线路代码是用于表示通信线路上数据的信令方案。有几种可能的映射方案可用于此目的。让我们了解并演示Matlab和Python中的线路代码和PSD（功率谱密度）。
线路代码–要求
在长距离传输二进制数据时，使用行代码编码二进制数据应满足以下要求。
- 可以传输所有可能的二进制序列。
- 线路编码信号必须占用较小的传输带宽，以便单位带宽可以传输更多的信息。
- 编码信号的错误概率应尽可能小
- 由于长距离通信信道无法传输低频内容（例如：信号的直流分量，此类线路码在编码时应消除直流）。编码信号的功率谱密度也应适用于传输介质。
- 接收器应该能够从发送的信号中提取定时信息。
- 保证二进制数据中长时间运行1s和0s的定时恢复位的转换。
- 支持通信系统的错误检测和纠正功能。
单极非归零（NRZ）电平和归零（RZ）电平代码
单极NRZ（L）是所有行代码中最简单的，其中正电压表示二进制位1，零伏表示位0。它也称为开关键控。
在单极归零（RZ）电平线路码中，信号值在每个脉冲之间归零。
单极不归零（NRZ）和归零（RZ）线路代码–5V峰值电压对于单极NRZ和RZ线编码信号，信号的平均值不为零，因此它们具有显著的直流分量（注意功率谱密度（PSD）图中零频率处的脉冲）。
PSD中的直流脉冲不携带任何信息，也会导致传输线发热。这是通信资源的浪费。
单极性编码信号不包括定时信息，因此长时间运行0和1可能会导致同步在接收器上。
单极NRZ线码的功率谱密度
单极RZ线码的功率谱密度双极非归零（NRZ）电平代码
在双极NRZ（L）编码中，二进制位1映射到正电压，位0映射到负电压。由于有两个相反的电压（正电压和负电压），这是一种双极信号方案。
双极不归零（NRZ）和归零（RZ）线路代码–5V峰值电压从功率谱密度可以看出，双极NRZ信号在零频率下没有明显的脉冲（直流分量非常接近零）。此外，它的功率比单极线路码大（注：双极NRZ的PSD曲线比单极NRZ稍高）。因此，双极NRZ信号在接收器处提供更好的信噪比（SNR）。
双极NRZ信号缺少嵌入的时钟信息，当二进制信息长时间运行0和1时，接收机会出现同步问题。
双极NRZ和单极NRZ线路码功率谱密度的比较交替标记反转（AMI）
AMI是一种双极信号方法，将二进制0编码为0伏，二进制1编码为+ve和-ve电压（在连续的1s之间交替）。
交替标记反转（AMI）线路代码–5V峰值电压AMI消除了直流分量。从下面的PSD图中可以看出，与单极和双极NRZ线路码相比，AMI降低了带宽（更窄的隆起）并加快了滚动速度。
它具有内置的错误检测机制：一个比特错误会导致违反双极信号。即使长时间运行1和0，它也能保证定时转换。
与单极和双极NRZ线路码相比，交替标记反转（AMI）的功率谱密度曼彻斯特编码
在曼彻斯特编码中，每个二进制位的信号都包含一个转换。例如，位0表示为从负电压到正电压的转换，位1表示为从一个正电压到负电压的转换。因此，它被认为是自时钟，并且没有直流分量。
数字曼彻斯特编码可以通过对二进制数据和时钟进行异或运算，然后将输出映射到适当的电压水平来实现。
曼彻斯特编码从PSD图中，我们可以得出曼彻斯特编码信号占用双极NRZ（L）编码信号带宽的两倍。
曼彻斯特编码与双极NRZ（L）编码功率谱密度的比较Matlab脚本
在这个脚本中，使用以下命令模拟线路代码并绘制其功率谱密度（PSD）pwelch命令.
%模拟线路代码并绘制功率谱密度（PSD）%作者：Mathuranathan Viswanathanclearvars；clc；L=32；%每个数据位的数字采样数Fs=8*L；%采样频率电压等级=5；%峰值电压水平（伏特）数据=兰特（10000,1）>0.5；%数据的随机1和0clk=mod（0:2*numel（数据）-1,2）.'；%时钟采样ami=1*数据；previousOne=0；%AMI编码ii=1:numel（数据）if（ami（ii）==1）&&（previousOne==0）ami（ii）=电压水平；previousOne=1；完if（ami（ii）==1）&&（previousOne==1ami（ii）=-电压水平；previousOne=0；结束结束%将位转换为序列并映射到电压电平clk_sequence=重塑（repmat（clk，1，L）.'，1，长度（clk）*L）；data_sequence=重塑（repmat（data，1,2*L）.'，1、长度（数据）*2*L）；单极_nrz_l=电压电平*数据序列；nrz_encoded=电压等级*（2*data_sequence-1）；unipolar_rz=电压等级*和（data_sequence，而不是（clk_sequece））；ami_sequence=重塑（repmat（ami，1,2*L）.'，1，长度（ami）*2*L）；manchester_encoded=电压等级*（2*xor（data_sequence，clk_sequence-1）；数字；%在时域中绘制信号子区（7,1,1）；地块（clk序列（1:800））；标题（“时钟”）；子区（7,1,2）；绘图（数据序列（1:800））；标题（“数据”）子区（7,1,3）；图（unipolar_nrz_l（1:800））；标题（“单极非归零电平”）子区（7,1,4）；绘图（nrz编码（1:800））；title（“双极非归零电平”）子区（7,1,5）；绘图（单极_rz（1:800））；标题（“单极归零”）子区（7,1,6）；地块（ami_sequence（1:800））；title（“交替标记反转（AMI）”）子区（7,1,7）；绘图（曼彻斯特编码（1:800））；标题（“曼彻斯特编码-IEEE 802.3”）数字；%绘制功率谱密度ns=最大值（大小（单极_nrz_l））；na=16；%平均因子绘制平均welch谱w=汉宁（楼层（ns/na））；%汉宁窗%使用Hanning窗口绘制Welch功率谱[Pxx1，F1]=pwelch（单极_nrz_l，w，[]，[]、1，‘nesided’）；[Pxx2，F2]=pwelch（nrz_encoded，w，[]，[]，1，'单侧'）；[Pxx3，F3]=pwelch（单极_rz，w，[]，[]，1，‘nesided’）；[Pxx4，F4]=pwelch（ami_sequence，w，[]，[]、1，‘nesided’）；%[Pxx5，F5]=pwelch（曼彻斯特编码，w，[]，[]，1，‘nesided’）；符号学（F1，Pxx1，‘DisplayName’，‘Unipolar-NRZ-L’）；坚持；符号学（F2，Pxx2，'DisplayName'，'Bipolar NRZ（L）'）；符号学（F3，Pxx3，‘DisplayName’，‘Unipolar-RZ’）；符号学（F4，Pxx4，'DisplayName'，'AMI'）；符号学（F5，Pxx5，‘DisplayName’，‘Manchester’）；传奇（）；
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