通信原理课程设计：基于Matlab的3B4B编码与译码的设计与仿真

PAGE2PAGE1陕西理工学院（毕业）设计论文课程设计I(数据通信原理)设计说明书题目：3B4B编码与译码的设计与仿真学生姓名学号班级网络工程成绩指导教师数学与计算机科学学院课程设计任务书2021—2021学年第1学期课程设计名称：课程设计I(数据通信原理)课程设计题目：3B4B编码与译码的设计与仿真完成期限：自2021年8月11日至2021年9月11日共2周 设计内容：设计一种数字基带传输中的一种编译码系统（HDB3、AMI、CMI、2B1Q、3B4B、曼切斯特、差分曼切斯特等选取一种）。使用Matlab/Simulink仿真软件，设计所选择的基带传输的编码和译码系统。系统能根据随机信源输入的二进制信息序列给出对应的编码及译码结果，并以图形化的方式显示出波形，能观察各分系统的各级波形。指导教师：教研室负责人：课程设计评阅评语：指导教师签名：年月日摘要设计一个码元信息传递系统，包括编码和译码两部分，这个系统可以高效地传递信息。该系统是基于matlab/simulik实现的，设计数字电路来实现码元由3bit一组到4bit一组的转换,提高信息的传输效率。关键词：3B4B;编码器;译码器目录目录 31.课题描述 42.3B4B码编译码模块设计 52.13B4B码编译码原理 52.23B4B编码器原理及框图 62.33B4B译码器原理及框图 72.4编译码程序图 73.3B4B编译码程序图的参数设置及其仿真结 103.1仿真系统中模块参数设置和仿真实验结果 104.总结 135.参考文献 141.课题描述设计一种数字基带传输中的一种编译码系统（HDB3、AMI、CMI、2B1Q、3B4B、曼切斯特、差分曼切斯特等选取一种）。使用Matlab/Simulink仿真软件，设计所选择的基带传输的编码和译码系统。系统能根据随机信源输入的二进制信息序列给出对应的编码及译码结果，并以图形化的方式显示出波形，能观察各分系统的各级波形。最后根据课设的内容和设计的结果，书写课程设计说明书一份（按格式书写）。说明书中要求画出整个系统框图、各点波形，并说明工作原理。在图中表示出各点波形。系统能测试其各分系统波形的频谱特性，在图中表示出各点频谱。根据通信原理，并分析说明各个模块的参数（例如码速率，滤波器的截止频率等）。通过本次的实践，要求学生完成以下任务：1） 对课本知识的全面复习，了解基带编码与译码原理；2） 对MATLAB仿真软件的学习，能够使用该工具进行基带编码和译码的仿真验证；3） 通过团队合作，完成编码与译码的设计，并用MATLAB软件进行仿真验证；4） 课程设计的结果全面正确，功能模块清晰分明；5） 加强团队合作精神，开拓创新能力；6） 文档资料完整规范。2.3B4B码编译码模块设计2.13B4B码编译码原理3B4B码是在本次毕业设计中需要重点了解和掌握的一种线路码型，并且根据3B4B的编码特点和编码原理，设计出符合毕业设计中各项指标要求的编译码器。在3B4B的线路码型中，输入的原始码流3B码，共有8个码字，变换为4B码时，共有16个码字，见表2.1。为保证信息的完整传输，必须从4B码的16个码字中挑选8个码字来代替3B码。设计者应该根据最佳线路码特性的原则来选择码表。大多数mBnB都采用两种模式编码，两种模式交替使码字中的不均值为零，这种编码电路多采用可编码只读存储器PROM查找表的方法实现。下面介绍一种3B4B码，可用更为简单的电路实现，其编码规则具体说明如下：先将输入的数字信号每3b为一码字，在同样长的时隔内变换成4b一组的输出码字。变换后4b的一个码字中，第1与第4比特位分别由变换前3b码字中的第1与第3比特位取反而得到；变换前第1与第2比特位分别作为变换后的第2和第3比特位。其编码情况如表1所示。从编码表可以看出，这种编码规则不仅简单，且具有以下2个突出的特点：编码后每组码字的前两位都有极性翻转，定时信息丰富，有利于译码电路中分组信号的提取；连“0”和连“1”的分组经变换后都成为“0”，“1”均等的码字，对抑制光接收机中的基线浮动有利。表13B0000010100111001011101114B100110001011101001010100011101102.23B4B编码器原理及框图如图4.1所示，图中的串并变换和并串变换是移位寄存器。首先将设计好的码表存入编码逻辑(PROM)内，待变换的信号码输入串并变换器后，在信号码时钟Cp1的作用下，数字信号在串并变换内移位，变为3比特一组的码，b1,b2,b3,并行输出作为编码逻辑(PROM)的地址码，从而完成将原始码流每3比特分成一组的分组过程。编码逻辑(PROM)是集成元件构成的逻辑网，根据需要及功能，在本次毕业设计中，采用的是PIC系列的单片机。它的功能是跟据码表里的逻辑关系把信号码组变换成线路码组。在地址码的作用下，编码逻辑(PROM)根据存储的码表输出与地址对应的并行4B码，进入并串变换器，在线路码时钟Cp2的作用下，移位而输出已变换的4B码流，完成编码过程2.33B4B译码器原理及框图光纤通信线路编/译码器的设计如图4.2所示，译码过程和编码过程相反，译码器与编码器基本相同。译码时，把送来的已变换4B信号码流，每4比特并联为一组，作为译码逻辑(PROM)地址，然后读出3B码，再经过并串变换还原为原来的信号码流2.4编译码程序图下图1为3B4B码的编码图和译码图图1.3B4B码的编码译码图编码器程序图：图2.编码器译码器程序图：图3.译码器编码解析：如上图所示，图的前半部分为编码程序图，该图先将一串随机01串，串转并，转化为3b一码字，将其按下面规则处理：3B：1B，2B，3B；4B：1b,2b,3b,4b;1b=1B取反，2b=1B,3b=2B,4b=3B取反；处理过后产生4个数字的并行码，再并转串，最后在显示器上，显示原数据串和转化为4B的数据串，比较其中的区别。译码解析：将得到的4B数据串串转并处理，传化为4b一码字，再按照以下规则处理：1B=2b,2B=3b,3B=4b取反；经过程序处理后得到3个数字的并行码，再并转串，将得到的数据串和原始数据串显示在显示器上，忽略时间延迟，两个数据串的波形图应是相同的。3.3B4B编译码程序图的参数设置及其仿真结3.1仿真系统中模块参数设置和仿真实验结果图以下为程序中重要物理模块的参数设置图：当出现0的概率为0的效果图图3.1编码图图3.2译码图当出现0的概率为1时的效果图如下图3.3编码图图3.4译码图当出现0的概率为0.5时的效果图如下图3.5编码图图3.6译码图4.总结通过实验证明这种3B4B编译码器原理是可行的，但编码后码速提高约为13%,因此，对于高速信号进行这种编译码必然会受到一般器件速度的约束。有两个方案可以解决这个问题，一方面上述的3B4B编译码器原路可以用于5B6B、7B8B等类似的mBnB编码，选取较大的m、n值，就可降低编码后的码速提高率。另一方面，可以将上述的编译器电路固化在一片集成电路中，不仅可以满足高速信号的要求，同时也减小了系统的规模。当然在具体设计时，需要一定的方法及技巧，目前我们正在进行这方面的探索和研究。通过这次课程设计我的收获匪浅，我学会了用matlab软件对3B4B码的编码译码程序图的设计，同时，也熟悉了matlab的使用。以及了解到3B4B的特点。5.参考文献张宝富等.《现代光纤通信与网络教程[M]》.2021谭扬林《光纤通信系统[M]》.2021吴德明.《光纤通信原理与技术》.2021解金山，陈宝珍《光纤数字通信技术》.2021

论大学生写作能力写作能力是对自己所积累的信息进行选择、提取、加工、改造并将之形成为书面文字的能力。积累是写作的基础，积累越厚实，写作就越有基础，文章就能根深叶茂开奇葩。没有积累，胸无点墨，怎么也不会写出作文来的。写作能力是每个大学生必须具备的能力。从目前高校整体情况上看，大学生的写作能力较为欠缺。一、大学生应用文写作能力的定义那么，大学生的写作能力究竟是指什么呢？叶圣陶先生曾经说过，“大学毕业生不一定能写小说诗歌，但是一定要写工作和生活中实用的文章，而且非写得既通顺又扎实不可。”对于大学生的写作能力应包含什么，可能有多种理解，但从叶圣陶先生的谈话中，我认为：大学生写作能力应包括应用写作能力和文学写作能力，而前者是必须的，后者是“不一定”要具备，能具备则更好。众所周知，对于大学生来说，是要写毕业论文的，我认为写作论文的能力可以包含在应用写作能力之中。大学生写作能力的体现，也往往是在撰写毕业论文中集中体现出来的。本科毕业论文无论是对于学生个人还是对于院系和学校来说，都是十分重要的。如何提高本科毕业论文的质量和水平，就成为教育行政部门和高校都很重视的一个重要课题。如何提高大学生的写作能力的问题必须得到社会的广泛关注，并且提出对策去实施解决。二、造成大学生应用文写作困境的原因：（一）大学写作课开设结构不合理。就目前中国多数高校的学科设置来看，除了中文专业会系统开设写作的系列课程外，其他专业的学生都只开设了普及性的《大学语文》课。学生写作能力的提高是一项艰巨复杂的任务，而我们的课程设置仅把这一任务交给了大学语文教师，可大学语文教师既要在有限课时时间内普及相关经典名著知识，又要适度提高学生的鉴赏能力，且要教会学生写作规律并提高写作能力，任务之重实难完成。（二）对实用写作的普遍性不重视。“大学语文”教育已经被严重地“边缘化”。目前对中国语文的态度淡漠，而是呈现出全民学英语的大好势头。中小学如此，大学更是如此。对我们的母语中国语文，在大学反而被漠视，没有相关的课程的设置，没有系统的学习实践训练。这其实是国人的一种偏见。应用写作有它自身的规律和方法。一个人学问很大，会写小说、诗歌、戏剧等，但如果不晓得应用文写作的特点和方法，他就写不好应用文。（三）部分大学生学习态度不端正。很多非中文专业的大学生对写作的学习和训练都只是集中在《大学语文》这一门课上，大部分学生只愿意被动地接受大学语文老师所讲授的文学经典故事，而对于需要学生动手动脑去写的作文，却是尽可能应付差事，这样势必不能让大学生的写作水平有所提高。（四）教师的实践性教学不强。学生写作能力的提高是一项艰巨复杂的任务，但在教学中有不少教师过多注重理论知识，实践性教学环节却往往被忽视。理论讲了一大堆，但是实践却几乎没有，训练也少得可怜。阅读与写作都需要很强的实践操作，学习理论固然必不可少，但是阅读方法和写作技巧的掌握才是最重要的。由于以上的原因，我们的大学生的写作水平着实令人堪忧，那么如何走出这一困境，笔者提出一些建议，希望能对大学生写作水平的提高有所帮助。三、提高大学生应用写作能力的对策（一）把《应用写作》课设置为大学生的必修课。在中国的每一所大学，《应用写作》应该成为大学生的必修课。因为在这个被某些人形容为实用主义、功利主义甚嚣尘上的时代，也是个人生存竞争最激烈的时代，人们比任何时代都更需要学会写作实用性的文章，比如职场竞争中的求职信，生活中的财经文书、法律文书等，以提高个人的生存竞争能力。（二）端正大学生的学习态度。首先，要让大学生充分认识到实用写作课的重要性，这门课关乎到他人生的每一个方面，诸如就职，求爱，理财，人际交往等，是他终生都需要使用的一些基础性的知识，也是他必备的一项生存技能。其次，实用写作有它自身的规律和方法。它不是你想怎样写都行的，它有严格的格式性的要求，所以需要系统的研究学习。最后，实用写作课的实践性非常强，所以学生们不能只学不练，并且要克服手懒的坏习惯，勤学勤练，为今后的工作生活打好基础。（三）注重实践课的训练。要提高大学生的实用写作能力，那么实践