基于LabVIEW的数字基带信号码变换系统仿真设计

马小青

（西安欧亚学院 信息工程学院，陕西 西安 710065）

基于LabVIEW的数字基带信号码变换系统仿真设计

马小青

（西安欧亚学院 信息工程学院，陕西 西安 710065）

以LabVIEW软件为平台设计数字基带信号码变换器系统，利用LabVIEW软件的可视化优势，设计的系统具有用户登录、系统状态显示、码型变换和波形显示模块功能的控制界面，可实现AMI码、HDB3码、PST码、双相码、Miller码、CMI码6种输出码型的变换，实践证明，该码型变换系统操作方便、界面友好、稳定可靠，可快捷准确的实现常见传输码型的变换，同时在通信原理课程教学中有很大的应用价值。

数字基带信号；LabVIEW；码变换器；系统仿真

数字基带传输在现代通信理论中占有及其重要的位置，它既可以直接在基带信道中传输数字信息，又可以作为载波调制的基础，完成功率谱成型，因此对数字基带传输的研究仍是十分有意义的[1-4]。在实际的数字基带传输系统中，并不是所有类型的基带码都能在信道中传输，例如，含有直流分量和较丰富分量的单极性基带波形不适合在低频传输特性差的信道中传输，有可能造成信号严重畸变。又如，当消息代码中含有长串的连续“1”或“0”符号时，非归零波形呈现出连续的固定电平，因此无法获取定时信息。因此，将原始消息代码必须变换成适合于信道传输用的码型[5-8]。传输码的结构将取决于实际信道特性和系统工作的条件[9]，因此，文中首先在LabVIEW软件平台[9-10]上分别完成AMI码变换器的仿真、HDB3码变换器的仿真、PST码变换器的仿真、双相码变换器的仿真、Miller码变换器的仿真、CMI码变换器的仿真，其次搭建数字基带信号码变换器系统，并将各个功能模块加载其中，实现常见传输码型的变换。

1 基于LabVIEW的数字基带信号码变换器的程序设计

1.1 AMI码变换器的仿真设计

AMI码变换器总体程序框图设计如图1所示。“输入原消息代码”是一个输入控件，数据类型为32位无符号二进制数。当程序运行时，需要对其输入一个待变换的二进制数。

“原消息代码数组形式”和“变换后AMI码”是两个输出控件，前一个的数据类型是8位无符号二进制数，后一个是8位有符号数。它们主要是将位与位分开，对照显示变换前和变换后的数据。

图1 AMI码变换器总体程序框图的后面板

“AMI码波形”主要显示了代码变换后的输出波形。

AMI码变换器的后面板中分别含有二进制数的有效位数、数转数组、判断是否被X整除3个子程序。

1.2 HDB3码变换器的仿真设计

HDB3码变换器总体程序框图设计如图2所示。

图2 HDB3码变换器总体程序框图的后面板

HDB3码变换器的整体设计要比AMI码复杂得多。首先要判断输入的消息代码是否有4个或4个以上的连0出现（用“判断是否四连零.vi”实现），如果没有，则通过Case语句中的“False”，按照AMI码的规则输出；如果为真，则要通过图2中的4个子VI来确定：“AMI.vi”、“加+V-V.vi”、“加 B 索引值数组.vi”“加+B-B.vi”。

1.3 PST码变换器的仿真设计

PST码变换器总体程序框图设计如图3所示。用局部变量“模式交替”是否被2整除来判断。最后再将二维数组变成一维数组输出。

1.4 双相码变换器的仿真设计

双相码变换器总体程序框图设计如图4所示。在For语句中，由“二进制位数”来确定循环次数N，每次从数组中提取一个元素来进行判断，再经“二维数组转一维”子VI赋给“变换后双相码”输出控件。

图3 PST码变换器总体程序框图的后面板

图4 双相码变换器总体程序框图的后面板

1.5 Miller码变换器的仿真设计

Miller码变换器总体程序框图设计如图5所示。在For语句中有两个等于判断，第一个用来对输入的每一个元素进行是否为“1”进行判断，如果为真，则要用 “判8无2未数字”子VI来判断前一输出码元是“1”还是“0”，当为“1”时，输出“10”；当为“0”时，输出“01”。如果当前元素不为“1”时，就要用到第二个判断，来确定前一输入码元为何值，为“0”时输出“11”；为“1”时输出“00”。这里还有两个移位寄存器，一个是保存前一输入码元，另一个是保存前一输出码元的。

图5 Miller码变换器总体程序框图的后面板

1.6 CMI码变换器的仿真设计

CMI码变换器总体程序框图设计如图6所示，输入部分同其他变换器一样。在这个For语句中，循环还是由“二进制位数”确定，循环时每次取一个元素，并判断它是否为“1”，如果为假，则输出“01”；为真时，则交替输出“11”和“00”，局部变量“计数”就是用来看是否能被2整除，来使“11”和“00”交替输出的。

图6 CMI码变换器总体程序框图的后面板

2 基于LabVIEW的数字基带信号码变换系统仿真设计

2.1 系统总体框架设计

基于LabVIEW的数字基带码型变换系统的整体架构如图7所示。

图7 数字基带码型变换系统的整体架构

其中系统交互界面用于用户输入数据及波形显示，用户登录为登录用户才能使用系统功能[11-14]。用户输入原消息代码后选择需要输出的码型，系统界面上便会显示编码后的码型及输出码的波形。

2.2 数字基带信号码变换系统仿真设计

2.2.1 数字基带信号码变换系统的程序框图

数字基带信号码变换系统的程序框图如图8所示。

2.2.2 系统仿真结果

运行图8所示的Miller码变换器总体程序框图仿真模型，输入用户名mxq，密码mxq，点击Yes按钮，登录成功指示灯亮，进入数字基带码型变换系统，输入原消息代码10000110000100000000100001，进行码型选择后得仿真结果如图9所示。

3 结 论

基带传输的常用码型是学生必须掌握的基础知识，而其具有一定的抽象性，而本文以LabVIEW为开发平台设计的数字基带信号码变换系统对于学生深刻理解码型变换有重要帮助，不但可以激发学生的学习兴趣，并且使教学过程更加直观形象[15]，还可以快捷得出常用传输码型的编码及对应波形。该仿真方法和结论对通信原理课程教学有一定的参考价值。

图8 数字基带信号码变换系统程序框图的后面板

图9 数字基带信号码变换系统的前面板

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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稿件编号：201606003

陕西省教育厅科研计划项目（16JK2121）

马小青（1981—），女，陕西渭南人，硕士，讲师。研究方向：无线通信技术。