1、本科毕业设计（论文）（20 届）基于 FPGA 数字基带信号设计所在学院专业班级 电子信息科学与技术学生姓名指导教师完成日期目录基于 FPGA 数字基带信号设计 .1基于 FPGA 数字基带信号设计 .1摘要 .1Abstract.2第一章 绪论 .31.1 数字基带信号的发展及意义 .31.2 研究内容 .4第二章 数字基带信号 .52.1 数字基带信号的模型 .52.2 数字基带信号码型介绍 .10第三章 FPGA 实现数字基带信号 .133.1 HDB3 码的 VHDL 建模思想 .133.2 基于 VHDL 硬件描述语言的建模及程序设计 .143.3 插“V”模块的实现 .143.4
2、插“V”模块的程序设计 .163.5 插 V 模块的实现 .173.6 补 B 模块的实现 .193.7 关于其他形式基带信号的编码建模与设计 .273.7.1 关于 AMI 码的建模 .273.7.2 关于数字双相码的建模 .28第四章 总结 .28参考文献 .29附录 .30致谢 .34基于 FPGA 数字基带信号设计摘要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，可进行基带传输的码型较多，常用的码型有 AMI 码、数字双相码、CMI 码、nBmB 码和 HDB3 码，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。为使基带信号能适合在基带信道中传输，通
3、常要经过基带信号交换，这种交换过程事实上就是编码过程。于是，出现了各种各样的常用码型。不同的码型有不同的特点和不同的用途。例如 AMI 码的传号交替反转，且这种基带信号无直流成分和很小的低频成分，利于在一般的基带信道中传输，但它可能出现四连零现象，不利于接收端的定时信号提取。HDB3 码因具有无直流成分，低频成分少和连 0 个数最多不超过三个等明显特点，对定时信号的恢复十分有利，而成为 CCITT 协会推荐使用的基带传输码型之一。在 CPLD/FPGA 环境下用 VHDL 语言可实现对其的仿真。关键词:数字基带信号；VHDL语言；FPGABased on FPGA Digital Baseba
4、nd Signal DesignAbstractDigital baseband signal transmission is digital communication system is one of the important part of, can undertake frequency-hand mode MaXing more, commonly used MaXing have AMI yards, digital duplex yards, nBmB yards and CMI yards, code, HDB3 digital communications, some si
5、tuations dont after carrier modulation and demodulation of baseband signal process, and direct transmission. To make baseband signal in baseband channels can suitable for transmission, usually after baseband signal exchange, this exchange process is actually the coding process. So, there was all kin
6、ds of common MaXing. Different MaXing have different characteristics and different USES. For example AMI yards of preaching, and no alternate reversal this baseband signal no dc component and small low-frequency components, benefit of baseband channels in general, but it may be transmission of appea
7、rs four even zero phenomenon, is not conducive to extract the timing signal reception. HDB3 yards without dc component, due to its low frequency component less and even 0 number no more than three most such obvious characteristics, the recovery of timing signal, and become very favorable CCITT assoc
8、iation recommends using one of the MaXing frequency-hand mode. In CPLD/FPGA environment can be realized by VHDL language on its simulation.Keywords: Digital baseband signal, VHDL language, FPGA 第一章 绪论1.1 数字基带信号的发展及意义数 字 基 带 信 号 ， 是 信 源 发 出 的 、 未 经 调 制 或 频 谱 变 换 、 直 接 在 有 效 频带 与 信 号 频 谱 相 对 应 的 信 道 上
9、 传 输 的 数 字 信 号 ， 是 消 息 代 码 的 电 波 形 ， 是 用不 同 的 电 平 来 或 脉 冲 来 表 示 相 应 的 消 息 代 码 。 数 字 基 带 信 号 的 类 型 很 多 ， 常见 的 有 矩 形 脉 冲 ， 三 角 波 、 高 斯 脉 冲 和 升 余 弦 脉 冲 等 。 最 常 用 的 是 矩 形 脉 冲 ，因 为 矩 形 脉 冲 易 于 形 成 和 变 换 。基带信号是传递消息的一种形式，可以直接传输，无须调制。在近程数据通信领域里，基带传输系统得到广泛的应用1.2 研究内容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
10、波调制和解调过程，而对基带信号进行直接传输。为使基带信号能适合在基带信道中传输，通常要经过基带信号交换，这种交换过程事实上就是编码过程。于是，出现了各种各样的常用码型。不同的码型有不同的特点和不同的用途。例如 AMI 码的传号交替反转，且这种基带信号无直流成分和很小的低频成分，利于在一般的基带信道中传输，但它可能出现四连零现象，不利于接收端的定时信号提取。HDB3 码因具有无直流成分，低频成分少和连 0 个数最多不超过三个等明显特点，对定时信号的恢复十分有利，而成为 CCITT 协会推荐使用的基带传输码型之一。通信系统的任务是传递信息，因此数字通信系统的根本任务是准确地传输数字信息，数字信息在
11、一般情况下可以表示为一个数字序列an。an是表示数字序列的基本单元，称为码元。码元可能来自计算机、电传打字机或其他数字设备的各种数字代码，也可以是脉冲编码信号。设计数字传输系统的首要考虑就是选择一组有限的离散的波形来表示数字信息。实际中，常用不同幅度的脉冲表示码元的不同值，这种脉冲信号所占的频带通常从直流和低频开始，因此称为数 字基带信号。 数字信号的基带传输数字基带信号直接进行传送的传输方式，主要应用于某些有线信道中，特别是在传输距离不太远的情况下。 基于以下考虑，有必要学习数字基带传输原理： 数字基带传输是数字通信系统中的重要组成部分，也是最基本的传输方式。随着数字技术的发展，它有迅速发展
12、的趋势。 把调制和解调过程看作广义信道的一部分，任何数字传输均可等效为基带传输系统。 第二章 数字基带信号2.1 数字基带信号的模型数字基带信号 所谓数字基带信号，就是消息代码的电波形。数字基带信号的类型很多，本节以由矩形脉冲构成的基带信号为例，主要研究这些基带信号的时域波形、频谱波形以及功率谱密度波形。 单极性不归零信号：设消息代码由二进制符号 0、1 组成，则单极性不归零信号的时域波形如图2.1 所示，其中基带信号的 0 电位对应于二进制符号 0;正电位对应于二进制符号 1。单极性不归零信号在一个码元时间内，不是有电压(或电流),就是无电压(或电流),电脉冲之间没有间隔，不易区分识别，归零码可以改善这种情况。单极性不归零信号的频域波形和功率谱密度波形分别如图所示。 时域波形 图 2.1 单极性不归零信号单极性不归零信号的时域波形 频谱波形图 2.2 频谱波形单极性不归零信号的频谱图 功率谱密度波形 图 2.3 功率谱密度波形单极性不归零信号的功率谱密度 单极性归零信号 ：
