无线电编码 曼彻斯特码

无线通信技术中的编码与调制无线通信是一种通过无线电波传输信息的技术，而编码与调制则是在无线通信中至关重要的一部分。

编码与调制的目的是将数字信号转换为适合在无线信道上传输的模拟信号。

本文将详细探讨无线通信技术中的编码与调制，包括原理、步骤以及使用中的考虑因素等。

一、编码的原理和步骤编码是将数字信号转换为模拟信号的过程。

编码的原理可以简单概括为将数字信号映射到一组合适的模拟波形上。

编码有许多种方法，常见的编码方法包括曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码、振幅移移键控(ASK)编码、频移键控(FSK)编码、相移键控(PSK)编码等。

编码的步骤如下：1. 确定所需的编码方法。

根据传输的要求和通信系统的特性，选择适当的编码方法。

2. 将数字信号转换为基带信号。

将数字信号转换为适合进行编码的基带信号，通常是将数字信号转换为二进制信号。

3. 进行特定编码方法的映射。

根据选择的编码方法，将基带信号映射到模拟波形上，生成模拟信号。

二、调制的原理和步骤调制是将编码后的模拟信号转换为适合在无线信道上传输的信号的过程。

调制的原理是通过改变模拟信号的某些特性，如振幅、频率或相位，来实现信号的传输。

调制有许多种方法，常见的调制方法包括幅度调制(AM)、频率调制(FM)、相位调制(PM)等。

调制的步骤如下：1. 确定所需的调制方法。

根据通信系统的要求和信道的特性，选择适当的调制方法。

2. 将模拟信号进行调制。

通过改变模拟信号的某些特性，如振幅、频率或相位，将模拟信号进行调制，生成调制信号。

3. 将调制信号传输至无线信道。

将调制信号通过无线设备传输至无线信道，进而传输至接收端。

三、使用中的考虑因素在实际应用中，编码与调制需要考虑以下因素：1. 带宽效率。

编码与调制方法应尽可能提高带宽效率，即在有限的频谱资源下，能够传输更多的信息。

2. 抗噪声性能。

编码与调制方法应具有较好的抗噪声性能，能够在存在信道噪声的情况下保持信号的可靠传输。

3. 多路复用能力。

曼彻斯特编码两种编码方法，即曼彻斯特（Manchester）编码和差分曼彻斯特编码。

未经编码的二进制基带数字信号就是高电平和低电平不断交替的信号。

至于用低电平代表1或0都是可以的。

使用这种最简单的基带信号的最大问题就是当出现一长串的连1或0时，在接收端无法收到的比特流中提取位同步信号。

曼彻斯特编码则可以解决这一问题。

它的编码方法是将每一个码元再分成两个相等的间隔。

码元1是在前一个间隔为高电平而后一个间隔为低电平。

码元0则正好相反，从低电平变到高电平。

这种编码的好处就是可以保证在每一个码元的正中间时间可以出现一次电平的转换，这对接收端的提取位同步信号是非常有利的。

但是从曼彻斯特编码的波形图不难看出其缺点，这就是它所占的频带宽度比原始的基带信号增加了一倍。

曼彻斯特编码的变种叫做差分曼彻斯特编码，它的编码规则是：若码元为1，则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平一样，但若码元为0，则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元相反。

不论码元是0或1，在每个码元的正中间的时刻，一定要有一次电平的转换。

差分曼彻斯特编码需要较复杂的技术，但可以获得较好的抗干扰性能。

看右图：每两条虚线间表示一个代码，电压从高到低代表0，从低到高代表1 而差分曼彻斯特编码，为1时则与前一个编码方向相反，为0时则相同曼彻斯特编码是采用双相位技术来实现的，通常用于局部网络传输，在曼彻斯特编码中，每位数据位的中心都有一个跳变，既作为时钟信号，又作为数据信号，可以起到位同步信号的作用。

曼彻斯特编码中以该跳变的方向来判断这位数据是1还是0，其编码规则是：每个比特的中间有跳变；二进制0表示从低电平到高电平的跳变；二进制1表示从高电平到低电平的跳变曼彻斯特:(高-低:1;低-高:0);差分曼彻斯特:(有变化是"1"；没变化是“0”)练习：。

曼彻斯特编码和奈氏准则一、曼彻斯特编码曼彻斯特编码是一种双相线码，主要用于数字信号的传输。

在曼彻斯特编码中，每一位数据都由两个不同极性的电压表示。

在每一位的中心点，信号的电平都会发生跳变，使得接收端可以准确地判断信号的相位。

这种编码方式具有自同步的特性，能够自动确定数据位的起始和结束位置。

曼彻斯特编码的优点在于它具有较好的抗干扰能力，能够有效地抵抗数据传输过程中的噪声和干扰。

此外，由于每一位数据都包含一个电压跳变，因此接收端可以准确地检测到数据信号的相位，保证了数据传输的可靠性和稳定性。

然而，曼彻斯特编码也存在一些缺点。

由于每一位数据都需要一个电压跳变，因此它需要较高的发送功率和带宽。

此外，由于曼彻斯特编码中含有较多的过渡频率成分，因此它可能会对通信系统造成较大的干扰。

二、奈氏准则奈氏准则是由德国物理学家海因里希·鲁特·奈奎斯特提出的，是通信系统中的基本理论之一。

奈氏准则指出，在一个理想的无噪声通信系统中，为了准确地传输信号而不发生失真，信号的带宽必须小于或等于信道带宽的一半。

换句话说，如果信道带宽为B，则信号的带宽不能超过B/2。

奈氏准则的原理是基于信息量的统计性质。

在一个信道中，信息量与信号的频谱密度有关，而频谱密度又与信号的带宽有关。

因此，如果信号的带宽超过了信道带宽的一半，那么信道将无法容纳更多的信息量，从而导致信号失真。

奈氏准则对于通信系统的设计和优化具有重要的指导意义。

在实际应用中，我们需要根据奈氏准则来确定信号的带宽和采样频率等参数，以保证信号传输的质量和稳定性。

三、曼彻斯特编码和奈氏准则的结合应用在数字通信系统中，曼彻斯特编码和奈氏准则常常被结合起来使用。

曼彻斯特编码提供了可靠的数据传输和自同步机制，而奈氏准则则为系统设计提供了理论依据。

首先，根据奈氏准则，我们需要确定一个合适的信道带宽。

然后，根据这个带宽和数据传输速率，我们可以选择适合的曼彻斯特编码方案。

例如，如果信道带宽较窄，我们可以选择位周期较长的曼彻斯特编码，以减少信号的带宽占用。

曼彻斯特编码的码元
曼彻斯特编码是一种将数字信号转换成高频电压或电流信号的
编码方式，其每个码元都由两个等长的、相邻的电平组成。

在曼彻斯特编码中，如果数据位为0，则码元由一个高电平和一个低电平组成；如果数据位为1，则码元由一个低电平和一个高电平组成。

这样设计的原因是为了在传输过程中减少传输误差和提高传输速率。

曼彻斯特编码广泛应用于网络通信领域，如以太网、无线电通信等。

在以太网中，曼彻斯特编码被用于将数字数据转换成模拟信号，以便通过物理介质传输。

由于曼彻斯特编码的码元具有唯一性和同步性，因此在数据传输过程中可以减少传输错误和提高数据传输的可靠性。

在实际应用中，曼彻斯特编码还可以通过差分曼彻斯特编码进行改进，以进一步提高传输速率和可靠性。

差分曼彻斯特编码是在曼彻斯特编码的基础上加入了差分编码技术，使得每个码元的电平状态不仅取决于当前数据位，还取决于前一个码元的状态。

这种编码方式在高速数据传输和噪声环境下的数据传输中具有显著的优势。

总之，曼彻斯特编码作为一种常用的编码方式，在数字通信领域中有着广泛的应用。

同时，对其进行改进和优化，可以进一步提高数据传输的速率和可靠性。

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无线遥控的曼彻斯特编码的接收市场上多用2262或1527做发射，它们的发射格式如下：图1通常它们都是传送的24位数据，包括按键代码。

在2262中只有12个输入端，它们是8个地址码加4个按键码，但由于地址码是3态输入的，每一位要用2个脉冲来表示，所以实际上它与1527的24位数据是一样的接收。

由于在普通接收模块的传输速率不能做得很高，所以数据编码中脉冲宽度大都在300－500us左右，即上图中的a的宽度。

它们要发射1串完整的数据就要128a （38.4ms－64ms）的时间。

这还只是发送24位数据，如果用这种方式来发送64位乃至更多位数据时就得需要更多的时间。

所以在MICROCHIP（美国微芯）的滚动码系列芯片中较为普遍的采用了另外的一种格式：图2这种方式较图1的发射效率又要高一点。

每位数据都要紧骤1a。

它发射1串完整的滚动码数据需要225a。

a的宽度是100－400us，所以整串数据的时间是27－108ms。

事实上发射时间越短对接收模块的指标要求越高。

这也是采用滚动码发射时接收一般都用超外差接收，而不能用廉价的超再生接收的原因，因为这样的话容易丢码！在低传输速率的无线数据传送中较少有用曼彻斯特编码方式的，个中原因笔者不敢妄测。

由于笔者在新的加解密算法中要传送72位数据，在接收上仍然使用了较廉价的超再生接收电路，为了尽可能的减少丢码等接收不全的现像，发送方面采用了较宽的脉冲宽度（300us），编码方式采用的曼彻斯特编码方式。

在网上没有找到相关的接收资料，于是对曼彻斯特编码的接收作了仔细分析，遂采用以下方法：1 同步头的改变由于数据的前半部份有可能是数字低电平，于是在同步头的后面加了一个脉冲。

图32 启用MCU的端口电平变化中断在每一个电平发生变化后产生中断以实时对接收数据进行处理。

具体程序如下：以上程序经过测试，是完全可以对曼彻斯特编码作完整接收的。

有必要对以上程序作个说明：1以上程序的仿真是用的MPLAB IDE7.402中断初值为0，即最长时间中断。

曼彻斯特码Manchester code (又称裂相码、双向码），一种用电平跳变来表示1或0的编码，其变化规则很简单，即每个码元均用两个不同相位的电平信号表示，也就是一个周期的方波，但0码和1码的相位正好相反。

其对应关系为：0--》011--》10信码0 1 0 0 1 0 1 1 0双向码01 10 01 01 10 01 10 10 01曼彻斯特编码是一种自同步的编码方式，即时钟同步信号就隐藏在数据波形中。

在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号；从高到低跳变表示"1"，从低到高跳变表示"0"。

还有一种是差分曼彻斯特编码，每位中间的跳变仅提供时钟定时，而用每位开始时有无跳变表示"0"或"1"，有跳变为" 0"，无跳变为"1"。

两种曼彻斯特编码是将时钟和数据包含在数据流中，在传输代码信息的同时，也将时钟同步信号一起传输到对方，每位编码中有一跳变，不存在直流分量，因此具有自同步能力和良好的抗干扰性能。

但每一个码元都被调成两个电平，所以数据传输速率只有调制速率的1/2。

曼彻斯特编码曼彻斯特编码（Manchester Encoding），也叫做相位编码(PE)，是一个同步时钟编码技术，被物理层使用来编码一个同步位流的时钟和数据。

曼彻斯特编码被用在以太网媒介系统中。

曼彻斯特编码提供一个简单的方式给编码简单的二进制序列而没有长的周期没有转换级别，因而防止时钟同步的丢失，或来自低频率位移在贫乏补偿的模拟链接位错误。

在这个技术下，实际上的二进制数据被传输通过这个电缆，不是作为一个序列的逻辑1或0来发送的（技术上叫做反向不归零制(NRZ)）。

相反地，这些位被转换为一个稍微不同的格式，它通过使用直接的二进制编码有很多的优点。

曼彻斯特编码，常用于局域网传输。

第三章数据通信的基本原理主要内容3.1数据通信的理论基础3.1.1傅立叶分析3.1.2有限带宽信号3.1.3信道的最大数据传输速率3.2数据通信技术3.2.1数据通信系统的基本结构3.2.2数据编码技术3.2.3多路复用技术3.2.4通信线路的通信方式3.3通信交换技术3.3.1电路交换3.3.2报文交换3.3.3分组交换3.3.4交换结构3.1数据通信的理论基础( 5 )波特率（baud）和比特率（bit）的关系：波特率：信号每秒钟变化的次数，也称调制速率。

比特率：每秒钟传送的二进制位数。

波特率与比特率的关系取决于信号值与比特位的关系。

例：每个信号值可表示３位，则比特率是波特率的３倍；每个信号值可表示１位，则比特率和波特率相同。

对于比特率为Ｂbps的信道，发送８位所需的时间为8/B秒，若８位为一个周期Ｔ，则一次谐波的频率是：f1= B/8 Hz能通过信道的最高次谐波数目为：N = fc / f13.1数据通信的理论基础( 6 )音频线路的截止频率为3000HzN = fc / f1= 3000/(B/8) = 24000/BFig. 2-2结论：即使对于完善的信道，有限的带宽限制了数据的传输速率。

3.1数据通信的理论基础( 7 )3.1.3信道的最大数据传输速率1924年，奈魁斯特（H. Nyquist）推导出无噪声有限带宽信道的最大数据传输率公式：最大数据传输率= 2HlogV (bps)2任意信号通过一个带宽为Ｈ的低通滤波器，则每秒采样２Ｈ次就能完整地重现该信号，信号电平分为Ｖ级。

1948年，香农（C. Shannon）把奈魁斯特的工作扩大到信道受到随机（热）噪声干扰的情况。

热噪声出现的大小用信噪比（信号功率与噪声功率之比）来衡量。

Ｓ：信号功率，Ｎ：噪声功率10logS/N单位：分贝（db）103.1数据通信的理论基础( 8 )香农的主要结论是：带宽为H 赫兹，信噪比为S/N的任意信道的最大数据传输率为(1 + S/N) (bps)最大数据传输率= Hlog2电话系统的典型信噪比为30db;此式是利用信息论得出的，具有普遍意义；与信号电平级数、采样速度无关；此式仅是上限，难以达到。

曼切斯特编码格式
曼彻斯特编码（Manchester Encoding）是一种双相线码，也被称为双相
间隔码或相位编码。

它是一种同步时钟编码技术，通过在每个比特周期内改变信号的电压或电流方向来表示数据。

具体来说，曼彻斯特编码将一个比特周期分为两个相等的部分，在第一部分时间内保持信号的方向不变，表示逻辑“0”，而在第二部分时间内改变信号的方向，表示逻辑“1”。

在曼彻斯特编码中，每个比特的时间长度是固定的，且在每个比特周期内都会有一个电平跳变。

因此，接收方可以通过检测每个比特周期内的电平跳变来确定数据的值。

由于曼彻斯特编码在每个比特周期内都有电平跳变，因此它可以提供很好的定时信息，使得接收方可以很容易地与发送方的时钟同步。

曼彻斯特编码的优点包括：简单、易于实现、能提供很好的定时信息、抗干扰能力强等。

但是，它的缺点也很明显：效率相对较低，每个比特周期内都需要一个电平跳变，因此在高速传输时可能会受到限制。

尽管如此，曼彻斯特编码仍被广泛应用于许多领域，如以太网、光纤通信等。

曼彻斯特编码例题曼彻斯特编码（Manchester code）是一种常见的数字信号编码方法，用于将二进制数据转换为电信号以进行传输。

它具有一些优点，如时钟同步、抗干扰和传输可靠性。

该编码方法将每个位的数据分为两个时期：高电平时期和低电平时期。

在一个时钟周期内，数据位的高低电平会根据规则进行切换。

具体来说，如果数据位是0，则在高电平时期传输低电平信号，而在低电平时期传输高电平信号；如果数据位是1，则正好相反，在高电平时期传输高电平信号，在低电平时期传输低电平信号。

考虑以下的例题：假设我们要将二进制数0101编码为曼彻斯特编码。

首先，我们需要确定时钟周期的长度。

然后，我们按照上述规则对每个位进行编码。

假设我们选择时钟周期为1单位时间。

对于第一个位0，我们在高电平时期传输低电平信号，在低电平时期传输高电平信号。

因此，编码为“01”。

对于第二个位1，我们在高电平时期传输高电平信号，在低电平时期传输低电平信号。

因此，编码为“10”。

对于第三个位0，编码为“01”。

对于最后一个位1，编码为“10”。

最终，我们得到了曼彻斯特编码为“01100110”。

通过曼彻斯特编码，我们可以提供时钟同步，即接收方可以根据电平的切换来确定每个位的边界和数值。

此外，由于编码过程中频繁切换电平，曼彻斯特编码也具有一定的抗干扰能力，能够减少由于噪声引起的误差。

另外，由于每个位都有一个电平切换，接收方可以更容易地检测到信号的开始和结束，从而提高传输的可靠性。

总之，曼彻斯特编码是一种常用的数字信号编码方法，具有时钟同步、抗干扰和传输可靠性等优点。

在实际应用中，它被广泛应用于以太网、无线通信和存储介质等领域，以确保数据的可靠传输。

各种信道编码的特点
1. 不归零编码（NRZ）：使用两个不同的电平来表示二进制位0和1。

特点是简单易实现，但容易出错，对时钟同步要求较高。

2. 归零编码（RZ）：每个二进制位的中间点处都有一个归零
电平的脉冲。

特点是容易实现和时钟同步，但数据传输速率较低。

3. 曼彻斯特编码：将每个二进制位分为两个时间间隔，初始电平表示0，电平反转表示1。

特点是对时钟同步要求较高，但
具备自我同步功能和传输速率较高。

4. 差分曼彻斯特编码：与曼彻斯特编码类似，但是电平变化的位置表示二进制位的值。

特点是在信号传输过程中，每个二进制位都有一个过渡边缘，具备自我同步功能和抗干扰能力较强。

5. 4B/5B编码：将每4个二进制位映射为5个不同的组合。

特
点是具备自我同步功能和抗干扰能力较强，但传输效率较低。

6. 8B/10B编码：将每8个二进制位映射为10个不同的组合。

特点是具备更高的传输效率和抗干扰能力，但对时钟同步要求较高。

7. 迪康编码：将二进制位编码为具有特定性质的码字，特点是可以检测和纠正一定数量的传输错误，但编码解码复杂度较高。

8. 海明编码：将输入数据添加冗余位，以实现错误检测和纠正。

特点是具备较高的纠错能力，但编码解码复杂度较高。

9. 卷积编码：通过利用输入序列的前几个值来产生输出序列，具备较高的纠错能力。

特点是编码解码复杂度较高，但在信道信号比较差的情况下效果较好。

10. Turbo编码：通过使用多个卷积编码器和交错器来提高纠
错能力。

特点是具备更高的纠错能力和较低的误码率，但编码解码复杂度较高。