计算机网络数字传输

2022-04-19 计算机网络数字传输

本文概述

数字到数字的转换
单极
极性
双极
模拟到数字的转换

数据可以模拟或数字形式表示。计算机使用数字形式存储信息。因此, 数据需要以数字形式转换, 以便可以被计算机使用。
数字到数字的转换数模编码是通过数字信号表示的数字信息。将计算机生成的二进制1和0转换为可以在导线上传播的电压脉冲序列时, 此过程称为数模编码。

文章图片
数位编码分为三类：

单极编码
极性编码
双极性编码

文章图片
单极

数字传输系统通过诸如电线或电缆之类的介质链路发送电压脉冲。
在大多数类型的编码中, 一个电压电平代表0, 另一电压电平代表1。
每个脉冲的极性决定了它是正还是负。
这种编码类型称为单极性编码, 因为它仅使用一种极性。
在单极性编码中, 极性分配给1二进制状态。
在这种情况下, 1表示为正值, 0表示为零值。
在单极性编码中, 将“ 1”视为高电压, 将“ 0”视为零电压。
单极编码更简单, 更便宜地实现。

文章图片
单极性编码有两个使该方案不太理想的问题：

直流分量
同步化

极性

极性编码是一种使用两种电压电平的编码方案：一种是正电压, 另一种是负电压。
通过使用两个电压电平, 降低了平均电压电平, 并且减轻了单极性编码方案的DC分量问题。

文章图片
NRZ

NRZ代表不归零。
在NRZ编码中, 信号的电平可以表示为正或负。

NRZ中最常用的两种方法是：
NRZ-L：在NRZ-L编码中, 信号的电平取决于其表示的位的类型。如果某位为0或1, 那么它们的电压将分别为正和负。因此, 可以说信号的电平取决于位的状态。
NRZ-I：NRZ-I是代表1位的电压电平的反转。在NRZ-1编码方案中, 在代表1位的正负电压之间发生转变。在该方案中, 0位表示无变化, 而1位表示电压电平的变化。

文章图片
RZ

RZ代表归零。
每个位必须有一个信号变化才能实现同步。但是, 要每时每刻改变, 我们需要具有三个值：正, 负和零。
RZ是提供三个值的编码方案, 正电压代表1, 负电压代表0, 零电压代表无。
在RZ方案中, 在每个间隔的一半, 信号返回零。
在RZ方案中, 1位由正零表示, 0位由负零表示。

文章图片
RZ的缺点：
它执行两次信号更改以对一位进行编码以获取更多带宽。
双相

双相是一种编码方案, 其中信号在位间隔的中间发生变化, 但不会返回零。

双相编码以两种不同的方式实现：
曼彻斯特

它在位间隔的中间更改信号, 但不会返回零以进行同步。
在曼彻斯特编码中, 负到正的转换表示二进制1, 而正到负的转换表示0。
曼彻斯特具有与RZ方案相同的同步级别, 除了它具有两个幅度级别。

曼彻斯特差分

它在位间隔的中间更改信号以进行同步, 但是在间隔开始时是否存在过渡将决定该位。转换表示二进制0, 没有转换表示二进制1。
在曼彻斯特编码方案中, 两个信号变化代表0, 一个信号变化代表1。

文章图片
双极

双极性编码方案代表三个电压电平：正电压, 负电压和零电压。
在双极编码方案中, 零电平表示二进制0, 而二进制1由正负电压交替表示。
如果第一个1位由正振幅表示, 则第二个1位由负电压表示, 第三个1位由正振幅表示, 依此类推。即使当1位不连续时, 这种交替也可能发生。

双极可归类为：

文章图片
AMI

AMI代表交替标记反转, 其中标记工作来自电报, 表示1。因此, 可以将其重新定义为交替1反转。
在双极性AMI编码方案中, 0位由零电平表示, 而1位由正负电压交替表示。

优点：

直流分量为零。
1s位序列是同步的。

坏处：

此编码方案不能确保0s位长字符串的同步。

B8ZS

B8ZS代表双极8取代。
北美采用了此技术以提供0s位长序列的同步。
在大多数情况下, B8ZS的功能类似于双极性AMI, 但是唯一的区别是, 当出现较长的0s位序列时, 它可以提供同步。
B8ZS通过在0字符串模式内提供称为违规的强制人工信号更改来确保长0字符串的同步。
当出现八个0时, B8ZS会根据前1位的极性对0s字符串模式进行一些更改。
如果前1位的极性为正, 则八个0将被编码为零, 零, 零, 正, 负, 零, 负, 正。

文章图片

如果前1位的极性为负, 则八个0将被编码为零, 零, 零, 负, 正, 零, 正, 负。

HDB3

HDB3代表高密度双极3。
HDB3技术首先在欧洲和日本采用。
HDB3技术旨在提供0s位长序列的同步。
在HDB3技术中, 违规模式基于前一位的极性。
当出现四个0时, HDB3会查看自上次替换以来发生的1s位数。
如果1s的位数为奇数, 则在第四个连续的0处违反。如果前一位的极性为正, 则违反为正。如果前一位的极性为负, 则冲突为负。

自上次替换以来的1s位数是否为奇数。

文章图片
如果1s位数为偶数, 则在第一个和第四个连续0s处进行违规。如果前一位的极性为正, 则违规为负；如果前一位的极性为负, 则违规为正。
自上次替换以来为1s的位数是否为偶数。

文章图片
模拟到数字的转换

将模拟信号数字化时, 这称为模数转换。
假设人类以模拟信号的形式发送声音, 我们需要将不易产生噪声的模拟信号数字化。它要求减少模拟消息中的值数量, 以便可以在数字流中表示它们。
在模数转换中, 连续波形中包含的信息将转换为数字脉冲。

模数转换技术
PAM

PAM代表脉冲幅度调制。
PAM是一种用于模数转换的技术。
PAM技术获取模拟信号, 对其进行采样, 然后根据采样结果生成一系列数字脉冲, 其中采样意味着以相等的间隔测量信号的幅度。
PAM技术在数据通信中没有用, 因为它将原始波形转换为脉冲, 但是这些脉冲不是数字的。为了使它们数字化, 将PAM技术修改为PCM技术。

文章图片

文章图片
PCM

PCM代表脉冲编码调制。
PCM技术用于修改PAM产生的脉冲以形成数字信号。为此, PCM量化了PAM脉冲。量化是将特定范围内的整数值分配给采样实例的过程。
PCM由四个独立的过程组成：PAM, 量化, 二进制编码和数模编码。

文章图片
【计算机网络数字传输】PCM

文章图片

推荐阅读

上一篇：计算机网络TCP/IP模型

下一篇：什么是传输媒体（）