雙相編碼

雙相編碼

雙相編碼(即Bi-Phase Space)是一種雙相間隔碼編碼,編碼原理是將一個碼元劃分成兩個等寬的間隔,用相位觀點來描述就是對每個二進制代碼“0”和“1”分別用兩個具有不同相位的二進制新碼去取代,故稱為雙相編碼。 編碼規則是在每個碼元的開始、結束以及“0”碼元正中間時刻發生跳變,其餘時刻不變化。雙相編碼以其便於位同步提取、頻譜頻寬較窄、實現電路簡單而在短距離通信中得到了廣泛的套用。

主要內容

雙相編碼也是雙相位編碼,是用來解決同步問題的一種方法。編碼原理是將一個碼元劃分成兩個等寬的間隔,用相位觀點來描述就是對每個二進制代碼“0”和“1”分別用兩個具有不同相位的二進制新碼去取代,故稱為雙相編碼。編碼規則是在每個碼元的開始、結束以及“0”碼元正中間時刻發生跳變,其餘時刻不變化。雙相編碼以其便於位同步提取、頻譜頻寬較窄、實現電路簡單而在短距離通信中得到了廣泛的套用。

雙相編碼是將每個二進制碼元換成相位不同的一個方波周期。要求每一位中都要有一個電平轉換。因而這種代碼的最大優點是自定時,同時雙相碼也有檢測錯誤的功能。

雙相編碼要求每一位中都要有一個電平轉換。因而這種代碼的最大優點是自定時,同時雙相碼也有檢測錯誤的功能,如果某一位中間缺少了電平翻轉,則被認為是違例代碼。

分類

曼徹斯特編碼

曼徹斯特編碼也被稱為分相編碼(Split-Phase Coding)。在曼徹斯特編碼中,某位的值是由該位長度內半個位周期時電平的變化(上升/下降)來表示的,在半個位周期時的負跳變表示二進制“1”,半 個位周期時的正跳變表示二進制“0″。曼徹斯特編碼在採用負載波的負載調製或者反向散射調製時,通常用於從電子標籤到讀寫器的數據傳輸,因為 這有利於發現數據傳輸的錯誤。這是因為在相位長度內,“沒有變化”的狀態是不允許的。當多個電子標籤同時傳送的數據位有不同值時,接收的上升邊和下降邊互相 抵消,導致在整個位長度內是不間斷的副載波信號,由於該狀態不允許,所以讀寫器利用該錯誤就可以判定碰撞發生的具體位置。

差分曼徹斯特編碼

在信號位開始時改變信號極性,表示邏輯"0";在信號位開始時不改變信號極性,表示邏輯"1",如下圖所示。

差分曼徹斯特編碼 差分曼徹斯特編碼

其中:a)為不歸零碼,b)為曼徹斯特碼,又叫數字雙相碼。c)為差分曼徹斯特碼,又叫條件雙相碼(CDP碼)。它是改進型的曼徹斯特編碼,其特點是在每一位周期的中間,波形都有變化,如果在兩位周期交界處電平沒有變化,則表示“1”:有變化,則表示“0”(在信號位中間總是將信號反相;在信號位開始時不改變信號極性,表示邏輯“1”:在信號位開始時改變信號極性,表示邏輯“0”)。

識別差分曼徹斯特編碼的方法:主要看兩個相鄰的波形,如果後一個波形和前一個的波形相同,則後一個波形表示0,如果波形不同,則表示1。

和曼徹斯特編碼一樣,在每個比特時間間隔的中間,信號都會發生跳變。區別在於每個時間間隔的開始處。0將使信號在時間間隔的開始處發生跳變。而1將使信號保持它在前一個時間間隔尾部的取值。因此,根據信號初始值的不同, 0將使信號從高電平跳到低電平,或從低電平跳到高電平。下在這裡,我們通過檢查每個時間間隔開始處信號有無跳變來區分0和1。檢測跳變通常更加可靠,特別是線路上有噪音干擾的時候。

優點

同步

所有雙相碼在每一比特時問內至少有一次電平轉移,有時可能有高達兩次電平轉移。由於在每一比特時間記憶體在有可預期的電平轉移,接收機便可依此電平轉移而同步。對Manchester編碼和差分Manchester編碼而言,在比特問隔的中間總有一次電平轉移;對雙相一M和雙相一S而言,在任一比特的開始總有一次電平轉移。由於這個原因,雙相碼又稱為自帶時鐘碼。

差錯檢測

如果在定義應該有電平轉移的時刻卻無電平轉移,就可判定為檢測到差錯。從雙相編碼的示意圖可見,雙向碼的總能量分布在0。5~1比特率之間,因此其占用頻寬還是比較窄的,除了Manchester編碼外,其餘雙向碼均屬差分碼。

此外,雙項碼的最大調製率為NRZ(Nonreturn to Zero)的兩倍,因此占用的頻寬也比NRZ更寬。現階段,雙項碼已成為數據傳輸普遍採用的一種編碼技術,並且Manchester編碼和差分Manchester編碼已列於區域網路標準之中。

套用

將二進制數據進行雙相編碼,也稱為FM編碼。這種編碼形式是二進制數據串列傳送速度和效率最高的一種方案,為了比較直觀,以一個二進制數為例,對經過雙相編碼後的電平波形做一分析。

當數據為1時,在這位數據位中間產生電平變化,前半個數據位和後半個數據位的電平總是相反的,這也就是數據的雙相編碼的由來。而當數據為O時,數據位中間無電平跳變,即前半個數據位和後半個數據位的電平總是相同的。任意兩個相鄰的數據位之間總有電平跳變。這種跳變隱含了時鐘的作用,無論是編碼器還是解碼器,它能將數據與數據之間嚴格分離開來,而又不占用數據位的時間。這種編碼的特點,使得傳送過程中,不包含有時鐘位,又無同步和異步傳送過程中的同步碼和起始、停止位,因而傳送速度和效率大大提高。這種編碼常用在計算機的磁碟數據寫人和讀出過程中,使主機與磁碟之間的數據交換速度加快,同時,也使盤面上的數據密度提高,也簡化了數據的編碼和解碼電路。

使用數據雙相編碼串列傳送,可是實現結構簡化,節省傳輸線,高速傳送數據。

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