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  • 一、 数字数据 编码 数字信号、 二、 非归零编码 ( NRZ )、 三、 归零编码 ( RZ )、 四、 反向不归零编码 ( NRZI )、 五、 曼彻斯特编码、 六、 差分曼彻斯特编码、 七、 4B/5B 编码、





    一、 数字数据 编码 数字信号



    数字数据 编码为 数字信号 的编码方式 :

    ① 非归零编码 ( NRZ )

    ② 曼彻斯特编码

    ③ 差分曼彻斯特编码


    后面的编码仅做了解

    ④ 归零编码 ( RZ )

    ⑤ 反向不归零编码 ( NRZI )

    ⑥ 4B/5B 编码





    二、 非归零编码 ( NRZ )



    非归零编码 ( NRZ ) :


    高电平 1 1 1 , 低电平 0 0 0 ;

    编码 实现 简单 ;


    没有检错功能 ;

    无法判断 码元 的 开始 , 结束 ;

    收发双方 无法 保持同步 ;

    在这里插入图片描述



    非归零编码 同步示例 :

    ① 发送数据 : 如果发送连续 50 个 高电平 1 1 1 ;

    ② 接受数据 : 那么接收端就会接受到一个长条持续高电平 , 无法判断接收了多少高电平 ;

    ③ 码元宽度信息 : 接收端需要知道发送端的 码元宽度 , 才可以解析接受到了多少高电平数据 ;

    ④ 建立同步 : 因此在发送数据之前 , 首先要通知接收方 , 当前发送的数据的码元宽度 , 建立同步后 , 才能开始发送数据 ;





    三、 归零编码 ( RZ )



    归零编码 ( RZ ) :

    信号 电平 在一个码元之内 , 必须要恢复到 0 0 0 ;

    每个码元的 后半段 都是 0 0 0 , 前半段表示 电平 高低 ;

    在这里插入图片描述
    如果发送持续低电平数据 , 此时也会出现大量持续的低电平数据 ;

    这里需要 发送端 和 接收端 同步 ;





    四、 反向不归零编码 ( NRZI )



    反向不归零编码 ( NRZI ) :

    信号 电平翻转 表示 0 0 0 , 信号电平不变 表示 1 1 1 ;

    在这里插入图片描述
    如果 发送端 持续 发送 0 0 0 数据 , 此时可以明确分辨出数据个数 ;

    如果 发送端 持续 发送 1 1 1 高电平数据 , 接收端还是会接收到 连续的长条形的 高电平数据 ;

    这里需要 发送端 和 接收端 同步 ;





    五、 曼彻斯特编码



    曼彻斯特编码 :

    码元间隔 : 将 码元 分成 相等间隔 ;

    前低后高 : 前一个间隔 低电平 , 后一个间隔 高电平 表示 码元 1 1 1 ;

    前高后低 : 前一个间隔 高电平 , 后一个间隔 低电平 表示 码元 0 0 0 ;

    两个作用 : 每个 码元 中间 都会出现电平跳变 , 该跳转既可以作为时钟信号 , 又可以作为 数据信号 ;

    时钟信号 : 可以使 发送方 和 接收方 进行时钟同步 ;


    频带宽度 : 该编码 占用的 频带宽度 是 原始基带宽度 的 2 2 2 ; 一个时钟周期内 , 其脉冲个数是 2 2 2 个 , 其数据传输速率 , 是调制速率的 1 / 2 1/2 1/2 , 一个脉冲就是一个码元 , 相当于 2 2 2 个码元携带 1 1 1 比特的数据量 ;

    在这里插入图片描述







    六、 差分曼彻斯特编码



    差分曼彻斯特编码 :

    码元为 1 1 1 : 前半个码元 电平 与 上一个 码元的 后半个码元 电平相同 ;

    码元为 0 0 0 : 前半个源码 电平 与 上一个 码元的 后半个码元 电平相反 ;

    编码特点 : 每个码元 都有一次电平跳变 ; 实现 自同步 ;

    差分曼彻斯特编码 与 曼彻斯特编码 区别是 : 差分曼彻斯特编码 抗干扰性强 , 其它与曼彻斯特编码一致 , 也是 2 2 2 码元 携带 1 1 1 比特信息量 ;

    在这里插入图片描述





    七、 4B/5B 编码



    4B/5B 编码 : 在 比特流 中 插入 额外 比特 , 打破 一连串的 0 0 0 1 1 1 , 使用 5 5 5 比特 编码 4 4 4 比特数据 , 然后传递给接收方 ;

    编码效率 : 80 % 80\% 80% ;

    展开全文
  • 不归零编码NRZ

    万次阅读 2018-04-18 14:13:14
    信号电平的一次反转代表1,电平变化表示0,并且在表示完一个码元后,电压需回到0 不归零编码是效率最高的编码 缺点是存在发送方接收方的同步问题 单极性不归零码,无电压(也就是元电流)用来表示"...
    【转载路径】http://blog.chinaunix.net/uid-28458801-id-3839892.html

    在传送分组时,USB应用了NRZI编码方式。

    信号电平的一次反转代表1,电平不变化表示0,并且在表示完一个码元后,电压不需回到0

      不归零制编码是效率最高的编码

      缺点是存在发送方和接收方的同步问题

      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"。

      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。

      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 (Non Return Zero)。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。

     


    RZ,NRZ与NRZI编码解释

            RZ 编码(Return-to-zero Code),即归零编码
                在 RZ 编码中,正电平代表逻辑 1,负电平代表逻辑 0,并且,每传输完一位数据,信号返回到零电平,

            也就是说,信号线上会出现 3 种电平:正电平、负电平、零电平:
            

            从图上就可以看出来,因为每位传输之后都要归零,所以接受者只要在信号归零后采样即可,这样就不在需要单独的时钟信号。
            实际上,RZ 编码就是相当于把时钟信号用归零编码在了数据之内。这样的信号也叫做自同步(self-clocking)信号。
            
    这样虽然省了时钟数据线,但是还是有缺点的,因为在 RZ 编码中,大部分的数据带宽,都用来传输“归零”而浪费掉了。
            
    那么,我们去掉这个归零步骤,NRZ 编码(Non-return-to-zero Code)就出现了,和 RZ 的区别就是 NRZ 是不需要归零的:
            NRZ 编码(Non-return-to-zero Code),不归零编码。

            

        这样,浪费的带宽又回来了,不过又丧失宝贵的自同步特性了,貌似我们又回到了原点,其实这个问题也是可以解决的,不过待会儿再讲,先看看什么是 NRZI:

        
    NRZI 编码(Non-Return-to-Zero Inverted Code)和 NRZ 的区别就是 NRZI 用信号的翻转代表一个逻辑,信号保持不变代表另外一个逻辑。

        
    USB 传输的编码就是 NRZI 格式,在 USB 中,电平翻转代表逻辑 0电平不变代表逻辑1(NRZI 遇 0 翻转遇 1 不变):

            
                        
            翻转的信号本身可以作为一种通知机制,而且可以看到,即使把 NRZI 的波形完全翻转,所代表的数据序列还是一样的,
            对于像 USB 这种通过差分线来传输的信号尤其方便.

    现在再回到那个同步问题:
            的确,NRZ 和 NRZI 都没有自同步特性,但是可以用一些特殊的技巧解决。比如,先发送一个同步头,内容是 0101010 的方波,让接受者通过这个同步头计算出发送者的频率,然后再用这个频率来采样之后的数据信号,就可以了。
            
    在 USB 中,每个 USB 数据包,最开始都有个同步域(SYNC),这个域固定为 0000 0001,这个域通过 NRZI 编码之后,就是一串方波(复习下前面:NRZI 遇 0 翻转遇 1 不变),接受者可以用这个 SYNC 域来同步之后的数据信号。
            
    此外,因为在 USB 的 NRZI 编码下,逻辑 0 会造成电平翻转,所以接受者在接受数据的同时,根据接收到的翻转信号不断调整同步频率,保证数据传输正确.
            
    但是,这样还是会有一个问题,就是虽然接受者可以主动和发送者的频率匹配,但是两者之间总会有误差。假如数据信号是 1000 个逻辑1,经过 USB 的 NRZI 编码之后,就是很长一段没有变化的电平,在这种情况下,即使接受者的频率和发送者相差千分之一,就会造成把数据采样成 1001 个或者 999 个 1了。
            
            
    USB 对这个问题的解决办法,就是强制插 0,也就是传说中的 bit-stuffing,如果要传输的数据中有 7 个连续的 1,发送前就会在第 6 个 1 后面强制插入一个 0,让发送的信号强制出现翻转,从而强制接受者进行频率调整。接受者只要删除 6 个连续 1 之后的 0,就可以恢复原始的数据了。
            
            
    既然说编码,那就顺便把另一种极常用的编码也说一下把:曼彻斯特编码
            
    曼彻斯特( Manchester )码是一种双相码。用高电平到低电平的转换边表示 0 ,而用低电平到高高电平的转换边表示 1 。

        注:以上关于电平的表示,具体环境或者不同教材给出的规定可能不同,但是原理相同!

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  • 归零编码 编码数学模型: 1.当前时钟,输入为低,输出则为低;输入为高,输出则为高 2.逻辑0逻辑1通常用于调制信道信号的不同状态,例如-12V+12V 3.由于没有使信道归零的逻辑状态,故称为NRZ Code 4.信道...

    非归零编码
    编码数学模型:
    1.当前时钟,输入为低,输出则为低;输入为高,输出则为高
    2.逻辑0和逻辑1通常用于调制信道信号的不同状态,例如-12V和+12V
    3.由于没有使信道归零的逻辑和状态,故称为NRZ Code
    4.信道简单,易于实现,但信道的传输特性较差

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    非归零反转编码(NRZI)
    编码数学模型:
    1.当前时钟,若输入为低,输出则保持前一拍的电平逻辑
    2.当前时钟,若输入为高,输出电平逻辑则发生翻转
    3.NRZI的信道特性得到改善,信号能保证一定的翻转率
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    编码数学模型:
    1.当前时钟,若输入为低,输出为低
    2.当前时钟,若输入为高,输出前半拍为高,后半拍为低
    3.RZ编码可用其中的一个逻辑将信道归零,例如逻辑零。信道特性较好,但需要2倍的频道带宽
    在这里插入图片描述
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  • 不归零编码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码 不归零制(NRZ):正电平代表1, 负电平代表0 曼彻斯特编码: 位周期中心的向上跳变代表0, 位周期中心的向下跳变代表1,但也可以反过来定义。 在每一位的中心处始终都...

    计算机网络中的物理层数字信号的编码

    不归零制编码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码

    • 不归零制(NRZ):正电平代表1, 负电平代表0
    • 曼彻斯特编码: 位周期中心的向上跳变代表0, 位周期中心的向下跳变代表1,但也可以反过来定义。
    • 在每一位的中心处始终都有跳变。位开始边界有跳变代表0,而位开始边界没有跳变代表1.

    输入
    二进制位
    输出
    不归零制编码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码的波形

    例子:
    Alt
    代码如下:

    #include <iostream>
    #include <string.h>
    using namespace std;
    
    //不归零制
    void NRZ(char *num) {
        int len = strlen(num);
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            if (num[i] == '0') {
                cout << "_ ";
            } else {
                cout << "- ";
            }
        }
        cout << endl;
    }
    
    //曼彻斯特
    void Mcoding(char *num) {
        int len = strlen(num);
        for (int i = 0; i < len; i++) {
            if (num[i] == '0') {
                cout << "_- ";
            } else {
                cout << "-_ ";
            }
        }
        cout << endl;
    }
    
    //差分曼彻斯特
    void CMcoding(char *num) {
        int len = strlen(num);
        char ans[len * 2];
        if (num[0] == '1') {
            ans[0] = '-', ans[1] = '_';
        } else {
            ans[0] = '_', ans[1] = '-';
        }
        for (int i = 1, j = 0; i < len; i++) {
            j = 2 * i; //记录下标的
            if (num[i] == '0') {
                //当前位置0
                if (num[i - 1] == '1') { 
                    //前一位置是1
                    ans[j] = ans[j - 2];
                    ans[j + 1] = ans[j - 1];
                } else { 
                    //前一位置是0
                    ans[j] = ans[j - 2];
                    ans[j + 1] = ans[j - 1];
                } 
            } else { 
                // 当前位置是1
                if (num[i - 1] == '1') { 
                    // 前一位置是1
                    ans[j] = ans[j - 1];
                    ans[j + 1] = ans[j - 2];
                } else { 
                    // 前一位置是0
                    ans[j] = ans[j - 1];
                    ans[j + 1] = ans[j - 2];
                }
            }
        }
        for (int i = 0; i < len * 2; i++) {
            if (i && i % 2 == 0) cout << " ";
            cout << ans[i];
        }
        cout << endl;
    }
    
    int main() {
        char num[40];
        cin >> num;
        NRZ(num);
        Mcoding(num);
        CMcoding(num);
        return 0;
    }
    
    

    结果:
    Alt
    ***概念写的不全可自行百度~~~ ***

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