数字通信-线路代码

数字通信是基于数字信号传输的信息传递技术。它使用线路代码来表示二进制数字和字符，以实现传输和接收数字数据。本文将对数字通信中使用的线路代码进行介绍。

非归零编码

非归零编码（Non-Return-to-Zero Encoding， NRZ Encoding）是一种基本的线路代码，它将二进制数字的0和1分别用高电平和低电平表示。具体实现方式有两种：NRZ-L（NRZ-Level）和NRZ-I（NRZ-Invert），如下所示：

NRZ-L

在NRZ-L编码中，0表示低电平，1表示高电平。

def nrz_l_encode(data):
    encoded = []
    for bit in data:
        if bit == 0:
            encoded.append(-1)
        else:
            encoded.append(1)
    return encoded

NRZ-I

在NRZ-I编码中，每当二进制数字变化时，编码器会将电平反转。

def nrz_i_encode(data):
    encoded = [-1]
    for i in range(len(data)):
        if data[i] == 0:
            if encoded[i] == 1:
                encoded.append(-1)
            else:
                encoded.append(1)
        else:
            encoded.append(encoded[i] * -1)
    return encoded

曼彻斯特编码

曼彻斯特编码（Manchester Encoding）是一种常见的线路代码，将二进制数字划分为两个时间段，采用电平反转表示0和1。在每个时间段的中心，编码器会进行电平反转。

def manchester_encode(data):
    encoded = []
    for bit in data:
        if bit == 0:
            encoded.extend([1, -1])
        else:
            encoded.extend([-1, 1])
    return encoded

差分曼彻斯特编码

差分曼彻斯特编码（Differential Manchester Encoding）是曼彻斯特编码的一种改进，解决了曼彻斯特编码在时钟同步和长度不对称方面的问题。具体实现方式是将每个时间段的中心定义为低电平到高电平的过渡，然后根据接下来的电平变化的情况来表示0或1。

def differential_manchester_encode(data):
    encoded = [1, -1]
    prev_bit = 1
    for bit in data:
        if bit == 0:
            encoded.extend([prev_bit * -1, prev_bit])
        else:
            encoded.extend([prev_bit, prev_bit * -1])
            prev_bit = prev_bit * -1
    return encoded

总结

以上是数字通信中常用的三种线路代码：NRZ-L、NRZ-I、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。在实际应用中，不同的通信系统可能会采用不同的线路代码来实现数据传输，根据具体实际情况选择适合的编码方式非常重要。