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1、 课程设计 I(数据通信原理) 设计说明书题目：3B4B 编码与译码的设计与仿真学生姓名 樊佳佳 学 号 班 级 网络工程1301 班 成 绩 指导教师 贾伟 数学与计算机科学学院2015 年 9 月 12 日 课程设计任务书20152016 学年第 1 学期 课程设计名称： 课程设计 I(数据通信原理) 课程设计题目： 3B4B 编码与译码的设计与仿真 完 成 期 限： 自 2015 年 8 月 11 日至 2015 年 9 月 11 日共 2 周设计内容：设计一种数字基带传输中的一种编译码系统（HDB3、AMI、CMI、2B1Q、3B4B、曼切斯特、差分曼切斯特等选取一种） 。 使用 Ma
2、tlab/Simulink 仿真软件，设计所选择的基带传输的编码和译码系统。系统能根据随机信源 输入的二进制信息序列给出对应的编码及译码结果，并以图形化的方式显示出波形，能观察各分系统 的各级波形。指导教师： 教研室负责人：课程设计评阅评语：指导教师签名：年 月 日摘要摘要设计一个码元信息传递系统，包括编码和译码两部分，这个系统可以高效地传递信息。该系统是基于 matlab/simulik 实现的，设计数字电路来实现码元由 3bit 一组到 4bit 一组的转换,提高信息的传输效率。 关键词： 3B4B ; 编码器; 译码器目目 录录目 录.3 1.课题描述.4 2.3B4B 码编译码模块设计
3、.5 2.1 3B4B 码编译码原理 .5 2.2 3B4B 编码器原理及框图 .6 2.3 3B4B 译码器原理及框图 .7 2.4 编译码程序图.7 3.3B4B 编译码程序图的参数设置及其仿真结.10 3.1 仿真系统中模块参数设置和仿真实验结果.10 4.总结.13 5.参考文献.141.课题描述课题描述设计一种数字基带传输中的一种编译码系统（HDB3、AMI、CMI、2B1Q、3B4B、曼切斯特、差分曼切斯特等选取一种）。使用 Matlab/Simulink 仿真软件，设计所选择的基带传输的编码和译码系统。系统能根据随机信源输入的二进制信息序列给出对应的编码及译码结果，并以图形化的方
4、式显示出波形，能观察各分系统的各级波形。最后根据课设的内容和设计的结果，书写课程设计说明书一份（按格式书写）。说明书中要求画出整个系统框图、各点波形，并说明工作原理。在图中表示出各点波形。系统能测试其各分系统波形的频谱特性，在图中表示出各点频谱。根据通信原理，并分析说明各个模块的参数（例如码速率，滤波器的截止频率等）。通过本次的实践，要求学生完成以下任务：1） 对课本知识的全面复习，了解基带编码与译码原理；2） 对 MATLAB 仿真软件的学习，能够使用该工具进行基带编码和译码的仿真验证；3） 通过团队合作，完成编码与译码的设计，并用 MATLAB 软件进行仿真验证；4） 课程设计的结果全面正
5、确，功能模块清晰分明；5） 加强团队合作精神，开拓创新能力；6） 文档资料完整规范。2.3B4B 码编译码模块设计码编译码模块设计2.1 3B4B 码编译码原理码编译码原理 3B4B 码是在本次毕业设计中需要重点了解和掌握的一种线路码型，并且根据 3B4B 的 编码特点和编码原理，设计出符合毕业设计中各项指标要求的编译码器。 在 3B4B 的线路码型中，输入的原始码流 3B 码，共有 8 个码字，变换为 4B 码时，共 有 16 个码字，见表 2.1。为保证信息的完整传输，必须从 4B 码的 16 个码字中挑选 8 个码 字来代替 3B 码。设计者应该根据最佳线路码特性的原则来选择码表。大多数
6、 mBnB 都采用两种模式编码，两种模式交替使码字中的不均值为零，这种编码 电路多采用可编码只读存储器 PROM 查找表的方法实现。下面介绍一种 3B4B 码，可用更 为简单的电路实现，其编码规则具体说明如下： 先将输入的数字信号每 3b 为一码字，在同样长的时隔内变换成 4b 一组的输出码字。（1） 变换后 4b 的一个码字中，第 1 与第 4 比特位分别由变换前 3b 码字中的第 1 与第 3 比特位取反而得到； （2） 变换前第 1 与第 2 比特位分别作为变换后的第 2 和第 3 比特位。其编码情况 如表 1 所示。 从编码表可以看出，这种编码规则不仅简单，且具有以下 2 个突出的特点
7、： （1） 编码后每组码字的前两位都有极性翻转，定时信息丰富，有利于译码电路中 分组信号的提取；（2）连“0”和连“1”的分组经变换后都成为“0” ， “1”均等的码字，对抑制光接收机中的基线浮动有利。表 13B 000 001 010 011 100 101 110 1114B 1001 1000 1011 1010 0101 0100 0111 01102.2 3B4B 编码器原理及框图编码器原理及框图 如图 4.1 所示，图中的串并变换和并串变换是移位寄存器。首先将设计好的码表存入编码 逻辑(PROM)内，待变换的信号码输入串并变换器后，在信号码时钟 Cp1 的作用下，数字 信号在串并变
8、换内移位，变为 3 比特一组的码，b1,b2,b3,并行输出作为编码逻辑(PROM)的 地址码，从而完成将原始码流每 3 比特分成一组的分组过程。编码逻辑(PROM)是集成元件 构成的逻辑网，根据需要及功能，在本次毕业设计中，采用的是 PIC 系列的单片机。它的 功能是跟据码表里的逻辑关系把信号码组变换成线路码组。在地址码的作用下，编码逻辑 (PROM)根据存储的码表输出与地址对应的并行 4B 码，进入并串变换器，在线路码时钟 Cp2 的作用下，移位而输出已变换的 4B 码流，完成编码过程2.3 3B4B 译码器原理及框图译码器原理及框图光纤通信线路编/译码器的设计 如图 4.2 所示，译码过
9、程和编码过程相反，译码器与编码器基本相同。译码时，把送来的 已变换 4B 信号码流，每 4 比特并联为一组，作为译码逻辑(PROM)地址，然后读出 3B 码， 再经过并串变换还原为原来的信号码流2.4 编译码程序图编译码程序图下图 1 为 3B4B 码的编码图和译码图图 1.3B4B 码的编码译码图 编码器程序图：图 2.编码器 译码器程序图：图 3.译码器编码解析： 如上图所示，图的前半部分为编码程序图，该图先将一串随机 01 串，串转并，转化为 3b 一码字，将其按下面规则处理：3B：1B ，2B，3B；4B：1b,2b,3b,4b; 1b=1B 取反， 2b=1B,3b=2B,4b=3B
10、 取反；处理过后产生 4 个数字的并行码，再并转串，最后在显示器上， 显示原数据串和转化为 4B 的数据串，比较其中的区别。 译码解析：将得到的 4B 数据串串转并处理，传化为 4b 一码字，再按照以下规则处理： 1B=2b,2B=3b,3B=4b 取反；经过程序处理后得到 3 个数字的并行码，再并转串，将得到的 数据串和原始数据串显示在显示器上，忽略时间延迟，两个数据串的波形图应是相同的。3.3B4B 编译码程序图的参数设置及其仿真结编译码程序图的参数设置及其仿真结3.1 仿真系统中模块参数设置仿真系统中模块参数设置和仿真实验结果图和仿真实验结果图以下为程序中重要物理模块的参数设置图：当出现 0 的概率为 0 的效果图图 3.1 编码图图 3.2 译码图当出现 0 的概率为 1 时的效果图如下图 3.3 编码图图 3.4 译码图当出现 0 的概率为 0.5 时的效果图如下图 3.5 编码图图 3.6 译码图4.总结总结通过实验证明这种 3B4B 编译码器原理是可行的，但编码后码速提高约为 13%,因此，对于高速信号进行这种编译码必然会受到一般器件速度的约束。有两个方案可以解决这个问题，一方面上述的3B4B 编译码器
