AMI/HDB3编译码设计与实现

Aug 23 2019

AMI/HDB3编译码设计与实现

一、课程设计主要内容

熟悉AMI/HDB3码的编译码规则，了解AMI/HDB3码编译码的实现方法，运用MATLAB实现AMI/HDB3码编译码的仿真并分析。

二、设计原理

AMI码的全称是传号交替反转码。这是一种将消息代码0（空号）和1（传号）按如下规则进行编码的码：代码的0仍变换为传输码的0，而把代码中的1交替地变换为传输码的＋1、－1、＋1、－1…
由于AMI码的信号交替反转，故由它决定的基带信号将出现正负脉冲交替，而0电位保持不变的规律。由此看出，这种基带信号无直流成分，且只有很小的低频成分，因而它特别适宜在不允许这些成分通过的信道中传输。
从AMI码的编码规则看出，它已从一个二进制符号序列变成了一个三进制符号序列，而且也是一个二进制符号变换成一个三进制符号。把一个二进制符号变换成一个三进制符号所构成的码称为1B／1T码型。
AMI码除有上述特点外，还有编译码电路简单及便于观察误码情况等优点，它是一种基本的线路码，并得到广泛采用。但是，AMI码有一个重要缺点，即当它用来获取定时信息时，由于它可能出现长的连0串，因而会造成提取定时信号的困难。
为了保持AMI码的优点而克服其缺点，人们提出了许多改进的方法，HDB3码就是其中有代表性的一种。
HDB3码是三阶高密度码的简称。HDB3码保留了AMI码所有的优点（如前所述），还可将连“0”码限制在3个以内，克服了AMI码出现长连“0”过多，对提取定时钟不利的缺点。HDB3码的功率谱基本上与AMI码类似。由于HDB3码诸多优点，所以CCITT建议把HDB3码作为PCM传输系统的线路码型。
如何由二进制码转换成HDB3码呢？
HDB3码编码规则如下 ：
1．二进制序列中的“0”码在HDB3码中仍编为“0”码，但当出现四个连“0”码时，用取代节000V或B00V代替四个连“0”码。取代节中的V码、B码均代表“1”码，它们可正可负（即V+=＋1，V-=－1，B+=＋1，B-=－1）。
2．取代节的安排顺序是：先用000V，当它不能用时，再用B00V。000V取代节的安排要满足以下两个要求：
（1）各取代节之间的V码要极性交替出现（为了保证传号码极性交替出现，不引入直流成份）。
（2）V码要与前一个传号码的极性相同（为了在接收端能识别出哪个是原始传号码，哪个是V码？以恢复成原二进制码序列）。
当上述两个要求能同时满足时，用000V代替原二进制码序列中的4个连“0”（用000V+或000V-）；而当上述两个要求不能同时满足时，则改用B00V（B+00V+或B-00V-，实质上是将取代节000V中第一个“0”码改成B码）。
3．HDB3码序列中的传号码（包括“1”码、V码和B码）除V码外要满足极性交替出现的原则。

三、设计思路及程序代码

1、随机生成一组数列。
2、使其中的1交替变为1和-1实现AMI码的编码。
3、将AMI码中4个0的情况按照HDB3码的编码规则实现HDB3码的编码。
4、将AMI码中的所以的-1变为1实现AMI码的译码。
5、判断HDB3码中两个0和三个0的情况并做比较实现HDB3码的译码。

程序：

clc;clear;
N = 20;
yuanma = round(rand(1,N));
len_yuan = length(yuanma);
yuanma_4 = yuanma(4);
%% AMI 编码
AMI = zeros(1,len_yuan);
v = 1;
for i = 1:len_yuan
    if yuanma(i) == 1
        AMI(i) = v;
        v = v*(-1);
    end
end
disp('原码：');
disp(yuanma);
disp('AMI码：')
disp(AMI);
 
%% HDB3 编码
HDB3 = AMI;
v = 1;
for i = 4:len_yuan
    if HDB3(i) == 0 && HDB3(i-1) == 0 && HDB3(i-2) == 0 && HDB3(i-3) == 0
        HDB3(i) = v;
        flag = 1;
        for j = i+1:len_yuan
            if abs(HDB3(j)) == 1
               if flag && HDB3(j)*HDB3(i) < 0
                   break;
               else
                   flag = 0;
                   HDB3(j) = HDB3(j)*(-1);
               end
            end
        end
 
        if i-4 > 0
            if HDB3(i-4)*HDB3(i) < 0
                % HDB3(i-3) = HDB3(i)*3/2;
                HDB3(i-3) = HDB3(i);
            end
        end
        v = v*(-1);
    end
end
disp('HDB3码：')
disp(HDB3);
 
%% AMI解码
jie_AMI = abs(AMI);
disp('AMI解码：');
disp(jie_AMI);
 
%% HDB3解码
jie_HDB3 = HDB3;
 
for i = 3:len_yuan-1
    if jie_HDB3(i) == 0 && jie_HDB3(i+1) ~= 0 && jie_HDB3(i-1) == 0
        if (i-3 <=0)
            jie_HDB3(i+1) = yuanma_4;
        elseif (jie_HDB3(i-2) == 0 && jie_HDB3(i-3)*jie_HDB3(i+1) > 0)
            jie_HDB3(i+1) = 0;
        elseif jie_HDB3(i-2) ~= 0 && jie_HDB3(i-2) * jie_HDB3(i+1) > 0
            jie_HDB3(i-2) = 0;
            jie_HDB3(i+1) = 0;
        end
    end
end
jie_HDB3 = abs(jie_HDB3);
disp('HDB3解码：');
disp(jie_HDB3);

四、设计结果

实验结果

五、结果分析

当原码随机成上述序列时，AMI码符合编码规则使其中的1交替变成1和-1,，故AMI码编码正确，
HDB3码中出现第一次四个零时将最后的一个零变为+v与前面第一个非零的1极性相同，故不
需要加B，当第二次出现四个0时，将最后一个0变为-v，此时的极性与前面一个非零的-1相同，
故不需要加B，所以HDB3码的编码正确。AMI码的译码中将其中所有的-1变为1得到的译码与原码
一致，故AMI码的译码正确。HDB3码的译码中出现三个0时第四个数的极性与前一个非0的数极
性一致，故将第四个非0的数置0，当出现第二次三个0时，第四个非0的数与前一个数的极性
一致，故将第四个非0的数置0，所以HDB3码的译码与原码一致。