编码技术基础理论
在高速的串行数据传输中，传送的数据被编码成自同步的数据流，就是将数据和时钟组合成单一的信号进行传送，使得接收方能容易准确地将数据和时钟分离，而且要达到令人满意的误码率，其关键技术在于串行传输中数据的编码方法。目前， 高速接口正在被广泛应用于包括 SATA、 SAS、 高速 PCI 等多种标准中。 这些接口的速率甚至可以达到并超过每线 10Gbits/s。 同时， 所有主流 ASIC 和 FPGA 平台也都支持这些高速接口技术。 从结构上看， 这些高速接口主要包括三个组成部分：
1） 电路部分（串行/解串行）
2） 物理部分（实现编码）
3） 链路与协议部分（高层）
支持多速率、 多协议的串行/解串行器已经实现。 以 OIF（光互联论坛） 为例， 他们已经为两组速率制定了电路规范， 分别为 5Gbits/s- 6.375Gbits/s 和 10Gbits/s-11Gbits/s。 OIF 同样为两种应用距离制定了规范， 分别为短距离（采用一个连接器， 8 英寸） 和长距离（采用两个连接器， 40 英寸）。 串行/解串行器还可以被设计用来满足更多的规范， 包括不同的速率、距离、 电路规格等等。
物理部分的主要任务是对数据进行编码， 以保证串行/解串行器的正常运行。 这些编码的目的包括： 确保必须的变换（“1” 到“0” 和“0” 到“1” 的变换）， 保证稳定的直流均衡（“0” 码与“1” 码的个数相当）， 以及满足其它标准的要求（最大化信道带宽利用率， 提高对误差的容忍能力等等）。
在光纤通信中， 线路编码是必要的， 因为电端机输出的数字信号是适合电缆传输的双极性码， 而光源不能发射负脉冲， 只能用光脉冲的“有” 和“无” 来表示二进制码中的“1”和“0"。 该方法虽然简单， 却存在三个问题：
1)遇到数字序列中出现长连“0” 或长连“1” 时， 将给光纤线路上再生中继器和终端光接收机的定时信息提取工作带来困难;
2)简单的单极性码中含有直流分量。 由于线路上光脉冲中“1” 和“0” 是随机变化的，这将导致单极性码的直流成分也作随机性的变化。 这种随机性变化的直流成分， 可以通过光接收机的交流耦合电路引起数字信号的基线漂移， 给数字信号的判决和再生带来困难;
3)不能实现不中断通信业务下的误码检测;
为解决以上问题， 通常对于由电端机输出的信号码流， 在未对 LED(或 LD)调制以前，一般要先进行码型变换使调制后的光脉冲码流由简单的单极性码，转换为适合于数字光纤传输系统传输的线路码。 适合于光纤通信的线路码型有多种， 但都要满足以下要求:
1)能保证比特序列独特性。
2)能提供足够的定时信息。
由于在光纤数字传输系统的传输中， 只传送信码， 而不传送时钟， 因此在接收端， 必须从收到的码流中提取出定时信息， 以利于上述的定时提取。 必须限制线路码流中同符号连续数不能过大， 也就是说， 应避免长连“0” 及长连“1” 的出现， 提高电平跳变的密度， 使定时提取较为简单。
3)减少功率密度中的高低频分量。
线路码的功率谱密度中的低频分量是由码流中的“0”、“1” 分布状态来决定的， 低频分量小， 说明“0”、 “1”分布比较均匀， 直流电平比较恒定， 也就是信号基线浮动小， 有利于接收端判决电路的正常工作。 高频分量是由线路码的速率决定的， 这在带宽(色散)限制系统中特别值得注意， 在这种系统中， 中继距离主要由光纤线路的总带宽(总色散)决定， 如果线路码速率提高的太多， 会使中继距离大大缩短。
4)要有利于减少码流的基线漂移， 即要求码流中的“1"、 "0” 码分布均匀， 否则不利于接收端的的再生判决。
5)码率增加要少， 光功率代价要低。
6)接收端将线路码还原后， 误码增殖要小。
线路传输中发生的一个误码， 往往使接收端的解码(反变换)发生多个错误， 这就是误码倍增， 也叫做误码扩展或误码增值。 由于误码倍增， 使光接收机要达到原要求的误码性能指标， 必须付出光功率代价， 即光接收机灵敏度劣化。 因此误码倍增系数越小越好。
7)能提供适当的冗余度。
8)低的对称抖动。
传输的比特序列必须保持低的码型相关的抖动。
9)易于实现。
数字光纤通信系统中常用的线路码型有:加扰二进码、 插入比特码和 mBnB 码。 编码技术基础理论
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