计算机网络中的数字到数字转换以及线路编码

计算机网络中的数字到数字转换

线路编码

将数字数据转换为数字信号的过程称为线路编码，它有助于接收器获得原始比特。文本、数字、音频或视频形式的数据在内部表示为一系列 1 和 0。因此，线路编码将一组位转换为数字信号。发送端将数字数据加密为数字信号，而接收端则对数字信号进行解码，重新生成数字数据。利用线路编码的主要目标是防止脉冲重叠和失真。数字信号本质上是谨慎的。示例是将数据从计算机发送到打印机。

线路编码技术基本上分为三种不同类型：

• 单极
• 极性
• 双极性

单极

在单极性编码中，仅使用一种极性，即，位1用于表示正电压，位0用于表示零电压或空闲线。它也称为单极不归零。这种类型的信令也称为开关信令。

单极问题

• 直流分量：当我们找出单极性信号的平均幅度时，该值将始终不为零，因为它会产生直流分量。并且具有直流分量的信号无法通过不能处理直流分量的介质。
• 同步： 为此，接收器必须依靠计时器来跟踪每个位的开始。

单极编码

极性

极性编码有四种类型。在极性编码中，使用两个级别的电压幅度。单极性编码的直流分量问题被最小化，并且线路上的平均电压电平降低。

• 极性不归零（Polar NRZ）：在极性编码中，正电压由位 1 表示，负电压由位 0 表示。这里使用两个电平的电压来表示二进制值。如果线路空闲，则没有转换。通过每次反转，接收器能够将计时器的启动与传输的实际到达同步。同样，极性不归零 (Polar NRZ) 有两种类型：NRZ-L 和 NRZ-I。

NRZ-L：当遇到不同的位时改变其电压电平。

NRZ-I：遇到位 1 时更改其电压电平。

Polar NRZ 的优点

这提供了同步，因为只要遇到 1 位，信号就会发生变化。

• 归零（RZ）：这种编码技术使用三种不同的电压电平来表示二进制值。位1用于表示正电压，位0用于表示负电压，零电压表示无电压。在每个位的后半部分，该信号进入静止状态（零）。

归零的问题

这会占用更多带宽，因为它需要两次信号变化来编码一位。

归零（RZ）

• 曼彻斯特编码：在曼彻斯特编码中，负到正的转换表示二进制 1，正到负的转换表示二进制 0。在每个位间隔的中间使用反转。这意味着位周期由两个相等大小的间隔表示。这里，位的逻辑电平由第一区间表示，而反逻辑电平由第二区间表示。

曼彻斯特编码

• 差分曼彻斯特：在差分曼彻斯特中，使用位中间的反转。转换由二进制 0 表示，无转换由二进制 1 表示。

不一样的曼彻斯特

双极编码

在双极性编码中，使用三种不同的电压电平，即正、负和零。零电平用于表示二进制0，正负电压表示交替1，以防止直流分量。交替标记反转 (AMI) 和伪三进制是双极编码的类型。

双极编码

表：不同数字到数字线路编码技术的比较

将二进制数据转换为数字信号位序列的过程称为线路编码。它也称为数字 PAM 格式。 

需要线路编码： 

我们总是会遇到不同类型的数据，例如文本、数字、图形图像、音频和视频。所有这些数据都以位序列的形式存储在计算机存储器中。如下所示，线路编码将比特序列转换为数字信号。 

有多种技术可将模拟信号转换为数字信号。然而，数字数据也可以从计算机等来源获得。从这样的来源获得的信息本质上是离散的。当这种类型的离散信号通过带限信道传输时，它就会变得分散。也就是说，脉冲分散并相互重叠，从而导致失真。这种失真称为符号间干扰。为了避免这种情况，我们不应该在传输介质上发送离散信号。相反，该数据在通过基带通信信道发送之前被转换为与基带信道兼容的 Pam 格式或线路代码。线路代码是指根据情况使用的各种脉冲格式。

线路代码的属性：

1. 无直流分量：

• 每个通信系统（例如电缆系统）都不允许通过它们传输直流信号。
• 因此，由于线路信号的平均值必须为零。

1. 自计时（同步能力）

• 符号或位同步对于每个数字通信系统都是必要的。
• 为了使接收器同步，线路代码波形中必须出现足够数量的零交叉。
• 这意味着转变必须总是在可预测的时间间隔之后发生；该特性被称为固有同步或隐身特性。

3、带宽压缩：

• 线路码的带宽应尽可能小。
• 与其他代码相比，多级课程的要求较少。

4、差分编码：

• 对于传输波形偶尔会发生反转的通信系统，差分编码很有帮助。
• 编码波形的极性在差分编码期间被翻转，而不会损害识别数据的能力。

5.抗噪声能力：

• 所选线路代码应具有非常高的抗噪性（能够最大限度地减少噪声影响）。
• 为了最大限度地减少由于噪声而引入的错误，这是必要的。

6. 最小人行横道：

• 应尽量减少相邻通道之间传输的人行横道。