MATLAB下数据通信码型编码探究

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摘要：针对当今数据通信过程中如何对数据码型进行高效编码的问题进行了研究，提出了借助matlab软件对数据通信码型进行编码的方法。通过对五个数据通信码型实际案例的编程分析，即对单极性非归零码、单极性归零码、双极性非归零码、双极性归零码以及AMI码等五种不同的数据码型进行MATLAB编码，分别快速准确地得出了相应的波形图，从而得出，借助MATLAB软件，可以高效地实现数据通信码型的编码。通过实际编程案例表明，MATLAB软件编程法是一种高效而又快速地进行数据通信码型编码的方法。

关键词：数据通信；MATLAB；编码

0引言

数据通信的含义简单来讲，是指由来自信源的数据流，遵照相应的通信规程或协议、通过相应的传输信道传递到信宿中。主要是“人-机”或“机-机”通信。数据通信的主要内容可以进行如下概括：它的基础可以认为是数据传输，其次还包括数据交换，数据传输和数据交换完成以后，就是这两种操作过程中所包含的各种的数据处理。数据通信绝大多数都是借助计算机来进行完成的，所以在一些场合中，数据通信与另一个词组计算机通信会被混用[1-2]。数据通信编码指数据通信系统的内部信息(二进制数)与各种图形字符、操作控制字符以及识别报文组成和格式控制字符等的外部信息之间的对应关系所作的统一规定。常用的基带信号的波形有以下几种：SNRZ单极性非归零码、SRZ单极性归零码、DNRZ双极性非归零码、DRZ双极性归零码等。通信当中比较常用的基带传输码型有双相码、差分双相码、传号交替反转码AMI码、三阶高密度双极性码HDB3等[1-4]。MATLAB软件作为一个功能强大的工具软件，在处理信号方面发挥着巨大的作用。本文基于MATLAB软件，研究了几种常见码型的编码实现[4]。

1几种常见码型的编码实现

本文借助MATLAB软件，研究了以下常用码型的编码实现。

1.1单极性非归零码SNRZ的编码实现

在单极性非归零码的编码中，通常使用高电平1来代表码元中的二元信息中“1”，二元信息中的“0”则一般用低电平0来表示，在整个码元的时间里，电平是不变的，单极性非归零码之所以被使用，是因为它的一些优势：它的编码操作比较简单，容易实现，但是他也存在一定的缺陷，因为它包含直流成分，这不利于它在带限信道中的传输，另外，当出现连续的0或连续的1时。它的电平在一个较长的时间内维持一个定值不变，这样就不利于在编码过程中提取一些有用的信息来进行各种同步操作[5-8]。程序如下：

1.2单极性归零码SRZ的编码实现

单极性归零码的操作如下所示：当输入端输入的信息为1时，所呈现的码元中，前半段时间的值为1，后半段时间的值为0，当输入端输入的信息为0时，前半段和后半段的时间的值完全相同。单极性归零码具有以下优点：它在一定程度上对一些传输方面的问题进行了解答，由于它所包含的直流分量相对减小，所以负面影响较小，但是，当所给的输入信息是连续的多个0时，它便不能确定其中的定时信息[5-8]。

1.3双极性非归零码DNRZ的编码实现

双极性非归零码的编码操作类似于单极性非归零码，他们的不同体现在双极性中不再使用0而是换作电平-1来表示信息0[5-8]。

1.4双极性归零码drz的编码实现

双极性归零码跟以上码型还是有所不同，它的表示方法如下所示：它是用前半段时间的1和后半段时间的0来表示信息1；同理，它用前半段时间的-1以及后半段时间的0来表示信息0。所以，可以认为它包含三个电平，在这个意义上来说，它可以被认为是一种三元码。双极性归零码具有以下优点：它具有比较多的时间信息，它的任何一个码元都包含有一个跳变沿，这个跳变沿是为了方便接收方定时信息。另外，作为随机信号，它的信息1和信息0出现的概率是一样的，因此，这种码元可以认为几乎不包含直流分量[5-8]。

1.5AMI码的编码实现

AMI码，也即传号交替反转码，它的编码规则如下：它的消息码中的1用+1和-1的交替变换来表示，它的消息码中的0一直保持不变。AMI码具有以下优势：一是它不包含直流分量，同时它也包含较少的高频和低频分量，它的能量主要集中在一个点上，即频率为1/2码速的地方；二是它的编码电路和解码电路都相对比较简单；同时它具有传号极性交替这一特性，可利用这一特性来查看是否出现误码。AMI码的也具有一些缺陷：当输入的源码中包含多个0时，它的信号电平的波形就会出现很长时间维持不变的情况，这就会使定时信号提取出现一定的障碍[5-8]。

2小结

本文主要介绍了数据通信中借助MATLAB软件对常用的几种码型进行编码实现。通过研究发现，借助MATLAB软件，可以通过编程来直观地展现各种码型的变换，同时可以修改程序中的参数，来变换各种码型的输出，通过借助MATLAB软件，数据通信中各种码型的变换可以更加形象地展示出来，通过编程的方式将理论知识应用于实践，使理论知识与实践紧密结合，加深对数据通信中各种码型编码的理解。

参考文献：

[1]杨心强.数据通信与计算机网络教程[M].清华大学出版社,2021.

[2]谢希仁.计算机网络[M].北京:电子工业出版社.2017.

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[4]袁敏.基于Matlab的数字通信系统原理与控制仿真实验[J].吉林大学学报(信息科学版),2020,38(5):601-605.

[5]刘宏波,李丽华,刘琴涛,等.Matlab在通信原理课程教学中应用案例[J].实验技术与管理,2009(10):87-89.

[6]郝秀兰,杜煜,苏利敏.Matlab在通信原理课程教学中的应用[J].计算机科学,2012(S2):42-45.

[7]谢永红,谭建文.基于MATLAB数字基带传输系统的研究[J].电子设计工程,2014(24):158-160+164.

[8]王海华.Matlab/Simulink仿真在“通信原理”教学中的应用研究[J].湖北理工学院学报,2015(3):67-70.

作者:李娥 单位:山东管理学院智能工程学院