資料編碼技術

編碼是將資料或給定的字元、符號、字母等序列轉換為指定格式的過程，用於安全傳輸資料。解碼是編碼的反向過程，用於從轉換後的格式中提取資訊。

編碼是使用各種電壓或電流電平模式來表示傳輸鏈路中數字訊號的1和0的過程。

常見的線路編碼型別包括單極性、極性、雙極性和曼徹斯特編碼。

編碼技術

根據資料轉換的型別，資料編碼技術可分為以下幾種型別。

模擬資料到模擬訊號 - 模擬訊號的調製技術，如幅度調製、頻率調製和相位調製，屬於此類。
模擬資料到數字訊號 - 此過程可以稱為數字化，它是透過脈衝編碼調製 (PCM) 完成的。因此，它只不過是數字調製。正如我們已經討論過的，取樣和量化是其中的重要因素。增量調製比 PCM 提供更好的輸出。
數字資料到模擬訊號 - 調製技術，如幅移鍵控 (ASK)、頻移鍵控 (FSK)、相移鍵控 (PSK) 等，屬於此類。這些將在後續章節中討論。
數字資料到數字訊號 - 本節介紹這些內容。有幾種方法可以將數字資料對映到數字訊號。其中一些是：

NRZ 碼中1表示高電壓電平，0表示低電壓電平。NRZ 碼的主要特性是電壓電平在位元間隔內保持不變。位元的結束或開始不會被指示，如果前一個位元的值和當前位元的值相同，它將保持相同的電壓狀態。

下圖解釋了 NRZ 編碼的概念。

如果考慮上述示例，由於存在長時間的恆定電壓電平序列，並且由於缺少位元間隔可能會丟失時鐘同步，因此接收器難以區分 0 和 1。

NRZ 有兩種變體，即：

只有當輸入訊號從 1 變為 0 或從 0 變為 1 時，訊號的極性才會發生變化。它與 NRZ 相同，但是輸入訊號的第一個位元應該具有極性變化。

如果輸入訊號出現1，則在位元間隔的開始處發生轉換。對於輸入訊號中的0，在位元間隔的開始處沒有轉換。

NRZ 碼的缺點是當存在一系列1和0時，發射機時鐘與接收機時鐘的同步會完全被打亂。因此，需要提供單獨的時鐘線。

每個位元時間檢查訊號電平兩次，在初始和中間都檢查。因此，時鐘速率是資料傳輸速率的兩倍，因此調製速率也加倍。時鐘來自訊號本身。這種編碼所需的頻寬更大。

雙相編碼有兩種型別。

在這種型別的編碼中，轉換在位元間隔的中間進行。對於輸入位元 1，結果脈衝的轉換是在間隔中間從高到低。而對於輸入位元0，轉換是從低到高。

在這種型別的編碼中，總是在位元間隔的中間發生轉換。如果在位元間隔的開始處發生轉換，則輸入位元為0。如果在位元間隔的開始處沒有發生轉換，則輸入位元為1。

下圖說明了對於不同的數字輸入，NRZ-L、NRZ-I、曼徹斯特雙相碼和差分曼徹斯特碼的波形。

在分組碼型別中，著名的有 4B/5B 編碼和 8B/6T 編碼。在這兩種過程中，位元的處理方式不同。

在曼徹斯特編碼中，傳送資料需要比 NRZ 編碼快兩倍的時鐘。這裡，顧名思義，4 位程式碼與 5 位程式碼對映，組中1的位數最少。

透過為每 4 個連續位元的塊分配一個等效的 5 位字，避免了 NRZ-I 編碼中的時鐘同步問題。這些 5 位字在一個字典中預先確定。

選擇 5 位程式碼的基本思想是，它應該有一個前導 0，並且最多有兩個字尾 0。因此，選擇這些字是為了每位元塊發生兩次事務。

我們使用兩個電壓電平透過單個訊號傳送單個位元。但是，如果我們使用超過 3 個電壓電平，我們可以每個訊號傳送更多位元。

例如，如果使用 6 個電壓電平在一個訊號上表示 8 個位元，則這種編碼稱為 8B/6T 編碼。因此，在這種方法中，我們最多有 729 (3^6) 個訊號組合和 256 (2^8) 個位元組合。

這些技術主要用於透過壓縮或編碼數字資料將其轉換為數字訊號，以便可靠地傳輸資料。

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