基于c語言的hdb3編碼變換系統(tǒng).doc

基于c語言的hdb3編碼變換系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明21.緒論2 1.1 引言2 1.2 課題研究背景3 1.3 課題研究的主要內(nèi)容3 1.4 論文組織32.C語言概述.3 2.1 C語言的發(fā)展.33.編碼技術(shù)3 3.1 通信系統(tǒng)3 3.2編碼3.3.2.1信源編碼43.2.2信道編碼43.3.選擇碼型和常用碼型4. 3.3.1 選擇碼型的考慮4 3.3.2 常用碼型的特點(diǎn)4.3.4.HDB3碼簡介4 3.4.1 HDB3的編碼規(guī)則54.基帶信號HDB3編碼和設(shè)計(jì).6 1.設(shè)計(jì)說明 長期以來，人類進(jìn)行信息交互的基本方式不外乎語言、文字和圖像。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，三大信息網(wǎng)：電話、電視、和因特網(wǎng)在數(shù)字通信的平臺上融為一體的趨勢日益加速。一方面是通信技術(shù)一日千里的發(fā)展，技術(shù)更新的周期越來越短；另一方面是人們對信息數(shù)量和質(zhì)量的需求不斷增長，如何更加有效、更加可靠、更加安全的傳輸信息，成為人們非常關(guān)注的問題。 數(shù)字通信具有許多優(yōu)良的特性，數(shù)字處理的靈活性使得數(shù)字傳輸系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)字信息既可以來自計(jì)算機(jī)，電傳機(jī)等數(shù)據(jù)終端的各種數(shù)字代碼，也可以是來自模擬信號經(jīng)過數(shù)字化處理后的脈沖編碼PCM信號等。在原理上，數(shù)字信息可以直接用數(shù)字代碼序列表示和傳輸，但是在實(shí)際的傳輸中，視系統(tǒng)的要求和信道的情況，一般需要進(jìn)行不同形式的編碼，并且選用一組取值有限的離散波形表示，這些取值離散的波形可以是數(shù)字帶通信號，也可以是數(shù)字基帶信號。 數(shù)字基帶信號的傳輸是數(shù)字通信系統(tǒng)的重要組成部分之一。在數(shù)字通信中，一般由信源發(fā)出的數(shù)字基帶信號含有豐富的低頻分量，甚至直流分量，這些信號往往不宜直接用于傳輸，易產(chǎn)生碼間干擾進(jìn)而直接影響傳輸?shù)目煽啃?，為了使基帶信號能適合在基帶 HDB3 編碼的設(shè)計(jì)信道中傳輸，通常需要經(jīng)過基帶信號變換。而為了用更短的代碼表達(dá)同樣多的信息，人們提出了壓縮代碼長度地方法，并發(fā)明了多種壓縮方法和實(shí)施方案，統(tǒng)稱為信源編碼。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正信息傳輸中出現(xiàn)的錯誤，人們采用了各種檢錯和糾錯技術(shù)，由此發(fā)展起來了信道編碼技術(shù)，它使通信更加可靠。 在編碼過程中，不同碼型有不同的特點(diǎn)和不同的用途。例如 AMI 碼的傳號交替反轉(zhuǎn)，這種碼型無直流成分和很小的低頻成分，利于在一般的基帶信道中傳輸，但它可能出現(xiàn)四連零現(xiàn)象，不利于接收端的定時(shí)信號提取。為了保持 AMI 碼的優(yōu)點(diǎn)而克服其缺點(diǎn)提出了 HDB3 碼三階高密度雙極性碼。HDB3 碼具有編碼規(guī)則簡單，無直流，低頻成份少，可打破長連“0”和對定時(shí)信號的恢復(fù)十分有利等優(yōu)點(diǎn)，因此被 CCITT 協(xié)會推薦為常用的基帶傳輸碼型之一。 綜合上述情況，本文提出了基于 C 語言的 HDB3 編碼的設(shè)計(jì)方案。 本論文概括了 HDB3 數(shù)字編碼的研究背景、意義同時(shí)對 C語言技術(shù)和編碼技術(shù)作了簡要的說明。設(shè)計(jì)方面包括規(guī)劃基于 C語言的 HDB3 編碼設(shè)計(jì)的總體方案，合理利用各種軟硬件資源；基于 C語言的 HDB3 編碼的軟件實(shí)現(xiàn)。其中 HDB3 碼的編碼 首先在C+軟件環(huán)境下建立一個(gè)工程，程序設(shè)計(jì)是在C+軟件環(huán)境下進(jìn)行的，工程名和程序的實(shí)體名一致，并將其作為該工程的設(shè)計(jì)文件。然后在 C+文本編輯窗中輸入設(shè)計(jì)的源程序，進(jìn)行編譯、調(diào)試。以上是本人對這次設(shè)計(jì)的簡要說明，從設(shè)計(jì)背景、意義、內(nèi)容等方面作了簡要的介紹。具體說明請見論文正文1. 緒論。1.1引言信號在信道的傳輸過程中，如何才能保證信號失真最小且可靠的傳輸是本次課程設(shè)計(jì)研究的目標(biāo)。一個(gè)完整的通訊系統(tǒng)，當(dāng)信號經(jīng)過一定距離的傳送后，總會受到干擾、移相和衰減，因而需要對數(shù)字信號進(jìn)行再生。從信源輸出的信號一般是 0 1 兩種狀態(tài)的單極性 NRZ 碼，在進(jìn)行數(shù)字信號傳輸時(shí)，考慮到傳輸信道的特點(diǎn)，將信息比特變換為適合于在信道中傳輸?shù)臄?shù)字信號，即進(jìn)行線路編碼。傳統(tǒng)的基帶信號含有豐富的直流和低頻分量，這些信號不適宜在信道中傳輸。為了使得終端機(jī)編碼輸出的由 0 和 1 組成的單極性數(shù)碼流適應(yīng)于傳輸信道的特性，還必須經(jīng)過碼型變換，即對信號進(jìn)行編碼。 選擇編碼碼型時(shí)一般應(yīng)考慮幾方面的因素，比如從線路碼流中容易提取時(shí)鐘，碼型中不宜含有直流分量，高、低頻成分應(yīng)盡量減少，設(shè)備應(yīng)簡單，易于實(shí)現(xiàn)碼型變換和碼型反變換的調(diào)試等。1.2課題研究背景隨著數(shù)字通信的迅速發(fā)展，線路編碼已越來越被人們重視，人們先后提出了各種適合出書的碼型，如CMI碼、AMI碼、HDB3碼等。傳輸碼型是研究數(shù)字通信傳輸系統(tǒng)的一項(xiàng)重要課題，正確選擇傳輸碼型不但能改善傳輸性能，提高通信質(zhì)量，而且能延長中繼距離，是中繼器機(jī)構(gòu)簡單，從而獲得顯著地經(jīng)濟(jì)效益。1.3 課題研究的主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)主要基于C語言，選用一種合適的碼型，完成基帶型號在基帶中的傳輸。所以我們小組選擇了基于c語言的碼型變換系統(tǒng)，共有五種碼型（CMI、 AMI、 HDB3 雙相碼等）。在設(shè)計(jì)中我所選用的碼型是HDB3碼，HDB3碼具有無直流、低頻成分少、頻帶較窄、可打破連0的和提取同步方便等特點(diǎn)。1.4 論文組織本文主要從論文的總體設(shè)計(jì)、基于C語言的編碼的設(shè)計(jì)幾部分來進(jìn)行論述，具體章節(jié)安排如下：1. c語言的發(fā)展、C+軟件的設(shè)計(jì)流程及使用。2. 本文的理論基礎(chǔ)編碼技術(shù)做一些簡單的論述，包括通信系統(tǒng)、編碼問題及分類、兩種基本的編碼理論等。2.C語言概述 2.1 C語言的發(fā)展C語言是一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言。它既具有高級語言的特點(diǎn)，又具有匯編語言的特點(diǎn)。1967年，劍橋大學(xué)的 Martin Richards 對CPL語言進(jìn)行了簡化，于是產(chǎn)生了BCPL（Basic Combined Pogramming Language)語言。1970年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的 Ken Thompson。以BCPL語言為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出很簡單且很接近硬件的B語言（取BCPL的首字母）。并且他用B語言寫了第一個(gè)UNIX操作系統(tǒng)。在1972年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的 D.M.Ritchie 在B語言的基礎(chǔ)上最終設(shè)計(jì)出了一種新的語言，他取了BCPL的第二個(gè)字母作為這種語言的名字，這就是C語言。1978后，C語言已先后被移植到大、中、小及微型機(jī)上。它可以作為工作系統(tǒng)設(shè)計(jì)語言，編寫系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言，編寫不依賴計(jì)算機(jī)硬件的應(yīng)用程序。它的應(yīng)用范圍廣泛，具備很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，不僅僅是在軟件開發(fā)上，而且各類科研都需要用到C語言，適于編寫系統(tǒng)軟件，三維，二維圖形和動畫。3.編碼技術(shù) 3.1 通信系統(tǒng) 信源信源編碼信道編碼調(diào)制器信道解調(diào)器信道解碼信源解碼信宿 | 噪聲源 數(shù)字通信系統(tǒng)模型3.2編碼3.2.1信源編碼信源編碼是針對信源統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行編碼，主要任務(wù)就是減少冗余度，信源編碼的基本途徑有兩個(gè)：一個(gè)是序列中的各個(gè)符號盡可能的互相獨(dú)立，即解除相關(guān)性；二是編碼中各個(gè)符號出現(xiàn)的概率盡可能相等，即概率均勻化。3.2.2信道編碼 信道編碼主要針對信道統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行編碼，主要目的是提高信息傳輸?shù)目煽啃浴?.3.選擇碼型和常用碼型 3.3.1 選擇碼型的考慮 在設(shè)計(jì)中我所選用的碼型是HDB3碼，HDB3碼具有無直流、低頻成分少、頻帶較窄、可打破連0的和提取同步方便等特點(diǎn)。3.3.2 常用碼型的特點(diǎn)基帶信號在信道中傳輸，需編成適合于傳輸用的基帶信號歸納起來有如下幾點(diǎn)主要要求：將原始信息符號編制成適合于傳輸用的碼型；對所選碼型的電波形，需適宜于在信道中傳輸?？蛇M(jìn)行基帶傳輸?shù)拇a型較多，這里主要介紹幾種常用的碼型。1.AMI碼的特點(diǎn): 1 由AMI碼確定的基帶信號中正負(fù)脈沖交替，而0電位保持不變;所以由AMI碼確定的基帶信號無直流分量，且只有很小的低頻分量; 例如: 消息代碼:1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 AMI碼: +1 0 -1 0 +1 0 0 0 -1 0 +1 -1 +1 2.雙相碼特點(diǎn)：它用一個(gè)周期的正負(fù)稱方波表示“0”，而其凡方向波表示“1”。如圖所示：代碼01雙相碼01103.CMI碼成為傳號反轉(zhuǎn)碼，是一種二電平碼。其編碼規(guī)則是：“I”碼交替地用“11”和“00”表示：“0”碼用“01”表示。編碼舉例如表所示。表 CMI編碼舉例代碼1101001CMI碼110001110101004.Hdb3碼下面詳細(xì)介紹。3.4.HDB3碼簡介3.4.1 HDB3的編碼規(guī)則一、編碼規(guī)則: 1 先將消息代碼變換成AMI碼，若AMI碼中連0的個(gè)數(shù)小于4,此時(shí)的AMI碼就是HDB3碼; 2 若AMI碼中連0的個(gè)數(shù)大于3,則將每4個(gè)連0小段的第4個(gè)0變換成與前一個(gè)非0符號(+1或-1)同極性的符號,用表示(+1+,-1-); 3 為了不破壞極性交替反轉(zhuǎn)，當(dāng)相鄰符號之間有偶數(shù)個(gè)非0符號時(shí)，再將該小段的第1個(gè)0變換成+B或-B,符號的極性與前一非零符號的相反，并讓后面的非零符號從符號開始再交替變化。 例如: 消息代碼: 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 AMI碼: +1 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 +1 -1 0 0 0 0 +1 -1 HDB3碼：+1 0 0 0 +V -1 0 0 0 -V +1 -1 +B 0 0 +V -1 +1二、HDB3碼的特點(diǎn): 1 由HDB3碼確定的基帶信號無直流分量，且只有很小的低頻分量; 2 HDB3中連0串的數(shù)目至多為3個(gè)，易于提取定時(shí)信號。 3 編碼規(guī)則復(fù)雜，但譯碼較簡單。三、解碼規(guī)則1雖然編碼很復(fù)雜，但解碼規(guī)則很簡單，就是把原來的取代節(jié)（4個(gè)連零）找到即可，若3連“0”前后非零脈沖同極性，則將最后一個(gè)非零元素譯為零，如+1000+1 就應(yīng)該譯成“10000”，否則不用改動；若2連 “0”前后非零脈沖極性相同，則兩零前后都譯為零，如-100-1，就應(yīng)該譯為0000，否則也不用改動. 2再將所有的-1變換成+1后，就可以得到原消息代碼。我們設(shè)計(jì)的是基于c語言的數(shù)字基帶信號碼型變換系統(tǒng)。由于碼型較多，我們小組在老師的帶領(lǐng)下決定分工對AMI碼、HDB3碼、雙相碼、CMI碼四種常用的碼型進(jìn)行c語言的設(shè)計(jì)。我重點(diǎn)對hdb3碼進(jìn)行了c語言的編程設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程我通過查閱書籍、在網(wǎng)上搜索和老師的幫助、以及我們組在一起研究和討論。我們合力把設(shè)計(jì)完成了。我也完成了我的設(shè)計(jì)。我設(shè)計(jì)的程序如下：打開c+軟件點(diǎn)擊文件，選擇新建。選擇c+source file點(diǎn)擊確定，開始編譯在菜單欄里點(diǎn)擊組建編譯點(diǎn)擊是?？闯绦蚴欠裼绣e誤，有錯誤如進(jìn)行調(diào)試得到正確的程序如在菜單欄里點(diǎn)擊組建組建執(zhí)行得到輸入新號碼元為得到hdb3碼為這是我設(shè)計(jì)的流程，在這里十分感謝張艷紅老師在其中對我的指導(dǎo)和幫助，以及我們小組其他的同學(xué)對我?guī)椭x謝！附。源程序#include#include#includevoid main()char s102; int l ,i; char b=u,v=u; int z=0; printf(tt 歡迎使用,更歡迎您提出寶貴建議!nn); printf(注: “0” 代表: 0電平 “u” 代表: 負(fù)電平 “n” 代表: 正電平nnn); printf(請您輸入數(shù)據(jù):n); scanf(%s,s