前导知识

在介绍常用的传输码之前，先简单介绍一下直流分量。
信号的直流分量就是信号的平均值，它是一个与时间无关的常数，直流分量的数学公式表示为：

判断有无直流分量时，可以看信号函数图在横坐标轴上下两部分的面积是否相等，不相等就有直流分量。或者有+1，-1和0的编码情况下，所有码的和为0，则无直流分量。
传输码（线路码）的选择原则：
①功率谱方面：线路码应无直流分量，限制信号带宽， 减小功率谱中的高低频分量，与传输信道匹配；
②定时方面：线路码或其经过非线性变换后的基带信号中应包含与定时分量相关的离散谱，便于接收端从信号中提取定时信息；
③透明性方面：从信源输出的信息符号到线路码的码型变换应具有透明性，即与信源输出符号的统计特性无关；
④性能监测方面：线路码最好具有内在的检错能力，便于接收端进行误码监测；
⑤传输的可靠性方面：在给定传输条件的情况下，线路码应使系统的差错概率尽可能地小；
⑥设备的复杂度方面：线路编译码设备尽可能的简单。

1.AMI码

AMI码也叫 1B/1T 码，指的是把一个二进制符号转化为三进制符号，它是传号交替反转码。
AMI码编码规则：
①消息代码“1”（传号)交替地变换为“+1”和“-1”；
②消息代码“0”（空号）保持不变。
举例如下。
代码：1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1
AMI码：+1 0 0 -1 0 0 0 0 +1 -1 +1
可以看到原代码只有两种符号0和1，而AMI码有三种符号+1,0和-1。
AMI码的特点：
①改变信号功率谱密度形状，无直流；
②编译码简单；
③便于观察误码；
④出现长的连“0”码时，不利于提取定时信息。
AMI码+扰码 可以解决长的连“0”串问题，在北美和日本应用比较广泛。
另一种方法是采用HDB3码解决上述问题。

2.HDB3码

HDB3码又称三阶高密度双极性码，也是1B/1T码。
HDB3码编码规则：
①按AMI码的规则编码；
②连“0”个数不超过3，AMI码就是HDB3码；
③若出现4个连“0”，用“000V”取代“0000”，破坏符号V的极性与前一个非0符号极性相同，且V码极性交替；
④若两个相邻V码间有偶数个非0码，用“B00V”取代后一个“000V”，B、V极性与前一个非零符号极性相反，且后面的符号从V开始极性交替变化。
前两条编码规则的应用例子如下。
代码：1 0 0 0 1 0 0 1
HDB3码：+1 0 0 0 -1 0 0 +1
前三条编码规则的应用例子如下。
代码：1 0 0 0 0 1 0 1
HDB3码：+1 0 0 0 +V -1 0 +1
前四条编码规则的应用例子如下。
代码：1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1
只用前三条规则，编码为：+1 0 0 0 +V -1 +1 0 0 0 +V -1，可以发现两个V码的极性没有交替，此时就要用第四条编码规则。
首先用“B00V”取代后一个“000V”，此时编码为：+1 0 0 0 +V -1 +1 B 0 0 +V -1
B、V极性与前一个非零符号极性相反，此时再改动编码为：+1 0 0 0 +V -1 +1 -B 0 0 -V -1
后面的符号从V开始极性交替变化，最终的编码为：+1 0 0 0 +V -1 +1 -B 0 0 -V +1
所以代码：1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 的HDB3码为：+1 0 0 0 +V -1 +1 -B 0 0 -V +1
在识别时，±V, ±B等价于±1，所以上述HDB3码被识别为：+1 0 0 0 +1 -1 +1 -1 0 0 -1 +1
译码时，两个相邻非零符号如果同号，则从后一个非零符号向前数的四个符号译码为四个0，剩下的非零符号译码为1即可完成译码。所以+1 0 0 0 +1 -1 +1 -1 0 0 -1 +1译码后为：1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1，与原代码相同。
HDB3码中，V码是将连0个数减少到不超过3个，B码是保证V码极性交替，从而消除直流。
HDB3码的特点：
①改变信号功率谱密度形状，无直流；
②译码简单；
③有一定的检错能力；
④连0码不超过3个，利于提取定时信息；
⑤编码复杂，译码简单。

3.PST码

PST码也称成对选择三进码。
PST码编码规则：
①先将二进制代码两两分组；
②再把每一码组编码成两个三进制数字（+、-、0）。
编码规则用表格表示如下。

实际应用中，正负模式一般是交替的。
举例如下。
代码：0 0 1 0 0 1 1 1
PST码：- + + 0 0 - + -
上述代码中，00和11的编码正负模式下相同，10采用正模式编码为+ 0，采用正负交替方式，01就采用负模式编码为0 -。
PST码的特点：
①无直流；
②易提取定时信息；
③编码简单；
④译码时需提供分组信息。

4.数字双相码

数字双相码也称Manchester码。
数字双相码编码规则：
①“0”码用“01”表示；
②“1”码用“10”表示。
其编码波形如下图所示。

数字双相码的特点：
①无直流；
②易提取定时信息；
③编码简单；
④带宽加倍。

5.CMI码

CMI码也称传号反转码。
CMI码编码规则：
①“1”码交替用“11”和“00”表示；
②“0”码固定地用“01”表示。
其编码波形如下图所示。
CMI码的特点：
①无直流；
②易提取定时信息；
③编码简单；
④可宏观检错；
⑤带宽加倍。

6.nBmB码

nBmB码编码规则：
①把原信息码流的n位二进制码作为一组，编成m位二进制码的新码组；
②由于m＞n，新码组可能有$2^m$种组合，故多出（$2^m$-$2^n$) 种组合，从中选择一部分有利码组作为可用码组，其余为禁用码组。
码字数字和（WDS)：根据光纤通信的要求，在线路码中，用“-1”代表符号“0” ，用“+1”代表符号“1”，将整个码组中各个码元对应的数 值“-1”或“+1”相加得到的代数和称为码字数字和(WDS)。
通常选择码字数字和(WDS)最小的mB码组来表示nB码，在光纤数字传输系统中，通常选择m=n+1，常用的线路码有3B4B码和5B6B码。
下表是3B4B码信码和线路码的对应关系，其中模式1称为正模式，模式2称为负模式。

在实际应用中，为了减小直流漂移，将表中的WDS为+2和-2的码组在变换过程中交替使用。
3B4B码的转换过程原理图如下图所示。

nBmB码的特点：
①码流中“0”和“1”码的概率相等，连“0”和连“1”的 数目较少，定时信息丰富；
②高低频分量较小，信号频谱特性较好，基线漂移小；
③在码流中引入一定的冗余码，便于在线误码检测；
④需要码组同步。

参考视频：
基带传输常用码型