HDB3編碼器ASIC的設(shè)計(jì)

摘要：在數(shù)字通信領(lǐng)域中，HDB3碼是一種非常適合在基帶信號(hào)傳輸系統(tǒng)中傳輸?shù)拇a型，并保持了AMI的優(yōu)點(diǎn)。為了滿足用戶的需求，提高通信系統(tǒng)工作穩(wěn)定性，HDB3編碼器專用集成電路(ASIC)集成了插“V”、插“B”和“V”碼極性糾正模塊，通過仿真和硬件驗(yàn)證，它可以有效消除傳輸信號(hào)中的直流成分和很小的低頻成分，可以實(shí)現(xiàn)基帶信號(hào)在基帶信道中直接傳輸與提取，同時(shí)能很好地提取定時(shí)信號(hào)。
關(guān)鍵字：基帶信號(hào)；HDB3編碼器；門電路；ASIC

0 引言
數(shù)字通信的主要目的就是準(zhǔn)確無誤地傳輸信道中所攜帶的信息。數(shù)字通信系統(tǒng)中，發(fā)送端把數(shù)字信號(hào)變成適合信道的基帶信號(hào)(基帶調(diào)制)，然后經(jīng)過信道進(jìn)行傳輸；接收端則把信道中的基帶信號(hào)還原成原始的數(shù)字信號(hào)(基帶解調(diào))，在這個(gè)調(diào)制解調(diào)的過程中首要的問題就是碼型的選擇問題。HDB3編碼具有很多優(yōu)點(diǎn)：其一，它很容易在其相應(yīng)基帶信號(hào)中提取定時(shí)信號(hào)；其二，HDB3碼無直流成分和很小的低頻成分；其三，傳輸效率高。因此，HDB3碼非常適合在基帶信道中進(jìn)行傳輸，并有必要進(jìn)行HDB3編碼器芯片的設(shè)計(jì)。

1 HDB3編碼器ASIC的設(shè)計(jì)流程
首先采用Verilog HDL進(jìn)行前端設(shè)計(jì)，在軟件QuartusⅡ上編譯仿真；然后進(jìn)行綜合、門電路仿真和硬件驗(yàn)證；最后進(jìn)行后端版圖設(shè)計(jì)。

2 HDB3編碼器的硬件描述語言設(shè)計(jì)思路
HDB3編碼原理：首先將信息代碼變換成交替反轉(zhuǎn)碼(AMI碼，AMI碼的編碼規(guī)則：將代碼中的“0”仍然變換成傳輸碼中的“0”，而把“1”交替地變換為傳輸碼中的+1，-1，+1，-1，…)，然后來檢查交替反轉(zhuǎn)碼中的連“0”情況。假如在該串碼型中出現(xiàn)了4個(gè)或者4個(gè)以上
連“0”時(shí)，將每4個(gè)連“0”段的第4個(gè)“0”替換成一個(gè)破壞符號(hào)“V”，該破壞碼的極性與該串碼型中前一非“0”符號(hào)同極性。為了保證插入破壞符號(hào)后的序列不會(huì)破壞，將相鄰V符號(hào)極性交替出現(xiàn)。因此當(dāng)兩個(gè)相鄰的V符號(hào)間有偶數(shù)個(gè)非“0”符號(hào)時(shí)，就要將該小段中第1個(gè)“0”變成“+B”或者“-B”，B符號(hào)的極性與前一非“0”符號(hào)相反，后面非“0”符號(hào)再交替變化。在單雙極性變換時(shí)，必須要區(qū)分“+1”，“-1”，“+V”，“-V”，“+B”，“-B”，“0”，因此用一串二進(jìn)制來表示，具體表示如表1所示。

該HDB3編碼器由插入“V”模塊、插入“B”模塊和“V”碼極性糾正模塊組成。
2．1 插入“V”模塊
該模塊功能是將信息代碼轉(zhuǎn)換成正負(fù)交替的碼型，同時(shí)將每4個(gè)連“0”段的第4個(gè)“0”替換成“V”。首先判斷輸入的碼型是“0”或“1”，如果是“0”，每接收到一次，則讓一個(gè)兩位的計(jì)數(shù)器開始加“1”。為了保證計(jì)數(shù)的是4個(gè)連“0”，當(dāng)輸入的編碼串中沒有出現(xiàn)4個(gè)連“0”而出現(xiàn)了“1”時(shí)，兩位計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值重新清“0”。假如出現(xiàn)“0000”，還要判斷前一非“0”符號(hào)的極型，目的就是為了讓第4個(gè)“0”替換成與前一非“0”符號(hào)相同極性的破壞碼(V)；如果輸入是“1”，只需判斷前一非“0”符號(hào)是“+”還是“-”，比如說，前一非“0”符號(hào)為“+”，那么此次的“1”變?yōu)?ldquo;-1”輸出，同時(shí)讓符號(hào)標(biāo)志位變?yōu)?ldquo;-”狀態(tài)，同理，前一非“0”符號(hào)為“-”，輸出結(jié)果將是“+1”，符號(hào)標(biāo)志將變?yōu)?ldquo;+”。設(shè)計(jì)流程見圖1，該模塊門電路見圖2。