光纤通信系统5B6B码译码的设计与仿真
光纤通信系统5B6B码译码的设计与仿真
中文摘要
在电力系统通信中，数字光纤通信由于其本身的优点得到越来越广泛的应用。在数字光纤通信系统中，从电端机传输过来的电信号均要结合数字光纤通信传输的特点经过线路码型的转换。通过线路码型的转变平衡数字码流中的“0”和“1”码字，从而避免码流中出现长“0”或者长“1”的现象。在数字光纤通信系统中比较常用的线路码型就是mBnB码型，mBnB线路码型的最大优点是最大相同码元连码数少、定时信息丰富、且有简单成熟的误码监测与码组同步的方法。
扰码前序列：1100000011000
扰码后序列：1101110110011
m序列可以用来实现扰码器，在发射端产生m序列，然后将m序列与信息序列做模二加的运算，这样输出来的就是经过加扰的随机序列了。解扰器在使用相同的扰码序列与接收到的序列做模二加运算，用来恢复原始的信息。扰码也有它的一些缺点：不能控制连续码的出现；不能在线误码检测；不能够解决随机波动。
关键词：5B6B码译码；FPGA；VHDL语言；Quartus2软件；波形仿真
5B6BCodeDecoding ofOpticalFiberCommunicationSystemDesignandSimulation
ABSTRACT
In power system communication,digital optical fiber communication because of its advantages to get itself more and more widely used. In the digital optical fiber communication system, from the electric machine transmission to come over to the electrical signals to combine the characteristics of the digital optical fiber communication transmission via the line type conversion. Through balance the digital stream line type "0" and "1" in the code word, thus avoiding stream in "0" or "1" long. Are frequently used in the digital optical fiber communication system in the line type is mBnB type, the biggest advantage of this type is the same biggest mBnB line element even less yards, timing, abundant information, simple and mature method of error monitoring and synchronization code group.
第二章光纤通信中的线路编码
光纤通信系统中，从输出端输出来的都是双极性码。然而光源是不可以发射出负的光脉冲的，所以码型的变换在这种情况下是非常重要的。在光纤通信系统中，“无光脉冲”表示“0”码，“有光脉冲”表示“1”码，它采用的都是二电平码，这种码也存在着以下问题：
在随机的码流中，极易出现长串连码，即长连“0”码和长连“1”码，这样会带来位同步信息的丢失，会造成定时误差。
光纤连接比较困难。在光纤的连接上，必须使两根光纤的纤芯特别细，并且要加上石英，因为石英的熔点很高，这样才能使得光纤的连接损耗小，所以总体来说，光纤的连接还是很困难的[2]。
1.2光纤通信系统的组成
光纤通信系统的组成有光发射机、光纤和光接收机，每个部分如下图所示。
图1光纤通信系统的组成
光发射机主要由光源、光耦合器以及光调制器组成。光发射机主要负责将电信号转换为光载波并且还要通过光耦合器注入到光纤信道中。光源采用与光纤通信信道兼容的发光管或者是激光器。光调制器主要用来完成由光载波到光信号的调制。光耦合器利用微透镜，以它最大的效率将光信号注入到光纤信道中。
5B6B码编码是将自己编写的数据按照一定的规律，编成6B码流后输出；而译码则是将传输到接收机的6B码流，翻译成5B码流后输出。5B6B码译码的过程是编码的逆过程，本文主要涉及到的是译码的过程，译码部分由序列产生模块、缓冲模块以及译码模块构成。这篇论文重要介绍了光纤通信系统的优缺点，组成以及发展趋势；常见的线路码型；Quartus2软件的介绍；5B6B码的译码原理和设计，最后对程序以及电路译码的仿真，最终得到正确的结果。
抗电磁干扰性能很好
泄漏小，保密性能很好
重量比较轻，体积也很小
频带很宽，传输的容量比较大
节约材料，有利于资源合理利用
损耗小，误码率小，中继距离长，
事情都是有利有弊的，光纤通信有很多的优点，但是也存在着一些弊端，如下：
抗拉强度比较低。在抗拉强度方面，光纤的抗拉强度要远大于钢的。光纤在的生产过程的中，表面会多多少少存在一些微型的裂痕，为了保护光纤可以增加涂覆层，或者增加一些特殊的抗拉元件。
2.2mBnB码
该码型又称为块码、分组码以及字母平衡型码等等。在一般情况下都是n>m。将输入的二进制码每mB分成一组作为一个码字，将输入的码字在相同的时间间隔内，根据一定的编码规则，将其变换成nB一组的新码字，最后以不归零或归零格式传输这些新码流，此新码就是mBmB码。m，n都为正整数，且多数用n=m+1这种形式，经过一些变换，线路码速率就会相比原二进制码率提高了n/m倍。常见的有1B2B，2B3B，3B4B，4B5B，5B6B码，8B9B等，其中5B6B码在高次群光纤通信系统中用得比较频繁。
5B6Bcode coding is to write your own data, according to certain rules into after 6Bstream output; The decoding is 6Bstream will be transmitted to the receiver, after translated into5Bstream output. 5B6Bcode decoding is the process of the inverse process of coding, this paper mainly involves is the process of decoding, decoding part produced by sequence module and buffer module and decoding module. This paper the advantages and disadvantages of important optical fiber communication system are introduced, the composition and development trend; Common line type; The introduction of Quartus2 software; 5B6Bcode decoding principle and design, finally, the decoding process and circuit simulation, finally get the correct result.
光纤起着光信号通道的作用。光纤将光信号没有变化的从光发射机传送到光接收机中去。光纤的衰减系数决定了长途光纤通信系统的中继器或者放大器的间距。光纤通信系统的传输距离和传输速率主要受光纤的色散系数来限制。
光接收机主要由光解调器、光检测器以及光耦合器组成。光接收机主要负责将光纤输出端接受到的光信号变换成原来的电信号。光解调器主要是利用直接光强度调制技术，通过判决电路来辨别光检测器所产生的电信号幅值是比特“0”或者是“1”，来完成对光的解调。光检测器主要是用来实现光电转换的。光耦合器则是将接收到的光信号集合至光检测器[3]。
1.1光纤通信的优点与缺点
没有好的光源以及理想的传输煤质这两大因素曾严重地阻碍了光纤通信向实用化的方向发展，在目前看来，这些因素都得到了非常圆满的解决。1982年后光纤通信的迅速发展促进了光纤产业化应用，因此光纤的需求量呈现了指数规律的增长趋势。光纤在世界各国的各个领域都得到广泛应用，它也成为了高质量的信息传输的重要手段。在光纤通信系统中，载波的光波频率要比电波频率高，但是对于传输介质的光纤又比同轴电缆或者波导管的损要低，所以相对于电缆通信来说，光纤通信有以下优点：
1.3光纤通信的发展趋势
随着现代科技技术的进步，电信的改革及电信市场对外的全方面开放，再一次地呈现了光纤通信蓬勃发展的新新局面，以下介绍的就是光纤通信领域中的几个主要的发展趋势：
1、向超高速系统的方向发展
网络容量的需求以及提高传输速率一直以来都是在过去20多年的电信发展史上的一对非常主要的矛盾。每当传输速率提高时，传输每比特的成本就会下降，所以说高比特率的经济效益会按照一定的指数规律来增长。
2、向超大容量WDM系统的演进
波分复用的好处是：
光纤的带宽资源，可以扩大传输的容量；
长距离传输时可以通过节约光纤来降低成本；
引进宽带新业务，与电调制方式以及信号速率无关；
3、实现了光联网
波分复用系统的基础是点到点的通信，所以在一定程度上来说，其灵活性以及它的可靠性还不够完善。
光联网的好处有：
实现了网络的透明性；
KEY WORD：5B6Bdecoding; FPGA; VHDL language; Quartus2 software; Waveform simulation
第一章光纤通信系统
高锟博士在1966年提出了光纤通信，此后光纤通信的迅速发展远远超出了人们的想象，并且以其独特的优点掀起了通信领域的革命性改革。无论人们是在玩电脑，打电话还是在购物，我们无时无刻都在使用着光纤通信技术，即我们每次通过电子设备进行的远距离通信，就是在使用光纤通信技术。从光纤通信系统的链路上来看，光纤是指光发射机与光接收机之间的强大链路，并且它有着强大的运载信息能力，在目前看来，我们对带宽日益增长的需求，除了光纤通信系统以外，再也没有其他的途径可以满足我们这一需求了[1]。