MATLAB下數(shù)據(jù)通信碼型編碼探究
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摘要：針對(duì)當(dāng)今數(shù)據(jù)通信過(guò)程中如何對(duì)數(shù)據(jù)碼型進(jìn)行高效編碼的問(wèn)題進(jìn)行了研究，提出了借助matlab軟件對(duì)數(shù)據(jù)通信碼型進(jìn)行編碼的方法。通過(guò)對(duì)五個(gè)數(shù)據(jù)通信碼型實(shí)際案例的編程分析，即對(duì)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(jìn)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信碼型的編碼。通過(guò)實(shí)際編程案例表明，MATLAB軟件編程法是一種高效而又快速地進(jìn)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(jiǎn)單來(lái)講，是指由來(lái)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(guò)相應(yīng)的傳輸信道傳遞到信宿中。主要是“人-機(jī)”或“機(jī)-機(jī)”通信。數(shù)據(jù)通信的主要內(nèi)容可以進(jìn)行如下概括：它的基礎(chǔ)可以認(rèn)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(guò)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(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行完成的，所以在一些場(chǎng)合中，數(shù)據(jù)通信與另一個(gè)詞組計(jì)算機(jī)通信會(huì)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(jìn)制數(shù))與各種圖形字符、操作控制字符以及識(shí)別報(bào)文組成和格式控制字符等的外部信息之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系所作的統(tǒng)一規(guī)定。常用的基帶信號(hào)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(hào)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(gè)功能強(qiáng)大的工具軟件，在處理信號(hào)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(shí)現(xiàn)[4]。
1幾種常見碼型的編碼實(shí)現(xiàn)
本文借助MATLAB軟件，研究了以下常用碼型的編碼實(shí)現(xiàn)。
1.1單極性非歸零碼SNRZ的編碼實(shí)現(xiàn)
在單極性非歸零碼的編碼中，通常使用高電平1來(lái)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(lái)表示，在整個(gè)碼元的時(shí)間里，電平是不變的，單極性非歸零碼之所以被使用，是因?yàn)樗囊恍﹥?yōu)勢(shì)：它的編碼操作比較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，但是他也存在一定的缺陷，因?yàn)樗绷鞒煞?，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(shí)。它的電平在一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)維持一個(gè)定值不變，這樣就不利于在編碼過(guò)程中提取一些有用的信息來(lái)進(jìn)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(shí)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(shí)，所呈現(xiàn)的碼元中，前半段時(shí)間的值為1，后半段時(shí)間的值為0，當(dāng)輸入端輸入的信息為0時(shí)，前半段和后半段的時(shí)間的值完全相同。單極性歸零碼具有以下優(yōu)點(diǎn)：它在一定程度上對(duì)一些傳輸方面的問(wèn)題進(jìn)行了解答，由于它所包含的直流分量相對(duì)減小，所以負(fù)面影響較小，但是，當(dāng)所給的輸入信息是連續(xù)的多個(gè)0時(shí)，它便不能確定其中的定時(shí)信息[5-8]。
1.3雙極性非歸零碼DNRZ的編碼實(shí)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(lái)表示信息0[5-8]。
1.4雙極性歸零碼drz的編碼實(shí)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(shí)間的1和后半段時(shí)間的0來(lái)表示信息1；同理，它用前半段時(shí)間的-1以及后半段時(shí)間的0來(lái)表示信息0。所以，可以認(rèn)為它包含三個(gè)電平，在這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，它可以被認(rèn)為是一種三元碼。雙極性歸零碼具有以下優(yōu)點(diǎn)：它具有比較多的時(shí)間信息，它的任何一個(gè)碼元都包含有一個(gè)跳變沿，這個(gè)跳變沿是為了方便接收方定時(shí)信息。另外，作為隨機(jī)信號(hào)，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(rèn)為幾乎不包含直流分量[5-8]。
1.5AMI碼的編碼實(shí)現(xiàn)
AMI碼，也即傳號(hào)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(lái)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(shì)：一是它不包含直流分量，同時(shí)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(gè)點(diǎn)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(duì)比較簡(jiǎn)單；同時(shí)它具有傳號(hào)極性交替這一特性，可利用這一特性來(lái)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(gè)0時(shí)，它的信號(hào)電平的波形就會(huì)出現(xiàn)很長(zhǎng)時(shí)間維持不變的情況，這就會(huì)使定時(shí)信號(hào)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(duì)常用的幾種碼型進(jìn)行編碼實(shí)現(xiàn)。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，借助MATLAB軟件，可以通過(guò)編程來(lái)直觀地展現(xiàn)各種碼型的變換，同時(shí)可以修改程序中的參數(shù)，來(lái)變換各種碼型的輸出，通過(guò)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(lái)，通過(guò)編程的方式將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，使理論知識(shí)與實(shí)踐緊密結(jié)合，加深對(duì)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