HDB3編碼器ASIC的設計

摘要：在數字通信領域中，HDB3碼是一種非常適合在基帶信號傳輸系統中傳輸的碼型，并保持了AMI的優點。為了滿足用戶的需求，提高通信系統工作穩定性，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，通過仿真和硬件驗證，它可以有效消除傳輸信號中的直流成分和很小的低頻成分，可以實現基帶信號在基帶信道中直接傳輸與提取，同時能很好地提取定時信號。
關鍵字：基帶信號；HDB3編碼器；門電路；ASIC

0 引言
數字通信的主要目的就是準確無誤地傳輸信道中所攜帶的信息。數字通信系統中，發送端把數字信號變成適合信道的基帶信號(基帶調制)，然后經過信道進行傳輸；接收端則把信道中的基帶信號還原成原始的數字信號(基帶解調)，在這個調制解調的過程中首要的問題就是碼型的選擇問題。HDB3編碼具有很多優點：其一，它很容易在其相應基帶信號中提取定時信號；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行傳輸，并有必要進行HDB3編碼器芯片的設計。

1 HDB3編碼器ASIC的設計流程
首先采用Verilog HDL進行前端設計，在軟件QuartusⅡ上編譯仿真；然后進行綜合、門電路仿真和硬件驗證；最后進行后端版圖設計。

2 HDB3編碼器的硬件描述語言設計思路
HDB3編碼原理：首先將信息代碼變換成交替反轉碼(AMI碼，AMI碼的編碼規則：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碼中的連“0”情況。假如在該串碼型中出現了4個或者4個以上
連“0”時，將每4個連“0”段的第4個“0”替換成一個破壞符號“V”，該破壞碼的極性與該串碼型中前一非“0”符號同極性。為了保證插入破壞符號后的序列不會破壞，將相鄰V符號極性交替出現。因此當兩個相鄰的V符號間有偶數個非“0”符號時，就要將該小段中第1個“0”變成“+B”或者“-B”，B符號的極性與前一非“0”符號相反，后面非“0”符號再交替變化。在單雙極性變換時，必須要區分“+1”，“-1”，“+V”，“-V”，“+B”，“-B”，“0”，因此用一串二進制來表示，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換成正負交替的碼型，同時將每4個連“0”段的第4個“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，則讓一個兩位的計數器開始加“1”。為了保證計數的是4個連“0”，當輸入的編碼串中沒有出現4個連“0”而出現了“1”時，兩位計數器的計數初值重新清“0”。假如出現“0000”，還要判斷前一非“0”符號的極型，目的就是為了讓第4個“0”替換成與前一非“0”符號相同極性的破壞碼(V)；如果輸入是“1”，只需判斷前一非“0”符號是“+”還是“-”，比如說，前一非“0”符號為“+”，那么此次的“1”變為“-1”輸出，同時讓符號標志位變為“-”狀態，同理，前一非“0”符號為“-”，輸出結果將是“+1”，符號標志將變為“+”。設計流程見圖1，該模塊門電路見圖2。