基于MATLAB的HDB3编码及解码的实现

图1  部分采样数据

        最后将数据转化为图形形式表示出来。

（4）HDB3码解码

        HDB3码解码原理与实施过程相对简单。

        首先将原来的取代节(0000)找到，然后计算连0数，若3连0前后非零脉冲同极性，则将最后一个非零元素译为零，即将000V恢复为0000，否则不用改动；若2连0前后非零脉冲极性相同，则两零前后都译为零，即将B00V恢复为0000，否则也不用改动。再将所有的-1变换成+1后，就可以得到原消息代码。

%% HDB3解码部分

Decode = Encode;                         % 输入HDB3码

count = 0;

for j = 1 : M

        if Decode(j) == 0

                count = count + 1;

                if count == 3            % 若3连0前后非零脉冲同极性，则将最后一个非零元素译为零

                        if Decode(j + 1) * Decode(j - 3) == 1

                                Decode(j + 1) = 0;

                        end

                end

                if count == 2            % 若2连0前后非零脉冲极性相同，则两零前后都译为零

                        if Decode(j+1) * Decode(j-2) == 1

                                Decode(j - 2) = 0;

                                Decode(j + 1) = 0;

                        end

                end

        else

                count = 0;

        end

end

for n = 1 : M                                 %极性变换

        if Decode(n) == -1               %再将所有的-1变换成+1后，就可以得到原消息代码

                Decode(n) = 1;

        end

end

（5）绘制HDB3码解码波形

        与绘制基带信号和HDB3码波形同理。

x3=Decode(fz,:);                            % 将原来Decode的第一行复制L次，称为L*M的矩阵

hdb3_jiema=reshape(x3,1,L*M);   % 将刚得到的L*M矩阵，按列重新排列形成1*(L*M)的矩阵

subplot(313)                                  % 窗口分割成3*1的，当前是第3个子图

plot(t,hdb3_jiema,'LineWidth',2);   % 绘制经过解码后的信号

axis([0,TotalT,-0.1,1.1]);                 % 设置坐标范围

title('HDB3解码波形');                    % 标题

xlabel('时间/s');                              % x轴标签

ylabel('幅度');                                 % y轴标签

四、结果分析

        先运行一次程序。

图 2 随机序列HDB3码（1）

        清空工作区后，再次运转程序，可以观察到波形发生变化，所以最开始输入的序列是随机序列。

图 3 随机序列HDB3码（2）

        为便于观察HDB3码的特征，将随机序列替换为测试序列再次运行程序。测试序列为code=[0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,1,1,1]。

图 4测试序列HDB3码

        由测试序列运行产生的波形图可以看出，HDB3码序列为[0，B-，B+，0,0,0，V+，B-，0,0，V-，B+，0,0，V+，B-，0，B+，B-，B+]，原基带信号中间的3个0000码组被分别替换为000V，B00V，B00V码组，并且极性符合HDB3码规则，1码仅起到传号的作用，而V码作为破坏性交替规律的传号，极性与前一个B码极性相同。

        分别对比图11，图12和图13的第一张图和第三张图，可以发现基带信号波形和HDB3码解码波形是相同的，即基带信号序列和HDB3码解码后的序列是相同的，符合预期目标。

五、课程设计总结

        这个就自己写了。（诶嘿）

最后插入一个完整程序：

clear all;                  % 清除所有变量close all;                  % 关闭所有窗口clc;                        % 清屏%% 基本参数M=20;                       % 产生码元数    L=100;                      % 每个码元采样次数Ts=0.001;                   % 每个码元的宽度,即码元的持续时间为0.001秒Rb=1/Ts;                    % 码元速率1kHzdt=Ts/L;                    % 采样间隔TotalT=M*Ts;                % 总时间=码元数*每个码元持续时间t=0:dt:TotalT-dt;           % 时间Fs=1/dt;                    % 采样间隔的倒数即采样频率.此处为100kHz%% 产生单极性波形code=randi([0,1],1,M);      % 产生M个二进制随机码% code=[0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,1,1,1];  % 测试编码%% HDB3编码% Encode = [0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,1,1,1];  % 测试编码Encode = code;              % 原二进制码count = 0;                  % 用来记录连0 的个数                            % 将四个连0用B00V取代for i = 1:M    if(Encode(i) == 1)        count = 0;          % 遇到1,连0的计数器清零    else        count = count + 1;        if count == 4       % 将四个连0(0000)转成取代节，2代表V，3代表B            Encode(i) = 2;  % 将连0码转换为B00V取代节            Encode(i-3) = 3;            count = 0;      % 计数器清零        end    endendcount_1 = 0;                 % 计数V,B之间的1的个数pV = 0;                      % 存储V的位置pB = 0;                      % 存储B的位置flagB = 1;   for i = 1:M    if (Encode(i) == 3) && (flagB == 1)    %flagB的作用为仅对第一个B生效        Encode(i) = 0;      % 将第一个B置0,避免干扰取代节选择        flagB = 0;    end    if Encode(i) == 2       % 找到前一个取代节的V        pV = i;    else if Encode(i) == 3  % 找到后一个取代节的B            pB = i;        end    end    if(pB > pV)              % 判断取代节选择B00V还是000V        for j = pV+1 : pB-1  % 不要将B和V的值包含进去            count_1 = count_1 + Encode(j);  % 计算两个传号之间1的个数        end                if mod(count_1 , 2) == 1            % 奇数个，B为0            Encode(pB) = 0;                 % 即使用000V作为取代节        else            Encode(pB) = 1;  % 偶数个，B为1,仍使用B00V作为取代节        end                pV = 0;        pB = 0;        count_1 = 0;         % 将变量归零，等待下一次找两个取代节的成功    endend                             even = 0;                    % 用来翻转1的极性evenV = 0;                   % 用来翻转V的极性for i = 1:M                  % 统一确定极性    if Encode(i) == 1        Encode(i) = -1;      % 第一个1转成-1         break;    endendfor i = 1:M    if Encode(i) == 1        % 将1的极性正负翻转        if even == 0            Encode(i) = 1;        else            Encode(i) = -1;        end        even = ~even;    else if Encode(i) == 2   % 将V的极性正负翻转,同时变回数值1            evenV = even;    % 第一个V的极性与前一个非零符号相同            if evenV == 0                Encode(i) = -1;            else                Encode(i) = 1;            end            evenV = ~evenV;        end    endend%% 绘制波形fz=ones(1,L);               % 定义复制的次数L,L为每码元的采样点数x1=code(fz,:);              % 将原来code的第一行复制L次，称为L*M的矩阵jidai=reshape(x1,1,L*M);    % 产生单极性不归零矩形脉冲波形，将刚得到的L*M矩阵，                            % 按列重新排列形成1*(L*M)的矩阵x2=Encode(fz,:);            % 将原来Encode的第一行复制L次，称为L*M的矩阵x2(50:100,:)=0;             % 将L*M的矩阵的后M/2行清零,形成半占空比波形hdb3=reshape(x2,1,L*M);     % 将刚得到的L*M矩阵，按列重新排列形成1*(L*M)的矩阵figure(1);                  % 绘制第1幅图subplot(311);               % 窗口分割成3*1的，当前是第1个子图 plot(t,jidai,'LineWidth',2);% 绘制基带码元波形，线宽为2title('基带信号波形');       % 标题xlabel('时间/s');           % x轴标签ylabel('幅度');             % y轴标签axis([0,TotalT,-0.1,1.1])   % 坐标范围限制subplot(312)                % 窗口分割成3*1的，当前是第2个子图 plot(t,hdb3,'LineWidth',2); % 绘制HDB3的波形 title('HDB3信号波形')        % 标题xlabel('时间/s');           % x轴标签ylabel('幅度');             % y轴标签axis([0,TotalT,-1.1,1.1]);  % 坐标范围限制%% HDB3解码部分Decode = Encode;          % 输入HDB3码count = 0;                  for j = 1 : M      if Decode(j) == 0         count = count + 1;        if  count == 3      % 若3连0前后非零脉冲同极性，则将最后一个非零元素译为零            if Decode(j + 1) * Decode(j - 3) == 1                Decode(j + 1) = 0;            end        end        if count == 2       % 若2连0前后非零脉冲极性相同，则两零前后都译为零            if Decode(j+1) * Decode(j-2) == 1                Decode(j - 2) = 0;                Decode(j + 1) = 0;            end        end    else         count = 0;       endendfor n = 1 : M               %极性变换    if Decode(n) == -1      %再将所有的-1变换成+1后，就可以得到原消息代码        Decode(n) = 1;        endendx3=Decode(fz,:);            % 将原来Decode的第一行复制L次，称为L*M的矩阵hdb3_jiema=reshape(x3,1,L*M);% 将刚得到的L*M矩阵，按列重新排列形成1*(L*M)的矩阵        subplot(313)                % 窗口分割成3*1的，当前是第3个子图 plot(t,hdb3_jiema,'LineWidth',2); % 绘制经过解码后的信号axis([0,TotalT,-0.1,1.1]);  % 设置坐标范围title('HDB3解码波形');       % 标题xlabel('时间/s');           % x轴标签ylabel('幅度');             % y轴标签

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