AMI編譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第10頁共10頁AMI編譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)電氣工程學(xué)院《通信原理課程設(shè)計(jì)》說明書設(shè)計(jì)題目：AMI編碼及譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)：通信工程學(xué)生姓名:學(xué)號:起迄日期:2023年12月20日~2023年1月3日指導(dǎo)老師:系主任：《通信原理課程設(shè)計(jì)》任務(wù)書1．課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求〔包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等〕：(1)技術(shù)要求：設(shè)計(jì)AMI編碼及譯碼系統(tǒng)，利用仿真軟件AMI編碼及譯碼模塊進(jìn)展仿真，對仿真結(jié)果進(jìn)展分析^p，分析^p該系統(tǒng)的性能。(2)工作要求：①查閱【參考文獻(xiàn)】：^p，利用通信原理根本理論，分析^p系統(tǒng)工作原理，設(shè)計(jì)系統(tǒng)方框圖；②掌握計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法，利用Matlab/Systemview/Multisim等軟件進(jìn)展仿真設(shè)計(jì)，具備獨(dú)立設(shè)計(jì)才能；③熟悉通信系統(tǒng)的調(diào)試和測量方法；④掌握電子電路安裝調(diào)試技術(shù)，選擇適宜的元器件搭接實(shí)際電路，掌握電路的測試和故障排除方法，進(jìn)步分析^p問題和解決問題的才能。2．對課程設(shè)計(jì)成果的要求〔包括圖表〔或?qū)嵨铩车扔布蟆常涸O(shè)計(jì)系統(tǒng)方框圖，對系統(tǒng)方框圖進(jìn)展仿真，分析^p實(shí)驗(yàn)結(jié)果。撰寫設(shè)計(jì)說明書，書寫格式標(biāo)準(zhǔn)，語言流暢簡潔，文字不得少于3000字。要求圖表明晰，分析^p通徹，有理有據(jù)。目錄前言1AMI碼的簡介…………….42電路的分析^p及設(shè)計(jì)………..42.1M序列發(fā)生器的設(shè)計(jì)……………………..42.2編碼電路的設(shè)計(jì)…………52.3譯碼電路的設(shè)計(jì)……………83完好電路及仿真…………..103.1AMI碼編譯碼系統(tǒng)總電路圖……………..103.2AMI碼編譯碼系統(tǒng)的仿真………………….104心得與體會(huì)………………..14前言21世紀(jì)是信息時(shí)代，通信技術(shù)的快速開展給人們的生活帶來了很大的方便，計(jì)算機(jī)、手機(jī)等通信設(shè)備使得人們可以方便的進(jìn)展信息交流。數(shù)字通信技術(shù)是通信技術(shù)中不可或缺的局部，它廣泛運(yùn)用于通信領(lǐng)域，更方便了信息的傳輸。

現(xiàn)代通信借助于電和光來傳輸信息，數(shù)字終端產(chǎn)生的數(shù)字信息是以“1”和“0”2種狀態(tài)代表的隨機(jī)序列，他可以用不同形式的電信號表示，從而構(gòu)造不同形式的數(shù)字信號。在一般的數(shù)字通信系統(tǒng)中首先將消息變?yōu)閿?shù)字基帶信號，稱為信編碼，經(jīng)過調(diào)制后進(jìn)展傳輸，在接收端先進(jìn)展解調(diào)恢復(fù)為基帶信號，再進(jìn)展解碼轉(zhuǎn)換為消息。在實(shí)際的基帶傳輸系統(tǒng)中，并不是所有電波均能在信道中傳輸，因此有基帶信號的選擇問題，因此對碼型的設(shè)計(jì)和選擇需要符合一定的原那么。隨著數(shù)字通信技術(shù)的開展，基帶傳輸方式也有了快速的開展，在某些具有低通特性的有線信道中，特別是在傳輸間隔不太遠(yuǎn)的情況下，基帶信號可以不經(jīng)過載波調(diào)制而直接進(jìn)展傳輸。數(shù)字基帶傳輸廣泛運(yùn)用于利用對稱電纜構(gòu)成的近程數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，目前，它不僅用于低速數(shù)據(jù)傳輸，而且還用于高速數(shù)據(jù)傳輸，AMI/HDB3碼是基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型，因此對AMI/HDB3碼的研究具有深入的意義。數(shù)字基帶信號的傳輸是數(shù)字通信系統(tǒng)的一個(gè)重要組成局部,其中數(shù)字基帶信號傳輸碼型種類很多，AMI和HDB3碼是數(shù)字基帶信號傳輸中常用的傳輸碼型。本文中介紹AMI碼，詳細(xì)分析^p了編解碼的實(shí)現(xiàn)過程，最后給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)果說明：該電路具有設(shè)計(jì)簡單，運(yùn)行速度快，穩(wěn)定可靠，本錢低等優(yōu)點(diǎn)，完全符合要求。1.AMI碼簡介AMI碼的全稱是傳號交替反轉(zhuǎn)碼，其編碼規(guī)那么是將消息碼的信號“1”〔空號〕傳號交替的變換為“+1”和“-1”，而“0”空號保持不變。例如消息碼0110000000110011AM碼0-1+10000000-1+100-1+1AMI碼的對應(yīng)波形是具有正、負(fù)、零三種電平的脈沖序列。它可以看成單極性波形的變形，即“0”仍對應(yīng)零電平，而“1”交替對應(yīng)正、負(fù)電平。AMI碼的優(yōu)點(diǎn)是，沒有直流成分，且高、低頻分量少，能量集中在頻率為1/2碼速處；編譯碼電路簡單，且可以利用傳號極性交替這一規(guī)律觀察誤碼情況；假如他是AMI-RZ波形，接收后只要全波整流，就可變?yōu)閱螛O性RZ波形，從中可以提取位定時(shí)分量。鑒于上述優(yōu)點(diǎn)，AMI碼成為較常用的傳輸碼型之一。AMI碼的缺點(diǎn)是，當(dāng)原信碼出現(xiàn)長連串“0”時(shí)，信號電平長時(shí)間不跳變，造成提取定時(shí)信號的困難。2.電路分析^p及設(shè)計(jì)2.1M序列發(fā)生器的設(shè)計(jì)M序列發(fā)生器的設(shè)計(jì)圖如下：圖2-1M序列發(fā)生器電路圖M序列發(fā)生器由3個(gè)D觸發(fā)器，一個(gè)3輸入或非門，一個(gè)二輸入或門，一個(gè)二輸入異或門和一個(gè)時(shí)鐘信號組成，3個(gè)D觸發(fā)器通過級聯(lián)成了一個(gè)3位的移位存放器，3位的移位存放器和一個(gè)二輸入異或門一個(gè)二輸入或門，一個(gè)3輸入或非門一起構(gòu)成了一個(gè)帶線性反應(yīng)的移存器。假設(shè)從左到右的3個(gè)D觸發(fā)器的分別成為a2,a1,a0。假設(shè)移位存放器的初始狀態(tài)為〔a2,a1,a0〕=〔1，0，0〕，那么在移位一次的時(shí)候，移位存放器輸出0，并產(chǎn)生一個(gè)新的輸入信號a2，a1，a0通過3輸入或非門異或后再和a2，a0疑或后的信號相或產(chǎn)生一個(gè)新的輸入信號1，新的狀態(tài)變?yōu)椤瞐2,a1,a0〕=〔1，1，0〕，下一次移位后新的狀態(tài)為〔a2,a1,a0〕=〔1，1，1〕，第三次移位后的狀態(tài)為〔a2,a1,a0〕=〔0，1，1〕，第四次移位后的狀態(tài)為〔a2,a1,a0〕=(1,0,1),第五次移位后的狀態(tài)為〔a2,a1,a0〕=〔0，1，0〕，第六次移位后的狀態(tài)為〔a2,a1,a0〕=〔0，0，1〕，第七次移位后的狀態(tài)為〔a2,a1,a0〕=〔1，0，0〕。通過七次移位，移位存放器又返回到了初始狀態(tài)，這樣就產(chǎn)生了一個(gè)周期為7的序列，序列為0011。這個(gè)M序列發(fā)生器產(chǎn)生的M序列波形如下：圖2-2M序列發(fā)生器輸出波形2.2編碼電路的設(shè)計(jì)編碼電路電路設(shè)計(jì)圖如下所示：圖2-3編碼電路AMI編碼電路由一個(gè)JK觸發(fā)器、三個(gè)與門、一個(gè)非門、兩個(gè)運(yùn)放以及六個(gè)電阻和1個(gè)電容組成。第一個(gè)與門的一端和M序列發(fā)生器的輸出端相連接，另一端和M序列發(fā)生器連一樣的時(shí)鐘脈沖，他的主要作用是將非零碼轉(zhuǎn)為歸零碼，構(gòu)成非歸零碼-歸零碼轉(zhuǎn)換器。JK觸發(fā)器的JK端和第一個(gè)與門的輸出端相接，時(shí)鐘信號端通過一個(gè)非門和M序列發(fā)生器接一樣的時(shí)鐘脈沖，Q端口和Q’端口分別和一個(gè)與門的一端相接，兩個(gè)與門的另一端都和非歸零碼-歸零碼轉(zhuǎn)換器的輸出端相接，這局部電路的作用是將歸零消息碼的“1”信號變?yōu)榻惶娴摹?”、“1”和交替的“1”、“0”分別輸出。第二和第三個(gè)與門的輸出端分別接入一個(gè)求差電路的兩端。將“0”、“1”交替的歸零碼和“1”、“0”交替的歸零碼相減，得到了AMI碼。由于這樣得到的AMI碼中夾雜著沖擊信號，因此需要將添加電容進(jìn)展濾波。后面再加以同向放大電路作為緩沖。M序列及其轉(zhuǎn)換的單極性歸零碼的波形如下所示：圖2-4M序列和單極性歸零碼單極性歸零碼1信號變?yōu)榻惶娴摹?”、“1”波形如下列圖所示：圖2-5單極性歸零碼“1”信號轉(zhuǎn)換為交替的“0”、“1”單極性歸零碼“1”信號變?yōu)榻惶娴摹?”、“0”信號波形如下：圖2-6單極性歸零碼“1”信號轉(zhuǎn)換為交替的“1”、“0”“0”、“1”和“1”、“0”相減后的波形為圖2-7初步得到的AMI碼慮除沖激信號后的波形：圖2-8AMI碼2.3譯碼電路的設(shè)計(jì)譯碼電路其實(shí)就是編碼電路的逆過程。首先將AMI碼復(fù)原成單極性歸零碼。將AMI碼流通過兩個(gè)二極管分別去掉負(fù)電平局部和正電平局部分別送入求差電路的兩個(gè)輸入端求差復(fù)原出原來的單極性歸零碼。一局部輸入一個(gè)自同步電路，直接從信息碼元中提取碼元定時(shí)信息。碼元定時(shí)信息送入抽樣判決器進(jìn)展抽樣判決后得到一個(gè)比原脈沖延時(shí)一個(gè)碼元的信號脈沖。另一局部通過同相放大電路放大后輸入一個(gè)D觸發(fā)器的D口，在由抽樣判決器產(chǎn)生的信號脈沖的作用下復(fù)原為原來的M序列。譯碼電路電路圖如下圖2-9譯碼電路電路圖AMI碼轉(zhuǎn)換為單極性歸零碼波形如下：圖2-10AMI碼轉(zhuǎn)換為單極性歸零碼單極性歸零碼通過自同步得到碼元定時(shí)信息波形如下：圖2-11自同步的輸入和輸出波形將單極性歸零碼轉(zhuǎn)換為原來的M序列波形如下：圖2-12單極性歸零碼復(fù)原為M序列3.完好電路及仿真3.1AMI編譯碼系統(tǒng)總電路圖圖3-1AMI編譯碼系統(tǒng)總圖3.2AMI編譯碼系統(tǒng)的仿真如下列圖所示將示波器的兩個(gè)探頭分別接到M序列的輸出端和編碼電路的輸出端。圖3-2仿真圖1按下EWB工具欄右上角的I/O開關(guān)，得到的仿真波形如下：圖3-3仿真波形1如下列圖所示將示波器的兩個(gè)探頭分別接到M序列發(fā)生器的輸出端和譯碼電路的輸出端。圖3-4仿真圖2按下EWB工具欄右上角的I/O開關(guān)，得到的仿真波形如下：圖3-5仿真波形2如下列圖所示將示波器的兩個(gè)探頭分別接到AMI編碼電路和譯碼電路的輸出端。圖3-6仿真圖3按下EWB工具欄右上角的I/O開關(guān)，得到的仿真波形如下：圖3-7仿真波形34.心得體會(huì)通過此次課程設(shè)計(jì)，我對《通信原理》這門課有了更深的理解，并在設(shè)計(jì)過程中運(yùn)用了所學(xué)的知識。課程設(shè)計(jì)不僅要求對我們對AMI原理有一定的理解，更重要的培養(yǎng)我們解決設(shè)計(jì)中遇到的問題的才能。在這次課程設(shè)計(jì)之前，我對課本知識僅知道了其外表，而不知其原因。在設(shè)計(jì)中也使我對一些概念有了更深入的認(rèn)識。通過這次的課程設(shè)計(jì)，我除了學(xué)會(huì)一些專業(yè)知識外，還學(xué)會(huì)了發(fā)現(xiàn)解決問題的才能。在發(fā)現(xiàn)問題后，要冷靜的找出問題，然后通過查閱書本或資料，找到解決問題的方法，這對我們以后的學(xué)習(xí)和工作有很大的好處?？傊?，這次課程設(shè)計(jì)對我的理論知識和動(dòng)手才能有了很大的培養(yǎng)和進(jìn)步。