.課題設計的內容1.1數字基帶信號碼型設計原則數字基帶信號是數字信息的電脈沖表示，電脈沖的形式稱為碼型。通常把數字信息的電脈沖表示過程稱為碼型編碼或碼型變換。由碼型還原為數字信息稱為碼型譯碼。不同的碼型具有不同的頻域特性，合理的設計碼型使之適合于給定信息的傳輸特性，是基帶傳輸首先要考慮的問題。通常，再設計數字基帶信號碼型時應考慮以下原則。碼型中低頻，高頻分量盡量少。碼型中應包含定是信息，以便定是提取。碼型變換設備要定時可靠。碼型具有一定檢錯能力，若傳輸碼型有一定的規律性，就可根據這一規律性來檢測傳輸質量，以便做到自動檢測。編碼方案對發送消息類型不應有任何限制，適合于所有二進制信號。這種與信源的統計特性無關的特性稱為對信源具有透明性。低誤碼增殖，誤碼增殖是指單個數字傳輸錯誤在接收端解碼時，造成錯誤碼元的平均個數增加。從傳輸質量要求出發，希望他越小越好。高的編碼效率。以上幾點并不是任何基帶傳輸碼型均能完全滿足的，常常是根據實際要求滿足其中的一部分。HDB3碼是三元碼，是把1位二進制信碼變換成1位三電平均值的碼。碼型有無直流的特點，而且同步信息豐富。使用Matlab/Simulink仿真軟件，設計所選擇的基帶傳輸的編碼和譯碼系統。系統能根據隨機信源輸入的二進制信息序列給出對應的編碼及譯碼結果，并以圖形化的方式顯示出波形，能觀察各分系統的各級波形。最后根據課設的內容和設計的結果，書寫課程設計說明書一份（按格式書寫）。說明書中要求畫出整個系統框圖、各點波形，并說明工作原理。在圖中表示出各點波形。系統能測試其各分系統波形的頻譜特性，在圖中表示出各點頻譜。根據通信原理，并分析說明各個模塊的參數。1.2編碼原理HDB3碼是三階高密度雙極性碼，可看做AMI碼的一種改進。使用這種碼型的目的是解決源信碼中出現連0串時所帶來的問題，其編碼原理是這樣的：先把消息變成AMI碼，然后檢查AMI碼的連0情況，如果沒有3個以上的連0串，那么這時的AMI碼與HDB3碼完全相同。當出現4個或4個以上的連0串時，則將4個連0串的第4個0變換成1碼。這個由0碼變換來的1碼稱為破壞脈沖，用符號V表示；而原來的二進制1碼稱為信碼，用符號B表示。當信碼序列中加入脈沖以后，信碼B和破壞脈沖V的正負極性必須滿足以下兩個條件。（1）B碼和V碼各自都應始終保持極性交替變換的規律，以便確定輸出碼中沒有直流成分。（2）V碼必須與前一個信碼同極性，以便和正常的AMI碼區分開來。但是當兩個V碼之間的信碼B的數目是偶數是，以上兩個條件就無法滿足，此時應該把后面的那個V碼所在的連0串中的第一個0變為補信碼B＇，即4個連0串變為B＇00V,其中B＇的極性與前面相鄰的B碼極性相反，V碼的極性與B＇的極性相同。如果兩V碼之間的B碼數目是奇數，就不再加補信碼B＇。在接收端譯碼時，由兩個相鄰的同極性碼找到破壞脈沖V，從V碼開始向前連續4個碼（包括V碼）變為4連0.經全波整流后可恢復原單極性碼。HDB3的優點是無直流成分，低頻成分少，即使有長連0碼時也能提取同步信息；缺點是編譯碼電路比較復雜。1.3譯碼原理譯碼的關鍵是尋找破壞脈沖（V碼）。若3連0的前后非零脈沖同極性，則后面的非零脈沖就是V碼，講000V譯為0000；若2連0的前后非零脈沖同極性，即為B00V形式，將其譯為0000。然后，再將其余所有-1或+1譯為1，即可恢復原來信碼。HDB3碼保留了AMI碼的優點，切實連0個數不超過4，有利于信息的提取。2.課程設計的目的與要求2.1課程設計的目的課程設計是網絡工程專業的實踐性環節之一，是一門理論性和實踐性都很強的、面向實際應用的課程。通過本課程的學習，學生應該掌握基本的通信設計方法，通過實踐使學生明白通信過程中的相關HDB3的編碼與譯碼原理，更加深入了解HDB3的編譯碼過程的實現。2.2課程設計的要求根據相關通信原理資料和課程講解，綜合MATLAB相關知識，設計仿真系統，使其能夠實現HDB3的編碼及譯碼功能。在編碼及譯碼過程中，所產生的信源碼使隨機可變的，并且編碼與譯碼是分開的，能夠進行獨立測試。3.HDB3編碼模塊設計3.1編碼原理根據HDB3的編碼原理設計編碼原理圖（如圖3.1）。其主要模塊有四個連“0”判斷器、“B”碼產生器、“V”碼產生器和AMI編碼器。圖3.SEQ圖3.\*ARABIC1HDB3的編碼模塊如圖所示：圖3.SEQ圖3.\*ARABIC23.2四個連“0”的判斷此判斷器是用單位采樣延遲器、或門電路及信號復用Switch來設計的。四連“0”檢測器電路原理圖如圖3.3所示。當四個連“0”出現時，經過或門電路，產生“0”信號。啟動觸發Switch，使其切換到“1”的信號，并且將結果反饋到接下來的信號中，以避免對某一些“0”信號的重復計數并進行下次四連“0”的判斷；反之，如果沒有沒有出現四連“0”，在經過或門電路時，產生的是“1”信號彈，不能觸發Switch，使其輸出是“0”信號。圖3.SEQ圖3.\*ARABIC33.3“B”碼產生器從HDB3碼的編碼規則可知，替代四連“0”碼組的特殊序列可能是“000V”，也能是“B00V”，具體用哪個特殊序列去代替,要看它之前特殊序列后的“1”碼的個數，當“1”碼個數為偶數時，用“B00V”代替，當“1”碼個數為奇數時，則用“000V”去代替。因此，“Ｂ”碼產生器要對每個特殊序列后的“１”碼個數進行判別，用判別結果控制“Ｂ”碼的產和與否。“Ｂ”碼產生模塊如圖3.4所示。四個連“０”檢測器模塊的輸出既作為脈沖觸發信號，又作為一路被復用的信號。并且在此過程中應用一位計數器Counter來計數，檢測“1”信號的個數（這里主要是檢測“1”信號是偶數個還是奇數個，以決定是否加“B”碼）。對于In1來說，由于前邊四連“0”判斷，這里要3個周期的延遲以達到與In2的信號同步。在后面經過Sum使得與延遲信號合路，最終生成“V”碼。之后是AMI編碼，并且運用TriggeredSubsystem來實現歸零變不歸零。具體AMI編碼在以后小節再具體介紹。圖3.SEQ圖3.\*ARABIC43.4“V”碼產生器由于代替四連“0”組的特殊序列中都含有“V”脈沖，即每檢測到一個四連“0”組，都要產生一個“V”脈沖，因此，圖3.5中四個連“0”與一個定時脈沖相乘即為一個“V”碼產生器。后面模塊同樣也是AMI編碼模塊。由于為保持與后面信號同步的原因，這里的“V”碼也延遲3個周期。圖3.SEQ圖3.\*ARABIC5圖3.SEQ圖3.\*ARABIC6“V”碼與“B”碼的測試結果如上圖，圖3.6所示。其中：波形1為源碼；波形2為“V”碼，延遲3個周期；波形3為“B”碼與源碼相加后所得，延遲三個周期。3.5AMI碼編碼器當AMI碼編碼器輸入“0”碼時，輸出“0”電平，當輸入“1”碼時，交替地輸出正負脈沖。AMI碼編碼器模塊如圖3-0-7所示。單極性輸入信號為“1”時使用Counter模塊計數，使它們分別產生所需脈沖的正脈沖和負脈沖。對于某個輸入“1”碼到底輸出是正脈沖還是負脈沖則由Counter及Relay所決定。圖3.SEQ圖3.\*ARABIC7HDB3譯碼模塊設計HDB3碼譯碼的設計原理如下圖所示：圖3.SEQ圖3.\*ARABIC8HDB3編譯碼的仿真及結果5.1仿真系統中模塊參數設置：隨機信源（由于是對HDB3的編譯碼，所以設置參數時“0”出現的概率為時80%。為了讓實驗結果更明顯，這里設置Sampletime:0.5）：圖5.SEQ圖5.\*ARABIC1單位采樣延遲器的參數設計如圖5.2所示：圖5.SEQ圖5.\*ARABIC2圖5.SEQ圖5.\*ARABIC3圖5.SEQ圖5.\*ARABIC4圖5.SEQ圖5.\*ARABIC5圖5.SEQ圖5.\*ARABIC6圖5.SEQ圖5.\*ARABIC7圖5.SEQ圖5.\*ARABIC85.2仿真實驗結果圖5.96.總結雖然這次課程設計的時間只有短暫的2周，任務原則是設計，實則卻是對課本知識的鞏固和對MATLAB軟件的跟深入了解、熟悉和應用。通過這次課程設計，使對以往知識的疏漏得以補充，為以后的學習打下了更加堅實的基礎。課程設計是對所學知識的復習和鞏固，是團隊協作共同努力才能完成的一項任務，不但更加清楚地了解到一些實際與理論的差距，而且還培養了熟練使用資料，運用工具書的能力，把所學到的知識與實踐結合起來，起到了溫故而知新的作用。在設計的過程中，通過不斷的去發現錯誤，不斷地去改正，去領悟，去獲取。在指導老師的幫助下，此次課程設計終于游逆而解，很多專業知識及專業技能不斷地提升，對抽象的理論也有了更為具體的認識。通過不斷地查資料，與指導老師溝通，解決了課程設計中所面臨的很多困難和問題，起初對一些專有名詞的模糊認識也有了更為清楚的了解。回顧起此課程設計，從理論到模型的初建與整合，再到實踐，可以說整日都深深的陷入其中，雖說忙綠，但這不但學到了很多課本上根本無法觸及到的知識，鞏固了以前所學到的知識，增進了同學之間的合作與聯系，而且讓時間過得更加充實有意義。課程設計不但考察了你對知識的熟練度，更多的事對團隊精神考驗，是每個人都懂得了只有團隊的共同合作才能更好更有