更新時(shí)間：2025-09-16 19:10:59
網(wǎng)站建設(shè)
667在數(shù)據(jù)通信中，根據(jù)通信介質(zhì)的不同，在信道上傳輸?shù)男盘?hào)分為數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)。在發(fā)送端，首先需要通過編碼器對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行編碼，編碼器將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，在數(shù)字信道上傳輸。如果在模擬信道上傳輸，調(diào)制器將數(shù)字信號(hào)調(diào)制為可以在數(shù)字信道上傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)。在模擬信道上傳輸?shù)哪M信號(hào)。在接收端進(jìn)行相反的操作，即模擬信號(hào)的解調(diào)（解調(diào)器）和數(shù)字信號(hào)的解碼（譯碼器），最后還原出原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
簡(jiǎn)而言之，信源產(chǎn)生的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)不是直接傳輸?shù)模切枰?jīng)過編碼等處理過程。1.編碼技術(shù)
編碼技術(shù)就是將號(hào)碼以某種方式進(jìn)行變換，得到另一組適合傳輸?shù)奶?hào)碼，或者用其他號(hào)碼監(jiān)視原號(hào)碼，以保證在傳輸過程中不被誤判。
在編碼技術(shù)中，編碼的類型可以有以下幾種：
(1)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)代碼： 例如在局域網(wǎng)中的建站通信中，計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)卡直接與通信介質(zhì)同軸海龜線或雙線連接，其通道為數(shù)字渠道。網(wǎng)卡具有數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)的功能。
(2) 模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號(hào)編碼： 例如在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中語(yǔ)音聊天數(shù)據(jù)的傳輸中，其產(chǎn)生的語(yǔ)音模擬數(shù)據(jù)需要經(jīng)過編解碼器的采樣處理，形成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，然后數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)以供進(jìn)一步處理。傳播。
(3) 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)-模擬信號(hào)編碼： 如通過電話撥號(hào)上網(wǎng)的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通過模擬傳輸系統(tǒng)的電話網(wǎng)絡(luò)傳輸，兩端需要調(diào)制器/解調(diào)器將數(shù)字信號(hào)調(diào)制為模擬信號(hào)或?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。模擬信號(hào)解調(diào)到數(shù)字信號(hào)處理。
(4)模擬數(shù)據(jù)模擬信號(hào)編碼： 這種編碼技術(shù)一般用于電話通訊系統(tǒng)。
無論是哪種編碼技術(shù)，數(shù)字傳輸技術(shù)都是以當(dāng)今數(shù)字網(wǎng)絡(luò)為發(fā)展方向的數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)。因此，本節(jié)要介紹的內(nèi)容主要是數(shù)據(jù)通信中常用的“數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)~數(shù)字信號(hào)”數(shù)字編碼技術(shù)（模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼技術(shù)可參考問題2-1的解釋）第11 章）。2.二進(jìn)制編碼為什么還要采用“編碼技術(shù)”
在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，雖然數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)形式是二進(jìn)制碼，但是在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸中如何保證通信兩端發(fā)送和接收的同步，如何保證讀取通道上的二進(jìn)制碼是否正確等，基于原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)是無解的，但是利用編碼技術(shù)重新定義原始數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是一種有效的方法。數(shù)字編碼技術(shù)需要解決三個(gè)基本問題：
(1)數(shù)據(jù)通信中，發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)與接收端接收的數(shù)據(jù)同步控制的問題。為了實(shí)現(xiàn)兩端數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐娇刂疲枰趥鬏數(shù)亩M(jìn)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中攜帶同步控制信息。
(2)信道通信能力受限問題。需要高質(zhì)量的編碼技術(shù)來提高二進(jìn)制數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸速率。
(3)信道抗干擾能力問題。采用什么樣的編碼技術(shù)來降低信道的誤碼率。
:采用數(shù)據(jù)編碼技術(shù)的本質(zhì)是對(duì)原有的數(shù)字編碼進(jìn)行處理，加入同步信息，使傳輸速度更快，不易出錯(cuò)。3.常用數(shù)字編碼技術(shù)
常用的數(shù)字編碼技術(shù)如圖2-3所示。
1）不歸零編碼（Non-Return to Zero Coding，NRZ）不歸零編碼是用不同的電平信號(hào)來表示二進(jìn)制碼的0或1，這個(gè)電平信號(hào)要占據(jù)整個(gè)符號(hào)，沒有歸零。比如用+5V表示1，OV表示0，或者用10個(gè)5V表示1，1個(gè)5V表示0。
注：符號(hào)是數(shù)字信號(hào)的基本單位。在數(shù)字通信中，二進(jìn)制數(shù)往往以等時(shí)間間隔傳輸，這種等時(shí)間間隔的信號(hào)稱為二進(jìn)制符號(hào)。
NRZ編碼的主要缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)流中連續(xù)出現(xiàn)：或1、接收端不易區(qū)分每個(gè)位信號(hào)的開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，即無法從高低電平的矩形波中讀出正確的位串。比如發(fā)送端發(fā)送一個(gè)11011000的矩形波，如果發(fā)送位持續(xù)時(shí)間縮短一半，接收端會(huì)讀到111100111100000.位串。為保證傳輸數(shù)據(jù)的正確性，必須在發(fā)送NRZ碼的同時(shí)使用另一通道同時(shí)傳輸時(shí)鐘同步信號(hào)，見圖2-3上端。
當(dāng)信號(hào)中0和1的個(gè)數(shù)不均勻時(shí)，這種編碼會(huì)產(chǎn)生直流分量的積累，導(dǎo)致信號(hào)失真失真，降低傳輸?shù)目煽啃浴Ｒ虼耍@種編碼在局域網(wǎng)傳輸中很少使用。
2）受制于曼徹斯特編碼（Manchester Coding）
曼徹斯特編碼有自己的同步信號(hào)。在曼徹斯特編碼中，每個(gè)位的持續(xù)時(shí)間分為兩半。發(fā)送bit 0時(shí)，信號(hào)位中間電平由低跳變到高；發(fā)送bit 1時(shí)，信號(hào)位的中間電平由高跳變到低。由于電壓變化發(fā)生在每個(gè)符號(hào)的中間，即發(fā)送每個(gè)比特的持續(xù)時(shí)間中間必須有一個(gè)電平跳變，接收方可以很容易地將其用作同步時(shí)鐘。此外，曼徹斯特編碼雖然不含直流分量，但編碼效率較低。因此，這種編碼只用于10Mbps的局域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸。
3)差分曼徹斯特編碼(Differential Manchester Coding)差分曼徹斯特編碼是受徹斯特編碼的改進(jìn)，即在信號(hào)位開始時(shí)不改變信號(hào)極性(沒有跳變)表示1;在信號(hào)位開始時(shí)改變信號(hào)極性(有跳變)表示0,受徹斯特和差分曼徹斯特的編碼原理基本相同。它們共同的特征是在傳輸每一個(gè)比特位中都帶有位同步時(shí)鐘，具有自同步能力和良好的抗干擾性能，彌補(bǔ)了不歸零缺陷。
二者區(qū)別在于:差分受徹斯特編碼在每個(gè)時(shí)鐘位即每個(gè)比特位中間都有一次跳變，專門用于同步控制，傳輸?shù)氖?還是。由在每個(gè)時(shí)鐘位的開始有無跳變來區(qū)分。因此，差分曼徹斯特編碼比受徹斯特編碼的變化相對(duì)要少，16Mbps的令牌環(huán)網(wǎng)就是采用這種差分曼徹斯特編碼。
然而，由于這兩種編碼的每一個(gè)比特都被轉(zhuǎn)換成兩個(gè)電平，所以，這兩種編碼的效率僅可達(dá)到50%左右，不宜在高速網(wǎng)中采用。
4) DNRZ編碼(Differential NRZ)
DNRZ碼是NRZ碼的一種改進(jìn)形式。它也是用信號(hào)的極性變化來表示1和0，一個(gè)比特位的起始處有跳變表示1，而無跳變表示。。DNRZ碼不僅保持了NRZ碼的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)提高了信號(hào)的抗干擾性和易同步性。而且DNRZ編碼中的碼元速率與編碼時(shí)鐘速率一致，具有很高的編碼效率，符合高速網(wǎng)絡(luò)對(duì)信號(hào)編碼的要求。
5) 4B/5B編碼與8B/10B編碼
隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)特別是局域網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，在快速以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)中應(yīng)用光纖技術(shù)已成熟。由此，在光纖介質(zhì)中傳輸數(shù)據(jù)更多采用另一種編碼技術(shù)4B/5B編碼或8B/10B編碼。
4B/5B編碼:這種編碼技術(shù)的特點(diǎn)是將欲發(fā)送的比特流每4比特作為一個(gè)組，然后按照4B/5B編碼規(guī)則將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)5比特碼.轉(zhuǎn)換后的符號(hào)能保持線路的交流平衡，使傳輸中波形頻譜為最小。如FDDI,10OBase-TX和10OBase-FX局域網(wǎng)中就采用這種編碼技術(shù)。
8B/10B編碼:是將一組連續(xù)的8位比特流分解成兩組，一組3位，另一組5位，經(jīng)過編碼后分別成為一組4位的代碼和一組6位的代碼，從而組成一組10位的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。在千兆以太網(wǎng)中就采用BB/10B的編碼方式。
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