1、毕业设计文献综述 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 前言 本文阐述了目前光纤通信在国内外的发展情况，并且分析了光纤通信系统的相关工作原理以及发展历程，另外通过对数字信号处理中信道编码的基本原理以及 HDB3 码编译码的原理的分析，利用软件 Max+plus为软件平台，通过 VHDL 语言的程序编写并仿真，完成光纤通信系统线路接口码型 HDB3 码编译码器的设计方案。 主题 光纤通信，是以激光源产生的光波为信号载频，光导纤维为传输介质的一种通信方式 1。自 20 世纪 70 年代初期以来，光纤通信 以其先进的技术和较好的经济效益快速发展，并且逐步应用于各种新的领域
2、模块 2。从光纤通信的问世到现在，光的传输速率在过去的十年里以指数增长，大概提高了 100 倍左右。各种新式的光通信技术不断发展，在市场上效应良好，而社会对通信容量的需求是不断提升的，这也是光纤通信发展的一大原因。伴着光纤通信技术逐渐发展，将来肯定会对 21 世纪通信业的进步，甚至于整个社会的经济发展有极大的帮助 3。光纤通信的优越性，有通信容量大、传输损耗小、质量轻、节省能源等等，目前主要应用于大容量的通信干线，而且也应用于数据通信、有线电视、 电力通信、铁路通信、军用通信等方面。 光纤通信系统的发展历程可以概括为以下几点：（ 1） 1973 年 1976 年，以 850nm波长的多模光纤通
3、信系统为代表的第一代光纤通信系统；（ 2） 20 世纪 70 年代末、 80年代初，以多模和单模光纤通信系统为代表的第二代光纤通信系统；（ 3） 20 世纪 80年代中期以后，以长波长单模光纤通信系统为代表的第三代光纤通信系统；（ 4） 20 世纪 90 年代以后，以同步数字体系光纤传输网络为代表的第四代光纤通信系统；（ 5）在1 经过近 20 年的发展和研究后，已经发展到以光孤子为代表的第五代光纤通信系统 4。 光纤通信系统是在光导纤维和激光技术、光电集成技术的基础发展起来的通信系统。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、
4、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，另外还有中继放大器 EDFA 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 5。 光纤传输系统是数字通信中的理想通道，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 3。 数字通信的快速发展，使得线路编码显得越来越重要，各种各样适合在线路传输的码型被先后提出，例
5、如 AMI 码、 CMI 码、 HDB3 码、 MILLER 码等等。传输码型时数字通信传输系统研究中重要的一部分，选择适合的传输码型不仅可以完善传输特性，提高通信质量，并且可以使中继距离变长，中继器的结构也变得相应地简单不少，以便从中获取较大的经济效益 6。传输码中比较常用的码型是 AMI 码和 HDB3 码。 HDB3 码是交替极性码的改进码型，是为了控制长连串连“ 0”码以便于提取位定时信号的一种码型。 HDB3 码的改进规则是：交替极性码中的连“ 0”码数目不可以太多，若连续出现 4个连“ 0”码时，就需要添加脉冲，该脉冲就是破坏脉冲，用符号 V 表示，为了保证无直流特性， V 脉冲应
6、该正负交替插入，而且与同信码有严格的区别，以至于接收端可以正确的恢复原来的信息 7。 数字通信中 ,直接代表原始数字信息的信号通常不一定就适合直接在信道中传输，需要先将信号通过变换器转换成适合在信道中传 输的线路码型 8， 9。 HDB3 码编码器是将输入的单极性非归零 NRZ 码变换为三阶高密度的双极性码 HDB3 码，而 HDB3 码译码器则是将 HDB3 码变换成 NRZ 码 10。 HDB3 码是数字基带通信系统中重要的一部分，不仅保持了 AMI 码极性反转的优点 ,减少了连“ 0”串的长度 ,以便于提取定时信息 11。由于 HDB3 码采用极性反转的特性，因此基带信号没有 直流 成分
7、 ， 而且检错能力强，低频成分也小，控制了多个连“ 0”码的位定时信息不易提取的缺点 10，并且还 具有时钟恢复和 比 较好的抗干扰能力 等特点 12，已经被 ITU 推荐 使用。 HDB3码是基带传输系统中常用的码型 ,因此 HDB3码的编译码就显得非常重 要 13,14。2 HDB3 码的极性形成电路拥有两个功能 15：一是正常传号“ B”正负交替极性的形成；二是破坏点“ V”脉冲的正负交替极性的形成。一个典型的 HDB3 编码电路应该具备以下几种基本功能：四连“ 0”码的检出和“ V”脉冲的加入；取代节形成的选择； HDB3码的极性形成 16。 HDB3 码即三阶高密度双极性码，是 AM
8、I 码的改进码型，但是却克服了 AMI 码的长连“ 0”串现象。 HDB3 码的编码 原理为：（ 1）先把消息代码变换成 AMI 码，消息码中的“ 0”码仍为“ 0” ,消息码中的“ 1”码交替地变换为传输码中的 +1 和 -1；（ 2）检查 AMI 码的连“ 0”串的情况，当连“ 0”串的数目小于等于 3 时，则该 AMI 码就是HDB3 码；（ 3）当出现大于等于 4 个连“ 0”串时，则将每 4 个连“ 0”的第 4 个“ 0”码的极性和前一非“ 0”符号相同，用破坏符号“ V”表示；（ 4）加入破坏符号后，为了序列中的 “极性交替反转”造成的无直流特性不被破坏掉，还需要保证相邻“ V”
9、符号之间有奇数个非“ 0”符号。而当有偶数个非“ 0”符号时，将该连“ 0”串的第 1个“ 0”码变成符号“ B”，“ B”符号的极性和前一非“ 0”符号相反，后面的非“ 0”符号依次交替变化 11。 HDB3 编码器的实现可以消除 NRZ 码的直流成分，还具有抗干扰性能和时钟恢复性能，而且还适合于长距离的信道传输，并且具备较好的检错能力，当用 HDB3 码传输数据序列的传输过程中出现了单个误码，将会破坏其极性交替变化的规律，所以根据 HDB3码的这一规律，接收端可以检查出错误并且纠正过来，同时 HDB3 码在提取位定时信息时比较方便。 HDB3 码编译码器的实现途径有很多种，一般的方案是利用
10、专用的 HDB3收发芯片，比如选用专用 E1 收发芯 片 DS2153Q 和单片机就可以实现该码制的转换功能17。 本次论文主要是在光纤通信系统中完成线路码 HDB3 码编译码器的设计，利用软件Maxplus为软件平台，通过 VHDL 语言的程序编写并仿真，完成光纤通信系统线路接口码型 HDB3 编码器的设计方案。 总结 伴随着通信行业的快速发展，信息化大大推动了社会生产力的发展。作为信息化技术的重要支柱之一，光纤通信将来必定会成为 21 世纪最重要的产业。光纤通信应用广泛，不但在通信的主干线路、工业检测控制和电力通信控制系统得到应用，还广泛3 应用于军事领域。作为信息技术的 重要支撑，光纤通
11、信技术在将来信息化社会中也会起到举足轻重的作用。 本文基于 VHDL 语言完成 HDB3 码编码器设计的方法，具有可靠性高和编码简单等优点。运用 VHDL 语言在 Max+plus开发环境下来实现 NRZ 码和 HDB3 码之间的转换比较简单，不仅调试起来比较方便，而且减少了外界元件，大大提高了集成度，编程的灵活性也很大。 参考文献 1欧婉雯 .中国光纤通信技术的应用前景 . http:/ 2 光纤通信系统 . http:/ 3 严晓明 .浅谈电信光纤通信技术 . http:/ 2010.8.4. 4 第六章 光纤通信系统 . http:/ 5 谈光纤通信系统及其构成的设备 . http:/
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