通讯线路编码类型总结
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1) 不归零制码(NRZ:Non-Return to Zero)原理:用两种不同的电平分别表示二进制信息“0”和“1”,低电平表示“0”,高电平表示“1”。
缺点: a 难以分辨一位的结束和另一位的开始;b 发送方和接收方必须有时钟同步;c 若信号中“0”或“1”连续出现,信号直流分量将累加。
2) NRZ-Inverted (NRZI)1改变:“1”为物理电平上的改变。
“0”为没有改变。
0改变:“0”为物理电平上的改变。
“1”为没有改变。
改变发生在当下位元的时钟脉冲前缘。
但是,NRZI 会有长串的0或1 位元出现,导致时脉回复有困难,可以使用一些编码技巧(例如游长限制)来解决。
曼彻斯特代码永远有时脉信号,但传输效率比NRZI 低。
NRZI 编码被用于磁带的录音、CD的刻录和标准USB的传讯。
3) 曼彻斯特码(Manchester),也称相位编码原理:每一位中间都有一个跳变,从低跳到高表示“0”,从高跳到低表示“1”。
优点:克服了NRZ码的不足。
每位中间的跳变即可作为数据,又可作为时钟,能够自同步。
缺点:带宽利用率低,只有50%。
如10M以太网,有效带宽是10M,但实际占用带宽却有20M.4) 差分曼彻斯特码(Differential Manchester)原理:每一位中间都有一个跳变,每位开始时有跳变表示“0”,无跳变表示“1”。
位中间跳变表示时钟,位前跳变表示数据。
优点:时钟、数据分离,便于提取。
5) MLT-3在100BASE-TX网络中采用MLT-3传输方式。
为Crescendo Communications公司(1993年被CIsco 公司并购)所发明的基带传输技术,相传Mario Mazzola、Luca Cafiero与Tazio De Nicolo三人共同开发此项技术,因此命名为“MLT-3”。
MLT-3在多种文献中解释为多阶基带编码3或者三阶基带编码。
就三阶而言,信号通常区分成三种电位状态,分别为:“正电位”、“负电位”、“零电位”。
4B5B关闭窗口概念分析随着网络的普及、综合布线的应用日趋广泛,传输等级也愈来愈高,从3类到4类再到5类,到目前已有6类布线产品投放市场。
描述语定义这些等级的主要参数就是传输带宽(MHZ)。
与此同时,网络应用也层出不穷。
传输介质从10Base5(粗缆)、10Base2(细缆)、10BaseT(双绞线)、10BaseFL(光纤) 到100BaseTX(STP/UTP)、100BaseT4(4/5类UTP)、100BaseFX(光纤),到目前千兆快速网业已出现。
用来描述这些应用得主要参数则是速率(Mbps)。
事实上,申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,其单位似Hz,它是信道本身国有的,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。
技术探讨如果要给与打一个形象的比喻,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编码;当N=4时,为4B5B编码),但这需要一个比原来更大的带宽。
列举工业数据通信的编码方案-回复工业数据通信的编码方案是指在工业领域中用于将信息从一台设备传输到另一台设备的编码技术。
这些编码方案可以确保数据的稳定传输,并提高通信的可靠性和效率。
在工业数据通信中,有许多不同的编码方案可供选择,每种方案都有其独特的优势和适用性。
下面将一步一步回答列举的编码方案,讨论它们的工作原理以及在工业领域中的应用。
1. 脉冲编码调制(Pulse Code Modulation, PCM):PCM是一种常用的数字编码方案,用于将模拟信号转换为数字信号,并在传输过程中进行编码和解码。
它将连续的模拟信号分割为离散的样本,并使用固定的位数表示每个样本的幅度。
PCM在工业自动化中广泛应用,特别是在工业控制系统中用于传输传感器数据和控制信号。
2. 调幅键控(Amplitude Shift Keying, ASK):ASK是一种数字调制技术,可以通过调整载波的幅度来表示数字数据。
在工业数据通信中,ASK经常用于短距离无线传输和射频识别(RFID)等应用中。
ASK的优点是简单且成本低廉,但它对噪声和干扰较为敏感。
3. 频移键控(Frequency Shift Keying, FSK):FSK是一种数字调制技术,它通过改变载波的频率来表示数字数据。
FSK在工业自动化中常用于远距离无线传输,例如在工厂中采集传感器数据并将其传输到控制中心。
与ASK相比,FSK对噪声和干扰具有更好的抗干扰性能。
4. 相移键控(Phase Shift Keying, PSK):PSK是一种数字调制技术,它通过改变载波的相位来表示数字数据。
PSK在工业数据通信中被广泛应用,例如在数字通信系统中用于传输数据和语音。
PSK的优点是能够在有噪声和干扰的环境中实现可靠的数据传输。
5. 正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM):OFDM是一种多载波调制技术,它将高速数据信号分成多个低速子载波进行传输。
线路编码和crc校验编码线路编码(Line Coding)和CRC(Cyclic Redundancy Check)校验编码是在数字通信中常用的两种编码技术。
1. 线路编码(Line Coding):-定义:线路编码是将数字信号映射到模拟信号的过程。
它是一种将数字比特流转换为模拟信号的技术,用于在传输介质上表示数字数据。
-目的:主要用于数字通信系统中,确保数据在传输过程中的正确性和可靠性。
-常见类型:-非归零编码(Non-Return-to-Zero,NRZ):使用两个电平表示二进制位0 和1。
-归零编码(Return-to-Zero,RZ):将信号在每个比特周期的中间返回到零电平。
-曼彻斯特编码:在每个比特周期的中间发生电平变化,有助于时钟同步。
-差分曼彻斯特编码:基于曼彻斯特编码,但通过电平的变化来表示二进制位的值。
- 4B/5B 编码:将4位数据编码成5位,以确保不会出现太多连续的零或连续的一。
2. CRC 校验编码(Cyclic Redundancy Check):-定义:CRC 是一种循环冗余校验的技术,通过在数据中附加冗余信息(校验码),以检测在传输过程中的错误。
-目的:用于检测和纠正数据传输中的错误,特别是在数字通信和存储中。
-工作原理:将发送的数据附加上一个CRC 校验码,接收方通过计算接收到的数据的CRC 校验码,然后与接收到的CRC 校验码进行比较,以判断是否有错误发生。
-常见标准:CRC 校验常用于以太网、无线通信(如Wi-Fi)等通信协议中。
这两种编码技术通常一起使用,以确保在数字通信中的数据完整性和可靠性。
线路编码用于将数字数据转换为适合传输的信号形式,而CRC 校验编码用于在传输过程中检测和纠正错误。
无线通信网络中的信道编码技巧在无线通信网络中,信道编码是一种重要的技术,用于提高数据传输的可靠性和效率。
它通过在传输过程中引入冗余信息来纠正和检测错误,以最大限度地减少错误传输和丢失。
本文将介绍几种常见的信道编码技巧,包括卷积码、纠错码和调制编码。
1. 卷积码卷积码是一种流水线编码技术,它将输入信息流分割成一系列短序列,并通过在每个分段中添加冗余信息来增强数据的可靠性。
卷积码通常由一个或多个滑动窗口寄存器和一个组合逻辑门组成。
输入数据位经过滑动窗口寄存器,并与门电路进行逻辑操作,生成输出编码位。
卷积码具有较强的纠错能力和较低的复杂度,因此被广泛应用于无线通信中。
2. 纠错码纠错码是一种通过添加冗余信息来检测和纠正传输错误的编码技术。
它基于错误检测和纠正算法,可以在接收到有误的数据时自动纠正错误。
常见的纠错码包括海明码和Reed-Solomon码。
海明码通过添加校验位来实现错误检测和纠正,而Reed-Solomon码则使用插值和多项式除法来实现更高级别的纠错能力。
3. 调制编码调制编码是一种将数字数据转换为模拟信号的编码技术。
调制技术可以将数字信号转换为适合在无线通信信道上传输的模拟信号。
常见的调制编码技术包括振幅移键调制(ASK)、频率移键调制(FSK)和相移键调制(PSK)。
调制编码可以提高数据的抗干扰能力和传输效率,使得无线通信信道更加稳定可靠。
4. 自适应编码自适应编码是一种根据通信信道的特性和环境状态自动调整编码方式和参数的技术。
它可以根据信道的质量和干扰噪声的情况进行动态调整,以最大限度地提高传输效果。
自适应编码常用于具有时变信道条件的无线通信系统,例如移动通信和卫星通信。
通过自适应编码,可以实现更高的编码效率和较低的误码率。
在无线通信网络中,信道编码技巧的应用可以提高数据传输的可靠性和效率。
卷积码、纠错码和调制编码等技术在无线通信中得到广泛应用,并不断得到改进和优化。
自适应编码的引入使得通信系统可以根据实时信道状况进行动态调整,进一步提高了通信的可靠性和性能。
通讯线路编码类型总结
通信线路的编码就像商品的包装,商品包装的目的是使商品更适合运输,在运输过程中不受损,同样,线路编码的目的就是使编码后的二进制数据更适合线路传输。
常用的光接口码型有NRZ、NRZI;电接口码型有HDB3、BnZS、CMI、Manchester、MLT-3。
NRZ码:
NRZ即Non-Return to Zero Code,非归零码,光接口STM-NO、
1000Base-SX、1000Base-LX采用此码型。
NRZ是一种很简单的编码方式,用0电位和1点位分别二进制的“0”和“1”,编码后速率不变,有很明显的直流成份,不适合电接口传输。
NRI编码如下图所示:
NRZI码:
NRZI即Non-Return to Zero Inverted,非归零反转码,光接口
100Base-FX使用此码型。
编码不改变信号速率。
NRZI编码规则:
1).如果下一个输入二进制位是“1”,则下一个编码后的电平是当前电平跳变后的电平;
2).如果下一个输入二进制位是“0”,则编码后的电平与当前保持一致。
NRZI编码如下图所示:
NRZ和NRZI都是单极性码,即都只有正电平和零电平,没有负电平,所以NRZ和NRZI码中有很多直流成份,不适合电路传输,并且NRZ和NRZI 编码本身不能保证信号中不包含长连“0”或长连“1”出现,不利于时钟恢复。
MLT-3码:
MLT-3即Multi-Level Transmit -3,多电平传输码,MLT-3码跟NRZI码有点类型,其特点都是逢“1”跳变,逢“0”保持不变,并且编码后不改变信号速率。
如NRZI码不同的是,MLT-3是双极性码,有”-1”、“0”、“1”三种电平,编码后直流成份大大减少,可以进行电路传输,100Base-TX采用此码型。
MLT-3编码规则:
1).如果下一输入为“0”,则电平保持不变;
2).如果下一输入为“1”,则产生跳变,此时又分两种情况。
(a).如果前一输出是“+1”或“-1”,则下一输出为“0”;
(b).如果前一输出非“0”,其信号极性和最近一个非“0”相反。
MLT-3编码如下所示:
AMI码:
AMI即Alternate Mark Inversion,信号交替反转码,AMI类型的编码有HDB3、B3ZS、B8ZS等。
AMI编码规则:输入的“0”仍然是0,输入的“1”交替的变换为+1、-1。
AMI编码如下图所示:
AMI能保证编码后无直流分量,但AMI本身无法保长连“0”和长连“1”出现。
这就出现HDB3、B3ZS、B8ZS,这三种编码成功弥补了AMI码的这种缺陷。
HDB3码:
HDB3即High Density Bipolar of order 3 code,三阶高密度双极性码。
编码规则:
1).当原码没有四个以上连“0”串时,AMI码就是HDB3码。
2).当出现四个以上连“0”串时,将第四个“0”变成与其前面一非“0”同极性的符号,由于这个符号破坏了极性交替反转的规则,因此叫做破坏符号,用V符号表示(+1为+V,-1为-V),相邻的V符号也需要极性交替。
3).当V符号之间有奇数个非“0”时,是能满足交替的,如为偶数,则不能满足,这时再将该小段的第一个“0”变成“+B”或“-B”,B符号与前一个非“0”符号相反,并让后面的非“0”符号从V符号开始交替变化。
HDB3码如下图所示:
换一种更好记的方法:两V码之间原始码个数为为奇数时,用000V代替0000,为偶数时,用B00V代替0000,B00V之后,原始极性码必须与V码极性相反。
如下图所示:
B3ZS码:
B3ZS即Bipolar with three-zero substitution,三阶双极性码,T3线路用此编码。
编码规则与HDB3相同,只是编码后能允许最多连“0”的个数从HDB3的三个减小到两个。
B3ZS码如下所示:
B8ZS码:
B8ZS即Bipolar with eigth-zero substitution,八阶双极性码,如果源码中没有8个或以上连“0”串时,这时AMI码就是B8ZS码,如果有8个或以上连“0”时,将8个“0”替换成“000VB0VB”,其他规则同HDB3码。
T1线路采用此编码。
如下所示:
CMI码:
CMI即Code Mark Inversion,信号反转码。
编码规则:输入的“1”交替用-1和+1表示,“0”用电平从-1到+1的跳变表示,也就是一个上升沿。
E4和SMT-1e线路采用此编码,编码后信号速率被提高,其实是以牺牲带宽来换取传输特性。
如下图所示:
Manchester码:
使用电平从+1到-1的变化表示“0”,使用电平从-1到+1的变化表示“1”,编码效率低,只有50%,同CMI一样,是拿带宽换取传输特性,10Base-T使用此编码。
如下图所示:
各种链路与码型对应表:。