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物理层提供的编码功能-回复物理层提供的编码功能，是指通过对数据进行编码和解码的方式，将数字信号转换为能够在物理介质上传播的信号。
编码功能在通信过程中起到至关重要的作用，它决定了信号的传输速率、信号的稳定性和数据的可靠性。
本文将从物理层编码的基本概念、常用的编码方式以及编码功能的意义和应用等方面进行详细阐述。
一、物理层编码的基本概念编码是指将数字信号转换为物理层能够识别和传送的模拟信号的过程。
在数字通信系统中，我们通常使用离散的二进制信号来表示数字数据。
物理层编码的基本任务就是将这些离散的二进制信号转换为连续的模拟信号，以便在传输介质中传播。
物理层编码可以提高传输速率、降低传输错误率，并确保数据的完整性。
二、常用的物理层编码方式1. 非归零编码（NRZ）非归零编码是最简单的编码方式之一，它将0表示为低电平，将1表示为高电平。
NRZ编码的缺点是没有零电平传输，可能会出现长时间的直流成分，导致时钟同步错误。
2. 归零编码（RZ）归零编码是NRZ编码的改进版本，它将每个位周期都划分为两个相等的时间段，当数据为0时，信号从高电平跳变到低电平，然后再返回高电平；当数据为1时，信号从高电平跳变到低电平，但在位周期的末尾并不返回高电平。
归零编码解决了NRZ编码的直流成分问题，但数据传输速率只有NRZ的一半。
3. 曼彻斯特编码曼彻斯特编码将每个位周期细分为两个相等的时间段，数据为0时，信号从高电平跳变到低电平，再返回高电平；数据为1时，信号从低电平跳变到高电平，再返回低电平。
曼彻斯特编码既解决了直流成分问题，又能够保持时钟同步，但传输速率只有RZ的一半。
4. 差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码是曼彻斯特编码的改进版，它引入了额外的位周期从而提高了传输速率。
差分曼彻斯特编码的规则是：数据位为1时，信号跳变，数据位为0时，信号不跳变。
它具有良好的时钟同步性和抗干扰性。
三、编码功能的意义和应用物理层提供的编码功能对于数据的传输速率、稳定性和可靠性至关重要。
通信原理概述以及数据编码技术我们来了解通信信道传送信息能力背后的一些原理以及数据编码技术。
由于此处将会谈及一些理论与数学计算，因此我将尽可能地避免复杂的数学问题，但也不可能完全忽略。
一、编码技术应用事实上，香农公式早已概括出带宽B和速率C 之间的关系：C=B*Log（1+SNR）式中B为信道带宽，所谓带宽是指能够以适当保真度传输信号的频率范围，其单位是Hz，它是信道本身固有的，与所载信号无关。
SNR为信噪比，它由系统的发收设备以及传输系统所处的电磁环境共同决定。
而速率C是一个计算结果，它由B和SNR共同决定，其单位为bps，在概念上表征为每秒传输的二进制位数。
可见，给定信道，则带宽B也随之给定，改变信噪比SNR可得到不同的传输速率C 。
MHz与Mbps有着一对多的关系，即同样带宽可以传输不同的位流速率。
同时，Mbps是依赖于应用的；而MHz则与应用无关。
如果要给它打一个形象的比喻，那么汽车时速与引擎转速恰到好处。
当给定旋转速度，在齿轮已知的情况下可以计算出汽车的速度。
在这个类比当中，齿轮起了一个桥梁的作用。
事实上，齿轮之于汽车和引擎就如编码系统之于速率和带宽。
编码是为计算机进行信息传输而被采用的。
通过对信息进行编码，许多技术上的问题，比如同步、带宽受限等都可以得到解决。
编码对于信息的可靠传输是至关重要的。
目前有两种基本的编码系列。
第一种是每N位添加一个同步位，以使同步成为可能（如当N=1时，为Manchester（曼彻斯特）编码；当N=4时，为4B5B编码），但这需要一个比原来更大的带宽。
而且同步位越多，带宽需要越大。
为了减小带宽，采用每7位添加一个同步位（即 7B8B编码）的编码系统是可能的，但随之而来的是，当传输较长一串相同类型的位流时，同步就变得非常困难了。
另一种编码系列是通过增加电平个数以减小带宽，电平数越多，带宽需要越少。
然而，当传输一长串由0 编码后得到的连续信号时，同步就变得几乎不可能了。
物理层的编码⽅式物理层的编码⽅式⽬录三⼤类概括：1. 单极性编码2. 极化编码NRZ(Non-Return to Zero, 不归零制)RZ(Return to Zero, 归零制)双相位编码曼彻斯特码差分曼彻斯特码3. 双极性编码传号交替反转码(AMI)双极性8连0替换码(B8ZS)3阶⾼密度双极性码(HDB3)单极性编码原理0电平表⽰“0”，正点平表⽰“1”缺点难以分辨⼀位的结束和另⼀位的开始发送⽅和接收⽅必须有时钟同步若信号中0或1连续出现，信号直流分量将累加，单极性编码的直流分量问题严重极化编码——不归零制编码(NRZ: Non-Return to Zero)不归零电平编码原理⽤负电平表⽰“0”，正电平表⽰“1” （或相反），就是⽤相反的电平分别表⽰零或1缺点难以分辨⼀位的结束和另⼀位的开始发送⽅和接收⽅必须有时钟同步尽管不会如单极性编码严重，但若信号中“0” 或“1”连续出现，信号直流分量仍将累加不归零反相编码原理信号电平的⼀次翻转代表1，⽆电平翻转代表0较不归零电平编码的优点由于每次遇到“1”（或“0”）都要发⽣跃迁，因此可以根据电平跃迁进⾏有限的同步（避免遇到多个1的时候没有响应）极化编码——归零制码(RZ: Return to Zero)原理⽤负电平表⽰0，正点平表⽰1，⽐特中位跳变到零电平，从⽽提供同步优点信号本⾝带有同步信息，经济性好，且不易出错缺点需要采⽤三个不同电平，两次信号变化来编码1⽐特，因此增加了占⽤的带宽极化编码——曼彻斯特码（Manchester）原理位周期中⼼向上跳变代表0，向下跳变代表1（或相反）优点克服了NRZ码的不⾜，每位中间的跳变既可以作为数据，⼜可以作为时钟，能够⾃同步，同时只采⽤两个电平，跳变减少，⽐RZ码效率更⾼极化编码——差分曼彻斯特编码(Differential Manchester)原理每⼀位中间跳变：表⽰时钟每⼀位位前跳变：表⽰数据有跳变表⽰0，⽆跳变表⽰1优点时钟、数据分离，便于提取双极性编码——双极性传号交替反转码(AMI)原理与RZ相同：采⽤三个电平：正、负、零与RZ不同的是：零电平表⽰0，正负电平的跃迁表⽰1，实现对1电平的交替反转优点对每次出现的1交替反转，使直流分量为0尽管连续0不能同步，但连续1可以同步总览。
