数字光纤通信编码的研究与设计

论文摘要

针对多路并行高速数据的远距离光纤传输问题,系统分析光纤数字传输的有效性和可靠性指标,结合光纤数字传输的码型要求、功率谱特性及光纤通信系统的传输模型,提出了用CIMT（Conditional-Invert Master Transition ）编码方式的数字光纤通信编码设计方案。整个设计主要包括光纤数字传输技术理论特点、CIMT编码理论、设计实现光纤数字编码传输的相关芯片、多路并行高速数据信号复用编码传输的硬件实现及VHDL语言设计实现几个部分。论文详细阐述了光纤数字通信的基带传输编码原理及实现方法,解决了工业控制工程上数据的随机性造成的数据不均衡问题,用编码传输的方式来解决光纤数字基带传输的有效性和可靠性。设计实现主要采用了目前主流的具有大规模、高集成度、高可靠性特征的CPLD/FPGA技术,运用VHDL语言设计编码控制系统,结合CIMT编码原理及安捷伦串行器/解串器和1.25GHz的光纤传输平台,实现了64位并行高速数字信号的光纤CIMT编码稳定、有效、可靠的传输。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 数字光纤通信概论
• 1.1 数字光纤通信系统的组成
• 1.2 数字光纤通信的优缺点
• 1.3 数字光纤通信系统的主要性能指标
• 1.3.1 数字光纤通信的有效性指标
• 1.3.2 数字光纤通信的可靠性指标
• 第二章 数字光纤信号技术理论特点
• 2.1 数字光纤信号的码型要求
• 2.2 数字光纤信号的功率谱
• 2.2.1 稳态波的功率谱密度
• 2.2.2 交变波的功率谱密度
• 2.2.3 随机基带序列s（t）的功率谱密度
• 2.3 数字光纤信号的差错率
• 第三章 数字光纤传输的CIMT编码
• 3.1 CIMT码的编码原理
• 3.2 CIMT码的功率谱分析
• 3.3 CIMT码的帧结构
• 第四章 设计实现CIMT编码光纤传输的相关芯片
• 4.1 HDMP1032A
• 4.1.1 HDMP-1032A内部结构及功能模块
• 4.1.2 HDMP-1032A的管脚功能说明
• 4.1.3 HDMP-1032A时序
• 4.2 HDMP-1034A
• 4.2.1 HDMP-1034A内部结构及功能模块
• 4.2.2 HDMP-1034A的管脚功能说明
• 4.2.3 HDMP-1034A时序
• 4.3 用于中央控制系统设计的 MAXII 器件
• 4.3.1 CPLD设计特点
• 4.3.2 MAXII主要特点
• 4.3.3 MAXII平面布局
• 4.3.4 MAXII的互连线、逻辑阵列块和逻辑单元
• 第五章 硬件电路设计
• 5.1 64 位高速并行数据光纤传输的设计实现
• 5.2 固件设计
• 5.2.1 光发送端的设计
• 5.2.2 光接收端的设计
• 第六章 VHDL设计实现
• 6.1 读取数据的时钟获得
• 6.2 光发送端数据采集编码复用设计
• 6.2.1 64 位数据采集存储
• 6.2.2 数据的复用及编码器设置
• 6.3 光接收端的设计
• 第七章 结束语
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢