【正文】 指導(dǎo)教師 (簽字 )： 2021 年 3 月 4 日 說明： 本報(bào)告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )課題任務(wù)的學(xué)生在畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 正式開始的第 1 周周五之前獨(dú)立撰寫完成，并交指導(dǎo)教師審閱。 可行性分析： 1. 掌握線路碼型的設(shè)計(jì)原則； 2. 對(duì)比 HDB3 碼、 NRZ 碼、 AMI 碼，掌握 HDB3 碼的優(yōu)點(diǎn)； 3. 熟練掌握從時(shí)域和頻域兩方面對(duì)信號(hào)性能進(jìn)行研究； 4. 培養(yǎng)自學(xué)能力，獨(dú)立分析問題、解決問題的能力； 5． 培養(yǎng)了獨(dú)立開展研究的 能力，掌握了科研的基礎(chǔ)方法。 應(yīng)用現(xiàn)狀綜述： HDB3 碼， 三階高密度雙極性碼， 是串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N重要編碼方式。 2月 28日至 3月 13日 研究 HDB3編解碼的基本原理 。感謝畢設(shè)過程中給我以幫助的同學(xué)。 圖 421 譯碼輸出 序列波形 由圖 421 可知，譯碼輸出波形對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制序列是： 00000 00001 10000 01101 01000 01010 10110 01001 01001 00001 11000 00110 00010 00000 00111 10010 11101 11111 01010 11010 譯碼序列與輸入的 HDB3 碼序列相比，有四個(gè)碼元的時(shí)延，與源信息序列相比，有八個(gè)碼元的時(shí)延。 +1 序列 分路 和 1 序 列 分路 的波形圖分別如圖 413 和圖414。 從時(shí)域波形圖來看， HDB3 編碼采用的 雙極性歸零碼 本身 攜帶有定時(shí)信息，在接受 22 端很容易提取時(shí)鐘信號(hào)； 而信源采用的單 極性不歸零碼 不存在這一優(yōu)勢(shì)。 圖 47 信息時(shí)延四個(gè)碼元與“ B”碼合路序列波形 由圖 47 可知，信息序列時(shí)延四個(gè)碼元與“ B”碼序列合路波形對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制序列是： 00000 11100 00110 10110 00101 01011 00100 10100 10000 11100 00011 10001 00001 00011 11001 01110 11111 10101 01101 00001 圖 48 信息時(shí)延四個(gè)碼元與“ B”碼合路序列 AMI 碼編碼波形 由圖 48 可知，信息時(shí)延四個(gè)碼元與“ B”碼合路序列的 AMI 編碼波形（采用雙極性歸零碼型）對(duì)應(yīng)的序列是： 0 0 0 0 0 +1 1 +1 0 0 0 0 1 +1 0 1 0 +1 1 0 0 0 +1 0 1 0 +1 0 1 +1 0 0 1 0 0 +1 0 1 0 0 +1 0 0 0 0 1 +1 1 0 0 0 0 0 +1 1 +1 0 0 0 1 0 0 0 0 +1 0 0 0 1 +1 1 +1 0 0 1 0 +1 1 +1 0 1 +1 1 +1 1 +1 0 1 0 +1 0 1 +1 0 1 0 0 0 0 +1 容易驗(yàn)證，信息序列時(shí)延四個(gè)碼元后與“ B”碼序列合路后序列的 AMI 碼編碼序列中，“ 0”碼未變，“ 1”碼交替編為“ +1”、“ 1”。 時(shí)鐘 信號(hào)波形如圖 44 所示，作為波形參照。同時(shí)，為了便于理解整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)序邏輯，還 將給出一些重要參數(shù)的設(shè)置。 首先，接收端將“ +1000+1”、“ 10001”、“ +100+1”和“ 1001”這四種特殊序列依次恢復(fù)為“ +10000”、“ 10000”、“ 0000”和“ 0000”；然后將 + 1 均恢復(fù)為 1 即可。 時(shí)延后的 “ V”碼序列每輸入一個(gè)“ 1”，計(jì)數(shù)器清零。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出一方面 是 “ V”碼序列，另一方面輸入到后續(xù)的“ B”碼產(chǎn)生器。 HDB3 碼編碼器硬件電路設(shè)計(jì)應(yīng)該包含四個(gè)模塊：四連“ 0”檢測(cè)器、“ V”碼產(chǎn)生信 源四 連 “ 0 ” 檢 測(cè) 器 產(chǎn) 生 V 碼產(chǎn) 生 B 碼合 路A M I 碼 編 碼 器A M I 碼 編 碼 器合 路H D B 3 碼 輸 出 12 器、“ B”碼產(chǎn)生器和 AMI 碼編碼器。 11 3 編譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 編碼器設(shè)計(jì)方案 HDB3 碼是 AMI 碼的改進(jìn)形式。 9 圖 23 函數(shù)庫對(duì)話框 選擇 Non Linear 中的 Rectify 可以實(shí)現(xiàn)全波整流功能。 在 HDB3 碼的編譯碼系統(tǒng)仿真中，搭建并調(diào)試成功編碼系統(tǒng)，進(jìn)行譯碼系 統(tǒng)搭建和調(diào)試時(shí)，編碼系統(tǒng)就不需要再動(dòng)，為使界面美觀，且觀察、調(diào)試譯碼系統(tǒng)更加方便，可以把編碼系統(tǒng)用子系統(tǒng)圖符表示。它們分別用于基本通信系統(tǒng)的仿真、 DSP 系統(tǒng)的仿真、邏輯模擬、無線通信系統(tǒng)射頻模塊的仿真與科學(xué)計(jì)算軟件 Matlab 的鏈接。 SystemView 圖符庫簡(jiǎn)介 SystemView 的圖符庫是進(jìn)行仿真的基本單元，可分為基本庫（ Main Libraries）、專業(yè)庫（ Optional Libraries）以及自定義庫（ Custom Libraries）三種。因而，需將該數(shù)字微波通信設(shè)備輸出的 ，然后再通過電纜傳輸至遠(yuǎn)處的數(shù)字終端復(fù)用設(shè)備，而此數(shù)字復(fù)用終端設(shè)備在收到 HDB3 碼后，立即設(shè)法從傳來的 HDB3 碼中提取出符號(hào)同步信號(hào)（即時(shí)鐘分量），再將 HDB3 碼型變換為單極性不歸零碼序列，這樣就完成了遠(yuǎn)距離的數(shù)字基帶傳輸。 HDB3 碼的應(yīng)用 CCITT 建議， HDB3 碼為 PCM 系統(tǒng)歐洲系列時(shí)分多路數(shù)字復(fù)接一次群 、二次群 、三次群 。 （ 3）便于從接收端的線路碼中提取符號(hào)同步信號(hào)。由于脈沖幅度調(diào)制的頻帶利用率高，所以數(shù)字 PAM 信號(hào)特別使用在限帶基帶信道中傳輸。 隨著數(shù)字通信的發(fā)展，人們先后提出了許多適合線路傳輸?shù)拇a型。通常采用的線路碼型有 AMI 碼（雙極性傳 號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼）和 HDB3 碼（三階高密度雙極性碼）等。 關(guān)鍵字： HDB3 碼； SystemView；編譯碼 II ABSTRACT In the digital munications, actually, digital baseband signal should be transmitted between munication equipments by coaxial cable or other transmission medium. The codes usually used are AMI, HDB3 and so on. This paper will discuss the design and implement of codec of HDB3. Based on rules of HDB3, HDB3 codec design will be given(there are four modules in encoder, namely, detection of four 0 sequence in source information, generator of “V”, violation of the AMI rule, generator of “B”, obeying the AMI rule, and AMI encoder). With the help of SystemView software, codec system will be constructed, and the result will be analyzed. The software, SystemView, is very strong in function, with much content. The brief introduce will be given, and the button referred to in the HDB3 codec system described detailedly, including it’s function and parameters. The result demonstrates the validity of HDB3 codec design. In addition, the system is not plicated in circuit and little in time delay. Moreover, the spectrum is corresponded to requirements of digital munication codes. Key words: HDB3 code。 HDB3 碼雖然采用的是雙極性歸零碼型，但由于碼元之間引入了相關(guān)性，頻譜結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，主瓣寬度與不歸零碼型相同。 （ 2）減少線路碼頻譜中的高頻分 量。 要求在基帶傳輸中具有內(nèi)在的檢錯(cuò)能力，可檢測(cè)出基帶信號(hào)碼流中錯(cuò)誤的信號(hào)狀態(tài)。 例如，某數(shù)字微波通信設(shè)備輸出的 電纜傳向相隔幾千米遠(yuǎn)的另一個(gè)數(shù)字終端復(fù)用設(shè)備。使用SystemView，只需關(guān)心項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思想和過程，而不必花費(fèi)大量的時(shí)間去編程建立系統(tǒng)仿真模型。 專業(yè)庫 除了基本庫以外， SystemView 的專業(yè)庫提供可選擇的能夠增加核心庫功能的用于特殊應(yīng)用的庫。雙擊信源庫圖標(biāo)，彈出對(duì)話框如圖 21 所示。 圖 22 操作庫對(duì)話框 選擇 Logic 中的 Compare 進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)比較器功能；選擇 Delays 中的Delay 進(jìn)行參 數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)時(shí)延功能。 專業(yè)庫 在專業(yè)庫中，仿真用到的只有邏輯庫中的圖符，邏輯庫的標(biāo)識(shí)圖為 。值 得注意的是：讓該 B 符號(hào)后面的非 0 符號(hào)從 V 符號(hào)開始再交替反轉(zhuǎn)極性。 當(dāng)輸入信息為“ 1”時(shí)，計(jì)數(shù)器的清零端有效，計(jì)數(shù)器處于清零狀態(tài)； 當(dāng)輸入信息中出現(xiàn)連“ 0”時(shí)，計(jì)數(shù)器處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，每輸入一個(gè)“ 0”碼，計(jì)數(shù)器加 1，輸入端連續(xù)輸入四個(gè)“ 0”碼， 則 計(jì)數(shù)器的輸出端 Q2 輸出“ 1”，該狀態(tài)一方面反饋至計(jì)數(shù)器清零控制端通過和信息序列進(jìn)行或非運(yùn)算使計(jì)數(shù)器清零，另一方面作為四連“ 0”檢測(cè)信號(hào)輸出到后續(xù)的“ V”碼產(chǎn)生器。 C L K計(jì) 數(shù) 器 M R Q 2 或 非 門時(shí) 鐘 輸 入信 息 序 列 輸 入連 “ 0 ” 組 檢 測(cè) 輸 出單 穩(wěn) 態(tài) 觸 發(fā) 器四 連 “ 0 ” 檢 測(cè)信 號(hào)“ V ” 碼 序列 輸 出 13 圖 34 “ B”碼產(chǎn)生電路原理框圖 信息序列為單極性不歸零碼，要 統(tǒng)計(jì) 輸入信息中“ 1”個(gè)數(shù)，需要先將單極性不歸零 碼變換為單極性歸零碼，作為時(shí)鐘信號(hào)輸入。當(dāng) Q0 為“ 1”時(shí)，輸入的信息序列中，當(dāng)前輸入的符號(hào)“ 1”為第奇數(shù)個(gè)，數(shù)據(jù)選擇器輸出“ +1”； 當(dāng) Q0 為“ 1”時(shí)，輸入的信息序列中，當(dāng)前輸入的符號(hào)“ 1”為第偶數(shù)個(gè)，數(shù)據(jù)選擇器輸出“ 1”。由于兩路的檢測(cè)過程完全相 同，下面就其一路信號(hào)給出“ 10001”、“ 1001”和“ 0000”檢測(cè)門電路的邏輯表達(dá)式，記五位移位寄存器的輸 出 分別為 A、 B、 C、 D、 E。 編碼器部分 編碼器電路 基于 SystemView 仿真系統(tǒng)構(gòu)建編碼器電路圖如 圖 42 所示。 20 因?yàn)?HDB3 碼四連“ 0”檢測(cè)時(shí)相鄰碼元的關(guān)聯(lián)性，對(duì)于信息序列而言，“ V”碼序列有一個(gè)碼元的時(shí)延，“ B”碼序列有四個(gè)碼元的時(shí)延。是否每四個(gè)連“ 0”串的第四個(gè)“ 0”換成“ V”符號(hào)；“ V”符號(hào)的極性是否與前一非 0 符號(hào)同極性；相鄰“ V”符號(hào)的極性應(yīng)符合交替反轉(zhuǎn)規(guī)律。仿真過程中的關(guān)鍵圖符參數(shù)設(shè)置如表 42 所示。 為便于驗(yàn)證四連“ 0”檢測(cè)脈沖輸出的正確性，只給出情況（ 2）所涉及的三路檢測(cè)信號(hào)波形及其對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制序列串： 圖 418 1 分路“ 10001”檢測(cè)序列 由圖 418 可知， 1 分路“ 10001”檢測(cè)波形對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制序列是： 00000 00000 00000 00000 00000 00001 00010 00000 00000 00000 00100 00000 00001 00000 00000 10000 00000 00000 00100 00001 27 圖 419 1 分路“ 1001”檢測(cè)序列 由圖 419 可知， 1 分路“ 1001”檢測(cè)波形對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制序列是： 00000 00000 00000 01001 00100 10000 00000 00000 00000 00000 00000 10000 00000 00000 00000 00010 01000 00010 00000 10000 圖 420 +1 分路“ 0000”檢測(cè)序列 由圖 420 可知， +1 分路“ 0000”檢測(cè)波形對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制序列是： 11111 10000 00000 00000 00100 00000 00001 10000 10000 00000 01110 00000 00011 00000 00000 01000 00000 00