一时刻（一般 滞后一个固定时间）抽样判决后再生这个码元，这样收发两端的 码元一一对应不会搞错。在本单元电路中，位同步信号的离散谱 来自上一级的整流后的信号，由于位同步频率比较低，很难将有 源带通滤波器的带宽做得很窄，它输出的 BPF 信号是一个幅度和 周期都不恒定的正弦信号，对此信号进行限幅放大处理后得到幅 度恒定、周期变化的脉冲信号，但仍不能将此信号作为译码器的 位同步信号，需要进一步处理，当锁相环自然谐振频率足够小时， 对输入的电压信号可等效为窄带带通滤波器，它可以输出一个符 合译码要求的位同步信号 BS—R。 HDB3D 带通 限幅放大 锁相环 图 2.5 位同步信号提取方框图 BSR 6
    图 2.6 位同步信号电路图 7
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