MATLAB下數(shù)據(jù)通信碼型編碼探究

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摘要：針對當(dāng)今數(shù)據(jù)通信過程中如何對數(shù)據(jù)碼型進行高效編碼的問題進行了研究，提出了借助matlab軟件對數(shù)據(jù)通信碼型進行編碼的方法。通過對五個數(shù)據(jù)通信碼型實際案例的編程分析，即對單極性非歸零碼、單極性歸零碼、雙極性非歸零碼、雙極性歸零碼以及AMI碼等五種不同的數(shù)據(jù)碼型進行MATLAB編碼，分別快速準(zhǔn)確地得出了相應(yīng)的波形圖，從而得出，借助MATLAB軟件，可以高效地實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信碼型的編碼。通過實際編程案例表明，MATLAB軟件編程法是一種高效而又快速地進行數(shù)據(jù)通信碼型編碼的方法。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)通信；MATLAB；編碼

0引言

數(shù)據(jù)通信的含義簡單來講，是指由來自信源的數(shù)據(jù)流，遵照相應(yīng)的通信規(guī)程或協(xié)議、通過相應(yīng)的傳輸信道傳遞到信宿中。主要是“人-機”或“機-機”通信。數(shù)據(jù)通信的主要內(nèi)容可以進行如下概括：它的基礎(chǔ)可以認為是數(shù)據(jù)傳輸，其次還包括數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)交換完成以后，就是這兩種操作過程中所包含的各種的數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)通信絕大多數(shù)都是借助計算機來進行完成的，所以在一些場合中，數(shù)據(jù)通信與另一個詞組計算機通信會被混用[1-2]。數(shù)據(jù)通信編碼指數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的內(nèi)部信息(二進制數(shù))與各種圖形字符、操作控制字符以及識別報文組成和格式控制字符等的外部信息之間的對應(yīng)關(guān)系所作的統(tǒng)一規(guī)定。常用的基帶信號的波形有以下幾種：SNRZ單極性非歸零碼、SRZ單極性歸零碼、DNRZ雙極性非歸零碼、DRZ雙極性歸零碼等。通信當(dāng)中比較常用的基帶傳輸碼型有雙相碼、差分雙相碼、傳號交替反轉(zhuǎn)碼AMI碼、三階高密度雙極性碼HDB3等[1-4]。MATLAB軟件作為一個功能強大的工具軟件，在處理信號方面發(fā)揮著巨大的作用。本文基于MATLAB軟件，研究了幾種常見碼型的編碼實現(xiàn)[4]。

1幾種常見碼型的編碼實現(xiàn)

本文借助MATLAB軟件，研究了以下常用碼型的編碼實現(xiàn)。

1.1單極性非歸零碼SNRZ的編碼實現(xiàn)

在單極性非歸零碼的編碼中，通常使用高電平1來代表碼元中的二元信息中“1”，二元信息中的“0”則一般用低電平0來表示，在整個碼元的時間里，電平是不變的，單極性非歸零碼之所以被使用，是因為它的一些優(yōu)勢：它的編碼操作比較簡單，容易實現(xiàn)，但是他也存在一定的缺陷，因為它包含直流成分，這不利于它在帶限信道中的傳輸，另外，當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)的0或連續(xù)的1時。它的電平在一個較長的時間內(nèi)維持一個定值不變，這樣就不利于在編碼過程中提取一些有用的信息來進行各種同步操作[5-8]。程序如下：

1.2單極性歸零碼SRZ的編碼實現(xiàn)

單極性歸零碼的操作如下所示：當(dāng)輸入端輸入的信息為1時，所呈現(xiàn)的碼元中，前半段時間的值為1，后半段時間的值為0，當(dāng)輸入端輸入的信息為0時，前半段和后半段的時間的值完全相同。單極性歸零碼具有以下優(yōu)點：它在一定程度上對一些傳輸方面的問題進行了解答，由于它所包含的直流分量相對減小，所以負面影響較小，但是，當(dāng)所給的輸入信息是連續(xù)的多個0時，它便不能確定其中的定時信息[5-8]。

1.3雙極性非歸零碼DNRZ的編碼實現(xiàn)

雙極性非歸零碼的編碼操作類似于單極性非歸零碼，他們的不同體現(xiàn)在雙極性中不再使用0而是換作電平-1來表示信息0[5-8]。

1.4雙極性歸零碼drz的編碼實現(xiàn)

雙極性歸零碼跟以上碼型還是有所不同，它的表示方法如下所示：它是用前半段時間的1和后半段時間的0來表示信息1；同理，它用前半段時間的-1以及后半段時間的0來表示信息0。所以，可以認為它包含三個電平，在這個意義上來說，它可以被認為是一種三元碼。雙極性歸零碼具有以下優(yōu)點：它具有比較多的時間信息，它的任何一個碼元都包含有一個跳變沿，這個跳變沿是為了方便接收方定時信息。另外，作為隨機信號，它的信息1和信息0出現(xiàn)的概率是一樣的，因此，這種碼元可以認為幾乎不包含直流分量[5-8]。

1.5AMI碼的編碼實現(xiàn)

AMI碼，也即傳號交替反轉(zhuǎn)碼，它的編碼規(guī)則如下：它的消息碼中的1用+1和-1的交替變換來表示，它的消息碼中的0一直保持不變。AMI碼具有以下優(yōu)勢：一是它不包含直流分量，同時它也包含較少的高頻和低頻分量，它的能量主要集中在一個點上，即頻率為1/2碼速的地方；二是它的編碼電路和解碼電路都相對比較簡單；同時它具有傳號極性交替這一特性，可利用這一特性來查看是否出現(xiàn)誤碼。AMI碼的也具有一些缺陷：當(dāng)輸入的源碼中包含多個0時，它的信號電平的波形就會出現(xiàn)很長時間維持不變的情況，這就會使定時信號提取出現(xiàn)一定的障礙[5-8]。

2小結(jié)

本文主要介紹了數(shù)據(jù)通信中借助MATLAB軟件對常用的幾種碼型進行編碼實現(xiàn)。通過研究發(fā)現(xiàn)，借助MATLAB軟件，可以通過編程來直觀地展現(xiàn)各種碼型的變換，同時可以修改程序中的參數(shù)，來變換各種碼型的輸出，通過借助MATLAB軟件，數(shù)據(jù)通信中各種碼型的變換可以更加形象地展示出來，通過編程的方式將理論知識應(yīng)用于實踐，使理論知識與實踐緊密結(jié)合，加深對數(shù)據(jù)通信中各種碼型編碼的理解。

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作者:李娥 單位:山東管理學(xué)院智能工程學(xué)院