階高密度雙極性信號編譯碼的建模與仿真

數(shù)字基帶信號的傳輸是數(shù)字通信系統(tǒng)的重要組成部分之一。在數(shù)字通信中，有些場合可不經(jīng)過載波調(diào)制和解調(diào)過程，而對基帶信號進行直接傳輸。采用AMI碼的傳號交替反轉(zhuǎn)，有可能出現(xiàn)四連零現(xiàn)象，不利于接收端的定時信號提取。而三階高密度雙極性碼因具有無直流成份，低頻成份少和連O個數(shù)最多不超過3個等明顯的優(yōu)點，對定時信號的恢復十分有利，成為CCITT協(xié)會推薦使用的基帶傳輸碼型之一。本文使用硬件描述語言對數(shù)字通信系統(tǒng)中的三階高密度雙極性碼的編譯碼進行實用設計。

1 三階高密度雙極性碼的編、譯碼規(guī)則
1．1 三階高密度雙極性碼的編碼規(guī)則
三階高密度雙極性碼是AMI碼的改進型，稱為三階高密度雙極性碼，它克服了AMI碼的長連O串現(xiàn)象。
其編碼規(guī)則為先檢查消息代碼(二進制)的連O串情況，當沒有4個或4個以上連0串時，則這時按照AMI碼的編碼規(guī)則對消息代碼進行編碼；當出現(xiàn)4個或4個以上連O串時，則將每4個連0小段的第4個0變換成與前一非0符號(+1或一1)同極性的V符號，且必須保證相鄰V符號應極性交替(即+l記為+V，一1記為一V)；檢查相鄰V符號問的非O符號的個數(shù)是否為偶數(shù)，若為偶數(shù)，則再將當前的V符號的前一非0符號后的第1個0變?yōu)?B或一B符號，且B的極性與前一非O符號的極性相反，并使后面的非0符號從V符號開始再交替變化。
1．2 三階高密度雙極性碼的譯碼
三階高密度雙極性碼的譯碼是編碼的逆過程，其譯碼相對于編碼較簡單。從其編碼原理可知，每一個破壞符號V總是與前一非O符號同極性，因此，從收到的三階高密度雙極性碼序列中，容易識別V符號，同時也肯定V符號及其前面的3個符號必是連O符號，于是可恢復成4個連0碼，然后再將所有的一1變成+1后便得到原消息代碼。

2 三階高密度雙極性編碼的建模
三階高密度雙極性碼的建模思想：在消息代碼的基礎上，依據(jù)三階高密度雙極性編碼規(guī)則進行插入“V”符號和插入“B”符號的操作，且用2位二進制代碼分別表示。最后完成單極性信號變成雙極性信號的轉(zhuǎn)換，其編碼器模型如圖1所示。

2．1 插“V”模塊的實現(xiàn)
插“V”模塊是對消息代碼里的四連0串的檢測，即當出現(xiàn)四個連O串的時候，把第四個“0”變換成為符號“V”，用“11”標識，“1”用“01”標識，“O”用“00”標識，其模型如圖2所示。

2．2 插“B”模塊的實現(xiàn)
建模思路是當相鄰“V”符號之間有偶數(shù)個非0符號的時候，把后一小段的第1個“O”變換成一個“B”符號。在此用一個4位的移位寄存器實現(xiàn)延遲作用，經(jīng)插“V”處理過的碼元，在同步時鐘的作用下，同時進行是否插“B”的判決，等到碼元從移位寄存器里出來的時候，就可以決定是應該變換成“B”符號，還是照原碼輸出。輸出端用“11”表示符號“V”，“01”表示“1”碼，“00”表示“O”碼，“10”表示符號“B”，其模型如圖3所示。

2．3 單極性變雙極性的實現(xiàn)
根據(jù)編碼規(guī)則，“B”符號的極性與前一非零符號相反，“V”極性符號與前一非零符號一致。因此將“V”單獨拿出來進行極性變換(由前面已知“V”已經(jīng)由“11”標識，相鄰“V”的極性是正負交替的)，余下的“1”和“B”看成一體進行正負交替，這樣就完成了三階高密度雙極性的編碼。
因為經(jīng)過插“B”模塊后，“V”，“B”，“1”已經(jīng)分別用雙相碼“11”，“10”，“01”標識，“O”用“00”標識。而在實際應用中，CPLD或FPGA端口輸出電壓只有正極性電壓，在波形仿真中也只有“+1”和“O”，而無法識別“一1”。所以要得到所需要三階高密度雙極性編碼的結果，需定義的“00，“01”，“10”來分別表示“0”，“一1”，“+1”。將插“B”模塊后輸出的“OO”，“01”，“10”，“1l”組合轉(zhuǎn)換為“00”，“01”，“10”組合表示，再通過“00”，“01”，“10”控制四選一數(shù)字開關的地址來選擇輸出通道，就可以實現(xiàn)O，一E，+E。在此本文用CC4052的一組通道作為四選一數(shù)字開關，將CPLD或FPGA目標芯片的標識性輸出轉(zhuǎn)換成雙極性信號，最終實現(xiàn)三階高密度雙極性非歸零編碼。CC4052接線如圖4所示，實現(xiàn)地址控制器的模型如圖5所示。