幅度取值只有两种电平的码型称为二元码。最简单的二元码基带信号的波形为矩形波,幅度的两种取值分别对应于二进制码中的1和0。图5.2.1给出了常用的几种二元码的波形图。
图5.2.1 几种常用的二元码波形
1.单极性非归零码
单极性非归零码是用高电平和低电平(通常为零电平)两种取值来分别表示二进制码的1和0,在整个码元期间电平保持不变,一般记作NRZ(L)。由于这种码的低电平常取作零电平,而一般设备都有一端是固定的零电平,因此应用当中非常方便。其波形如图5.2.1(a)所示。
2.双极性非归零码
双极性非归零码是用正电平和负电平分别表示1和0,在整个码元期间电平保持不变,常记作NRZ。双极性码的优点是无直流分量,可以在无接地的传输线上传输,因此应用也较为广泛。其波形如图5.2.1(b)所示。
3.单极性归零码
单极性归零码与单极性非归零码的区别在于当发送1时,高电平在整个码元期间T内只保持一段时间τ(τ＜T),其余时间则返回到零电平。发送0时,用零电平表示,常记作RZ。τ/T称为占空比,一般使用半占空比码,即τ/T=0.5。这种码的优点是码中含有非常丰富的位定时信息。其波形如图5.2.1(c)所示。
4.双极性归零码
双极性归零码是用正极性的归零码表示1,用负极性的归零码表示0。显然它存在三种幅度取值,但它用脉冲的正负极性表示两种信息,因此一般仍归到二元码中。这种码兼有双极性和归零的特点。其波形如图5.2.1(d)所示。
上述四种码型是二元码中最简单的。在它们的功率谱当中有着丰富的低频分量,有些码甚至有直流分量,显然不能在有交流耦合的传输信道中传输。非归零码和单极性归零码常常不含有定时信息。当信息中包含长串的连续“1”或“0”时,非归零码呈现出连续的固定电平。由于信号中不出现跳变,因而无法提取定时信息。单极性归零码在传送连“0”时,存在同样的问题。此外,相邻信号之间取值独立,不具有检错能力。由于信道频带受限并且存在其他干扰,经传输信道后基带信号波形会产生畸变,从而导致接收端错误地恢复原始信息。在上述二元码信息中每个“1”与“0”分别独立地对应于某个传输电平,相邻信号之间不存在任何制约,使这些基带信号不具有检测错误信号状态的能力。因此,这四种码型常用于机内和近距离的传输。
可以画出归零码和非归零码的归一化功率谱,如图5.2.2所示,它的分布如花瓣一般,第一个过零点内的花瓣最大,称作主瓣,其余称作旁瓣。主瓣内集中了大部分功率,因此通常用主瓣的宽度近似地作为信号的带宽,称为谱零点带宽。
图5.2.2 归零码和非归零码的归一化功率谱
5.差分码
在电报通信当中,称1为传号,0为空号。差分码是用电平的跳变和不变来分别表示1和0的。如果用电平跳变表示1,则称为传号差分码,记作NRZ(M)。如果用电平跳变表示0,则称为空号差分码,记作NRZ(S)。(www.xing528.com)
差分码与信息1和0之间没有绝对的对应关系,只有相对的关系,它在相移键控信号的解调中用来解决相位模糊的问题。差分码常称为相对码。其波形如图5.2.1(e)(f)所示。
6.数字双相码
数字双相码是用一个周期的方波表示1,用它的反相波形表示0,都是双极性非归零脉冲。它相当于用二位码表示信息中的一位码,常规定用10表示0、01表示1。有时又称为分相码或曼彻斯特码(Manchester)。
数字双相码的特点是含有丰富的位定时信息,因为双相码在每个码元间隔的中心部分都存在电平跳变,因此在频谱中存在很强的定时分量;不受信源统计特性的影响;无直流分量;00和11为禁用码组,具有一定的宏观检错能力。但上述优点是用频带加倍换来的,常用于数据终端设备的短距离传输。其波形如图5.2.3(a)所示。
7.密勒码
密勒码是数字双相码的一种变形,它用码元间隔中心出现跃变表示1,即用01或10表示1;而在单0时,码元间隔内不出现电平跃变,在与相邻码元边界处也无跃变,出现连0时,在两个0的边界处出现电平跃变,即00与11交替。这种码不会出现多于4个连码的情况,常称它为延迟调制。其波形如图5.2.3(b)所示。
图5.2.3 1B2B码波形
密勒码实际上是数字双相码经过一级触发器后得到的波形。因此,密勒码是数字双相码的差分形式,它也能克服数字双相码中存在的相位不确定的问题。利用密勒码最大宽度为两个码元周期而最小宽度为一个码元周期这一特点,可以检测传输误码或线路故障。
8.传号反转码
传号反转码与数字双相码类似,也是一种双极性二电平非归零码。它用00和11两位码组交替地表示1,用01表示0,10为禁用码组,常记作CMI。其波形如图5.2.3(c)所示。
CMI码无直流分量,含有位定时信息,用负跳变可直接提取位定时信号,不会产生相位不确定问题。另外,CMI码具有一定的宏观检错能力,这是因为“1”相当于用交替的“00”和“11”两位码组表示,而“0”则固定用“01”表示,在正常情况下,“10”是不可能在波形中出现的,连续的“00”和“11”也是不可能出现的,这种相关性可以用来检测因信道而产生的部分错误。
CMI码实现起来也比较容易。其在高次群脉冲编码调制终端设备中广泛用做接口码型。
数字双相码、密勒码和CMI码的原始二元码在编码后都用一组二位的二元码来表示,因此这类码又称为1B2B码。
密勒码和数字双相码的功率谱如图5.2.4所示。密勒码的信号能量主要集中在1/2码速以下的频率范围内,直流分量很小,频带宽度约为数字双相码的一半。
图5.2.4 密勒码和数字双相码的功率谱
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