5B6B编码的仿真与实现-课程设计

HEFEIUNIVERSITY课程设计报告主题5B6B编码的仿真与实现专业通信工程班级11通信（1）班姓名孟万媛1105021002陈若梦1105021013方三1105021025导师张倩完成时间2014年12月4号《现代通信技术课程设计》论文题目5B6B编码的仿真与实现设计类型工程应用导师姓名张倩主要内容及目标仿真与实现5B6B的编码，要求：1、了解5B6B编码原理；2、对5B6B编码进行仿真模型设计；3、运用MATLAB软件或硬件描述语言对5B6B编码进行设计，并对各模块进行分析、仿真与验证；4、要求有系统框图，电路原理图，软件流程图，模拟仿真结果图。具有的设计条件计算机MATLAB软件QuartusII软件计划学生数及任务计划需要3人：1人主要进行5B6B编码仿真模型设计；1人用MATLAB仿真实现。1人分析5B6B编码用硬件描述语言的实现方案计划设计进程第12周查资料了解5B6B编码原理，设计实现方案，并进行仿真第13周仿真实现5B6B编码，同时完成课程设计报告参考文献[1]李勇权,刘永强,何云状,樊建明.一种基于FPGA的5B6B编译码的实现[J].微计算机信息,2007,(14)[2]张少锋,杨章顺,戴琦,齐恒,冉立新.光纤数字通信系统5B6B编译码的FPGA实现[J].光通信技术,2004,(12)[3]刘增基，周洋溢，胡辽林，周绮丽.光纤通信(第二版)[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008.12目录1.5B6B编码原理.....................................................................................................-1-2.程序流程图............................................................................................................-3-3.编码程序部分........................................................................................................-4-4.运行结果..............................................................................................................-13-5.总结......................................................................................................................-15-6.参考文献..............................................................................................................-15-摘要：在光纤通信系统中，选取适当的码型，对提高系统的可靠性，实现线路的高速、低误码率、最大容量传输，具有重要意义。5B6B码是mBnB线路码型中的一种。5B6B码是常用的线路码型，具有最大相同码元连码数少、定时信息丰富、匀衡性好、误码监视、同步性好等优点。从电端机输入的信号，输出时必须要进行码型变换，才可适合线路传输。5B6B译码是将传输到接收端机的6B数据码流，译成5B数据码流输出；而编码则是将自编数据按照一定的规律，编成6B码组后输出，二者互为逆过程。本文介绍了基于对5B6B码编码的仿真与实现。着重介绍了编码的工作原理并用程序对其进行仿真，最终得出正确的结果，以实现5B6B码编码在理论上的功能实现。关键词：5B6B编码仿真MATLAB-1-1.5B6B编码原理最简单的mBnB码是1B2B码，即曼彻斯特码，这就是把原码的“0”变换为“01”，把“1”变换为“10”。因此最大的连“0”和连“１”的数目不会超过两个，例如1001和0110。但是在相同时隙内，传输1比特变为传输2比特，码速提高了1倍。以3B4B码为例，输入的原始码流3B码，共有(23)8个码字，变换为4B码时，共有(24)16个码字。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。设计者应根据最佳线路码特性的原则来选择码表。例如：在3B码中有2个“0”，变为4B码时补1个“１”；在3B码中有2个“1”，变为4B码时补1个“0”。而000用0001和1110交替使用；111用0111和1000交替使用。同时，规定一些禁止使用的码字，称为禁字，例如0000和1111。作为普遍规则，引入“码字数字和”(WDS)来描述码字的均匀性，并以WDS的最佳选择来保证线路码的传输特性。所谓“码字数字和”，是在nB码的码字中，用“-1”代表“0”码，用“+1”代表“１”码，整个码字的代数和即为WDS。如果整个码字“1”码的数目多于“0”码，则WDS为正；如果“0”码的数目多于“1”码，则WDS为负；如果“0”码和“1”码的数目相等，则WDS为0。例如：对于0111，WDS=+2；对于0001，WDS=-2；对于0011，WDS=0。mBnB码的特点是：（1）码流中“0”和“1”码的概率相等，连“0”和连“1”的数目较少，定时信息丰富。（2）高低频分量较少，信号频谱特性较好，基线漂移小。（3）在码流中引入一定的冗余码，以便在线误码检测。5B6B的编码规则：5B共有（2的5次方）32个码字，变换6B码时共有（2的6次方）64个码字，其中WDS=0的码字有20个，WDS=+2的码字有15个，WDS=-2的码字有15个，因此共有50个|WDS|最小的码字供选择。-2-由于变换为6B时只需32个码字，为减少连“1”和连“0”的数目，删去：000011、110000、001111和111100，同时禁用|WDS|=4和6的码字。见表1编码过程，随机产生一64*5矩阵代表原始的输入5B码流，然后按顺序将这些码字转换成十进制即为对应6B的地址。若对应的6B码WDS=0则直接输出模式1，若不是0则交替输出模式1和模式2。信号码（5B）线路码（6B）模式1（正组）模式2（负组）码字WDS码字WDS000000010111+2101000-2100001100111+2011000-2200010011011+2100100-230001100011100001110400100101011+2010100-2500101001011000101106001100011010001101070011100111000011100801000110011+2001100-2901001010011010100001001010010101001100001101011010110010010001201100011001000011101301101011010001010001401110011100000101101501111101101+2001101-21610000011101+2001110-217100011000110001100-2181001010010101010000191001110011000110000-3-2010100101001010010002110101101010000011102210110101100001010002310111110101+2001011-22411000110001000110102511001110010000111002611010110100000110002711011111001+2101000-22811100111000001100002911101101110+2100100-23011110110110+2000111-23111111111010+2010100-2表15B6B码表2.程序流程图-4-图1程序流程图3.编码程序部分#includestdio.h#includestring.h#defineN301voidmain(){charb5[N];char_b5[N];inti=0;intflag0=0;intflag1=0;intflag2=0;intflag4=0;intflag8=0;intflag15=0;intflag16=0;intflag23=0;intflag27=0;intflag29=0;intflag30=0;intflag31=0;chars0[6]=00000;chars1[6]=00001;chars2[6]=00010;chars3[6]=00011;chars4[6]=00100;-5-chars5[6]=00101;chars6[6]=00110;chars7[6]=00111;chars8[6]=01000;chars9[6]=01001;chars10[6]=01010;chars11[6]=01011;chars12[6]=01100;chars13[6]=01101;chars14[6]=01110;chars15[6]=01111;chars16[6]=10000;chars17[6]=10001;chars18[6]=10010;chars19[6]=10011;chars20[6]=10100;chars21[6]=10101;chars22[6]=10110;chars23[6]=10111;chars24[6]=11000;chars25[6]=11001;chars26[6]=11010;chars27[6]=11011;chars28[6]=11100;chars29[6]=11101;chars30[6]=11110;chars31[6]=11111;chark0_1[7]=010111;chark0_2[7]=101000;-6-chark1_1[7]=100111;chark1_2[7]=100100;chark2_1[7]=011011;chark2_2[7]=100100;chark3[7]=000111;chark4_1[7]=101011;chark4_2[7]=010100;chark5[7]=001011;chark6[7]=001101;chark7[7]=001110;chark8_1[7]=110011;chark8_2[7]=001100;chark9[7]=010011;chark10[7]=010101;chark11[7]=010110;chark12[7]=011001;chark13[7]=011010;chark14[7]=011100;chark15_1[7]=101101;chark15_2[7]=010010;chark16_1[7]=011101;chark16_2[7]=100010;chark17[7]=100011;chark18[7]=100101;chark19[7]=100110;chark20[7]=101001;chark21[7]=101010;chark22[7]=101100;chark23_1[7]=110101;-7-chark23_2[7]=001010;chark24[7]=110001;chark25[7]=110010;chark26[7]=110100;chark27_1[7]=111001;chark27_2[7]=000110;chark28[7]=111000;chark29_1[7]=101110;chark29_2[7]=010001;chark30_1[7]=110110;chark30_2[7]=001001;chark31_1[7]=111010;chark31_2[7]=000101;pri