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时间:2019-06-27
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1、数据编码姓名__董迎顺__学号041440516由于计算机要处理的数据信息十分庞杂,有些数据库所代表的含义又使人难以记忆。为了便于使用,容易记忆,常常要对加工处理的对象进行编码,用一个编码符合代表一条信息或一串数据。对数据进行编码在计算机的管理中非常重要,可以方便地进行信息分类、校核、合计、检索等操作。因此,数据编码就成为计算机处理的关键。即不同的信息记录应当采用不同的编码,一个码点可以代表一条信息记录。人们可以利用编码来识别每一个记录,区别处理方法,进行分类和校核,从而克服项目参差不齐的缺点,节
2、省存储空间,提高处理速度。二进制数字信息在传输过程中可以采用不同的代码,各种代码的抗噪声特性和定时能力各不相同,实现费用也不一样,几种常用的编码方案:单极性码、极性码、双极性码、归零码、双相码、不归零码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码、多电平编码、4B/5B编码。首先介绍两个基本概念:基带信号和频带信号。基带信号是原始电信号,其频谱从零频附近开始,例如基带话音信号的频率范围为300~3400Hz,基带图像信号的频率范围为0~6MHz。频带信号是经过调制后的信号,它的特征是携带信息、适合在信道中传输
3、、频谱具有带通形式且中心频率远离零频。这一节讲述数字数据的基带传输,下一节讲述数字数据的频带传输。二进制数据采用基带传输时可以采用不同的编码方案,各种编码的抗噪声特性和定时能力各不相同,实现费用也不一样。数字基带信号的码型设计应遵循以下原则:(1)对于传输频率很低的信道,传输的码型频谱中应不包含直流分量。(2)可以从基带信号中提取比特定时信号,使得代码具有自定时能力。(3)基带编码应具有内在检错能力,可以检测传输过程中出现的差错。(4)码型变换过程应具有透明性,即编码与信源的统计特性无关。(5)尽
4、量减少基带信号频谱中的高频分量。这样可以提高信道的频谱利用率,还可以减少串扰。下面介绍几种常用的编码方案,1.单极性码在这种编码方案中,只用正的(或负的)电平表示数据。例如,在图2-3中我们用+3V表示二进制数字“0”,而用0V表示二进制数字“1”。单极性码用在电传打字机(TTY)接口以及PC机与TTY兼容的接口中,这种代码需要单独的时钟信号配合定时,否则当传送一长串0或1时,发送机和接收机的时钟将无法同步。另外单极性码的抗噪声特性也不好,而且这种编码的功率谱中有丰富的低频分量,不能用于基带传输。
5、2.极性码在这种编码方案中,分别用正和负电平表示二进制数“0”和“1”,例如在图2-3中用+3V表示二进制数字“0”,而用-3V表示二进制数字“1”。由于这种编码有正负极性的差别,因而抗干扰特性较好,但仍然需要另外的同步信号。另外,这种二元码中“1”或“0”分别对应某个电平,相邻电平不存在制约关系,没有纠错能力。3.归零码在归零码(ReturntoZero,RZ)中,码元中间的信号回归到0电平,因此任意两个码元之间被0电平隔开,与以上仅在码元之间有电平转换的编码方案相比,这种编码方案有更好的噪声抑
6、制特性。因为噪声对电平的干扰比对电平转换的干扰要强,而这种编码方案是以识别电平转换边来判别“0”和“1”信号的。图2-3中表示出的是一种双极性归零码。可以看出,从正电平到零电平的转换边表示码元“0”,而从负电平到零电平的转换边表示码元“1”,同时每一位码元中间都有电平转换,使得这种编码成为自定时的编码。4.不归零码整个码元期间电平保持不变的代码称为不归零码(NotReturntoZero,NRZ)。图2-3中所示的不归零码的规律是当“1”出现时电平翻转,当“0”出现时电平不翻转,也叫做见一就翻不归
7、零码(NRZ-1)。这种代码也叫差分码,用于区别数据“1”和“0”的不是电平高低,而是电平是否转换。NRZ-1用在终端到调制解调器的接口中。这种编码实现简单而且费用低,但不是自定时的,长串的“0”会使得码流失去同步。5.双相码双相码要求每一比特中都要有一个电平转换,因而这种编码的最大优点是自定时,同时双相码也有检测错误的功能,如果某一位中间缺少了电平翻转,则被认为是违例代码。6.双极性码在双极性编码方案中,信号在正、负、零3个电平之间变化。一种典型的双极性码就是所谓的信号交替反转编码(Altern
8、ateMarkInversion,AMI)。在AMI信号中,数据流中遇到“1”时使电平在正和负之间交替翻转,而遇到“0”时则保持零电平。双极性是三进制编码方法,脉冲宽度是码元周期的一半,它比二进制编码的抗噪声特性更好,如图2-4a所示。AMI具有内在的检错能力,当正负脉冲交替出现的规律被打乱时容易识别出来,这种情况叫AMI违例。AMI编码用在T1线路中。 这种编码方案的缺点是传送长串“0”时会失去位同步信息,对此改进的方案有两种。一种是3阶高密度双极性码HDB3,这种码流中连续“0
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