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时间:2018-10-25
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1、密勒码在低速无线通信系统中的应用作者:开发中心,曾运平1998年6J]30U关键词:密勒码、曼彻斯特码、无绳电话、码元速率、功率谱、无线通信摘要:本文对比了密勒码和曼彻斯特码的优缺/X,提出在低速无线通信中用密勒码取代曼彻斯特码,并给出Y密勒码的编解码方案和信息流程图。一概述低速无线通信系统如无绳电话、对讲系统、传呼系统等,其数据速率都在音频范围内,信息编码多采用简单的二进制码(单极性非归零码NRZ(L))、单极性归零码(RZ(L))、双极性非归零码、曼彻斯特码(数字双相码)等编解码规则简单的码。这些码功率谱中冇丰富的低频乃至直流分量,这对于大多数采用交流耦合因
2、此低端受限的无线信道来说,是十分不利的。但是宥些场合环境噪声十分干净,信道稳定可靠或者对通信质量要求不高,因此,还在使用着这些码型,其屮,曼彻斯特码即被广泛应用于功能简单的无绳电话系统中。随着低速无线系统的功能越来越强大,码型的质量和效率已经引起Y人们的重视。下面着重对比曼彻斯特码和密勒码的优缺点,研究密勒码的编解码方法。二曼彻斯特码及其优缺点曼彻斯特(Manchester)码也叫数字双相码,它用一个周期的方波表示T,而用它的反和波表示‘0’。曼彻斯特码可以用单极性非归零码和定时信号的模二和(即异或)来产生,冈此编解码简单。市场上甚至还有曼彻斯特码编解码器集成电
3、路出售。由于曼彻斯特码在每个码元的中心部分都存在跳变,因此在频谱中存在很强的定时分量,它不受信源统计特性的影响,这对于接收端恢复原始信号是极为重要的,因为它就是位定时信息。此外,由于方波周期内正、负电平各占一半,因而不存在直流分量。但是这些优点是用频带加倍来换取的,也就是说,码元速率为4kHz的二进制信号变换成曼彻斯特码后其码元速率则为2kHz,而波形的主要频率却为4kHz,这对于要求冇一定数据传输速率而高频端又受限的系统、尤其是采用低速处理器(单片机)软件编解码的系统来说是很要命的。因为要提高曼彻斯特码的码元速率必须提高波形频率,Ku在低速系统屮信息的传输带宽
4、往往在音频范围内,即低于3.4kHz。此外,单片机属于低速处理器,要对很高波形频率的码型正确编解码是不现实的。下图是曼彻斯特码的波形及产生过程。二进制码11101001NRZ(L)曼彻斯特码密勒码图1曼彻斯特码的波形和产生过程三密勒码的波形和特性密勒码又称延迟调制,它是数字双相码的差分形式。在密勒码屮,‘1’用码元周期的屮点处出现跳变来表示,而对于‘0’则冇两种情况:当出现单个‘0’时,在码元周期内不出现跳变;但若遇到连‘0’时,则在前一个‘0’结朿时出现电平跳变。由上述编码规则可知,当两个‘1’之间有一个‘0’时(‘101’),则在第一个‘1’的码元周期中点与
5、第二个‘1’的码元周期中点之间无电平跳变,此时密勒码中出现最大的码元宽度,即两个码元周期。密勒码的波形如图1所示。功率谱分析表明,密勒码的信号能量主要集屮在二分之一码速以下的频率范围内,直流分量很小,频带宽度约为曼彻斯特码的一半。密勒码的功率谱如图3所01/2T1/T2/T频率图2密勒码的功率谱设若码元速率为2kIIz的二进制码,要保证码速率不变,变换成曼彻斯特码时波形的主要频率为2kHz且频率分布很广,而变换成密勒码吋,波形的主要频率则为1kHz且频谱很集屮。为了保证码的波形在信道屮变化不大,应使主要频率的三次谐波附近低于信道的上限频率。因此,对于传输带宽为音
6、频范围的系统,其编码波形的主频率应小于3.4kHz/3®1.2kHz。所以,釆用曼彻斯特码的音频带限系统,其数裾速率最高为1.2kbps,而采用密勒码的系统则其数裾速率可达2.4kbps,是曼彻斯特码的两倍。实际上,大多数采用曼彻斯特码的窄带调频模拟系统,芄信令的传输速率确实只有约1kHz,过低的速率严重影响了系统性能的发挥。因此,密勒码优于曼彻斯特码。综上所述,对于窄带调频模拟无线电系统来说,信令的编码应尽量采用密勒码或其它更优越的码。在多频道无绳电话系统中,由于扫描频道的原W,信令编码更应采用密勒码。四密勒码的编码考虑到大多应用于无线通信中,故信号是通过申行
7、方式传输的。乂低速系统中的控制器一般都是单片机,它除了完成控制功能外还负责信令的编解码,因此编解码都是逐比特进行的。特从d屮(i)假设待编码的数据字节存于寄存器I)屮,上一比特数据的密勒码存于寄存器山厂么9怜、仝白7?辽淑A山fA9/vV左澤C=0时A=(B380H)4[(B380H)/2C=1时A=(B340H)4[(B*2)]巾式(1)和(2)可得密勒码的编码算法流程图如下:图2密勒码的编码算法流程图五密勒码的解码算法密勒码是延迟码,其每一比特都与前一比特有联系。设己收到的前一数据比特的密勒码B,当前要解码的数裾比特的密勒码为C,将B与C合起来存入寄存器BC
8、BCTAB解出的码元10
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