毕业论文——基于FPGA的HDB3编解码器的设计

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1、基于FPGA的HDB3编解码器的设计摘要：本文简要介绍了HDB3的基本原理和结构，分析了现有的HDB3编码器和译码器的缺点，然后提出了一个基于FPGA的HDB3编码器和译码器的新的设计，并介绍了硬件设计电路和软件仿真。在Quartus7.2的开发环境中，通过VERILOG-HDL在EP2C35F672C8CycloneII系列的芯片上来实现仿真。结果表明，本设计满足HDB3编码器和译码器的要求，具有简易的硬件电路和灵活可变的软件，运算快速，可以用在特定的通信系统。关键词：FPGA；HDB3；编码器和译码器I.介绍通信链路的编码研究

2、是现代数字通信技术的重要课题。行模式选择正确时，有利于提高通信质量，改善传输性能和扩展传播距离。HDB3(高密度双相码)被称为高角度双相编码，它甚至被允许“0”数量最大不超过3，这有利于定时信号的复位。因为它使用极性逆转，基带信号没有直流分量，且非常小的低频成分，这个曼彻斯特代码有一个特定的错误检测能力，而且非常容易解码。现在，这个代码被广泛用于数字移动通信、数字光纤通信和数字微波通信系统，这是一个现代数字通信系统的主要组成部分。它也是一个数字光纤光学通讯设备和PCM设备的接口模式，PCM设备是CCITT推荐的PCM基础组、中等组

3、和三组。因此，研究HDB3编解码器是至关重要的。II.HDB3编码和解码的基本准则HDB3码是一种基于AMl的代码改进的双相NRZ码。当数据不会出现超过四个或含0字符的四个字符时，HDB3码是AMI码(替代马克反演码)，也就是说交替极性信号。当数据出现在四个以上或含0的四个以上字符时，首先字符根据AMI编码规则进行编码，然后遵循这些步骤。第四个“0”必须改变为非“0”脉冲，标志着“+V”或“V”，也被称为“破坏性的脉冲”。至于“+V”或“V”，其正极性和负极性应与原非极性的“0”的极性相同。与此同时，相邻的“V”的标志交替变换极性

4、，以确保代码没有直流组件。在本文中，字符串“000V”被称为“破坏性序列”。当信号“V”和另一个相邻的信号之间的非“0”的数目是单的时候，编译后的代码是HDB3编码。相反，第一个“0”在“破坏性序列”应当更换为“+B”或“-B”。对于“+B”或“-B”，它的正极性和负极性应当与前面的非“0”的相反，而非“0”的符号在“V”的后面，然后开始变换。它的转换步骤见图1。二进制序列11100001000000001AMI码1-110000-1000000001编码的第一步1-11000V-1000-V000-V1编码的第二步1-11000

5、V-1000-VB00V-1图1.HDB3编码的格式HDB3码的解码是编码的逆过程，解码比编码更容易实现。可以看出编码规则，符号的破坏性脉冲极性总是与“V”前一样，包括“B”。因此，从HDB3的编码序列很容易识别“V”的符号。与此同时,可以得出结论，“V”的标志和三个相邻符号必须是0，所以它们可以恢复成四个相邻的“0”代码。然后所有的“-1”变成“+1”,这是可用的原始资料来源。I.HDB3编解码器的设计目前，许多学者已经在设计和研究HDB3编解码器。一方面是，堵塞“B”后添加“V”。另一方面是，该变量的信号双极或单极输出在参考文

6、献[1]中实现。当破坏符号插入时,信号的极性在编程过程中预留一边。该变量双极或单极输出信号也在参考文献[2]中计算出来。首先，四个相邻的“0”代码以及增加的“V”被检测出来。此外,一个破坏性的序列判定电路被设计出来。最后，HDB3编码获得。基于CD22103的HDB3编解码器也被其他学者应用，这些设计方法大部分都基于AMI编解码器的进化。HDB3编解码器的规则一步一步进行到完全一致，过程复杂，缺乏优化。插入“V”和“B”在这个过程中没有分开,但这两个步骤在本文中通过设置的信号参数合并到一起。根据实际需要，已经插入的脉冲“V”和“B

7、”分别被“+1”或“1”取代。在系统的编译过程中，字符串“00”是用来表示符号“0”,“01”代表符号“0”,“11”被视为“-1”，这是不同于其他设计系统中的增加脉冲“V”和插入脉冲“B”后的信号极性判断。A.编码器的设计HDB3编码电路方框图如图2所示，根据HDB3规则进行编码。零界的检测首先通过输入NRZ码来实现，确定哪一个是四个“0”代码相邻的，相邻的四个“0”码将取代破坏性的“000V”或“B00V”序列。第一个相邻的四个“0”代码必须被摧毁的“000V”序列所取代，有两个逻辑电路的图插入“V”脉冲和“B”脉冲。一个是当

8、输入信号序列是AMI码,输入信号直接输出。另一个是当输入的信号数量是等于或大于4，4n(n=1、2、…N)空数字而不是使用大规模数据，插入“V”脉冲。而“V”脉冲的位置仅仅是替代了空着的第一个符号位，输出四个空字符串。在“B”的脉冲填满了HDB3码