数字基带信号常用编码 上(NRZ、RZ、Manchester、4B5B)

时间:2024-04-05 18:33:53

NRZ、RZ、Manchester、4B5B编码 上

原理上数字信息可以表示成一个数字序列。例如,以二进制数字“0”和“1”表示。但是在实际传输中,为了匹配信道的特性以获得令人满意的传输效果,数字基带信号(baseband)需要选择不同的传输波形来表示“0”和“1”。

在实际的基带传输系统中,并不是所有的基带信号波形都适合在信道中传输。例如,含有直流和低频分量的单极性基带波形就不适宜在低频传输特性差的信道中传输,因为这有可能造成信号的严重畸变。又如,当消息码元序列中包含长串的连续“1”和“0”符号时,非归零波形呈现出连续固定电平,因而无法获取定时信息。因此,对传输用的基带信号主要有以下两方面的要求:1,对码元的要求原始信息码元必须包含编成适合传输用的码型;2,对所选码型的电波型要求适合基带传输。 比如千兆网口的4D-PAM5编码方式,就是典型的例子,后面再讲。

几种常见的数字基带信号波形如下图所示

数字基带信号常用编码 上(NRZ、RZ、Manchester、4B5B)

单极性NRZ波形是一种最简单的基带信号波形它用正电平和零电平分别对应二进制数字的“1”和“0”。该波形的特点是电脉冲之间无间隔,极性单一,易于TTL和COMS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,因而不适应有交流偶合的远距离传输。

双极性NRZ用正负电平的脉冲分别对应二进制数字的“1”和“0”。因其正负电平的幅度相等、极性相反,故当“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。

为了提到频带利用率,可以采用多电平或多值波形。上图给出了一个四电平波形2B1Q。两个比特用4级电平中的一级表示。由于多电平波形的一个脉冲对应多个二进制,在波特率相同(传输速率C相同)的条件下,比特率提高了,因此多电平波形在频带受限的高速数据传输系统中得到了广泛应用。

单极性NRZ和RZ、曼彻斯特波形如下图所示:

数字基带信号常用编码 上(NRZ、RZ、Manchester、4B5B)

归零(RZ)波形是指信道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,即高低电平持续时间相同。从单极性RZ波形可以直接提取定时信息。

曼彻斯特编码(Manchester Encoding),也叫做相位编码( Phase Encode,简写PE),从低电压到高电压的跳变表示0;从高电压到低电压的跳变表示1。

块编码是为了提高线路编码性能,需要某种冗余来确保码型的同步和检错能力,但同时所需要的带宽也随之增加。常见的块编码形式有nBmB码,它把原始信息码流的n位二进制码分为一组,并置换成m位二进制码的新码组,其中m大于n。

单极性NRZ、双极性NRZ、曼彻斯特和4B5B编码在数字基带信号中比较常用,具体在哪些应用场合下使用哪种编码形式,后面的文章再介绍!