1、毕业设计开题报告 电子信息工程 光纤通信系统线路接口码型 HDB3 码的编译码设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 经过 30 多年的飞速发展，光纤通信中新的技术层出不穷，在前两年时曾作为新技术的光放大器、密集波分复用技术等等，目前已经被大量投入使用中。随着通信技术的发展，光纤通信逐渐进入以光孤子为标志的第五代光波通信中，要想实现全光网络已指日可待，其大容量和高速率的优点也促进了社会发展的脚步，目前日新月异的信息化程度，对于通信容量、速率、距离的要求也越来越高了。 当代经济飞速发展的社会中，对于 信息容量的需求也日益剧增，为了提高信息容量和信息的速率，光纤通信被广泛应用于信
2、息化的发展中，成为了信息领域中在微电子技术之后的重要技术。光纤通信于 70 年代发展起来，是以光导纤维为传输介质来实现信息传输的，具有传输质量高、通信容量大、抗电磁干扰、抗辐射、保密性好、重量轻、体积小等一些优点，目前正在飞速发展中，并且得到了广泛的应用和发展。 光纤通信的历史发展可分为以下几个方面： 1、光纤通信系统从小容量，再到中容量，最后往大容量或者超大容量方向发展。 2、光纤通信系统从多模光纤向单模光纤以及单模单偏振光纤方向发 展。 3、光纤通信系统中的中继距离变得越来越长。 4、光纤通信系统朝着波分复用系统、相干光通信、全光通信、孤子光通信、网络通信方向发展。 光纤通信系统是利用光波
3、作为载波，以高纯度的光导纤维为传输媒介，通过光 /变换，利用光来传输信息的通信系统。伴着国际通信业和互联网业务的快速发展，信息化给人类社会和世界生产力的发展带来了很大的帮助。作为信息化的重要技术的一部分，光纤通信必定会成为 21 世纪中最重要的重要性产业。 光纤通信系统基本上是由数据源、光发送端、光学信道和光接收机构成的。数据源里包含所有的信号源，通常指的 是话音、图像、数据等业务在经过新源编码时所得到的信号；光发送机和调制器主要是将信号转换成适合在光导纤维上传输的光信号，前后用过的光波窗口主要有 0.85、 1.31 和 1.55。光学信道则包括最基础的光纤，另外还有中1 继放大器 EDFA
4、 等等；光学接收机指的是接收光信号，并且从中提取信息将其转变成电信号，最后得到相应的话音、图像、数据等信息。 光纤通信系统主要有以下几个部分组成：（ 1）光发信机，可以用来实现电 /光转换过程，主要是由光源、驱动器和调制器组成的。光发信机主要是将来自电端机的电信号对广播进行调制并调制成已调光 波，接着把已调的光信号耦合到光纤或光缆中并进行传输。（ 2）光收信机，可以用来实现光 /点转换过程，主要由光放大器和光检测器组成的。光收信机主要是将光纤传输过来的光信号，经过光检测器转换成电信号，接着利用放大电路将该电信号放到到足够的电平，最后再将其传输到接收端的点端机中。（ 3）光的传输通路，主要由光纤
5、或光缆组成的。是将发现段发送出的已调光信号，在经过光纤或光缆的远距离传输后，再将其耦合到收信端的光检测器中去，从而完成传送信息。（ 4）中继器，主要是由光源、光检测器和判决再生电路组成的，其作用主要有两个方面：一方面是光纤传输中补偿光信号所受到的衰减；另外一方面是对于波形失真的脉冲近乎行政性。（ 5）光纤连接器和耦合器等无源器件在光纤或光缆的长度受到光纤拉制工艺和光缆施工条件的牵制下，并且光纤的拉制长度也是有限制的，所以一条光纤线路可能会存在多根光纤连接的问题。因此光纤间的连接、光纤与光端机的连接以及耦合，对于光纤连接器、耦合器等无源器件的使用是不可或缺的。 光纤传输系统是数字通信中的理想通道
6、，数字通信和模拟通信相比较具备很多的优势，比如传输质量好、灵敏度高等等，所以长距离大容量的光纤通信系统基本上都采用数字传输方式。 在光纤通信系统中，光纤中传输的信号是二进制光脉冲“ 1”码和“ 0”码，是由二进制数字信号对光源通断调制而产生的。数字信号则是对连续变化的模拟信号抽样、量化和编码进而产生的信号，称为脉冲编码调制，即 PCM（ pulse code modulation）。该电的数字信号则称为数字基带信号，主要是由 PCM 电端机产生的。 在数字光纤通信传输的信道中，与数字电缆通信相同，一般不能直接地使用发送点端机传输出来的数字信号，必须要经过码型变换并将其变换成适合在数字光纤传输信
7、道中传输的码型，并且成为线路码型。 数字电缆通信中通 常采用的线路码型是 HDB3（ High Density Bipolar of order 3）码，即三阶高密度双极性码。在 HDB3 码中，“ 1”码是正负极性交替发送的，“ 0”码是以零电平发送的。 HDB3 码可以在电缆线路中使用，却不适合在光强度调制的线路中工作，由于光强度调制中，已调光脉冲只可以以“ 0”和“ 1”两种方式船舷，而负极性的光脉2 冲是不会出现的，所以 HDB3 码不能采用。 HDB3 码是数字通信系统中重要的一部分，同时也是串行数据传输中的一种重要的编码方式。 HDB3 码与常用的非归零码 NRZ（ Non Ret
8、urn Zero）码相比较，具备很多优势，比如： HDB3 码拥有比较强的检错能力，如果数据序列采用 HDB3 码传输的过程中若出现了单个误码，则其中极性交替变化的规律就会被破坏，所以接收端中就能够根据 HDB3这一优点检查出错误并且纠正，同时在提取位定时信息中也方便许多。另外，由于 HDB3码消除了 NRZ 码的直流成分，具备时钟恢复和较好的抗干扰性能，因此 HDB3 码比较适合在长距离信道中传输。所以 HDB3 码能够在数据传输中应用颇广，并且被 ITU 推荐使用。 HDB3 码不但包含了 AMI 码的交替特性可以使得输出信号没有直流特性， 而且不会出现四个以上连“ 0”码。 HDB3 码
9、有下列特点：（ 1）经过 HDB3 码确定过的基带信号没有直流分量，而且低频分量很少；（ 2） HDB3 码中连“ 0”串的数目小于等于 3 个，以至于提取定时信号比较方便；（ 3） HDB3 码的编码规则比较复杂，但是译码规则相对来说比较简单。上述 HDB3 码具有的特点让信号的恢复和检验相应地方便很多，所以应用广泛，目前是基带传输码型中重要的一种。通讯过程主要是由编码、传输和解码三个部分组成的，所以 HDB3 码的编译码原理的分析和 HDB3 码编译码器的研究设计也算是 HDB3 码数据传输通信中的重 点。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 此次毕业论文的主要任务是在光纤通信系统中完
10、成线路码 HDB3 编译码的设计，要求利用软件 Maxplus2 或 Quartus2 上通过 Verilog 或者 VHDL 语言的程序编写并仿真，写一篇毕业设计论文。要求能理解数字信号处理中信道编码的基本原理，记录编译码设计的原理图、源程序、仿真下载结果，并据此完成一篇毕业论文的写作。其 目的是把所学的专业知识应用到具体实例中，有效地巩固所学的基础理论知识和各种软件，真正做到学有所用。 考核学生独立分析问题和解决问题的能力， 培养学生独立从 事专业技术研究的能力，提高学生的综合素质。 三、研究步骤、方法及措施： 1、接收任务、查阅资料、完成综述、开题报告和英文资料的翻译（ 11. 5 日
11、12.15 日）； 2、根据所学数字电路和其他相关知识，结合查阅的文献资料，确定设计原理图，编写Verilog 或者 VHDL 程序，进行仿真（ 12.16 4.24 ）； 3、进行论文写作 (4.25 5.29)； 3 4、整理设计说明书，准备答辩 (5.30 5.31) 四、参考文献 1 汉泽西 基于 FPGA 的 HDB3 编译码 J 电子科技 报 ， 2007 ， 5（ 3）： 25 26. 2 蒋青 ， 吕翊 一种基于 FPGA技 术的 HDB3译码器的设计 J 微电子学 报， 2007，37（ 2）： 33 34. 3 敖天勇 ， 侯卫周 ， 杨毅 ， 郭立俊 基于 CPLD的 H
12、DB3码编译码器设计 J 山西电子技术 报， 2007， 3（ 2）： 21 22. 4 解武 ， 杨蕊 ， 邵欣 基于 FPGA的 HDB3编码一种简单实现 J 应用科技 ， 2007， 34（ 5）： 11 12. 5 Ken MartinJ. Digital Integrated Circuit Design. Publishing House of Electronic Industry, 2002， 4556. 6 Aho A V, Hopcrolft J E, Ullman J D. Data Structures and Algorithms. Addison-Wesley Publishing Company, Inc., 1983， 4665. 7 朱言午 ， 张凯 ， 白岚 .HDB3编码电路的几种设计方法 J. 鱼雷技术 ,1998， 6（ 4）：18 19. 8王素珍 ,王涛 . 基于 VHDL 语言的 HDB3 编译码器的一种实现方法 J.内蒙古师范大学学报（自然科学汉 文版）， 2006， 35（ 4）： 18 19.
