通信原理課程設(shè)計HDB3編碼及解碼的實現(xiàn)

1、通信原理課程設(shè)計-hdb3編碼及解碼的實現(xiàn) 院（系）： 電子與電氣工程學(xué)院 班級： 電子091班 學(xué)號： 姓名： 指導(dǎo)老師： 2011 年 12 月 30日0.摘要目前，雖然數(shù)字基帶傳輸不如帶通傳輸那樣應(yīng)用廣泛，但對于基帶傳輸系統(tǒng)的研究仍是十分有意義的。這是因為，第一，在利用對稱電纜傳輸構(gòu)成的進程數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中廣泛采用了這種傳輸方式；第二，隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，基帶傳輸方式也有迅速發(fā)展的趨勢，目前，它不僅用于低速數(shù)據(jù)傳輸，而且還應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)傳輸；第三，基帶傳輸中包含帶通傳輸?shù)暮芏嗷締栴}，也就是說，亟待傳輸系統(tǒng)的很多問題也是帶通傳輸系統(tǒng)必須考慮的問題；第四，理論上也可以證明，任何一個采用線

2、性調(diào)制的帶通傳輸系統(tǒng)，可以等效為一個基帶傳輸系統(tǒng)來研究。在實際的基帶數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，并不是所有的基帶波形都適合在信道中傳輸。例如，含有豐富直流和低頻分量的單極性基帶波形就不適宜在低頻傳輸特性差的信道中傳輸，因為這有可能造成信號嚴(yán)重畸變。又如，當(dāng)消息代碼中包含長串的連續(xù)“1”或“0”符號時，非歸零波形呈現(xiàn)出連續(xù)的固定電平，因而無法獲取定時信息。單極性歸零碼在傳送連“0”時，也存在同樣的問題。因此，對傳輸用的基帶信號主要有以下兩個方面的要求：（1） 對代碼的要求：原始信息代碼必須編成適合于傳輸用的碼型；（2）對所選碼型的電平的波形要求：電平波形應(yīng)適合于基帶系統(tǒng)的傳輸。在此，主要研究數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)

3、中hdb3碼的編碼及解碼的實現(xiàn)問題。目錄0. 摘要 1一.設(shè)計題目及要求 2 二.設(shè)計原理 22.1 hdb3碼介紹 22.2 hdb3碼的編碼規(guī)則 2 2.3 hdb3碼的解碼規(guī)則 32.4 hdb3碼的特點 43 仿真及結(jié)果 53.1 hdb3編碼運算程序代碼 53.2 hdb3解碼運算程序代碼 63.3 matlab具體操作過程 73.4 仿真結(jié)果 83.5 結(jié)果分析 94 心得體會 105. 致謝 10六參考文獻 11一.設(shè)計題目及要求題目：hdb3編碼及解碼的實現(xiàn)要求：1、用matlab實現(xiàn)；2、先產(chǎn)生并輸出隨機序列，對隨機序列編碼，輸出編碼后的隨機序列，然后解碼，并輸出解碼之后的序

4、列。二.設(shè)計原理2.1 hdb3碼介紹即（high density bipolar of order 3code）三階高密度雙極性碼。它是ami（alternative mark inversion）碼即傳號交替反轉(zhuǎn)碼的一種改進型，改進的目的是為了保持ami碼的優(yōu)點而克服其缺點，使連“0”的個數(shù)不超過3個。2.2 hdb3碼的編碼規(guī)則（1） 檢查消息碼中“0”的個數(shù)。當(dāng)連“0”的數(shù)目小于等于3時，hdb3碼與ami碼一樣，+1與-1交替；（2） 當(dāng)連“0”的數(shù)目超過3時，將每4個連“0”化作一小節(jié)，定義為b00v，稱為破壞節(jié)，其中v成為破壞脈沖，而b稱為調(diào)節(jié)脈沖；（3） v與前一個相鄰的非“0

5、”脈沖極性相同（這破壞了極性交替的規(guī)則，所以v稱為破壞脈沖），并且要求相鄰的v碼之間極性必須交替。v的取值為+1或-1；（4） b的取值可選0、+1、或-1，以使v同時滿足（3）中的兩個要求；（5） v碼后面的傳號碼極性也要交替。例如：消息碼：1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1ami碼：-1000 0 +10 0 0 0 -1 +10 0 0 0 0 0 0 0 -1 +1hdb3碼：-1000 -v +1 0 0 0 +v -1 +1-b00-v +b 0 0 +v -1 +1其中的v脈沖和脈沖與1脈沖波形相同，用v或b符號表示的目的是為了

6、示意非“0”碼是由原始碼的“0”變換而來的。2.3 hdb3解碼規(guī)則(1) 從收到的符號序列中找到破壞極性交替的點，可以斷定符號及其前面的3個符號必是連0符號，從而恢復(fù)4個連碼; (2) 再將所有的-1變換成+1后，就可以得到原消息代碼。2.4 hdb3碼的特點從以上原理可以看出，hdb3碼的編碼雖然比較復(fù)雜，但解碼且比較簡單。編碼規(guī)則可以看出，每一個破壞脈沖v總是與前一個“0”脈沖同極性（包括b在內(nèi)）。這就是說，從收到系列中可以容易地找到破壞點v，于是也斷定v符號及其前面的三個符號必是連“0”符號，從而恢復(fù)四個連“0”碼，再將所有-1變成+1后便得到原信息代碼。hdb3碼除了具有ami碼的優(yōu)

7、點外，同時還將連“0”碼限制在三個以內(nèi)，使得接收時能保證定時信息的提取。因此，hdb3碼是目前應(yīng)用最為廣泛的碼型，a律pcm四次群以下接口碼型均為hdb3碼。三.仿真及結(jié)果3.1 hdb3編碼運算程序代碼%對一個二進制序列進行hdb3編碼運算%y=hdb3(x)%x為原始序列 function y=hdb3(x) n=length(x); last_v=-1;last_one=-1;y=zeros(size(x); %初始化輸出序列count=0; %連0計數(shù)器 for i=1:n if x(i)=1 %遇1則極性反轉(zhuǎn) y(i)=-last_one; last_one=y(i); count=

8、0; else count=count+1; if count=4 count=0; y(i)=-last_v; %遇4連零則置為v，相鄰的v極性反轉(zhuǎn) last_v=y(i); if y(i)*last_one=-1 %v與前一個非0符號必須同極性 y(i-3)=y(i); %否則置b end last_one=y(i); end endend figure(1);subplot(2,1,1); %分區(qū)繪制子圖函數(shù)a=x;i=0:n-1;stairs(i,a); %畫二維階梯圖axis(0 ,n,0,2); %設(shè)定當(dāng)前x軸和y軸的范圍title(原碼型); %為當(dāng)前坐標(biāo)軸添加標(biāo)題xlabel(

9、x); %為x坐標(biāo)軸命名ylabel(y); %為y坐標(biāo)軸命名grid on %為當(dāng)前的坐標(biāo)軸添加主要的網(wǎng)格線 subplot(2,1,2);a=y;i=0:n-1;stairs(i,a);axis(0,n,-2,2);title(hdb3碼型)xlabel(x);ylabel(y);grid on 3.2 hdb3解碼運算程序代碼%對一個hdb3碼進行譯碼運算%y=dehdb3(x)%x為hdb3碼function y=dehdb3(x)n=length(x);m=0;%計算0的個數(shù)c=1;y=zeros(size(x); for i=1:n if x(i)=0 m=m+1; end if

10、x(i)=0 if (m=2&m=3) y(i)=c; m=0; elseif m=2&i3 % if (x(i)=-x(i-4) & x(i)=x(i-3) if (x(i)=x(i-3) y(i-3)=0; y(i)=0; m=0; else y(i)=1; m=0; end elseif m=3&i4 if x(i)*x(i-4)=-1; y(i)=1; m=0; else y(i)=0; m=0; end end endendfigure(2);subplot(2,1,1); a=x;i=0:n-1;stairs(i,a);axis(0,n,-2,2);title(hdb3碼型)xla

11、bel(x);ylabel(y);grid on subplot(2,1,2);a=y;i=0:n-1;stairs(i,a);axis(0,n,0,2);title(hdb3譯碼碼型)xlabel(x);ylabel(y);grid on 3.3 matlab具體操作過程（1） 運行matlab，后filenewfuntion，在funtion中輸入hdb3碼的編碼程序，最后保存為hdb3.m文件。（2） 同上，在funtion中輸入hdb3碼的解碼程序，最后保存為dehdb3.m。（3） 在matlab主窗口輸入x=1，0,0,0,0,1，0，0，0,0,1，1,0,0，0，0，0，0，0

12、，0，1,1;g=hdb3(x)dehdb3（g）其中x可以是任意原始信號，g=hdb3(x)實現(xiàn)編碼，dehdb3（g）實現(xiàn)解碼。最后即可以實現(xiàn)仿真。備注：兩個.m文件放在同一個文件夾，并把matlab主窗口中的目錄瀏覽器（current folder）指定到保存目錄文件夾。3.4 仿真結(jié)果figure(1)figure(2)3.5 結(jié)果分析通過輸入x=1,0,0,0,0,1,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1;g=hdb3(x)dehdb3(g)可以得出g =10001-1000-11-11001100-11-1ans =10000100001100000000

13、11故編程成功的實現(xiàn)了對hdb3碼的編碼及解碼。四心得體會在這次通信原理課程設(shè)計中，我復(fù)習(xí)了matlab的一些基本的編程方法。雖然，大二的時候?qū)W習(xí)了matlab的課程，但因為了解不深，剛接觸這個題目的時候，感到我無從下手。通過這次復(fù)習(xí)，加深了我對matlab的認(rèn)識，了解近一步加深，知道了matlab實際用處。在查找資料的過程中不僅學(xué)到了這次課程設(shè)計需要的一些概念和方法，更多的是知識的積累過程。在編寫程序和調(diào)試過程中，遇到困難是必然的，通過看書和查找資料的方法，讓我學(xué)會通過多途徑解決問題，對于我是最大的好處。結(jié)束了本次課程設(shè)計，我收獲的不只是知識的充實，更是學(xué)習(xí)方法的改進。在查找資料了解所需要的知識的同時，了解了更多的相關(guān)知識，對知識有更多的積累。在之后遇到問題的時候能夠更高效的對問題進行篩選和解決，這是我在這次課程設(shè)計中最大的收獲。五.致謝首先，我要感謝我們的任課老師，感謝郭老師對我們