数字信号编码方法-数字数据转化技术

2.3.2.1　非归零码和归零码

（1）单极性非归零码，无电压表示“0”，恒定正电压表示“1”，每个码元时间的中间点是采样时间，判决门限为半幅电平，见图2-9（a）。

（2）双极性非归零码，“1”码和“0”码都有电流，“1”为正电流，“0”为负电流，正和负的幅度相等，判决门限为零电平，见图2-9（b）。

（3）单极性归零码，当发“1”码时，发出正电流，但持续时间短于一个码元的时间宽度，即发出一个窄脉冲；当发“0”码时，仍然不发送电流，见图2-9（c）。

（4）双极性归零码，其中“1”码发正的窄脉冲，“0”码发负的窄脉冲，两个码元的时间间隔可以大于每一个窄脉冲的宽度，取样时间是对准脉冲的中心，见图2-9（d）。

2.3.2.2　曼彻斯特编码

曼彻斯特编码是目前应用最广泛的编码方法之一。典型的曼彻斯特编码波形如图2-10所示。曼彻斯特编码的规则是：每比特的周期可分为前T/2与后T/2两部分；通过前T/2传送该比特的反码，通过后T/2传送该比特的源码。

图2-9　数字信号编码

（a）单极性非归零码；（b）双极性非归零码；（c）单极性归零码；（d）双极性归零码

图2-10　数字数据信号的波形

（a）曼彻斯特编码；（b）差分曼彻斯特编码

曼彻斯特编码的优点是：(www.xing528.com)

（1）每个比特的中间有一次电平跳变，两次电平跳变的时间间隔可以是T/2或T，利用电平跳变可以产生收发双方的同步信号。因此，曼彻斯特编码信号又称作“自含钟编码”信号，发送曼彻斯特编码信号时无需另发同步信号。

（2）曼彻斯特编码信号不含直流分量。曼彻斯特编码的缺点是效率较低，如果信号传输速率是10Mbit/s，那么发送时钟信号频率应为20MHz。

2.3.2.3　差分曼彻斯特编码（Difference Manchester）

差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进。工业上应用广泛的令牌环网采用的就是差分曼彻斯特编码。典型差分曼彻斯特编码波形如图2-10所示。差分曼彻斯特编码与曼彻斯特编码不同点主要是：

（1）每比特的中间跳变仅做同步之用。

（2）每比特的值根据其开始边界是否发生跳变来决定。一个比特开始处出现电平跳变表示传输二进制“0”；不发生跳变表示传输二进制“1”。

曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码是数据通信中最常用的数字数据信号编码方式。它们的优点是明显的，但也有明显的缺点，那就是它需要的编码的时钟信号频率是发送信号频率的两倍。

2.3.2.4　4B/5B码

4B/5B码是在IEEE 802.9a等以太网标准中的编码方案，因其效率高和容易实现而被采用。在同样的20MHz钟频下，利用4B/5B编码可以在10Mbit/s的10 BASE-T电缆上得到16Mbit/s的带宽。FDDI、100BASE—TX和100BASE—FX使用的就是4B/5B编码。

4B/5B编码方案是把数据转换成5位符号传输。这些符号保持线路的交流（AC）平衡；在传输中，其波形的频谱为最小。信号的直流（DC）分量变化小于额定中心点的10％。

这种编码的特点是将欲发送的数据流每4位作为一个组，然后按照4B/5B编码规则将其转换成相应5位码。5位码共有32种组合，但只采用其中的16种对应4位码的16种，其他的16种未用或者用作控制码，以表示帧的开始和结束、光纤线路的状态（静止、空闲、暂停）等。