差分曼彻斯特编码

编码方案

数字信号编码是要解决数字数据的数字信号表示问题，即通过对数字信号进行编码来表示数据。数字信号编码的工作一般由硬件完成，常用的编码方法有以下三种：不归零码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码。

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。

曼彻斯特编码的编码规则是:在信号位中电平从低到高跳变表示0，在信号位中电平从高到低跳变表示1。

两者的区别

曼切斯特和差分曼切斯特编码是原理基本相同的两种编码，后者是前者的改进。他们的特征是在传输的每一位信息中都带有位同步时钟，因此一次传输可以允许有很长的数据位。曼切斯特编码

差分曼切斯特编码比曼切斯特编码的变化要少，因此更适合与传输高速的信息，被广泛用于宽带高速网中。然而，由于每个时钟位都必须有一次变化，所以这两种编码的效率仅可达到50%左右；不归零码数字信号可以直接采用基带传输,所谓基带就是指基本频带。基带传输就是在线路中直接传送数字信号的电脉冲,这是一种最简单的传输方式,近距离通信的局域网都采用基带传输。基带传输时,需要解决数字数据的数字信号表示以及收发两端之间的信号同步问题。对于传输数字信号来说,最简单最常用的方法是用不同的电压电平来表示两个二进制数字,也即数字信号由矩形脉冲组成。按数字编码方式，可以划分为单极性码和双极性码，单极性码使用正（或负）的电压表示数据；双极性码是三进制码，1为反转，0为保持零电平。根据信号是否归零，还可以划分为归零码和非归零码，归零码码元中间的信号回归到0电平，而非归零码遇1电平翻转，零时不变。

应用

在超视距通信系统中，接收信号电平由于多径传输会呈现出较大的衰落现象，当通信的一方或双方快速运动时，接收信号亦存在着较大的多普勒频移，其多普勒频移的大小与运动速度成正比。在通信的传输速率较时，由于大多普勒频移的存在，接收端载波的提取和位同步的提取会受到较大的影响，进而解调性能将会下降。

为了解决这一问题，可对多普勒频移进行估算并采取补偿措施，也可采用扩频通信或者复杂的纠错编码来降低大多普勒频移对通信性能的影响。但当硬件平台资源和频带受限时，上述方法由于计算复杂硬件资源有限或者所需频带过宽将不再适用。在本文中，以实现通信速率为600 bps,信道存在300 Hz多普勒频移的超视距传输的工程需要为例，提出了一种基于差分曼彻斯特软译码的抗大多普勒调制解调方法，该方法计算简单，通过将差分曼彻斯特编码、差分解调和分集合并等措施有机结合，在有效地平滑电平衰落的同时，可达到在硬件平台资源和频带受限的超视距低速传输系统中具有抗大多普勒频移的能力。

由于信道上存在较大的多普勒频移，无法从接收信号中提取相干载波的频率和相位信息，从而无法通过逆调的方式实现信号的相干解调;即使采用具有较大抗频偏能力的差分解调方式，也无法在通信速率为600 bps、信道存在300 Hz的多普勒频移时实现接收信号的有效解调。在硬件平台资源和频带受限的条件下，提出了一种差分曼彻斯特编码与差分解调联合设计方法，采用差分曼彻斯特编码提高码片速率，可增强差分解调的抗频偏能力，进而有效地降低大多普勒对解调器性能的影响。但提高码片速率会使得解调器工作在低信噪比下时产生性能损失，采用曼彻斯特软译码方式，可将曼彻斯特编码带来的信噪比分散进行有效的合并，因此解调性能损失不会因差分曼彻斯特编码倍数提高而线性加大，通过有效的数字处理方式，可将性能损失控制在可接受的范围内。由于通信系统工作在超视距信道条件下，接收信号的电平亦会存在较大的衰落现象，必须采取分集措施来有效地平滑衰落，提高信号的平稳接收能力，从而实现低速通信系统在超视距、大多普勒信道条件下的有效通信。

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