tag 标签: 数据编码

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    2017-7-5 11:21
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    人们可以利用编码来识别每一个记录,区别处理方法,进行分类和校核,从而克服项目参差不齐的缺点,节省存储空间,提高处理速度。 二进制数字信息在传输过程中可以采用不同的代码,各种代码的抗噪声特性和定时能力各不相同,实现费用也不一样。下面介绍几种常用的编码方案:单极性码、极性码、双极性码、归零码、双相码、不归零码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码、多电平编码、4B/5B编码(在进行数据编码时应遵循系统性、标准性、实用性、扩充性和效率性)。 1、单极性码 在这种编码方案中,只适用正的(或负的)电压表示数据。例如,用+3V表示二进制数字“0”,用0V表示二进制数字“1”。单极性码用在电传打字机(TTY)接口以及PC机和TTY兼容的接口中,这种代码需要单独的时钟信号配合定时,否则当传送一长串0或1时,发送机和接收机的时钟将无法定时,单极性码的抗噪声特性也不好。 2、极性码 在这种编码方案中,分别用正电压和负电压表示二进制数“0”和“1”。例如:用+3V表示二进制数数字“0”,用—3V表示二进制数“1”。这种代码的电平差比单极码大,因而抗干扰性好,但仍需要另外的时钟信号。 3、双极性码 在双极性编码方案中,信号在3个电平(正、负、零)之间变化。一种典型的双极性码就是信号反转交替编码(AMI)。在AMI信号中,数据流遇到“1”时使电平在正和负之间交替翻转,而遇到“0”时则保持零电平。双极性是三进制信号编码方法,它与二进制编码相比抗噪声特性更好。AMI有其内在的检错能力,当正负脉冲交替出现的规律被打乱时容易识别出来,这种情况叫做AMI违例。这种编码的缺点就是当传送长串“0”时会失去位同步信息。对此稍加改进的一种方案是“6零取代”双极性码B6ZS。即把连续6个“0”用一组代码代替。这一组代码中若含有AMI违例,便可以被接收机识别出来。 4、归零码 在归零码中,码元中间的信号回归到零电平,因此,任意两个码元之间被零电平隔开。与以上仅在码元之间有电平转换的编码方案相比,这种编码方案有更好的噪声抑制性。因为噪声对电平的干扰 5、双相码 双相码要求每一位中都要有一个电平转换。因而这种代码的最大优点是自定时,同时双相码也有检测错误的功能,如果某一位中间缺少了电平翻转,则被认为是违例代码。 6、不归零码 不归零码的规律是当“1”出现时电平翻转,当“0”出现时电平不翻转。因而数据“1”和“0”的区别不是高低电平,而是电平是否转换。这种代码也叫差分码,用在终端到调制解调器的接口中。这种编码的特点是实现起来简单且费用低,但不是自定时的。 7、曼彻斯特编码 曼彻斯特编码是一种双相码。在上图中,用高电平到低电平的转换边表示“0”,用低电平到高电平的转换边表示“1”,相反的表示也是允许的。位中间的电平转换边既表示了数据代码,同时也作为定时信号使用。曼彻斯特编码用在以太网中。 8、差分曼彻斯特编码 这种编码也是一种双相码,和曼彻斯特编码不同的是,这种码元中间的电平转换边只作为定时信号,不表示数据。数据的表示在于每一位开始处是否有电平转换:有电平转换表示“0”,没有电平转换表示“1”。差分曼彻斯特编码用在令牌环网中。 从曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码的图形中可以看出,这两种双相码的每一个码元都要调制为两个不同的电平,因而调制速率是码元速率的两倍。这对信道的宽带提出了更高的要求,所以实现起来更困难也更昂贵。但由于其良好的抗噪声特性和自定时功能,在局域网中仍被广泛使用。 9、多电平编码 这种编码的码元可取多个电平之一,每个码元可代表几个二进制位。例如,令M=2的n次方(M为码元种类数,n为位数),设M=4,则n=2,也就是说,若表示码元的脉冲取4个电平之一,则一个码元可表示两个二进制位。与双相码相反,多电平的数据速率大于波特率,因而可提高频带的利用率。但是这种代码的抗噪声特性不好,在传输过程中信号容易畸变到无法区分。 在数据通信中,选择什么样的数据编码要根据传输的速度、信道的带宽、线路的质量以及实现的价格等因素综合考虑。 10、4B/5B编码 在曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码中,每位中间都有一次电平跳变,因此波特率是数据速率的两倍。对于100Mbps的高速网络,如果采用这类编码方法,就需要200M的波特率,其硬件成本是100兆波特率硬件成本的5~10倍。 为了提高编码的效率,降低电路成本,可以采用4B/5B编码。这种编码方法的原理如下图所示。 这实际上是一种两级编码方案。系统中使用不归零码,在发送到传输介质之前要变成见1就翻不归零码(NRZ-I)。NRZ-I代码序列中1的个数越多,越能提供同步定时信息,但如果遇到长串的0,则不能提供同步信息。所以在发送到介质之前还需要经过一次4B/5B编码,发送器扫描要发送的位序列,4位分为一组,然后按照如下所示的4B/5B编码表的对应规则变换成5位的代码。 5位二进制代码的状态共有32种,在上表中选用的5位代码中1的个数都不少于两个,这就保证了在介质上传输的代码能提供足够多的同步信息。另外,还有8B/10B编码等方法,其原理是类似的。
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    时间: 2019-6-12 19:41
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    上传者: royalark_912907664
    本文针对二维码编译原理进行了深入分析和研究,并详细描述了QRCode技术生成二维码过程中的编译规则,分别对数据编码和纠错码编码进行了全面分析,最后还简单介绍了使生成的二维码矩阵布局更合理以便于扫码器更清楚的读取信息的掩码。二维码采用双维更高效编码的方法,通过详细描述二维码编译原理,和引入实例进行说明验证,进一步说明了二维码双维编码的高效性;在代码编制上利用构成计算机内部逻辑基础的"0"、"1"比特流的概念的巧妙性;和生活中二维码使用的方便性。