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？

发布网友发布时间：2022-03-30 10:54

共1个回答

热心网友时间：2022-03-30 12:23

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。2. 数字数据的数字信号编码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。1) 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。NRZ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。(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。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%。(3) 曼彻斯*在曼彻斯*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。10Mb/s 以太网(Ethernet)采用这种曼彻斯*。(4) 差分曼彻斯*差分曼彻斯*是一种曼彻斯*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。令牌环(Token-Ring)网采用这种差分曼彻斯特编码。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。