数字数据在数字信道传输时为什么要进行编码?有几种编码方法?

数字数据在数字信道传输时为什么要进行编码?有几种编码方法?
数字数据在数字信道传输时为什么要进行编码?有几种编码方法?

数字数据在数字信道传输时为什么要进行编码?有几种编码方法?
在一般情况下,用振幅恒定载波的存在与否来表示两个二进制字.ASK方式的编码效率较低,容易受增益变化的影响,抗干扰性较差.在音频电话线路上,一般只能达到 1 200 b/s的传输速率.(2) 频移键控(FSK)法：FSK(Frequency Shift Keying)是使用载波频率附近的两个不同频率来表示两个二进制值.FSK比ASK的编码效率高,不易受干扰的影响,抗干扰性较强.在音频电话线路上的传输速率可以大于1 200 b/s.(3) 相移键控(PSK)法：PSK(Phase Shift Keying)是使用载波信号的相位移动来表示二进制数据.在PSK方式中,信号相位与前面信号序列同相位的信号表示 0,信号相位与前面信号序列反相位的信号表示 1.PSK方式也可以用于多相的调制,例如在四相调制中可把每个信号序列编码为两位.PSK方式具有很强的抗干扰能力,其编码效率比FSK还要高.在音频线路上,传输速率可达 9 600 b/s.\x0d2.数字数据的数字信号编码\x0d常用的数字信号编码有不归零 NRZ (Non Return to Zero)码、差分不归零DNRZ 码、曼彻斯特(Manchester)码及差分曼彻斯特(Differential Manchester)码等.\x0d1) NRZ码NRZ码是用信号的幅度来表示二进制数据的,通常用正电压表示数据“1”,用负电压表示数据“0”,并且在表示一个码元时,电压均无需回到零,故称不归零码.NRZ码的特点是一种全宽码,即一位码元占一个单位脉冲的宽度.全宽码的优点：一是每个脉冲宽度越大,发送信号的能量就越大这对于提高接收端的信噪比有利；二是脉冲时间宽度与传输带宽成反比关系,即全宽码在信道上占用较窄的频带,并且在频谱中包含了码位的速度.\x0dNRZ码的主要缺点是：当数据流中连续出现0 或1时,接收端很难以分辨1个信号位的开始或结束,必须采用某种方法在发送端和接收端之间提供必要的信号定时同步.同时,这种编码还会产生直流分量的积累问题,这将导致信号的失真与畸变,使传输的可靠性降低,并且由于直流分量的存在,使得无法使用一些交流耦合的线路和设备.因此,一般的数据传输系统都不采用这种编码方式.\x0d(2) DNRZ码DNRZ码是一种NRZ码的改进形式,它是用信号的相位变化来表示二进制数据的,一个信号位的起始处有跳变表示数据“1”,而无跳变表示数据“0”.DNRZ码不仅保持了全宽码的优点,同时提高了信号的抗干扰性和易同步性.\x0d近年来,越来越多的高速网络系统采用了DNRZ码,成为主流的信号编码技术,在FDDI、100BASE-T及100VG-AnyLAN等高速网络中都采用了DNRZ编码.其原因是在高速网络中要求尽量降低信号的传输带宽,以利于提高传输的可靠性和降低对传输介质带宽的要求.而DNRZ编码中的码元速率与编码时钟速率相一致,具有很高的编码效率,符合高速网络对信号编码的要求.同时,为了解决数据流中连续出现0 或1时所带来的信号编码问题,通常采用两级编码方案,第一级是预编码器,对数据流进行预编码,使编码后的数据流不会出现连续 0 或连续 1,常用的预编码方法有4B5B、5B6B等；第二级是DNRZ编码,实现物理信号的传输.这种两级编码方案的编码效率可达到 80%以上.例如,在4B5B编码中,每4位数据用5位编码来表示,即4位数据就会增加 1 位的编码开销,编码效率仍为80%.\x0d(3) 曼彻斯特码\x0d在曼彻斯特码中,用一个信号码元中间电压跳变的相位不同来区分数据“1”和“0”,它用正的电压跳变表示“0”；用负的电压跳变表示“1”.因此,这种编码也是一种相位码.由于电压跳变都发生在每一个码元的中间,接收端可以方便地利用它作为位同步时钟,因此这种编码也称为自同步码.\x0d10Mb/s 以太网(Ethernet)采用这种曼彻斯特码.\x0d(4) 差分曼彻斯特码\x0d差分曼彻斯特码是一种曼彻斯特码的改进形式,其差别在于：每个码元的中间跳变只作为同步时钟信号；而数据“0”和“1”的取值是用信号位的起始处有无跳变来表示,若有跳变则为“0”；若无跳变则为“1”.这种编码的特点是每一位均用不同电平的两个半位来表示,因而始终能保持直流的平衡.这种编码也是一种自同步编码.\x0d令牌环(Token-Ring)网采用这种差分曼彻斯特编码.\x0d这两种曼彻斯特编码主要用于中速网络(Ethernet为 10 Mb/s；Token-Ring最高为16 Mb/s)中,而高速网络并不采用曼彻斯特编码技术.其原因是它的信号速率为数据速率的两倍,即对于 10 Mb/s的数据速率,则编码后的信号速率为 20 Mb/s,编码的有效率为 50%.对于 100 Mb/s的高速网络来说,200 Mb/s的信号速率无论对传输介质的带宽的要求,还是对传输可靠性的控制都未免太高了,将会增加信号传输技术的复杂性和实现成本,难以推广应用.