数字传输

数据可以以模拟或数字形式表示。计算机使用数字形式存储信息。因此，数据需要转换为数字形式，以便计算机可以使用。

数字到数字转换

数字到数字编码是通过数字信号表示数字信息。当计算机生成的二进制 1 和 0 被转换为一系列可在电线上传播的电压脉冲时，此过程称为数字到数字编码。

数字到数字编码分为三类

• 单极性编码
• 极性编码
• 双极性编码

单极性

• 数字传输系统通过介质链路（例如电线或电缆）发送电压脉冲。
• 在大多数类型的编码中，一个电压电平表示 0，另一个电压电平表示 1。
• 每个脉冲的极性决定它是正还是负。
• 这种类型的编码称为单极性编码，因为它只使用一种极性。
• 在单极性编码中，极性分配给二进制状态 1。
• 其中，1 表示正值，0 表示零值。
• 在单极性编码中，'1' 被视为高电压，'0' 被视为零电压。
• 单极性编码实现起来更简单、更便宜。

单极性编码存在两个问题，使得该方案不太理想

• 直流分量
• 同步

极性

• 极性编码是一种使用两个电压电平的编码方案：一个为正，另一个为负。
• 通过使用两个电压电平，平均电压电平降低，并且缓解了单极性编码方案的直流分量问题。

NRZ

• NRZ 代表不归零。
• 在 NRZ 编码中，信号电平可以表示为正或负。

NRZ 中使用的两种最常见方法是

NRZ-L：在 NRZ-L 编码中，信号的电平取决于它所代表的比特类型。如果比特为 0 或 1，则它们的电压分别为正和负。因此，我们可以说信号的电平取决于比特的状态。

NRZ-I：NRZ-I 是表示 1 比特的电压电平的反转。在 NRZ-I 编码方案中，表示 1 比特的正负电压之间会发生转换。在此方案中，0 比特表示无变化，1 比特表示电压电平的变化。

RZ

• RZ 代表归零。
• 为了实现同步，每个比特必须有信号变化。然而，要与每个比特一起变化，我们需要三个值：正、负和零。
• RZ 是一种编码方案，它提供三个值，正电压表示 1，负电压表示 0，零电压表示无。
• 在 RZ 方案中，在每个间隔的中途，信号返回零。
• 在 RZ 方案中，1 比特由正到零表示，0 比特由负到零表示。

RZ 的缺点

它执行两次信号变化来编码一个比特，这需要更多的带宽。

双相

• 双相是一种编码方案，其中信号在比特间隔的中间变化但不归零。

双相编码以两种不同的方式实现

曼彻斯特编码

• 它在比特间隔的中间改变信号，但不归零以进行同步。
• 在曼彻斯特编码中，负到正转换表示二进制 1，正到负转换表示 0。
• 曼彻斯特编码具有与 RZ 方案相同的同步级别，只是它具有两个幅值级别。

差分曼彻斯特编码

• 它在比特间隔的中间改变信号以进行同步，但间隔开始时是否存在转换决定了比特。转换表示二进制 0，无转换表示二进制 1。
• 在曼彻斯特编码方案中，两次信号变化表示 0，一次信号变化表示 1。

双极性

• 双极性编码方案表示三个电压电平：正、负和零。
• 在双极性编码方案中，零电平表示二进制 0，二进制 1 由交替的正负电压表示。
• 如果第一个 1 比特由正幅度表示，则第二个 1 比特由负电压表示，第三个 1 比特由正幅度表示，依此类推。即使 1 比特不连续，这种交替也会发生。

双极性可分为

AMI

• AMI 代表**交替标记反转**，其中标记一词来自电报，表示 1。因此，它可以重新定义为**交替 1 反转**。
• 在双极性 AMI 编码方案中，0 比特由零电平表示，1 比特由交替的正负电压表示。

优点

• 直流分量为零。
• 1 比特序列是同步的。

缺点

• 此编码方案不能确保长串 0 比特的同步。

B8ZS

• B8ZS 代表**双极性 8 零替代**。
• 此技术在北美采用，用于提供长串 0 比特的同步。
• 在大多数情况下，B8ZS 的功能类似于双极性 AMI，但唯一的区别是它在出现长串 0 比特时提供同步。
• B8ZS 通过在 0 串模式中提供强制性人工信号变化（称为违规）来确保长串 0 的同步。
• 当出现八个 0 时，B8ZS 会根据前一个 1 比特的极性对 0 串模式进行一些更改。
• 如果前一个 1 比特的极性为正，则八个 0 将编码为零、零、零、正、负、零、负、正。

• 如果前一个 1 比特的极性为负，则八个 0 将编码为零、零、零、负、正、零、正、负。

HDB3

• HDB3 代表**高密度双极性 3**。
• HDB3 技术最初在欧洲和日本采用。
• HDB3 技术旨在提供长串 0 比特的同步。
• 在 HDB3 技术中，违规模式基于前一个比特的极性。
• 当出现四个 0 时，HDB3 会查看自上次替换以来出现的 1 比特数量。
• 如果 1 比特的数量是奇数，则在第四个连续 0 的位置进行违规。如果前一个比特的极性为正，则违规为正。如果前一个比特的极性为负，则违规为负。

如果自上次替换以来 1 比特的数量是奇数。

如果 1 比特的数量是偶数，则在第一个和第四个连续 0 的位置进行违规。如果前一个比特的极性为正，则违规为负，如果前一个比特的极性为负，则违规为正。

如果自上次替换以来 1 比特的数量是偶数。

模拟到数字转换

• 当模拟信号被数字化时，这称为模拟到数字转换。
• 假设人以模拟信号的形式发送语音，我们需要将模拟信号数字化，使其不易受噪声影响。它需要减少模拟消息中的值数量，以便它们可以在数字流中表示。
• 在模拟到数字转换中，连续波形中包含的信息被转换为数字脉冲。

模拟到数字转换技术

PAM

• PAM 代表**脉冲幅度调制**。
• PAM 是一种用于模拟到数字转换的技术。
• PAM 技术获取模拟信号，对其进行采样，并根据采样结果生成一系列数字脉冲，其中采样意味着以相等的时间间隔测量信号的幅度。
• PAM 技术在数据通信中用处不大，因为它将原始波形转换为脉冲，但这些脉冲不是数字的。为了使它们数字化，PAM 技术被修改为 PCM 技术。

PCM

• PCM 代表**脉冲编码调制**。
• PCM 技术用于修改 PAM 创建的脉冲以形成数字信号。为了实现这一点，PCM 对 PAM 脉冲进行量化。量化是将特定范围内的整数值分配给采样实例的过程。
• PCM 由四个独立的过程组成：PAM、量化、二进制编码和数字到数字编码。

PCM