基于LabVIEW的數字基帶信號碼變換系統仿真設計

馬小青

（西安歐亞學院 信息工程學院，陜西 西安 710065）

基于LabVIEW的數字基帶信號碼變換系統仿真設計

馬小青

（西安歐亞學院 信息工程學院，陜西 西安 710065）

以LabVIEW軟件為平臺設計數字基帶信號碼變換器系統，利用LabVIEW軟件的可視化優勢，設計的系統具有用戶登錄、系統狀態顯示、碼型變換和波形顯示模塊功能的控制界面，可實現AMI碼、HDB3碼、PST碼、雙相碼、Miller碼、CMI碼6種輸出碼型的變換，實踐證明，該碼型變換系統操作方便、界面友好、穩定可靠，可快捷準確的實現常見傳輸碼型的變換，同時在通信原理課程教學中有很大的應用價值。

數字基帶信號；LabVIEW；碼變換器；系統仿真

數字基帶傳輸在現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字信息，又可以作為載波調制的基礎，完成功率譜成型，因此對數字基帶傳輸的研究仍是十分有意義的[1-4]。在實際的數字基帶傳輸系統中，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，有可能造成信號嚴重畸變。又如，當消息代碼中含有長串的連續“1”或“0”符號時，非歸零波形呈現出連續的固定電平，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]。傳輸碼的結構將取決于實際信道特性和系統工作的條件[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，其次搭建數字基帶信號碼變換器系統，并將各個功能模塊加載其中，實現常見傳輸碼型的變換。

1 基于LabVIEW的數字基帶信號碼變換器的程序設計

1.1 AMI碼變換器的仿真設計

AMI碼變換器總體程序框圖設計如圖1所示。“輸入原消息代碼”是一個輸入控件，數據類型為32位無符號二進制數。當程序運行時，需要對其輸入一個待變換的二進制數。

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

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制數的有效位數、數轉數組、判斷是否被X整除3個子程序。

1.2 HDB3碼變換器的仿真設計

HDB3碼變換器總體程序框圖設計如圖2所示。

圖2 HDB3碼變換器總體程序框圖的后面板

HDB3碼變換器的整體設計要比AMI碼復雜得多。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（用“判斷是否四連零.vi”實現），如果沒有，則通過Case語句中的“False”，按照AMI碼的規則輸出；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 索引值數組.vi”“加+B-B.vi”。

1.3 PST碼變換器的仿真設計

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

1.4 雙相碼變換器的仿真設計

雙相碼變換器總體程序框圖設計如圖4所示。在For語句中，由“二進制位數”來確定循環次數N，每次從數組中提取一個元素來進行判斷，再經“二維數組轉一維”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碼變換器的仿真設計

Miller碼變換器總體程序框圖設計如圖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行是否為“1”進行判斷，如果為真，則要用 “判8無2未數字”子VI來判斷前一輸出碼元是“1”還是“0”，當為“1”時，輸出“10”；當為“0”時，輸出“01”。如果當前元素不為“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碼變換器的仿真設計

CMI碼變換器總體程序框圖設計如圖6所示，輸入部分同其他變換器一樣。在這個For語句中，循環還是由“二進制位數”確定，循環時每次取一個元素，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“計數”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的數字基帶信號碼變換系統仿真設計

2.1 系統總體框架設計

基于LabVIEW的數字基帶碼型變換系統的整體架構如圖7所示。

圖7 數字基帶碼型變換系統的整體架構

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

2.2 數字基帶信號碼變換系統仿真設計

2.2.1 數字基帶信號碼變換系統的程序框圖

數字基帶信號碼變換系統的程序框圖如圖8所示。

2.2.2 系統仿真結果

運行圖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，點擊Yes按鈕，登錄成功指示燈亮，進入數字基帶碼型變換系統，輸入原消息代碼10000110000100000000100001，進行碼型選擇后得仿真結果如圖9所示。

3 結 論

基帶傳輸的常用碼型是學生必須掌握的基礎知識，而其具有一定的抽象性，而本文以LabVIEW為開發平臺設計的數字基帶信號碼變換系統對于學生深刻理解碼型變換有重要幫助，不但可以激發學生的學習興趣，并且使教學過程更加直觀形象[15]，還可以快捷得出常用傳輸碼型的編碼及對應波形。該仿真方法和結論對通信原理課程教學有一定的參考價值。

圖8 數字基帶信號碼變換系統程序框圖的后面板

圖9 數字基帶信號碼變換系統的前面板

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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劃項目（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。