通讯线路编码类型介绍
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。
了解通信技术中的信道编码方法
了解通信技术中的信道编码方法在通信技术中，信道编码方法起到了非常重要的作用，它们能够帮助我们在信道传输过程中提高数据的可靠性和传输效率。
本文将着重介绍几种常见的信道编码方法，包括前向纠错编码、自动重复请求编码和差错检测编码。
前向纠错编码是一种常见的、被广泛应用于数字通信中的编码方法。
它通过在发送端引入冗余的校验位来检测和纠正传输中可能出现的错误。
最常见的前向纠错编码方法是海明码，它通过对数据进行编码，使得在接收端即使出现了一定数量的错误比特，也可以通过相关的纠错算法恢复原始数据。
海明码具有较高的纠错能力，并且可以灵活地根据实际需要选择纠错级别。
另一种常见的信道编码方法是自动重复请求编码。
它是一种简单而有效的编码方式，可以通过多次重复发送同一数据来提高数据的传输可靠性。
在自动重复请求编码中，发送端会将原始数据进行多次复制，并且在每个复制的数据中插入校验序列，以便接收端可以进行数据的校验和恢复。
通过反复发送同一数据，即使在传输过程中发生了一些错误，接收端仍然可以通过多个副本进行数据恢复，从而提高了传输的可靠性。
差错检测编码是一种常用的、简单而有效的编码方法，用于检测传输中可能出现的错误。
在差错检测编码中，发送端通过引入一定数量的冗余信息来对原始数据进行编码，从而使得接收端可以通过对接收到的编码信息进行检验，判断数据是否受到了错误的影响。
最常见的差错检测编码方法包括奇偶校验码和循环冗余检验码。
奇偶校验码通过在每个数据块中添加一个奇偶校验位来检测错误，而循环冗余检验码则通过使用多项式除法来判断数据是否受到了错误的影响。
除了上述介绍的几种常见的信道编码方法之外，还存在许多其他的编码方法，它们在不同的通信场景中具有不同的应用。
例如，卷积码是一种常见的基于状态机的编码方法，它通过引入状态和状态转移来提高编码效率和纠错能力。
扩频码则是一种常见的用于抗干扰和提高安全性的编码方法，它通过在数据序列中添加冗余信息来增加数据的宽带。
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
第6讲_通信系统线路码
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mB1H码的基本结构如图所示
图中C为mB中最后一个信号码的补码，S为
多余比特码，可以在特定的mB1H码中按照各
自的帧结构，组成辅助信号插入到S码位中去。 C码和S码位插入的辅助信号统称为H码。
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我国采用的有8B1H、4B1H及1B1H码。下面 以 8B1H为例详细说明。 8B1H 码： 8B1H 码是对二元信号序列进行(m＋1）/m
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编码时，对于3B码的8种组合，除000、 111外其余码凡含有两个“0”的，形成4B码时 补一个“1” ，凡含有两个“1”的，形成4B码 时补一个“0”。 这样形成的6个4B 码组都是两个“1”两个 “0”均等码，即两种模 式的公用码；而000用 0100（负模式）和1011 （正模式）交替表示， 111用0010（负模式）和 1101（正模式）交替表 示。
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mBnB编译码器
待变换的信号码流 → PROM的地址码 → 输出与地 址对应的并行4B码→已变换的 4B码流(C线决定组别)。
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mBnB编译码器
译码器与编码器基本相同，只是除去组别
控制部分。译码时，把送来的已变换的4B码流
，每4比特并联为一组，作为PROM的地址， 然后读出3B码，再经过并–串变换还原为原来 的信号码流。 其他的mBnB码编译码电路原理相同，只
第六讲
光纤通信系统线路编码
光纤通信系统线路码
从信源或编码器输出的信号一般为NRZ码，但 是在进行数字传输时要考虑传输信道的特点。为使 终端信息比特与信道相匹配，需要把NRZ码变换为 适合于信道传输的数字信号，这个过程称为线路编 码。 线路编码的主要功能之一是，根据香农 (Shannon)信道编码理论，把冗余度引入到信号码流 中，以尽量减少由于信道干扰效应而引起的差错。 从理论上讲，只要包括所引入的冗余度在内的信号 码率小于信道容量，就可以实现任何程度的无误数 字数据传输（无误程度取决于引入冗余度的大小） 。
移动通信原理第8次课-线路编码和信道编码
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• 两种线路码的功率谱密度
7.1.2 线路编码 1、差分码 • 对于用电位高低来表示0和1的绝对电位码来 说，当收发端的极性颠倒时，收端判定的码流 序列将与发端的完全相反。 • 差分码又叫相对码。与绝对码不同，差分码是 用脉冲电位的跳变来表示1，脉冲电位保持不 变表示0。即使收发端的极性搞颠倒，收端判 定的码流序列也将与发端的完全一样。 • 用线路编码器产生差分码时，必须预先给定一 位前置码，如图中虚线所示。前置位的电位高 低不同，码型取反，但是译码结果相同。 • 差分码的频谱与变换前的基带原码一样。 线路码
7. 2.4 Turbo码 • 将卷积码经过交织后就得到Turbo码。 • 交织编码可以纠正数据中的突发差错，卷积 码可以纠正数据中的随机差错，因此，Turbo 码既可以纠正数据中的随机差错，又可以纠 正数据中的突发差错。适合对时延要求不严 格的应用。 • 例如，我们可以将前面（3，1）卷积码产生 的码序列111，100，010，011，101交织后生成 Turbo码。 • 首先，将卷积码序列分成一个3×5矩阵： • 1 1 1 1 0
• 与基带信号相对应的是频带信号。用基带信号 对余弦载波信号的幅度、频率和相位进行调制 就得到数字调制信号。数字调制信号是频带信 号，其功率谱密度与基带信号的相同，对称分 布在载波频率的两侧。 • 基带信号又可以分为基带原码(Baseband Source Code)和线路码(Line Code)。 1、基带原码 • 基带原码是由数字信号源输出的原始脉冲信号 序列。例如，传感器输出的脉冲信号、PCM信 号和波形与参数混合编码器等A/D转换器输出 的信号。基带原码常见码型如下图。
对线路码码型的要求如下： ① 频谱中没有直流分量和只有很少的低频分量。 ② 码流中 “1”和“0”的出现概率相同,各占50%， 与它们在信源中出现的统计规律无关。 ③ 码流含有定时信息。 ④ 码流含有检错和纠错信息。 ⑤ 码元携带的信息量大，频带利用率高。 ⑥ 线路编译码方法简单。
通讯线路编码类型介绍
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。
无线通信技术中的编码方法
无线通信技术中的编码方法在无线通信技术中，编码方法是用来将原始信息转换成数字信号的过程。
它是信息传输的关键步骤，可以提高信号的抗干扰能力、提高数据传输速率，并保证数据的正确性。
下面将介绍几种常见的无线通信编码方法。
一、调幅编码（AM）调幅编码是一种常见的模拟调制方法，通过改变载波信号的幅度来传输信息。
在调幅编码中，以不同的幅度代表不同的原始信息。
这种编码方法简单、易于实现，但是对干扰和噪声非常敏感，并且数据传输速率较低。
二、频移键控编码（FSK）频移键控编码是一种数字调制方法，通过改变载波信号的频率来传输信息。
在FSK编码中，不同的频率代表不同的二进制数据。
这种编码方法使用广泛，特别适用于低速数据传输，由于频率切换较慢，对干扰和误差较为敏感。
三、相移键控编码（PSK）相移键控编码是一种数字调制方法，通过改变载波信号的相位来传输信息。
在PSK编码中，不同的相位代表不同的二进制数据。
这种编码方法具有较高的数据传输速率和较好的抗干扰能力，广泛应用于数字通信系统中。
四、正交振幅编码（QAM）正交振幅编码是一种同时利用幅度和相位变化来传输信息的数字调制方法。
它通过将正弦波分为多个相互正交的子信号，并通过改变子信号的幅度和相位来表示信息。
这种编码方法可以传输更多的信息，拥有更高的数据传输速率，但同时也需要更复杂的解码过程。
五、差分编码（Differential Encoding）差分编码是一种特殊的编码方法，它通过记录信号的变化来传输信息。
在差分编码中，每个信号相对于前一个信号的变化来表示信息。
这种编码方法具有较好的抗噪性能，可以提高数据传输的可靠性。
六、迪布拉编码（Dibit Encoding）迪布拉编码是一种二进制编码方法，将每个比特映射到一个迪比特上。
迪比特是两个比特的编码，用来表示四种可能的状态，以提高数据传输的可靠性。
七、波码编码（Pulse Code Modulation）波码编码是一种常用的数字编码方法，用于将模拟信号转换为数字信号。
通讯线路编码类型总结
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。
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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：。