馬小青

（西安歐亞學(xué)院 信息工程學(xué)院，陜西 西安 710065）

基于LabVIEW的數(shù)字基帶信號碼變換系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)

馬小青

（西安歐亞學(xué)院 信息工程學(xué)院，陜西 西安 710065）

以LabVIEW軟件為平臺設(shè)計(jì)數(shù)字基帶信號碼變換器系統(tǒng)，利用LabVIEW軟件的可視化優(yōu)勢，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有用戶登錄、系統(tǒng)狀態(tài)顯示、碼型變換和波形顯示模塊功能的控制界面，可實(shí)現(xiàn)AMI碼、HDB3碼、PST碼、雙相碼、Miller碼、CMI碼6種輸出碼型的變換，實(shí)踐證明，該碼型變換系統(tǒng)操作方便、界面友好、穩(wěn)定可靠，可快捷準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)常見傳輸碼型的變換，同時在通信原理課程教學(xué)中有很大的應(yīng)用價值。

數(shù)字基帶信號；LabVIEW；碼變換器；系統(tǒng)仿真

數(shù)字基帶傳輸在現(xiàn)代通信理論中占有及其重要的位置，它既可以直接在基帶信道中傳輸數(shù)字信息，又可以作為載波調(diào)制的基礎(chǔ)，完成功率譜成型，因此對數(shù)字基帶傳輸?shù)难芯咳允鞘钟幸饬x的[1-4]。在實(shí)際的數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中，并不是所有類型的基帶碼都能在信道中傳輸，例如，含有直流分量和較豐富分量的單極性基帶波形不適合在低頻傳輸特性差的信道中傳輸，有可能造成信號嚴(yán)重畸變。又如，當(dāng)消息代碼中含有長串的連續(xù)“1”或“0”符號時，非歸零波形呈現(xiàn)出連續(xù)的固定電平，因此無法獲取定時信息。因此，將原始消息代碼必須變換成適合于信道傳輸用的碼型[5-8]。傳輸碼的結(jié)構(gòu)將取決于實(shí)際信道特性和系統(tǒng)工作的條件[9]，因此，文中首先在LabVIEW軟件平臺[9-10]上分別完成AMI碼變換器的仿真、HDB3碼變換器的仿真、PST碼變換器的仿真、雙相碼變換器的仿真、Miller碼變換器的仿真、CMI碼變換器的仿真，其次搭建數(shù)字基帶信號碼變換器系統(tǒng)，并將各個功能模塊加載其中，實(shí)現(xiàn)常見傳輸碼型的變換。

1 基于LabVIEW的數(shù)字基帶信號碼變換器的程序設(shè)計(jì)

1.1 AMI碼變換器的仿真設(shè)計(jì)

AMI碼變換器總體程序框圖設(shè)計(jì)如圖1所示?！拜斎朐⒋a”是一個輸入控件，數(shù)據(jù)類型為32位無符號二進(jìn)制數(shù)。當(dāng)程序運(yùn)行時，需要對其輸入一個待變換的二進(jìn)制數(shù)。

“原消息代碼數(shù)組形式”和“變換后AMI碼”是兩個輸出控件，前一個的數(shù)據(jù)類型是8位無符號二進(jìn)制數(shù)，后一個是8位有符號數(shù)。它們主要是將位與位分開，對照顯示變換前和變換后的數(shù)據(jù)。

圖1 AMI碼變換器總體程序框圖的后面板

“AMI碼波形”主要顯示了代碼變換后的輸出波形。

AMI碼變換器的后面板中分別含有二進(jìn)制數(shù)的有效位數(shù)、數(shù)轉(zhuǎn)數(shù)組、判斷是否被X整除3個子程序。

1.2 HDB3碼變換器的仿真設(shè)計(jì)

HDB3碼變換器總體程序框圖設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 HDB3碼變換器總體程序框圖的后面板

HDB3碼變換器的整體設(shè)計(jì)要比AMI碼復(fù)雜得多。首先要判斷輸入的消息代碼是否有4個或4個以上的連0出現(xiàn)（用“判斷是否四連零.vi”實(shí)現(xiàn)），如果沒有，則通過Case語句中的“False”，按照AMI碼的規(guī)則輸出；如果為真，則要通過圖2中的4個子VI來確定：“AMI.vi”、“加+V-V.vi”、“加 B 索引值數(shù)組.vi”“加+B-B.vi”。

1.3 PST碼變換器的仿真設(shè)計(jì)

PST碼變換器總體程序框圖設(shè)計(jì)如圖3所示。用局部變量“模式交替”是否被2整除來判斷。最后再將二維數(shù)組變成一維數(shù)組輸出。

1.4 雙相碼變換器的仿真設(shè)計(jì)

雙相碼變換器總體程序框圖設(shè)計(jì)如圖4所示。在For語句中，由“二進(jìn)制位數(shù)”來確定循環(huán)次數(shù)N，每次從數(shù)組中提取一個元素來進(jìn)行判斷，再經(jīng)“二維數(shù)組轉(zhuǎn)一維”子VI賦給“變換后雙相碼”輸出控件。

圖3 PST碼變換器總體程序框圖的后面板

圖4 雙相碼變換器總體程序框圖的后面板

1.5 Miller碼變換器的仿真設(shè)計(jì)

Miller碼變換器總體程序框圖設(shè)計(jì)如圖5所示。在For語句中有兩個等于判斷，第一個用來對輸入的每一個元素進(jìn)行是否為“1”進(jìn)行判斷，如果為真，則要用 “判8無2未數(shù)字”子VI來判斷前一輸出碼元是“1”還是“0”，當(dāng)為“1”時，輸出“10”；當(dāng)為“0”時，輸出“01”。如果當(dāng)前元素不為“1”時，就要用到第二個判斷，來確定前一輸入碼元為何值，為“0”時輸出“11”；為“1”時輸出“00”。這里還有兩個移位寄存器，一個是保存前一輸入碼元，另一個是保存前一輸出碼元的。

圖5 Miller碼變換器總體程序框圖的后面板

1.6 CMI碼變換器的仿真設(shè)計(jì)

CMI碼變換器總體程序框圖設(shè)計(jì)如圖6所示，輸入部分同其他變換器一樣。在這個For語句中，循環(huán)還是由“二進(jìn)制位數(shù)”確定，循環(huán)時每次取一個元素，并判斷它是否為“1”，如果為假，則輸出“01”；為真時，則交替輸出“11”和“00”，局部變量“計(jì)數(shù)”就是用來看是否能被2整除，來使“11”和“00”交替輸出的。

圖6 CMI碼變換器總體程序框圖的后面板

2 基于LabVIEW的數(shù)字基帶信號碼變換系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)

基于LabVIEW的數(shù)字基帶碼型變換系統(tǒng)的整體架構(gòu)如圖7所示。

圖7 數(shù)字基帶碼型變換系統(tǒng)的整體架構(gòu)

其中系統(tǒng)交互界面用于用戶輸入數(shù)據(jù)及波形顯示，用戶登錄為登錄用戶才能使用系統(tǒng)功能[11-14]。用戶輸入原消息代碼后選擇需要輸出的碼型，系統(tǒng)界面上便會顯示編碼后的碼型及輸出碼的波形。

2.2 數(shù)字基帶信號碼變換系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)

2.2.1 數(shù)字基帶信號碼變換系統(tǒng)的程序框圖

數(shù)字基帶信號碼變換系統(tǒng)的程序框圖如圖8所示。

2.2.2 系統(tǒng)仿真結(jié)果

運(yùn)行圖8所示的Miller碼變換器總體程序框圖仿真模型，輸入用戶名mxq，密碼mxq，點(diǎn)擊Yes按鈕，登錄成功指示燈亮，進(jìn)入數(shù)字基帶碼型變換系統(tǒng)，輸入原消息代碼10000110000100000000100001，進(jìn)行碼型選擇后得仿真結(jié)果如圖9所示。

3 結(jié) 論

基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型是學(xué)生必須掌握的基礎(chǔ)知識，而其具有一定的抽象性，而本文以LabVIEW為開發(fā)平臺設(shè)計(jì)的數(shù)字基帶信號碼變換系統(tǒng)對于學(xué)生深刻理解碼型變換有重要幫助，不但可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并且使教學(xué)過程更加直觀形象[15]，還可以快捷得出常用傳輸碼型的編碼及對應(yīng)波形。該仿真方法和結(jié)論對通信原理課程教學(xué)有一定的參考價值。

圖8 數(shù)字基帶信號碼變換系統(tǒng)程序框圖的后面板

圖9 數(shù)字基帶信號碼變換系統(tǒng)的前面板

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Design of digital baseband signal number conversion system based on LabVIEW

MA Xiao-qing
（College of Information Engineering，Xi'an Eurasia University，Xi'an 710065，China）

Based on LabVIEW software platform design of digital baseband signal code converter system，using the visual advantage of the LabVIEW software，system design with user login，system state display，code conversion and waveform display control interface function module can implement AMI code and HDB3，PST code，double phase code，Miller code and CMI code 6 code output type transform.The results show that this type of code transformation system has the advantages of convenient operation，friendly interface，stable and reliable，common code transform to realize fast and accurate，at the same time，it has great application value in the teaching of communication principle.

digital baseband signal；LabVIEW；code converter；system simulation

TN911.21

：A

：1674－6236（2017）13-0092-04

2016-06-01稿件編號：201606003

陜西省教育廳科研計(jì)劃項(xiàng)目（16JK2121）

馬小青（1981—），女，陜西渭南人，碩士，講師。研究方向：無線通信技術(shù)。