通讯线路编码类型总结
无线通信工程—无线通信的信道编码总结
奇偶校验码 汉明码 BCH码
信
卷积码
非系统卷积码
道 编
正交码
码
系统卷积码
W-A码
正
m序列
交 编
岩垂码
码
L序列
扩散码
RS码
线性分组码
概述
– 基本概念 – 基本性质 – 伴随式译码 – 纠错能力和码限
举例
– 循环码 – BCH码和RS码
线性分组码----概述
基本概念
– 生成矩阵和校验矩阵
满足 v mG 的G矩阵称为生成矩阵；
位发生一个错误，即 e (0, ,0,eni ,0, ,0) 时，有
ST
T
Hv
HeT
(hnri1
,
hr2 ni
,
, hn0i )T
这就是说，当 v 的第i位发生一个错误时，S T 等于H矩阵的第i列。 反之，如果收到码字的伴随式 S T 等于H矩阵的第i列，我们就说
码字的第i位有错。
循环码的监督多项式或校验多项式。
线性分组码----循环码
循环码的伴随式译码
– 原理
设 s (sr1, sr2, s0 ) 对应的伴随多项式为
s(x) sr1xr1 sr2 xr2 s1x s0
则由 sT HrT HeT 知
k
sr1
h r k i r 1 ni
rnk 1,
i 1
将上式分别代入s(x)，得
k
s0 h0kirni r0 i 1
s(x) (rn1xn1 rn2xn2 r0 )g(x) (r(x))g(x) (e(x))g(x)
线性分组码----循环码
几种通信编码方式
1) 不归零制码（NRZ：Non-Return to Zero）原理：用两种不同的电平分别表示二进制信息“0”和“1”，低电平表示“0”，高电平表示“1”。
缺点： a 难以分辨一位的结束和另一位的开始；b 发送方和接收方必须有时钟同步；c 若信号中“0”或“1”连续出现，信号直流分量将累加。
2) NRZ-Inverted (NRZI)1改变：“1”为物理电平上的改变。
“0”为没有改变。
0改变：“0”为物理电平上的改变。
“1”为没有改变。
改变发生在当下位元的时钟脉冲前缘。
但是，NRZI 会有长串的0或1 位元出现，导致时脉回复有困难，可以使用一些编码技巧（例如游长限制）来解决。
曼彻斯特代码永远有时脉信号，但传输效率比NRZI 低。
NRZI 编码被用于磁带的录音、CD的刻录和标准USB的传讯。
3) 曼彻斯特码（Manchester），也称相位编码原理：每一位中间都有一个跳变，从低跳到高表示“0”，从高跳到低表示“1”。
优点：克服了NRZ码的不足。
每位中间的跳变即可作为数据，又可作为时钟，能够自同步。
缺点：带宽利用率低，只有50%。
如10M以太网，有效带宽是10M，但实际占用带宽却有20M.4) 差分曼彻斯特码（Differential Manchester）原理：每一位中间都有一个跳变，每位开始时有跳变表示“0”，无跳变表示“1”。
位中间跳变表示时钟，位前跳变表示数据。
优点：时钟、数据分离，便于提取。
5) MLT-3在100BASE-TX网络中采用MLT-3传输方式。
为Crescendo Communications公司（1993年被CIsco 公司并购）所发明的基带传输技术，相传Mario Mazzola、Luca Cafiero与Tazio De Nicolo三人共同开发此项技术，因此命名为“MLT-3”。
MLT-3在多种文献中解释为多阶基带编码3或者三阶基带编码。
就三阶而言，信号通常区分成三种电位状态，分别为：“正电位”、“负电位”、“零电位”。
线路编码知识
4B5B关闭窗口概念分析随着网络的普及、综合布线的应用日趋广泛，传输等级也愈来愈高，从3类到4类再到5类，到目前已有6类布线产品投放市场。
描述语定义这些等级的主要参数就是传输带宽(MHZ)。
与此同时，网络应用也层出不穷。
传输介质从10Base5(粗缆)、10Base2(细缆)、10BaseT(双绞线)、10BaseFL(光纤) 到100BaseTX(STP/UTP)、100BaseT4(4/5类UTP)、100BaseFX(光纤)，到目前千兆快速网业已出现。
用来描述这些应用得主要参数则是速率(Mbps)。
事实上，申农公式早已概括出带宽B和速率C 之间的关系：C=B×Log(1+SNR)式中B为信道带宽，所谓带宽是指能够以适当保真度传输信号的频率范围，其单位似Hz，它是信道本身国有的，与所载信号无关。
SNR为信噪比，它由系统的发收设备以及传输系统所处的电磁环境共同决定。
而速率C是一个计算结果，它由B和SNR共同决定，其单位为bps，在概念上表征为每秒传输的二进制位数。
可见，给定信道，则带宽B也随之给定，改变信噪比SNR可得到不同的传输速率C 。
MHz与Mbps 有着一对多的关系，即同样带宽可以传输不同的位流速率。
同时，Mbps是依赖于应用的；而MHz则与应用无关。
技术探讨如果要给与打一个形象的比喻，那么汽车时速与引擎转速恰到好处。
当给定旋转速度，在齿轮已知的情况下可以计算出汽车的速度。
在这个类比当中，齿轮起了一个桥梁的作用。
事实上，齿轮之于汽车和引擎就如编码系统之于速率和带宽。
编码是为计算机进行信息传输而被采用的。
通过对信息进行编码，许多技术上的问题，比如同步、带宽受限等都可以得到解决。
编码对于信息的可靠传输是至关重要的。
目前有两种基本的编码系列。
第一种是每N位添加一个同步位，以使同步成为可能(如当N=1时，为Manchester编码；当N=4时，为4B5B编码)，但这需要一个比原来更大的带宽。
第四章：线路编码
加扰二进制码 1B2B码 mBnB码 插入比特码
单极性信号
正值 01 0 11 0 1 1 0
光信号
双极性信号
正值 0 10 1 1 0 11 0
负值
电信号
单极性与双极性信号
简单的二电平码会带来如下问题：
• 在随机码流中，容易出现长串连“１”码或长串连“0”码， 这样可能造成位同步信息丢失，给定时提取造成困难或产生较 大的定时误差。
PI DI DI IB
二极管电流
连续的模拟信号叠加 在直流偏置电流上适当 选择电流偏置的大小， 是静态工作点位于LED 特性曲线的中点,减小光 信号的非线性失真。
调制深度m=Im/IB
Im:调制电流幅值
IB:偏置电流幅值
LED的模拟驱动与偏置电路
C 滤除直流,
U通过R1、R2：为三极管提 供偏置电压
1、 mBnB码分类 按WDS分类： A：零不均等码：叫做均等mBnB码
（ n>=m+2）码组内0、1的个数相等。（误 码校验方便）
例如：6B8B
B：1不均等码：m比特码只占用n比特码中不均 等为-1的码字。（0多，节省光功率）。 例如：5B7B
C：平衡不均等码：需要用两种模式。 2B3B 5B6B
(3) 允许的调制速率要高或响应速度要快， 以满足系统的 大传输容量的要求。
(4) 器件应能在常温下以连续波方式工作， 要求温度稳定 性好， 可靠性高，寿命长。
(5) 此外，要求器件体积小，重量轻，安装使用方便，价 格便宜。
LD LED各自特点：
LD 1.输出功率较大（几到几十mW） 2.带宽大，调制速率高 3.相干光 4.与光纤耦合度高 5.光谱窄 图 6.制造工艺难度大 成本高 7.P-I曲线线性好 图
现代通信技术-线路码型：单双极性NRZ码、单双极性RZ码
03.单/双极性NRZ/RZ码
波形示意图：
谢谢
02.单/双极性NRZ码
单极性NRZ码的零电平和正电平分别对应着二进制代码0和1， 其特点是极性单一，有直流分量，脉冲之间无间隔。位同步 信息包含在电平的转换之中，当出现连0序列时没有位同步信 息。
双极性NRZ码的正、负电平分别对应于二进制代码1、0，当0、 1符号等可能出现时无直流分量。而恢复信号的判决电平为零 值，因而不受信道特性变化的影响，抗干扰能力也较强。
注意：
单极性波形：该波形的特点是电脉冲之间无间隔，极性单一，易于用TTL、CMOS电路产 生；缺点是有直流分量，要求传输线路具有直流传输能力，因而不适应有交流耦合的远 距离传输，只适用于计算机内部或极近距离的传输。 双极性波形：当“1”和“0”等概率出现时无直流分量，有利于在信道中传输，并且在接 收端恢复信号的判决电平为零值，因而不受信道特性变化的影响，抗干扰能力也较强。 单极性归零波形：信号电压在一个码元终止时刻前总要回到零电平。通常，归零波形使 用半占空码，即占空比为50%。从单极性RZ波形可以直接提取定时信息。与归零波形相 对应，单极性波形和双极性波形属于非归零(NRZ)波形，其占空比等于100％。 双极性归零波形：兼有双极性和归零波形的特点。使得接收端很容易识别出每个码元的 起止时刻，便于同步。
03.单/双极性RZ码
单极性RZ码的有电脉冲宽度小于码元宽度，每个有电脉冲 在小于码元长度内总要回到零电平所以称为归零波形。单 极性归零波形可以直接提取定时信息。
双极性RZ每个码元内的脉冲都回到零点平，即相邻脉冲之 间必定留有零电位的间隔。有利于同步脉冲的提取。
03.单/双极性NRZ/RZ码
线路码型： 单/双极性NRZ码 单/双极性RZ码
列举工业数据通信的编码方案 -回复
列举工业数据通信的编码方案-回复工业数据通信的编码方案是指在工业领域中用于将信息从一台设备传输到另一台设备的编码技术。
这些编码方案可以确保数据的稳定传输，并提高通信的可靠性和效率。
在工业数据通信中，有许多不同的编码方案可供选择，每种方案都有其独特的优势和适用性。
下面将一步一步回答列举的编码方案，讨论它们的工作原理以及在工业领域中的应用。
1. 脉冲编码调制(Pulse Code Modulation, PCM)：PCM是一种常用的数字编码方案，用于将模拟信号转换为数字信号，并在传输过程中进行编码和解码。
它将连续的模拟信号分割为离散的样本，并使用固定的位数表示每个样本的幅度。
PCM在工业自动化中广泛应用，特别是在工业控制系统中用于传输传感器数据和控制信号。
2. 调幅键控(Amplitude Shift Keying, ASK)：ASK是一种数字调制技术，可以通过调整载波的幅度来表示数字数据。
在工业数据通信中，ASK经常用于短距离无线传输和射频识别(RFID)等应用中。
ASK的优点是简单且成本低廉，但它对噪声和干扰较为敏感。
3. 频移键控(Frequency Shift Keying, FSK)：FSK是一种数字调制技术，它通过改变载波的频率来表示数字数据。
FSK在工业自动化中常用于远距离无线传输，例如在工厂中采集传感器数据并将其传输到控制中心。
与ASK相比，FSK对噪声和干扰具有更好的抗干扰性能。
4. 相移键控(Phase Shift Keying, PSK)：PSK是一种数字调制技术，它通过改变载波的相位来表示数字数据。
PSK在工业数据通信中被广泛应用，例如在数字通信系统中用于传输数据和语音。
PSK的优点是能够在有噪声和干扰的环境中实现可靠的数据传输。
5. 正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)：OFDM是一种多载波调制技术，它将高速数据信号分成多个低速子载波进行传输。
线路编码
(1) P码为奇校验码时， “1”码的个数为奇数， 例如：
m+1 个码内
mB码为： 100 000 001 110…… mB1P码为： 1000 0001 0010 1101…… 当检测得m+1个码内“１”码为奇数时，则认为无误码。
(2) P码为偶校验码时， “１”码的个数为偶数，
m+1 个码内
例如：
其他的mBnB码编译码电路原理相同，只是电路复杂程度 有所区别而已。
4.3.3 插入码
插入码是把输入二进制原始码流分成每m比特(mB)-一组， 然后在每组mB码末尾按一定规律插入一个码，组成m+1个码为 一组的线路码流。 根据插入码的规律，可以分为mB1C码、 mB1H码和mB1P码。
1.
mB1C码的编码原理是，把原始码流分成每m比特(mB)一组， 然后在每组mB码的末尾插入1比特补码，这个补码称为C码， 所以称为mB1C码。补码插在mB码的末尾，连“0”码和连“1” 码的数目最少。
线路编码
在光纤通信系统中，从电端机输出的是适合于电缆传输的 双极性码。光源不可能发射负光脉冲，因此必须进行码型变换， 以适合于数字光纤通信系统传输的要求。
数字光纤通信系统普遍采用二进制二电平码，即“有光脉 冲”表示“１”码， “无光脉冲”表示“0”码。
简单的二电平码会带来如下问题：
• 在码流中，出现“１”码和“0”码的个数是随机变化的， 因而直流分量也会发生随机波动(基线漂移)， 给光接收机的判 决带来困难。
当然禁用WDS=±4和±6的码字。 表4.4示出根据这个规则 编制的一种5B6B码表，正组和负组交替使用。 表中正组选用 20 个 WDS=0 和 12 个 WDS=+2 ， 负 组 选 用 20 个 WDS=0 和 12 个 WDS=-2。
现代通信技术-线路码型：AMIHDB3码
具有内在的检错能力，即码型应具有一定规律性，以便利用这一 规律性进行宏观监测； 编译码简单，以降低通信延时和成本。
02.AMI码
码型特点：
1）全称是传号交替反转码。 2）它采用极性编码方式的变形，其中“0”码仍与零电平对 应，而“1”码则用+1、-1交替变换。
编码规则：
消息码的“1”(传号)交替地变换为“+1”和“-1”； 0”(空号)保持不变。
《现代通信技术》课程
AMI/HDB3码
线路码型：
目 录
01
02
线路码型选择原则 AMI码 HDB3码
03
01.线路码型选择原则
不含直流，且低频分量尽量少；
应含有丰富的定时信息，以便于从接收码流中提取定时信号；
功率谱主瓣宽度窄，以节省传输频带； 不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化；
02.AMI码
优点和不足：
1）不含直流成分，高、低频分量少，位定时频率分量虽然为0； 2）只要将基带信号经全波整流变为单极性归零波形，便可提取位定时信号；
3）AMI码的编译码电路简单，便于利用传号极性交替规律观察误码情况；
码型不足：
当原信码出现连“0”串时，信号的电平长时间不跳变，造成提取定时信号的困难；
03.HBD3码
HDB 码保持了AMI码的优点外，同时还将连“0”
码限制在3个以内，故有利于位定时信号的提取；
码型特点
A律PCM四次群以下的接口码型均为HDB 码；
03.HBD3码
（1）检查消息码中“0”的个数。当连“0”数目小于等于3时，HDB3码与AMI 码一样，+1与-1交替；
（2）连“0”数目超过3时，将每4个连“0”化作一小节，定义为B00V，称为破 坏节，其中V称为破坏脉冲，而B称为调节脉冲； （3）V与前一个相邻的非“0”脉冲的极性相同(这破坏了极性交替的规则，所以 V称为破坏脉冲)，并且要求相邻的V码之间极性必须交替。V的取值为+1或-1；
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通讯线路编码类型总结
通信线路的编码就像商品的包装，商品包装的目的是使商品更适合运输，在运输过程中不受损，同样，线路编码的目的就是使编码后的二进制数据更适合线路传输。
常用的光接口码型有NRZ、NRZI；电接口码型有HDB3、BnZS、CMI、Manchester、MLT-3。
NRZ码：
NRZ即Non-Return to Zero Code,非归零码，光接口STM-NO、
1000Base-SX、1000Base-LX采用此码型。
NRZ是一种很简单的编码方式，用0电位和1点位分别二进制的“0”和“1”，编码后速率不变，有很明显的直流成份，不适合电接口传输。
NRI编码如下图所示：
NRZI码：
NRZI即Non-Return to Zero Inverted，非归零反转码，光接口
100Base-FX使用此码型。
编码不改变信号速率。
NRZI编码规则：
1).如果下一个输入二进制位是“1”，则下一个编码后的电平是当前电平跳变后的电平；
2).如果下一个输入二进制位是“0”，则编码后的电平与当前保持一致。
NRZI编码如下图所示：
NRZ和NRZI都是单极性码，即都只有正电平和零电平，没有负电平，所以NRZ和NRZI码中有很多直流成份，不适合电路传输，并且NRZ和NRZI 编码本身不能保证信号中不包含长连“0”或长连“1”出现，不利于时钟恢复。
MLT-3码：
MLT-3即Multi-Level Transmit -3，多电平传输码，MLT-3码跟NRZI码有点类型，其特点都是逢“1”跳变，逢“0”保持不变，并且编码后不改变信号速率。
如NRZI码不同的是，MLT-3是双极性码，有”-1”、“0”、“1”三种电平，编码后直流成份大大减少，可以进行电路传输，100Base-TX采用此码型。
MLT-3编码规则：
1).如果下一输入为“0”，则电平保持不变；
2).如果下一输入为“1”，则产生跳变，此时又分两种情况。
(a).如果前一输出是“＋1”或“－1”，则下一输出为“0”；
(b).如果前一输出非“0”，其信号极性和最近一个非“0”相反。
MLT-3编码如下所示：
AMI码：
AMI即Alternate Mark Inversion，信号交替反转码，AMI类型的编码有HDB3、B3ZS、B8ZS等。
AMI编码规则：输入的“0”仍然是0，输入的“1”交替的变换为+1、-1。
AMI编码如下图所示：
AMI能保证编码后无直流分量，但AMI本身无法保长连“0”和长连“1”出现。
这就出现HDB3、B3ZS、B8ZS，这三种编码成功弥补了AMI码的这种缺陷。
HDB3码：
HDB3即High Density Bipolar of order 3 code，三阶高密度双极性码。
编码规则：
1).当原码没有四个以上连“0”串时，AMI码就是HDB3码。
2).当出现四个以上连“0”串时，将第四个“0”变成与其前面一非“0”同极性的符号，由于这个符号破坏了极性交替反转的规则，因此叫做破坏符号，用V符号表示(+1为+V，-1为-V)，相邻的V符号也需要极性交替。
3).当V符号之间有奇数个非“0”时，是能满足交替的，如为偶数，则不能满足，这时再将该小段的第一个“0”变成“＋B”或“－B”，B符号与前一个非“0”符号相反，并让后面的非“0”符号从V符号开始交替变化。
HDB3码如下图所示：
换一种更好记的方法：两V码之间原始码个数为为奇数时，用000V代替0000，为偶数时，用B00V代替0000，B00V之后，原始极性码必须与V码极性相反。
如下图所示：
B3ZS码：
B3ZS即Bipolar with three-zero substitution，三阶双极性码，T3线路用此编码。
编码规则与HDB3相同，只是编码后能允许最多连“0”的个数从HDB3的三个减小到两个。
B3ZS码如下所示：
B8ZS码：
B8ZS即Bipolar with eigth-zero substitution，八阶双极性码，如果源码中没有8个或以上连“0”串时，这时AMI码就是B8ZS码，如果有8个或以上连“0”时，将8个“0”替换成“000VB0VB”，其他规则同HDB3码。
T1线路采用此编码。
如下所示：
CMI码：
CMI即Code Mark Inversion，信号反转码。
编码规则：输入的“1”交替用-1和+1表示，“0”用电平从-1到+1的跳变表示，也就是一个上升沿。
E4和SMT-1e线路采用此编码，编码后信号速率被提高，其实是以牺牲带宽来换取传输特性。
如下图所示：
Manchester码：
使用电平从+1到-1的变化表示“0”，使用电平从-1到+1的变化表示“1”,编码效率低，只有50％，同CMI一样，是拿带宽换取传输特性，10Base-T使用此编码。
如下图所示：
各种链路与码型对应表：。