基于EDA的数据传输系统的HDB3编码器

2007-11-16 09:50:57来源: 电子元器件应用

0 引言

数字基带信号的传输是数字通信系统的重要组成部分。在数字通信中,有些场合可不经过载波调制和解调过程,而对基带信号进行直接传输。采用AMI码的信号交替反转,有可能出现四连零现象,这不利于接收端的定时信号提取。而HDB3码因其无直流成份、低频成份少和连0个数最多不超过三个等特点,而对定时信号的恢复十分有利,并已成为CCITT协会推荐使用的基带传输码型之一。为此,本文利用VHDL语言对数据传输系统中的HDB3编码器进行了设计。

1 HDB3码的编码规则

HDB3码是AMI码的改进型,称为三阶高密度双极性码,它克服了AMI码的长连0串现象。

HDB3码的编码规则为先检查消息代码(二进制)的连0串,若没有4个或4个以上连0串,则按照AMI码的编码规则对消息代码进行编码;若出现4个或4个以上连0串,则将每4个连0小段的第4个0变换成与前一非0符号(+1或-1)同极性的V符号,同时保证相邻V符号的极性交替(即+1记为+V,-1记为-V);接着检查相邻V符号间非0符号的个数是否为偶数,若为偶,则将当前的V符号的前一非0符号后的第1个0变为+B或-B符号,且B的极性与前一非0符号的极性相反,并使后面的非0符号从V符号开始再交替变化。

2 HDB3编码器的VHDL建模与程序设计

HDB3码的VHDL建模思想是在消息代码的基础上,依据HDB3编码规则进行插人“V”符号和“B”符号的操作,且用2位二进制代码分别表示。最后完成单极性信号变成双极性信号的转换。其编码模型如图1所示。

2.1 插“V”模块的实现

插“V”模块主要是对消息代码里的四连0串的检测,即当出现四个连0串的时候,把第四个“0”变换成符号“V”,用“11”标识。 “1”用“01”标识,“0”用“00”标识。其模型如图2所示,实现的VHDL结构代码如artv:



2.2 插“B”模块的实现

插“B”模块的建模思路是当相邻“V”符号之间有偶数个非0符号时,把后一小段的第1个“0”变换成一个“B”符号。可用一个4位的移位寄存器来实现延迟,这样经插“V”处理过的码元,可在同步时钟的作用下同时进行是否插“B”的判决,等到码元从移位寄存器里出来的时候,就可以决定是应该变换成“B”符号,还是照原码输出。输出端用“11”表示符号“V”,“01”表示“1”码, “00”表示“0”码,“10”表示符号“B”。其模型如图3所示,VHDL的结构代码如artb:





2.3 单极性变双极性的实现

根据编码规则, “B”符号的极性与前一非零符号相反,“V”极性符号与前一非零符号一致。因此,可对“V”单独进行极性变换(“V”已经由“11”标识,相邻“V”的极性是正负交替的),余下的“1”和“B”看成一体进行正负交替,从而完成HDB3的编码。

因为经过插“B”模块后, “V”、 “B”、“1”已经分别用双相码“11”、 “10”、 “01”标识。“0”用“00”标识。而在实际应用中,CPLD或FPGA端口的输出电压只有正极性电压,且在波形仿真中也只有“+1”和“0”,而无法识别“-1”。所以要得到所需HDB3编码的结果,需定义“00”、“01”、“10”来分别表示“0”、 “-1”、 “+1”。可将插“B”模块后输出的“00”、“01”、“10”、“11”组合转换为“00”、“01”、 “10”组合,再通过“00”、 “01”、“10”控制四选一数字开关的地址来选择输出通道,就可以实现0、-B、+B。本设计使用CC4052的一组通道作为四选一数字开关,从而将CPLD或FPGA目标芯片的标识性输出转换成双极性信号,最终实现HDB3非归零编码。CC4052的接线如图4所示,所实现的地址控制器的模型如图5所示。其VHDL结构代码如artd:




3 HDB3编码器的仿真

在此,以四连“0”的可能性通过如表1所列的多“0”消息代码进行分析,并利用EDA工具对VHDL源程序进行编译、适配、优化、逻辑综合与仿真。仿真结果显示其完全可以达到编码要求。其仿真图如图6所示。而将HDB3编码硬件描述下载到CPLD或FPGA目标芯片中,然后连接好CC4052进行实际应用测试(用示波器测得)的编码波形如图7所示。



4 结束语

将基于VHDL的HDB3编码用在光纤通信系统中作为误码仪测试误码的HDB3转换器,能满足实际测试的需要。且运用基于VHDL的可编程芯片开发技术将相关的信号处理电路进行硬件描述,并用CPLD/FPGA技术实现数字通信系统,不仅可以实现多种数字逻辑功能,而且可大大提高工作效率,减少电路设计的时间和可能发生的错误,同时也可降低开发成本。

关键字:定时  双极  模型  时钟

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/dsp/200711/16870.html
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