数字通信原理课程设计-基于fpga的hdb3的编译码系统设计

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1、《数字通信原理》课程设计说明书　　基于FPGA的HDB3的编译码系统设计　　　　　　　　　　学院：　　　　　　　　学生姓名：　　　　　　　　指导教师：　　　　　　　　专业：　　　　　　　　班级：　　　　　　　　学号：　　　　　　　　完成时间：摘要　　一般由信源发出的数字基带信号含有丰富的低频分量，甚至直流分量，这些信号往往不宜直接用于传输，易产生码间干扰进而直接影响传输的可靠性，因而要对其进行编码以便传输。FPGA(现场可编程门阵列)作为一种新兴的可编程逻辑器件，具有高集成度、成本低、可靠性高、开发周期短、可重复编程等特点，能将编解码电路集成在一片芯片上。HDB3码(

2、三阶高密度双极性码)具有解码规则简单，无直流，低频成份少，可打破长连0和提取同步方便等优点。基于上述情况，本文提出了基于FPGA的HDB3编译码设计方案。　　本文先对HDB3码、VHDL语言、FPGA器件和EDA技术进行简述。然后介绍HDB3码的编译码原理以及其特点。最后，对HDB3码的编译原理进行重点分析，并且以VHDL语言为主，分别对编码器部分和译码器部分的具体实现方法进行说明，给出具体设计的思考方案和程序流程图，并对设计方案进行软件仿真，同时给出仿真结果并对其进行分析，证明设计方案的正确性。　　关键词：HDB3码；FPGA；EDA；VHDL；编译码　　　　目录1

3、绪论11.1引言11.2EDA技术11.3FPGA芯片21.4VHDL硬件描述语言22HDB3码的介绍和编译码规则32.1选择HDB3码的理由32.2HDB3码的介绍32.2.1单极性不归零码(NRZ-L)32.2.2双极性不归零码(Bi-NRZ)32.2.3交替传号极性码(AMI)32.2.4三阶高密度双极性码(HDB3)42.3HDB3的编译码规则42.3.1单极性不归零码(NRZ-L)的编码规则42.3.2AMI码的编码规则42.3.3HDB3码的编译码规则53HDB3编码器的FPGA实现63.1HDB3编码的设计思路63.2HDB3编码的VHDL语言设计63.

4、3HDB3编码的VHDL程序73.4HDB3编码的仿真波形74HDB3译码器的FPGA实现94.1HDB3码译码的设计思路94.2HDB3译码的VHDL语言设计94.3HDB3译码的VHDL程序94.4HDB3译码的仿真波形94.5HDB3编译码器测试104.5.1HDB3编码器和译码器在顶层文件连接104.5.2HDB3编译码器的仿真波形11结束语12参考文献13致谢14附录15附录一HDB3编码程序15附录二HDB3译码程序181绪论1.1引言　　信号在信道的传输过程中，如何才能保证信号失真最小且可靠的传输是研究人员一致的目标。一个完整的通讯系统，当信号经过一定距

5、离的传送后，总要受到干扰、移相和衰减，因而必须要对数字信号进行再生。从信源输出的信号一般是0、l两种状态的单极性NRZ码，在进行数字信号传输时，必须考虑到传输信道的特点，将信息比特变换为适合于信道传输的数字信号，即进行线路编码。由模拟信源转换而来的PCM信号，或离散信源产生的符号序列，以及数字源发出的代码，从广义角度，我们均称其为PCM编码．在PCM的基带传输系统中，存在着平衡电路和不平衡电路的变换，及远端的供电电路，这些电路中都存在着变压器，因而含有丰富的直流和低频的基带信号，这些信号就不适宜在信道中传输，否则会造成正常信号的严重畸变。为了使得终端机编码输出的由0和

6、l组成的单极性数码流适应于传输信道的特性，还必须经过码型变换，即对信号进行编码。　　选择码型时一般应该考虑几方面的因素，比如从线路码流中容易提取时钟，线路码型中不宜含有直流分量，高、低频成分应尽量减少，设备应简单，易于实现码型变换和码型反变换的调试等。基于此，人们又在考虑能不能有一种更好的方法来弥补这一不足之处。FPGA具有编程灵活的特点，能够在不大改动系统平台的情况下具有改变系统特性和行为的灵活性，因而能完成对实时信号的处理；同时FPGA作为一种新兴的高密度可编程逻辑器件，可以将编码与解码电路集成在一片FPGA芯片上，它的体积小，其结果大大提高了系统的集成度。HDB

7、3码的具有其译码规则简单，便于时钟的提取，无直流分量，实现的电路也远比采用曼彻斯特编码方式简单等优点。本文主要就是要研究如何在一片FPGA芯片上实现HDB3编译码的设计。1.2EDA技术　　EDA(ElectronicDesignAutomation)即电子设计自动化，它是指利用计算机来完成电子系统的设计。EDA技术研究的对象是电子设计的全过程，有系统级、电路级和物理级三个层次的设计。其涉及的电子系统是指从低频、高频到微波，从线性到非线性，从模拟到数字，从通用集成电路到专用集成电路构造的电子系统，因此，EDA技术研究的范畴相当广泛。从专用集成电路(A