序列編碼技術的基本概念

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        序列編碼定義了由1和0組成的資料流以何種方式在傳送通道上傳輸，有許多不同的通道編碼標準存在，所有不同的編碼方式都是為了適應序列訊號的某些方面：DC分量、頻譜分佈、時鐘恢復等，這些問題，通常是通道編碼必須考慮的。

1 NRZ

        最簡單的編碼就是這個NRZ，這是我們天天所見的：邏輯1被編碼作為一個DC電平，邏輯0做為另一個DC電平。圖14顯示了一個NRZ的例子，圖14也標示了與每一位相關聯的時鐘，其一個週期，被稱作一個位單元。

NRZ是簡單的編碼，一般用於裝置內的訊號傳輸，對於序列傳輸，它有許多缺點：

（1）資料本身不攜帶時鐘資訊，因此不能自定時；此外，一個全是1或全是0的長串編碼結果就是一個固定的電平，沒有跳變。

（2）它的DC分量隨著資料流內容的變化而變化，低頻內容往往占主導地位。

        由於這些原因，除了低速短距離通訊，比如SPI等 外，NRZ很少用於序列傳輸。

2 NRZI

        NRZI（Non Return to Zero Inverse：非歸零反相編碼），NRZI碼邏輯0維持電平不變，邏輯1產生一個跳變，圖15顯示了圖14的資料是如何被編碼為NRZI碼的。限定最大0的數目，NRZI就可以實現自定時能力。比如，將全0的同步碼反向，於是產生連續的跳變，這樣便於PLL鎖定。NRZI頻譜依然有一個相對較高的低頻分量，且它的直流分量也不是自由的。

3 Bi-phase Mark

        Bi-phase Mark或曼徹斯特（Manchester）碼對廣播裝置使用者來說也是很著名的編碼，它通常是與時間碼相關聯的通道編碼方式，用位邊界的跳變來表示位，而邏輯1在位週期中間點有附加的跳變。如圖16所示。

        因為在每一位處都有跳變，所以，時鐘資訊能夠直接從位流中分離出來，甚至不需要PLL。這意味著，訊號能夠在一個很寬傳輸速率範圍裡被編碼。因為用跳變之間的間隔表示1或0，所以，訊號恢復能夠與波形的電平無關。

4 Miller Coding

        Miller碼或Modified Frequency Modulation（MFM），類似於Bi-phase Mark，每位產生一個跳變，1被編碼為跳變發生在位週期中間，如果是連續的0，則在它們之間的位邊界處產生一個跳變，而單個的0沒有跳變產生，如10101這樣的碼在0位邊界處沒有跳變。圖16顯示了Miller碼的例子，以及演變的Miller Squared碼。

        Miller碼是自定時的，且其頻譜有一個相對較低的低頻成分，然而它並不是DC free的，這可能會引起一些問題，特別是在記錄或長電纜時，Miller Squared碼（之所以這麼稱呼，市因為它是Miller碼的一個修改，通過一個第二個完全獨立的Miller）有一個附加的規則：發生在2個0之間的偶數1的跳變被省略，也就是說01110佔有5個位週期，有3個跳變，011110佔6個位週期，但是也有3個跳變。

5 位對映

        這個方法是將輸入的並行資料編碼成有更多位的數，典型的如8/9編碼：每個8bit的數由9bit的數來表示，一般通過一個查詢表進行這種對映，如圖17所示：

       這麼做往往可以產生一個峰值頻譜，然而低頻分量通常會大大降低。

6 Scrambled Codes（擾碼）

        擾碼是一種具有干擾的、隨機的編碼概念。干擾的目的是使原有的資料序列變得具有隨機性。對那些本已具備隨機性的資料使用擾碼編碼方式顯然是沒有意義的，但是對視訊這樣高度相關性的資料流卻具有非常好的優點，因為在這種情況下，相對於其它編碼方式，擾碼能產生較好的頻率分佈。因為擾碼的目的是使資料位流中的1和0的個數相等且分佈具有隨機性，這樣也易於時鐘的恢復。

        干擾可以是以一個字為基礎，並行資料在序列化之前就進行干擾，也可以以位為基礎（bit-by-bit）。CCIR-601記錄儀按照預先定義的查詢表來產生擾碼，而下面描述的序列數字介面使用虛擬隨機序列產生擾碼。

        位干擾系統是基於PRBS（虛擬隨機二進位制序列：Pseudo-random Binary Sequence），它依次組合到要傳輸的資料中，PRBS序列可以通過一個帶反饋的移位暫存器來產生。如圖18所示，反饋訊號能被一個加法器組合，實際上使用的是模2加（異或）：0+0=0；1+0=1；1+1=0。

        顯然進入0000，會出現死鎖。所以4位移位暫存器有15個狀態而不是16個狀態，因為不允許出現0000這個狀態。如圖19a

        注意，序列是包含8個1和7個0的，換句話就是，發生器產生一個0或一個1，有較多或較少相等的可能。隨著暫存器位數的增加，這種可能性趨向於一半。同樣，產生器位數越多，序列變得越長，8bit產生器有255個狀態，9bit有511個，如此等等。

        向前面解釋的那樣，PRBS組合傳送資料使其隨機化，圖19b顯示了這種情況。

        因為這樣的隨機訊號被加到傳送訊號上，那麼在接收端應該減掉，才可以恢復原先的資料，顯然上面的方法存在很難解決的擾碼產生器的同步問題。於是一種自同步擾碼技術便應運而生，如圖20所示，這裡使用了9階產生器。

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