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非归零码与归零码有何区别

发布网友 发布时间:2024-07-02 21:05

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热心网友 时间:2024-07-20 04:51

深入解析:探索单极性归零、非归零、双极性归零与非归零码的时频特性


在数据通信的世界里,NRZ(非归零)和RZ(归零)编码方式因其独特的特性,被广泛应用。NRZ信号的显著特征是脉冲之间无间隙,单极性与双极性的区别在于信号极性的变化,而RZ信号则在每个码元结束后回到零电平。让我们来一起探讨这两种编码方式的时域与频域表现。


首先,让我们看看NRZ和RZ在时域上的比较。NRZ信号的脉冲宽度与码元宽度一致,形成连续的波形,而RZ信号则在每个信号脉冲结束后回归零电平,无论是单极性还是双极性,都呈现出明显的归零特性。如图1所示,无论是50%占空比的RZ还是NRZ,它们的时域波形都直观展示了这些特点。


图1:NRZ与50% RZ信号的时域波形


从频域角度来看,NRZ信号的矩形脉冲在频域中对应于Sa函数,其功率谱密度公式1清晰展示了这一关系。而对于RZ信号,特别是50% RZ-OOK,其频谱特性更为复杂,如图2、3和4所示,随着占空比的减小,主瓣宽度随之变化,谱效率也随之降低。


图2:20GBd NRZ-OOK的功率谱密度
图3:20GBd 75% RZ-OOK的功率谱密度
图4:20GBd 50% RZ-OOK的功率谱密度


从图2中可见,NRZ的理论频谱效率仅为1Baud/s/Hz,是理论最大效率的一半,这说明在相同波特率下,NRZ信号在节省带宽方面更具优势。然而,RZ信号如50% RZ-OOK,其主瓣宽度达到2波特率,导致理论谱效率仅为0.5Baud/s/Hz,仅是理论峰值的1/4。


总结来说,RZ信号的谱效率随着占空比的减小而降低,这在图3和图4中得到了直观体现。与RZ信号相比,NRZ信号在谱效率上有明显优势,但RZ在抗干扰和损伤抑制方面更具优势。因此,选择哪种编码方式,取决于具体的应用环境和需求。


结论:在高数据速率通信中,NRZ编码由于其更高的谱效率,通常优选于RZ。然而,RZ编码的损伤抑制特性不容忽视,这使得在对信号质量要求极高的场合,RZ仍然占据一席之地。理解这些编码方式的特性,是优化通信系统设计的关键一步。

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