数字通信中的编码(学习笔记)

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了数字通信中的编码(学习笔记)。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

编码种类

RZ(Return Zero Code)编码

也称为归零码,就是在 一个周期内,用二进制传输数据位,在数据脉冲结束后,需要维持一段时间的低电平。
RZ编码又分为两种:

  • 单极性归零码
    低电平表示0,正电平表示1,如下图:

数字通信中的编码(学习笔记)

红色的线表示数据,只占据一部分的周期,剩下周期部分为归零段

  • 双极性归零码
    高电平表示1,负电平表示0

数字通信中的编码(学习笔记)

RZ编码特点:能够同时传递 时钟信号和数据信号 ,但由于归零,需要占用一部分的带宽

NRZ(Non Return Zero Code)编码

也称不归零编码,即正电平表示1,低电平表示0。它与RZ码的区别就是它不用归零,也就是说,一个周期可以全部用来传输数据,这样传输的带宽就可以完全利用

使用NRZ编码若想传输高速同步数据,基本上都要带有时钟线,因为本身NRZ编码无法传递时钟信号。但在低速异步传输下可以不存在时钟线,但在通信前,双方设备要约定好通信波特率,例如UART

一般常见的带有时钟线的传输协议都是使用NRZ编码或者差分的NRZ编码

示意图:

数字通信中的编码(学习笔记)

NRZI(Non Return Zero Inverted Code)编码

反向不归零编码,集成了前两种编码的优点,即既能传输时钟信号,又能尽量不损失系统带宽

编码方式:当电平状态发生变化时,表示的数据为0,信号电平不变表示1 (开始)

USB2.0通信的编码方式就是NRZI编码

波形示意图:(表示00100010)

数字通信中的编码(学习笔记)
特点:

1)在传输的数据中,很少出现全1的状态,故接收端可以根据发送端的电平变化确定采样时钟频率

2)如出现数据为全1的状态,也就是说信号线一直保持一个状态,这个时候时钟信号就无法传输,接收端就无法同步时钟信号,这该如何解决呢?

解决方式:
在一定数量的1之后强行插入一个0,就是说若信号线状态一直持续一段时间不变的话,发送端强行改变信号线的状态,接收端则只需要将这个变化忽略掉就可以了
USB2.0的协议中规定为传输7个1则在数据中插入一个0
举例发送数据1111 1111 ,如下图:

数字通信中的编码(学习笔记)

NRZ 和 NRZI 都没有自同步特性,但是可以用一些特殊的技巧解决。比如,先发送一个同步头,内容是 0101010 的方波,让接受者通过这个同步头计算出发送者的频率,然后再用这个频率来采样之后的数据信号,就可以了

曼彻斯特编码

利用信号的 跳变方向来决定数据 的。在位中间,信号由高向低跳变表示数据0,信号由低向高跳变表示数据1 (这个起始也可以反过来,看具体怎么约定)
波形示意图:(数据1001 1010)

数字通信中的编码(学习笔记)

差分曼彻斯特编码

差分曼彻斯特编码就是在 位起始点 的跳变,来判断数据的高低,每个位中间都会翻转,来保证时钟信号。

数字通信中的编码(学习笔记)

表现形式

对于以上的编码格式,可以以以下形式表现。

单端信号

单端信号指的是用一个线传输的信号,参考一般为地。单端信号是在一跟导线上传输的与地之间的电平差。当把信号从A点传递到B点时,需保证A点和B点的地电势是一样的(或者通过一根地线来保证)。优点是成本低,缺点是抗干扰能力比较差。

数字通信中的编码(学习笔记)

1.地电势差的波动影响:一条信号传输线上A点和B点对地电势差应该一致,不一致就会出现问题。假设A点电势高于B点,在信号线上就会形成微小的压差,也就会产生微弱的电流。恰恰就是这微弱的电流使我们的信号发生干扰。

2.地端电流的大小影响信号的幅值波动:地端的电流是动态的,忽大忽小,因此具有一定的波动,所以单端信号对地电压也会发生波动,这种波动会影响信号的幅度,从而信号质量会大大降低。

所以,一般单端信号用于低频电路中,适合于高幅度信号,不适合低幅度信号。

差分信号

差分传输是一种信号传输的技术,区别于传统的一根信号线一根地线的做法,差分传输在这两根线上都传输信号,这两个信号的振幅相等,相位相差180度,极性相反。在这两根线上传输的信号就是差分信号。

数字通信中的编码(学习笔记)

差分信号常用于高速电路中,例如 LVDS(低电压差分信号)。差分信号如上图的下半部分,顾名思义,差分信号就是两条信号线。差分(difference)又名差分函数或差分运算,差分的结果反映了离散量之间的一种变化,是研究离散数学的一种工具。

它将原函数 f(x) 映射到 f(x+a) - f(x+b) ,根据这个公式可以推出差分输出信号如何计算了,所以看到上面的图片可以推出输出信号的幅度为什么会是那个样子。

  1. 差分信号的两条传输线会随着地端同时变化,因此其差值是固定的,因此证明出差分信号的抗干扰能力比较强,同时噪声也会被同时加载到两条传输线上,其差值也为零。
  2. 两条传输线也会抑制电磁干扰( EMI ),原理为:两根线靠得很近且信号幅值相等,这两根线与地线之间的耦合电磁场的幅值也相等,同时他们的信号极性相反,其电磁场将相互抵消。因此对外界的电磁干扰也小。(右手定则)
  3. 差分信号时序定位准确,差分信号的接受端是两根线上的信号幅值之差发生正负跳变的点,作为判断逻辑0/1跳变的点的。而普通单端信号以阈值电压作为信号逻辑0/1的跳变点,受阈值电压与信号幅值电压之比的影响较大,不适合低幅度的信号。

差分信号也有缺点,其缺点也是其优点造成的:在PCB设计时,单端信号可以只有一根信号线,地线走地平面。然而差分信号一定要走两根等长、等宽、紧密靠近、且在同一层面的线,这样会发生走线密集的情况。

常见的差分信号通信协议有 CAN Bus、RS485和RS422、USB、Ethernet(以太网)、PCI-E、SATA、HDM、LVDS 等

其他

欸,没找到,有没有大佬知道还有其他的,可以在评论区告诉我。。。

参考

RZ、NRZ、NRZ1、曼彻斯特编码_rz波形_bobuddy的博客-CSDN博客

曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码 - zhan_p - 博客园 (cnblogs.com)

单端信号、差分信号、差模信号和共模信号 - 知乎 (zhihu.com)

常用逻辑电平标准总结_夏沫の浅雨的博客-CSDN博客 (多跳转链接,学习量大)

快速理解通信中的编码与调制 - 知乎 (zhihu.com)文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-505641.html

到了这里,关于数字通信中的编码(学习笔记)的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处: 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请点击违法举报进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • 【机器学习算法】KNN鸢尾花种类预测案例和特征预处理。全md文档笔记(已分享,附代码)

    本系列文章md笔记(已分享)主要讨论机器学习算法相关知识。机器学习算法文章笔记以算法、案例为驱动的学习,伴随浅显易懂的数学知识,让大家掌握机器学习常见算法原理,应用Scikit-learn实现机器学习算法的应用,结合场景解决实际问题。包括K-近邻算法,线性回归,逻

    2024年02月19日
    浏览(47)
  • 学习笔记|LED点亮原理|三极管在数字电路中的应用|Keil中的Tab设置|C51中对准双向口|STC32G单片机视频开发教程(冲哥)|第四集-上:点亮LED

    为什么LED能点亮? 概念引入:输出电压=VCC就是高电平,输出电压 =GND(一般是OV)就是低电平,分别用1和0来表示,这个是理想值。 现在STC 的带硬件USB的MCU支持用硬件USB下载,因为用的是USB-HID通信协议,不需要安装任何驱动。STC打狗棒、降龙棍、开天斧、屠龙刀核心板以及STC开

    2024年02月14日
    浏览(39)
  • 「Verilog学习笔记」用优先编码器①实现键盘编码电路

    专栏前言 本专栏的内容主要是记录本人学习Verilog过程中的一些知识点,刷题网站用的是牛客网   分析  用此编码器实现键盘的编码电路。 注意:编码器的输出是低电平有效,而键盘编码电路输出的是正常的8421BCD码,是高电平有效。因此将编码器的输出取反就是8421编码输出

    2024年02月05日
    浏览(44)
  • 【AI】深度学习在编码中的应用(7)

    目录 一、损失函数在图像压缩中的应用 二、损失函数的常见指标 2.1 感知指标 2.2 经典失真指标 本文来梳理和学习人工智能编码的第4个环节损失函数设计。 损失函数用于指导图像压缩算法的优化过程。在设计图像压缩系统时,常用的损失函数包括重构损失(reconstruction los

    2024年01月21日
    浏览(42)
  • 【AI】深度学习在编码中的应用(11)

           目前,视觉数据的智能编码压缩技术仍处于快速发展阶段,其主要发展趋势反映在新架构、新内容和新场景三个维度。以下具体将从隐式神经表示、多模态视觉数据压缩和面向人机混合智能的编码三个方面展开梳理和学习。 隐式神经表示(Implicit Neural Representation

    2024年01月23日
    浏览(46)
  • 【AI】深度学习在编码中的应用(6)

    目录 一、熵模型和自适应熵编码 1.1 区别 1.2 联系 二、关于自适应熵模型 前面我们讨论了基础架构设计、分析合成变换,本文来梳理和学习编码的第三步,自适应熵模型。 自适应熵模型和熵编码在概念和应用上有一些区别,同时也存在一定的联系。 1.1 区别 ——定义与目标

    2024年01月25日
    浏览(36)
  • 【AI】深度学习在编码中的应用(10)

    目录 先看2个定义:P帧和B帧 基于层次学习的高效视频压缩技术 基于B帧的B-EPIC方法 今天来学习编码配置优化技术。 在视频压缩中,P帧和B帧都是关键的概念,它们与I帧一起构成了视频压缩的三种基本帧类型。 P帧,即预测帧,是通过充分降低图像序列中前面已编码帧的时间

    2024年01月23日
    浏览(45)
  • 【AI】深度学习在编码中的应用(5)

    接上,我们今天来梳理和学习第2步,分析/合成变换的几种方式。 基于RNN架构的方法定义 : 在分析/合成变换中,基于RNN(循环神经网络)架构的方法是指利用RNN模型来学习和表示输入数据(如序列数据)中的模式、结构和依赖关系,并根据这些学习到的特征来进行分析或合

    2024年01月22日
    浏览(41)
  • 【AI】深度学习在编码中的应用(3)

    接上,本文重点梳理基础架构设计相关的知识。 有损/无损神经数据压缩: 有损神经数据压缩和无损神经数据压缩是两种不同的数据压缩方法,它们在神经科学领域中被广泛应用。以下是它们的定义、应用场景和关键技术: 有损神经数据压缩: 定义:有损神经数据压缩是指

    2024年01月21日
    浏览(64)
  • 深度学习笔记之稀疏自编码器

    本节以一道 算法八股题 为引,介绍 稀疏自编码器 。 下列方法中,可以用于特征 降维 的方法包括( 多选 ) ( ) (quad) ( ) A mathcal A quad A 主成分分析 PCA text{PCA} PCA B mathcal B quad B 线性判别分析 LDA text{LDA} LDA C mathcal C quad C 深度学习 SparseAutoEncoder text{SparseAutoEncoder} SparseAutoE

    2024年02月01日
    浏览(62)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包,优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包