数字双向码、密勒码、传号反转（CMI）码、AMI、HDB3的编码规则和功率谱解析+眼图

本文主要涉及数字双向码、密勒码、传号反转（CMI）码、AMI、HDB3的编码规则,优缺点和功率谱解析以及眼图的分析。关于简单二元码大家可以参考简单二元码的编码与功率谱
关于通信原理还有其他文章可参考：

1、信息量、码元、比特、码元速率、信息速率详细解析——实例分析
2、模拟系统的AM信号的调制与频域分析
3、AM解调、DSB、VSB的调制与解调
4、模拟非线性调制——相位调制PM、频率调制FM、NBFM窄带调频

一、 简单二元码的改进

1. 数字双向码（Manchester码）

规则：

• 用周期的方波表示1，用它的反相波形表示0
• 一种规定是用10表示0，用01表示1
  • 0 编码为从高电平（+V）变为低电平（-V），表示为 10。
  • 1 编码为从低电平（-V）变为高电平（+V），表示为 01。

1     0     0      1     0  
0  1  1  0  1  0   0  1  1  0

优点：

• 每个码元间隔中心都有电平跳变，有丰富的位定时信息
• 双极性非归零脉冲，不存在直流分量
• 00和11是禁用码组，不会出现3个或更多的连码，可用来宏观检错

用于数据终端设备的短距离传输，本地数据网10Mbit/s

2. 密勒码（Miller） ：延迟调制码

规则:

• 1用码元间隔中心出现跃变表示，用10或01表示

• 0有两种情况:

  • 单0时在码元间隔内不出现电平跃变，而且在与相邻码元的边界处也无跃变；
  • 出现连0时，在两个0的边界处出现电平跃变，即0 0与1 1交替

优点：

• 有频繁的电平跃变，有丰富的位定时信息
• 双极性非归零脉冲，不存在直流分量
• 不会出现多于4个连码的情况，可用于宏观检错

密勒码多用于气象卫星、磁记录及低速数传机中

3. 传号反转（CMI）码

规则：

• 1交替地用0 0和1 1两位码表示
• 0则固定地用0 1表示

优点：

• 有频繁出现的波形跳变，便于恢复定时信号
• 双极性非归零脉冲，没有直流分量
• 10为禁用码组，不会出现3个以上的连码，可用来作宏观检测

该码已被CCITT推荐为PCM码四次群接口码型，在光纤也有使用。

二、 三元码

三元码：用三种幅度表示二进制码（并非二进制到三进制）

1. 传号交替反转码AMI

规则：

• 二进制码0用0电平表示
• 二进制码1交替地用＋1和－1的半占空归零码表示

优点：

• 无直流分量，低频分量较小
• 无连0码时，经变换后可提取位定时信号
• 利用传号交替反转规则，宏观监视

缺点：

• 长连0码时，定时提取遇到困难

2. n阶高密度双极性码HDBn

HDB3：最多出现3个连零

规则：

• 无4个连0码出现时为 AMI 码
• 出现4个连0码时用取代节代替
  • 取代节 000V B00V
  • B：符合极性交替规律的传号，即前后相邻的B脉冲一定是极性相反的！
  • V：破坏极性交替规律的传号，也称为破坏点（V：violation 破坏点），与相邻的前一个B脉冲同极性！
• 取代节的选择
  • 使相邻V脉冲的极性也满足交替规律
  • 若相邻V脉冲之间的B脉冲个数为奇数，则一定满足。
  • 从而确定使用哪种取代节 000V B00V

另一个例子：

优点：

• 无直流分量
• 利用V脉冲的特点，可用作线路差错的宏观检测
• 解决了遇连0串不能提取定时信号的问题

缺点：

• 有误码扩散

三、 眼图

眼图是用简单方法和通用仪器观察系统性能的一种手段。
基带系统的失真主要由噪声和码间串扰引起。
眼图形状可直观反映系统性能。

• 通过眼图定性估计系统优劣程度
• 眼图可以反映码间干扰和噪声强弱，从而估计系统性能的优劣，还可以指示接收滤波器的调整，以减小码间干扰，改善系统性能。
  

眼睛睁的越大，系统性能越好；反之眼睛睁的越小，系统性能越差。