數(shù)字基帶信號(hào)的碼型 所謂數(shù)字基帶信號(hào)，就是消息代碼的電脈沖表示―― 電波形。在實(shí)際基帶傳輸系統(tǒng)中，并非所有的原始數(shù)字基帶信號(hào)都能在信道中傳輸，例如，含有豐富直流和低頻成分的基帶信號(hào)就不適宜在信道中傳輸，因?yàn)樗锌赡茉斐尚盘?hào)嚴(yán)重畸變；再例如，一般基帶傳輸系統(tǒng)都是從接收到的基帶信號(hào)中提取位同步信號(hào)，而位同步信號(hào)卻又依賴(lài)于代碼的碼型，如果代碼出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的連 “0” 符號(hào)，則基帶信號(hào)可能會(huì)長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn) 0 電位，從而使位同步恢復(fù)系統(tǒng)難以保證位同步信號(hào)的準(zhǔn)確性。實(shí)際的基帶傳輸系統(tǒng)還可能提出其它要求，從而導(dǎo)致對(duì)基帶信號(hào)也存在各種可能的要求。歸納起來(lái)，對(duì)傳輸用的基帶信號(hào)的要求主要有兩點(diǎn)： （ 1 ）對(duì)各種代碼的要求，期望將原始信息符號(hào)編制成適合于傳輸用的碼型； （ 2 ）對(duì)所選的碼型的電波形的要求，期望電波形適宜于在信道中傳輸。前一問(wèn)題稱(chēng)為傳輸碼型的選擇，后一問(wèn)題稱(chēng)為基帶脈沖的選擇。這是兩個(gè)既彼此獨(dú)立又相互聯(lián)系的問(wèn)題，也是基帶傳輸原理中十分重要的兩個(gè)問(wèn)題。本節(jié)討論前一問(wèn)題，后一問(wèn)題將在下面幾節(jié)中討論。 傳輸碼（常稱(chēng)為線(xiàn)路碼）的結(jié)構(gòu)將取決于實(shí)際信道的特性和系統(tǒng)工作的條件。概括起來(lái)，在設(shè)計(jì)數(shù)字基帶信號(hào)碼型時(shí)應(yīng)考慮以下原則： (1)碼型中應(yīng)不含直流分量，低頻分量盡量少。 (2)碼型中高頻分量盡量少。這樣既可以節(jié)省傳輸頻帶，提高信道的頻帶利用率，還可以減少串?dāng)_。串?dāng)_是指同一電纜內(nèi)不同線(xiàn)對(duì)之間的相互干擾，基帶信號(hào)的高頻分量越大，則對(duì)鄰近線(xiàn)對(duì)產(chǎn)生的干擾就越嚴(yán)重。 (3)碼型中應(yīng)包含定時(shí)信息。 (4)碼型具有一定檢錯(cuò)能力。若傳輸碼型有一定的規(guī)律性，則就可根據(jù)這一規(guī)律性來(lái)檢測(cè)傳輸質(zhì)量，以便做到自動(dòng)監(jiān)測(cè)。 (5)編碼方案對(duì)發(fā)送消息類(lèi)型不應(yīng)有任何限制，即能適用于信源變化。這種與信源的統(tǒng)計(jì)特性無(wú)關(guān)的性質(zhì)稱(chēng)為對(duì)信源具有透明性。 (6)低誤碼增殖。對(duì)于某些基帶傳輸碼型，信道中產(chǎn)生的單個(gè)誤碼會(huì)擾亂一段譯碼過(guò)程，從而導(dǎo)致譯碼輸出信息中出現(xiàn)多個(gè)錯(cuò)誤，這種現(xiàn)象稱(chēng)為誤碼增殖。 (7)高的編碼效率。 (8)編譯碼設(shè)備應(yīng)盡量簡(jiǎn)單。 上述各項(xiàng)原則并不是任何基帶傳輸碼型均能完全滿(mǎn)足，往往是依照實(shí)際要求滿(mǎn)足其中若干項(xiàng)。 數(shù)字基帶信號(hào)的碼型種類(lèi)繁多，下面僅以矩形脈沖組成的基帶信號(hào)為例，介紹一些目前常用的基本碼型。 數(shù)字基帶信號(hào)的常用碼型 雙極性非歸零（ NRZ ） 碼 在此編碼中，“1”和“0”分別對(duì)應(yīng)正、負(fù)電平，有以下特點(diǎn)： （ 1 ）直流分量小。當(dāng)二進(jìn)制符 號(hào) “1”、“0”等可能出現(xiàn)時(shí)，無(wú)直流成分； （ 2 ）接收端判決門(mén)限為 0 ，容易設(shè)置并且穩(wěn)定，因此抗干擾能力強(qiáng)； （ 3 ）可以在電纜等無(wú)接地線(xiàn)上傳輸。（ 1 ）發(fā)送能量大，有利于提高接收端信噪比； （ 4 ）在信道上占用頻帶較窄； （ 5 ）有直流分量，將導(dǎo)致信號(hào)的失真與畸變；且由于直流分量的存在，無(wú)法使用一些交流耦合的線(xiàn)路和設(shè)備； （ 6）不能直接提取位同步信息（稍后將通過(guò)例題予以說(shuō)明）； 差分碼 在差分碼中， “1”、“0”分別用電平跳變或不變來(lái)表示。若用電平跳變來(lái)表示“1”，稱(chēng)為傳號(hào)差分碼（在電報(bào)通信中，常把“1”稱(chēng)為傳號(hào)，把“0”稱(chēng)為空號(hào)），如圖4-1 （ e ） 所示。若用電平跳變來(lái)表示 “0”，稱(chēng)為空號(hào)差分碼。由圖可見(jiàn)，這種碼型在形式上與單極性或雙極性碼型相同，但它代表的信息符號(hào)與碼元本身電位或極性無(wú)關(guān)，而僅與相鄰碼元的電位變化有關(guān)。差分碼也稱(chēng)相對(duì)碼，而相應(yīng)地稱(chēng)前面的單極性或雙極性碼為絕對(duì)碼。 差分碼的特點(diǎn)是，即使接收端收到的碼元極性與發(fā)送端完全相反，也能正確地進(jìn)行判決。 AMI 碼 AMI 碼的全稱(chēng)是傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼。此方式是單極性方式的變形，即把單極性方式中的 “0”碼仍與零電平對(duì)應(yīng)，而“1”碼 對(duì)應(yīng)發(fā)送極性交替的正、負(fù)電平，如圖 4-1 （ f ）所示。這種碼型實(shí)際上把二進(jìn)制脈沖序列變?yōu)槿娖降姆?hào)序列（故叫偽三元序列），其優(yōu)點(diǎn)如下： （ 1 ）在 “1”、“0”碼不等概率情況下，也無(wú)直流成分，且零頻附近低頻分量小。因此，對(duì)具有變壓器或其它交流隅合的傳輸信道來(lái)說(shuō)，不易受隔直特性的影響。 （ 2 ）若接收端收到的碼元極性與發(fā)送端的完全相反，也能正確判決。 （ 3 ）便于觀(guān)察誤碼情況。 此外， AMI 碼還有編譯碼電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，是一種基本的線(xiàn)路碼，得到廣泛使用。 不過(guò)， AMI 碼有一個(gè)重要缺點(diǎn)，即當(dāng)它用來(lái)獲取定時(shí)信息時(shí)，由于它可能出現(xiàn)長(zhǎng)的連 0 串，因而會(huì)造成提取定時(shí)信號(hào)的困難 HDB 3 碼 為了保持 AMI 碼的優(yōu)點(diǎn)而克服其缺點(diǎn)，人們提出了許多種類(lèi)的改進(jìn) AMI 碼，其中廣泛為人們接受的解決辦法是采用高密度雙極性碼 HDB n 。三階高密度雙極性碼 HDB 3 碼就是高密度雙極性碼中最重要的一種。 HDB 3 碼的編碼規(guī)則為： ?。?1 ）先把消息代碼變成 AMI 碼，然后檢查AMI碼的連“0”串情況，當(dāng)無(wú)3個(gè)以上連“0”碼時(shí)，則這時(shí)的 AMI 碼就是 HDB 3 碼。 （ 2 ）當(dāng)出現(xiàn) 4 個(gè)或 4 個(gè)以上連 0 碼時(shí)，則將每 4 個(gè) 連 “0”小段的第4個(gè)“0”變換成“非0”碼 。這個(gè)由 “0”碼改變來(lái)的“非0”碼稱(chēng)為破 壞符號(hào)，用符號(hào) V 表示，而原來(lái)的二進(jìn)制碼元序列中所有 的 “l(fā)”碼 稱(chēng)為信碼，用符號(hào) B 表示。當(dāng)信碼序列中加入破壞符號(hào)以后，信碼 B 與破壞符號(hào) V 的正負(fù)必須滿(mǎn)足如下兩個(gè)條件： B 碼和 V 碼各自都應(yīng)始終保持極性交替變化的規(guī)律，以便確保編好的碼中沒(méi)有直流成分； ② V 碼必須與前一個(gè)碼（信碼 B ）同極性，以便和正常的 AMI 碼區(qū)分開(kāi)來(lái)。如果這個(gè)條件得不到滿(mǎn)足，那么應(yīng)該在四個(gè) 連 “0”碼的第一個(gè)“0”碼位 置上加一個(gè)與 V 碼同極性的補(bǔ)信碼，用符號(hào) 表示，并做調(diào)整，使 B 碼和 碼合起來(lái)保持條件①中信碼（含 B 及 ）極性交替變換的規(guī)律。 HDB 3 的特點(diǎn)是明顯的，它除了保持 AMI 碼的優(yōu)點(diǎn)外，還增加了使 連 “0” 串減少至不多于 3 個(gè)的優(yōu)點(diǎn)，而不管信息源的統(tǒng)計(jì)特性如何。這對(duì)于定時(shí)信號(hào)的恢復(fù)是極為有利的。 HDB 3 是 CCITT 推薦使用的碼型之一。 Manchester 碼 Manchester（ 曼徹斯特 ）碼又稱(chēng)為數(shù)字雙相碼或分相碼。它的特點(diǎn)是每個(gè)碼元用兩個(gè)連續(xù)極性相反的脈沖來(lái)表示。 如 “l(fā)”碼用正、負(fù)脈沖表示，“0”碼用負(fù) 、正脈沖表示，如圖 4-1 （ g ）所示。該碼的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)直流分量， 最長(zhǎng)連 “0”、連“l(fā)”數(shù)為2， 定時(shí)信息豐富，編譯碼電路簡(jiǎn)單。但其碼元速率比輸入的信碼速率提高了一倍。 分相碼適用于數(shù)據(jù)終端設(shè)備在中速短距離上傳輸。如以太網(wǎng)采用分相碼作為線(xiàn)路傳輸碼。 分相碼當(dāng)極性反轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)引起譯碼錯(cuò)誤，為解決此問(wèn)題，可以采用差分碼的概念，將數(shù)字分相碼中用絕對(duì)電平表示的波形改為用電平相對(duì)變化來(lái)表示。這種碼型稱(chēng)為條件分相碼或差分曼徹斯特碼。數(shù)據(jù)通信的令牌網(wǎng)即采用這種碼型 CMI 碼 CMI 碼是傳號(hào)反轉(zhuǎn)碼的簡(jiǎn)稱(chēng)，其編碼規(guī)則為： “1”碼交替用“00”和“11”表示；“0”碼用“01 ” 表示，圖 4-1 （ h ）給出其編碼的例子。 CMI 碼的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有直流分量，且有頻繁出現(xiàn)波形跳變，便于定時(shí)信息提取，具有誤碼監(jiān)測(cè)能力。 由于 CMI 碼具有上述優(yōu)點(diǎn)，再加上編、譯碼電路簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，因此，在高次群脈沖編碼調(diào)制終端設(shè)備中廣泛用作接口碼型，在速率低于 8448kb/s 的光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)中也被建議作為線(xiàn)路傳輸碼型。 除了圖 4-1 給出的線(xiàn)路碼外，近年來(lái)，高速光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)中還應(yīng)用到 5B6B 碼，其是將每 5 位二元碼輸入信息編成 6 位二元碼碼組輸出（分相碼和 CMl 碼屬于 lB2B 類(lèi)）。這種碼型輸出雖比輸入增加 20 ％的碼速，但卻換來(lái)了便于提取定時(shí)、低頻分量小、同步迅速等優(yōu)點(diǎn)。
本站僅提供存儲(chǔ)服務(wù)，所有內(nèi)容均由用戶(hù)發(fā)布，如發(fā)現(xiàn)有害或侵權(quán)內(nèi)容，請(qǐng)
點(diǎn)擊舉報(bào)。
