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数据通信下的常见传输码型

lzzyok小精灵

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2024-04-17 23:34

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  每一位成功的IT人士都应该要十分熟悉每一种编码及它们各自的特点作用,因为它们对我们现在所处的时代的发展有着举足轻重的作用。计算机发送端在对数字数据进行基带传输之前,通常要进行编码。数字通信的编码有多种类型,如归零编码、不归零编码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码、4B/5B编码、5B/6B编码、8B/6T编码、8B/10B编码等。下面具体介绍四种类型的编码:不归零编码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码和mB/nB编码。那么小编将在本文为大家讲解一部分内容!

  1.不归零码NRZ、双极性不归零码BNRZ

  单极性不归零码,无电压(也就是元电流)用来表示"0",而恒定的正电压用来表示"1"。每一个码元时间的中间点是采样时间,判决门限为半幅度电平(即0.5)。也就是说接收信号的值在0.5与1.0之间,就判为"1"码,如果在O与0.5之间就判为"0"码。每秒钟发送的二进制码元数称为"码速"。不归零码在一个码型传输过程中不会归零,用“高电平”表示1,“零电平”表示0;

  双极性不归零码,"1"码和"0"码都有电流,但是"1"码是正电流,"0"码是负电流,正和负的幅度相等,故称为双极性码。此时的判决门限为零电平,接收端使用零判决器或正负判决器,接收信号的值若在零电平以上为正,判为"1"码;若在零电平以下为负,判为"0"码。双极性不归零码BNRZ同样是不归零码,用“高电平”表示1,“负电平”表示0;

  上述编码信道密度高,但无法从码型中提取同步信息,需要外同步,否则会累积误差。

  以上两种编码,都是在一个码元的全部时间内发出或不发出电流(单极性),以及发出正电流或负电流(双极性)。每一位编码占用了全部码元的宽度,故这两种编码都属于全宽码,也称作不归零码NRZ(NonReturnZero)。如果重复发送"1"码,势必要连续发送正电流;如果重复发送"0"码,势必要连续不送电流或连续发送负电流,这样使某一位码元与其下一位码元之间没有间隙,不易区分识别。归零码可以改善这种状况。

  波形如下:

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  2.归零码RZ,BRZ

  归零码RZ也使用“高电平”表示1,但在一个周期内,高电平需要归零,“零电平”表示0,BRZ则“高电平”表示1,“负电平”表示0,一个周期内,正负电平都需要归零。

  单极性归零码,当发"1"码时,发出正电流,但持续时间短于一个码元的时间宽度,即发出一个窄脉冲;当发"0"码时,仍然完全不发送电流,所以称这种码为单极性归零码。

  双极性归零码,其中"1"码发正的窄脉冲,"0"码发负的窄脉冲,两个码元的间隔时间可以大于每一个窄脉冲的宽度,取样时间是对准脉冲的中心。

2.归零码RZ,BRZ 。归零码RZ也使用“高电平”表示1,但在一个周期内,高电平需要归零,“零电平”表示0,BRZ则“高电平”表示1,“负电平”表示0,一个周期内,正负电平都需要归零。    单极性归零码,当发"1"码时,发出正电流,但持续时间短于一个码元的时间宽度,即发出一个窄脉冲;当发"0"码时,仍然完全不发送电流,所以称这种码为单极性归零码。    双极性归零码,其中"1"码发正的窄脉冲,"0"码发负的窄脉冲,两个码元的间隔时间可以大于每一个窄脉冲的宽度,取样时间是对准脉冲的中心。

  非归零码在传输中难以确定一位的结束和另一位的开始,需要用某种方法使发送器和接收器之间进行定时或同步;归零码的脉冲较窄,根据脉冲宽度与传输频带宽度成反比的关系,因而归零码在信道上占用的频带就较宽。

  3.曼彻斯特、差分曼彻斯特(双相码)

  曼彻斯特又叫相位编码,双相码,它包含自同步信息,码型中同时包括数据和时钟信息。

  曼彻斯特:有两种定义,一种是“低-高”表示1,“高-低”表示0,在802.3中定义,另一种是相反的,”高-低”表示1,“低-高”表示0;

3.曼彻斯特、差分曼彻斯特(双相码。曼彻斯特又叫相位编码,双相码,它包含自同步信息,码型中同时包括数据和时钟信息。    曼彻斯特:有两种定义,一种是“低-高”表示1,“高-低”表示0,在802.3中定义,另一种是相反的,”高-低”表示1,“低-高”表示0;

  可以看出,802.3版本的曼彻斯特码波形可以由时钟与数据异或XOR直接得到,而Thomas的版本则是异或非NXOR。

  差分曼彻斯特:差分曼彻斯特也是根据跳变沿解码,跳变与前一个跳变相同,表示0,相反表示1.

可以看出,802.3版本的曼彻斯特码波形可以由时钟与数据异或XOR直接得到,而Thomas的版本则是异或非NXOR。差分曼彻斯特:差分曼彻斯特也是根据跳变沿解码,跳变与前一个跳变相同,表示0,相反表示1.从曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码的脉冲波形中可以看出,这两种双极型编码的每一个码元都被调制成两个电平,所以数据传输速率只有调制速率的1/2,也即对信道的带宽有更高的要求。但它们具有自同步能力和良好的抗干扰性能,在局域网中仍被广泛使用。

  从曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码的脉冲波形中可以看出,这两种双极型编码的每一个码元都被调制成两个电平,所以数据传输速率只有调制速率的1/2,也即对信道的带宽有更高的要求。但它们具有自同步能力和良好的抗干扰性能,在局域网中仍被广泛使用。

  4.脉冲宽度编码

  应用于NFC应用的SWP接口采用了脉冲宽度编码,一个码型包括4个码元,“1110”表示1,“1000”表示0,可以通过高电平码元的宽度来进行译码。

  当然,SWP还使用了特殊的电流传输技术,能使用一根线进行双向信号传输。

4.脉冲宽度编码 。应用于NFC应用的SWP接口采用了脉冲宽度编码,一个码型包括4个码元,“1110”表示1,“1000”表示0,可以通过高电平码元的宽度来进行译码。当然,SWP还使用了特殊的电流传输技术,能使用一根线进行双向信号传输。

4.脉冲宽度编码    应用于NFC应用的SWP接口采用了脉冲宽度编码,一个码型包括4个码元,“1110”表示1,“1000”表示0,可以通过高电平码元的宽度来进行译码。    当然,SWP还使用了特殊的电流传输技术,能使用一根线进行双向信号传输。

  5.NRZI

  USB使用的是NRZI,电平翻转表示逻辑0,电平不变表示逻辑1

  可以看到,即使NRZI的波形完全翻转,所表示的逻辑依然不变,这非常适合USB的差分传输中。

  当然,NRZI也没有同步信息,需要发送同步头。

5.NRZI 。USB使用的是NRZI,电平翻转表示逻辑0,电平不变表示逻辑1 。可以看到,即使NRZI的波形完全翻转,所表示的逻辑依然不变,这非常适合USB的差分传输中。    当然,NRZI也没有同步信息,需要发送同步头。根据这一编码原则,假设发送端传送8位数据流00000001B,前面的7个0位经过NRZ-I编码后,将得到7次翻转信号,如图二的同步域部分。在接收端根据脉宽很容易得到同步接收时钟。此后根据这个频率的倍频来采样后面的数据。在传输过程中,每一次编码的跳变都可以用来同步。这种同步机制在USB低速和中速传输中得到应用。即发送数据前,首先发送同步头SYNC,内容为01H。这样就可以同步传输数据了,且字节开头和结尾不需要起始位和停止位。

  根据这一编码原则,假设发送端传送8位数据流00000001B,前面的7个0位经过NRZ-I编码后,将得到7次翻转信号,如图二的同步域部分。在接收端根据脉宽很容易得到同步接收时钟。此后根据这个频率的倍频来采样后面的数据。在传输过程中,每一次编码的跳变都可以用来同步。这种同步机制在USB低速和中速传输中得到应用。即发送数据前,首先发送同步头SYNC,内容为01H。这样就可以同步传输数据了,且字节开头和结尾不需要起始位和停止位。

      6.多元码

      为了进一步提高频带利用率,可以采用信号幅度具有更多取值的数字基带信号,即多元码。在多元码中,每个符号可以表示一个二进制码组,因而成倍地提高了频带利用率。对于k位二进制码组来说,可以用M?2k元码来传输。与二元码传输相比,M元码传输时所需要的信号频带可降为k,即频带利用率提高为k倍。

      2B1Q中,2个二进制码元用1个四元码表示,如图4-6所示。为了减小在接收时因错误判定幅度电平而引起的误比特率,通常采用格雷码表示,此时相邻幅度电平所对应的码组之间只发生1个比特错误。

  小编结语:

  以上就是今天的所有内容,不知道有没有帮助到大家呢?更多内容尽在编程学习网教育!

  

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