數字資料在數字通道傳輸時為什麼要進行編碼?有幾種編碼方法

時間 2021-07-02 23:27:02

1樓:絕情

編碼為了為了訊號同步和抗干擾,具體編碼方法分為數字資料的模擬訊號編碼和數字資料的數字訊號編碼,數字資料的模擬訊號編碼包括幅移鍵控(ask)法,ask(amplitude shift keying)是使用載波頻率的兩個不同振幅來表示兩個二進位制值。在一般情況下,用振幅恆定載波的存在與否來表示兩個二進位制字。ask方式的編碼效率較低,容易受增益變化的影響,抗干擾性較差。

在音訊**線路上,一般只能達到 1 200 b/s的傳輸速率。(2) 頻移鍵控(fsk)法:fsk(frequency shift keying)是使用載波頻率附近的兩個不同頻率來表示兩個二進位制值。

fsk比ask的編碼效率高,不易受干擾的影響,抗干擾性較強。在音訊**線路上的傳輸速率可以大於1 200 b/s。(3) 相移鍵控(psk)法:

psk(phase shift keying)是使用載波訊號的相位移動來表示二進位制資料。在psk方式中,訊號相位與前面訊號序列同相位的訊號表示 0,訊號相位與前面訊號序列反相位的訊號表示 1。psk方式也可以用於多相的調製,例如在四相調製中可把每個訊號序列編碼為兩位。

psk方式具有很強的抗干擾能力,其編碼效率比fsk還要高。在音訊線路上,傳輸速率可達 9 600 b/s。

2. 數字資料的數字訊號編碼

常用的數字訊號編碼有不歸零 nrz (non return to zero)碼、差分不歸零dnrz 碼、曼徹斯特(manchester)碼及差分曼徹斯特(differential manchester)碼等。

1) nrz碼nrz碼是用訊號的幅度來表示二進位制資料的,通常用正電壓表示資料「1」,用負電壓表示資料「0」,並且在表示一個碼元時,電壓均無需回到零,故稱不歸零碼。nrz碼的特點是一種全寬碼,即一位碼元佔一個單位脈衝的寬度。全寬碼的優點:

一是每個脈衝寬度越大,傳送訊號的能量就越大這對於提高接收端的訊雜比有利;二是脈衝時間寬度與傳輸頻寬成反比關係,即全寬碼在通道上佔用較窄的頻帶,並且在頻譜中包含了碼位的速度。

nrz碼的主要缺點是:當資料流中連續出現0 或1時,接收端很難以分辨1個訊號位的開始或結束,必須採用某種方法在傳送端和接收端之間提供必要的訊號定時同步。同時,這種編碼還會產生直流分量的積累問題,這將導致訊號的失真與畸變,使傳輸的可靠性降低,並且由於直流分量的存在,使得無法使用一些交流耦合的線路和裝置。

因此,一般的資料傳輸系統都不採用這種編碼方式。

(2) dnrz碼dnrz碼是一種nrz碼的改進形式,它是用訊號的相位變化來表示二進位制資料的,一個訊號位的起始處有跳變表示資料「1」,而無跳變表示資料「0」。dnrz碼不僅保持了全寬碼的優點,同時提高了訊號的抗干擾性和易同步性。

近年來,越來越多的高速網路系統採用了dnrz碼,成為主流的訊號編碼技術,在fddi、100base-t及100vg-anylan等高速網路中都採用了dnrz編碼。其原因是在高速網路中要求儘量降低訊號的傳輸頻寬,以利於提高傳輸的可靠性和降低對傳輸介質頻寬的要求。而dnrz編碼中的碼元速率與編碼時鐘速率相一致,具有很高的編碼效率,符合高速網路對訊號編碼的要求。

同時,為了解決資料流中連續出現0 或1時所帶來的訊號編碼問題,通常採用兩級編碼方案,第一級是預編碼器,對資料流進行預編碼,使編碼後的資料流不會出現連續 0 或連續 1,常用的預編碼方法有4b5b、5b6b等;第二級是dnrz編碼,實現物理訊號的傳輸。這種兩級編碼方案的編碼效率可達到 80%以上。例如,在4b5b編碼中,每4位資料用5位編碼來表示,即4位資料就會增加 1 位的編碼開銷,編碼效率仍為80%。

(3) 曼徹斯**

在曼徹斯**中,用一個訊號碼元中間電壓跳變的相位不同來區分資料「1」和「0」,它用正的電壓跳變表示「0」;用負的電壓跳變表示「1」。因此,這種編碼也是一種相位碼。由於電壓跳變都發生在每一個碼元的中間,接收端可以方便地利用它作為位同步時鐘,因此這種編碼也稱為自同步碼。

10mb/s 乙太網(ethernet)採用這種曼徹斯**。

(4) 差分曼徹斯**

差分曼徹斯**是一種曼徹斯**的改進形式,其差別在於:每個碼元的中間跳變只作為同步時鐘訊號;而資料「0」和「1」的取值是用訊號位的起始處有無跳變來表示,若有跳變則為「0」;若無跳變則為「1」。這種編碼的特點是每一位均用不同電平的兩個半位來表示,因而始終能保持直流的平衡。

這種編碼也是一種自同步編碼。

令牌環(token-ring)網採用這種差分曼徹斯特編碼。

這兩種曼徹斯特編碼主要用於中速網路(ethernet為 10 mb/s;token-ring最高為16 mb/s)中,而高速網路並不採用曼徹斯特編碼技術。其原因是它的訊號速率為資料速率的兩倍,即對於 10 mb/s的資料速率,則編碼後的訊號速率為 20 mb/s,編碼的有效率為 50%。對於 100 mb/s的高速網路來說,200 mb/s的訊號速率無論對傳輸介質的頻寬的要求,還是對傳輸可靠性的控制都未免太高了,將會增加訊號傳輸技術的複雜性和實現成本,難以推廣應用。

因此,高速網路主要採用兩級的dnrz編碼方案,而中速網路採用曼徹斯特編碼方案,儘管它增加了傳輸所需的頻寬,但在實現起來簡單易行。

2樓:戈雯泉易蓉

1)為了提高訊號抗干擾能力,並且便於訊號接收同步2)方法:不歸零nrz碼;差分不歸零dnrz碼;曼徹斯**;差分曼徹斯**。

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