阶高密度双极性信号编译码的建模与仿真

数字基带信号的传输是数字通信系统的重要组成部分之一。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码的传号交替反转，有可能出现四连零现象，不利于接收端的定时信号提取。而三阶高密度双极性码因具有无直流成份，低频成份少和连O个数最多不超过3个等明显的优点，对定时信号的恢复十分有利，成为CCITT协会推荐使用的基带传输码型之一。本文使用硬件描述语言对数字通信系统中的三阶高密度双极性码的编译码进行实用设计。

1 三阶高密度双极性码的编、译码规则
1．1 三阶高密度双极性码的编码规则
三阶高密度双极性码是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O串现象。
其编码规则为先检查消息代码(二进制)的连O串情况，当没有4个或4个以上连0串时，则这时按照AMI码的编码规则对消息代码进行编码；当出现4个或4个以上连O串时，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或一1)同极性的V符号，且必须保证相邻V符号应极性交替(即+l记为+V，一1记为一V)；检查相邻V符号问的非O符号的个数是否为偶数，若为偶数，则再将当前的V符号的前一非0符号后的第1个0变为+B或一B符号，且B的极性与前一非O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。
1．2 三阶高密度双极性码的译码
三阶高密度双极性码的译码是编码的逆过程，其译码相对于编码较简单。从其编码原理可知，每一个破坏符号V总是与前一非O符号同极性，因此，从收到的三阶高密度双极性码序列中，容易识别V符号，同时也肯定V符号及其前面的3个符号必是连O符号，于是可恢复成4个连0码，然后再将所有的一1变成+1后便得到原消息代码。

2 三阶高密度双极性编码的建模
三阶高密度双极性码的建模思想：在消息代码的基础上，依据三阶高密度双极性编码规则进行插入“V”符号和插入“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，其编码器模型如图1所示。

2．1 插“V”模块的实现
插“V”模块是对消息代码里的四连0串的检测，即当出现四个连O串的时候，把第四个“0”变换成为符号“V”，用“11”标识，“1”用“01”标识，“O”用“00”标识，其模型如图2所示。

2．2 插“B”模块的实现
建模思路是当相邻“V”符号之间有偶数个非0符号的时候，把后一小段的第1个“O”变换成一个“B”符号。在此用一个4位的移位寄存器实现延迟作用，经插“V”处理过的码元，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“O”码，“10”表示符号“B”，其模型如图3所示。

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。因此将“V”单独拿出来进行极性变换(由前面已知“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，这样就完成了三阶高密度双极性的编码。
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，“O”用“00”标识。而在实际应用中，CPLD或FPGA端口输出电压只有正极性电压，在波形仿真中也只有“+1”和“O”，而无法识别“一1”。所以要得到所需要三阶高密度双极性编码的结果，需定义的“00，“01”，“10”来分别表示“0”，“一1”，“+1”。将插“B”模块后输出的“OO”，“01”，“10”，“1l”组合转换为“00”，“01”，“10”组合表示，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O，一E，+E。在此本文用CC4052的一组通道作为四选一数字开关，将CPLD或FPGA目标芯片的标识性输出转换成双极性信号，最终实现三阶高密度双极性非归零编码。CC4052接线如图4所示，实现地址控制器的模型如图5所示。