通讯历史

这个人渴望与他人交流，这导致他寻求各种方式。从史前男子的手势或手势开始，以获得口语。后来，他需要能够使用烟雾信号，反光镜，旗帜信号来扩大自己在地理环境中的交流，所有这些都具有共同的目的，并且能够满足并仍然满足当时的需求。随着时间的流逝和技术的进步，莫尔斯电码（Morse CODE）通过电缆的电报机实现了长距离和数秒内的通信。

后来，人们设计了一些方法以能够在远距离传输语音，从而诞生了电话。后来出现了无线电通信，然后通过电视传输图像。

在60年代，计算机时代开始了，将几台计算机相互连接的想法在70年代成为现实。在这最后一点上，重点将主要放在计算机之间，它们之间的通信上。界面，技术和手段。

通信技术和电信

目的和主要部分

通信的主要目的是在两个实体之间交换信息。

来源：这是生成要传输的数据的设备。

发送器：通常，生成的数据不会像生成的那样进行传输。发射机对产生电磁信号的信息进行转换和编码，该信息将通过某个传输系统进行传输。

传输系统：可以是从简单传输线到将源与目标连接起来的复杂网络的电缆。

接收器：接收来自传输系统的信号并将其转换为目标设备可以处理的方式

目的地：从接收器获取数据。

资料传输

发送方和接收方之间的数据传输始终通过传输介质进行。它们可以分为有指导的和无指导的。在这两种情况下，通信都是通过电磁波进行的。在双绞线，同轴电缆和光纤等被引导的介质中，通过沿物理路径限制波来传输波。相比之下，非引导装置提供了一种传输电磁波但不进行传播的方式，例如通过空气，海洋或真空传播。

模拟和数字信号

考虑到数据的性质，如何进行物理传播以及在处理过程中需要进行哪些处理或调整，以确保所接收到的数据易于理解。它们是数字或模拟实体。在通信中，这两个术语经常用于表征以下三个概念：

数据：携带信息的实体。信号是电或电磁编码

信号传输：是通过合适的介质传播信号的行为

传输：是指通过信号的传播和处理进行的数据通信。

数据

模拟数据可以在一定的连续时间间隔内获取值。

数字数据采用离散值。

模拟数据可以是语音，它是强度值，会不断变化。数字数据就是文本。

我们以语音作为模拟数据的示例。在人声的声学频谱中，可以找到20 Hz和20 KHz之间的频率分量。尽管语音中的大部分能量是在低频中发现的，但实验表明，低于600-700 Hz的频率对人耳中语音的清晰度几乎没有贡献。

数字数据的最典型示例是文本字符串或字符。尽管文本更适合人类，但它们通常不容易在处理或通信系统中传输或存储（以字符形式）。这样的系统被设计用于二进制数据。这就是为什么要设计大量代码以用位序列表示字符的原因。也许第一个最著名的例子是莫尔斯电码，目前是ASCII码。

讯号

在通信系统中，使用电信号将数据从一个点传播到另一点。模拟信号是连续变化的电磁波。数字信号是可以通过电缆传输的电压脉冲序列。例如，恒定的正电压电平可以表示二进制1，恒定的负电压电平可以表示0。

例子

就语音而言，数据可以由占据相同频谱的电磁信号直接表示。

传播

模拟信号和数字信号都可以通过合适的传输介质进行传输。

如何处理这些信号的不良情况将取决于特定的传输系统。下表更详细地指定了这些详细信息：

数据和信号

	模拟数据	数字数据
模拟信号	有两种选择：（1）信号占用与模拟数据相同的频谱；（2）对模拟数据进行编码，使其占据频谱的不同部分。	使用编解码器对模拟数据进行编码以生成位字符串
数字信号	使用调制解调器对数字数据进行编码以生成模拟信号	有两种选择：（1）信号由代表两个半年度值的两个电压电平组成（2）对数字数据进行编码以产生具有所需特性的数字信号

信号处理

	模拟传输	数字广播
模拟信号	它通过放大器传播；如果信号用于表示模拟或数字数据，则将其同等对待	假定模拟信号代表数字数据。信号通过中继器传播；在每个转发器中，从输入信号中获得两个数字数据，并将其用于重新生成新的模拟输出信号。
数字信号	不曾用过	数字信号表示一串1或0，可以表示数字数据，也可以是对模拟数据进行编码的结果。信号通过传播

选择最佳的传输方式：

模拟信号和数字信号都可以通过合适的传输介质进行传输。模拟传输是一种不管其内容如何都传输模拟信号的方法。信号可以表示模拟数据（例如语音）或数字数据（例如通过uin调制解调器传递的二进制数据）。在所有情况下，信号都会随着距离的增加而减弱，因此必须使用放大器来实现更大的距离。

在模拟传输中，当使用级联放大器时，信号会越来越失真。对于模拟数据，由于数据可理解，因此可能会允许某些小的失真。对于数字传输而言，情况恰恰相反，因为放大器会引入噪声，而这些噪声将成为错误。

相反，在数字传输中，它取决于信号的内容。数字信号只能在有限的距离内传输，因为衰减和其他负面因素会在传输的数据中引入误差。在这种情况下，将使用转发器，这些转发器将重新生成零和一的模式并重新发送。

与模拟通信方面的各种投资相反，当前的选择是将数字技术作为最可靠的传输介质。前者逐渐占领了用户和公司。让我们给出为什么这种趋势会出现在数字技术中的原因。

数字技术：大规模集成（LSI）和超大规模（VLSI）技术的改进已经减少了数字处理器技术的尺寸和成本。相反，模拟技术没有发生类似的变化。数据完整性：使用中继器代替放大器时，噪声和其他负面影响不会累积。这意味着使用数字技术可以在传输数据的同时使用更低质量的线路在更长距离内保持数据完整性。容量利用率：对于诸如通过卫星和光纤的媒体而言，铺设宽带传输线已变得可行。为了有效利用所有这些带宽，需要高度的复用。数字技术（时分）比模拟技术（分频）更容易且成本更低。安全性和私密性：加密技术可以应用于先前已数字化的数字或模拟数据。集成：通过模拟和数字数据处理，可以以类似方式处理所有信号。通过这种方式，可以使用相同的基础结构集成语音，视频和数据。

传输干扰

在任何通信系统中，必须接受的是，由于传输的各种不利因素和不幸，接收到的信号将不同于发射的信号。

最严重的干扰是：

衰减和衰减失真延迟失真噪声

衰减

在任何传输介质中，信号能量都会随着距离而衰减。可以建立关于衰减的三个考虑。

首先，接收到的信号必须具有足够的能量，以使接收器中的电子电路能够正确检测和解释该信号。其次，要无错误地接收信号，信号必须保持足够高的水平，高于噪声。第三，衰减是频率的增加函数。

综上所述; 前两个问题是通过控制信号能量来解决的，为此使用了中继器或放大器。

第三个问题在模拟信号的情况下尤其重要，因为衰减随频率变化，接收信号失真，从而降低了清晰度。

延迟失真

对于导向媒体而言，这是一种特殊现象。这是由于信号在介质中的传播速度随频率而变化的事实引起的。

对于频带受限的信号，速度趋向于在中心频率附近更高，并且随着您接近频带的两端而降低。这被称为延迟失真，因为接收信号由于其组件遭受的可变延迟而失真。

噪声

在任何传输的数据中，除了插入在发射器和接收器之间的无用信号之外，接收到的信号还将包括由传输系统引入的失真所修改的传输信号。后者称为噪音

噪声可以根据其来源分类为：

热噪声：

这是由于导体内电子的热搅动。顾名思义，它存在于所有电子设备和传输介质中，它是温度函数。

互调噪声：

当不同频率的信号共享相同的传输介质时，会产生互调噪声，这将产生两个原始频率之和或相差或多个原始频率的倍数的信号。这可能是由于系统故障或使用过多信号能量引起的。

相声：

这是传输信号的线路之间不必要的耦合。这可能是由于短对电缆之间的电耦合而发生的。串扰与热噪声相同或相同数量级

脉冲噪声：

其他先前的噪声是可预测的并且大小恒定，相反，脉冲噪声是不连续的，由持续时间短且幅度较大的脉冲或不规则峰值构成。它们可能是由多种原因产生的，例如由大气风暴产生的外部电磁干扰，或通信系统的故障和缺陷。脉冲噪声是数字通信中数据丢失的主要原因之一。

频道容量：

可以看到各种各样的使信号失真或失真的负面影响。仅对于数字数据，出现的问题是这些缺陷在多大程度上影响了其传输速度。这就是为什么在此讨论信道容量的原因，信道容量是数据可以在数据通信信道或路径上传输的速率。

与信道容量有关的四个主要概念是：

数据的速度；带宽；以比特/秒（bps）表示的速度，可以以该速度传输数据。是发射信号的带宽，将受发射机和传输介质的性质限制；以每秒周期数或赫兹噪声为单位进行测量；通过传输路径的平均噪声水平；错误率；这是发生错误的原因，在接收到的1传输了0时将其视为错误，反之亦然。

传输媒体

这是3种最常用的引导媒体，以及什么是非引导媒体的介绍。

传输介质是发送器和接收器之间的物理路径。它们分为有指导的和无指导的。在这两种情况下，都通过电磁波进行传输。在引导的介质中，波被限制在固体介质中，例如双绞线。大气或外层空间是非引导性介质的示例，它们提供了一种传输信号但不限制它们的手段；这种传输称为无线。

传输的特性和质量既取决于信号的类型，又取决于介质的特性。在引导媒体的情况下，媒体对于确定传输限制最为重要。

在非引导媒体中，由天线发射的信号的带宽在确定传输特性方面比媒体本身更为重要。

引导传输媒体

在引导传输媒体中，传输容量（取决于传输速度或带宽）在很大程度上取决于距离以及该媒体是用于点对点链接还是用于多点链接（例如，网络）。局域网。

三种最常用的数据传输引导介质是双绞线，同轴电缆和光纤。

双绞线

物理描述：

双绞线由两根铜线组成，这两根铜线嵌入以螺旋形状交叉的绝缘体中。每对电缆仅构成一个通信链路。通常使用捆束，其中几对被保护性信封包裹。编织的使用趋于减少同一包络线内的相邻对之间的电磁干扰（串扰）。

应用范围：

对于数字和模拟信号，双绞线是当今使用最广泛的。在数字应用中，编织APR最为广泛使用，尤其是用于连接数字交换机，也用于建筑物内的局域网连接。典型速度为10Mbps。尽管目前已经大大超过了该速度。

传输特性：

双绞线电缆可用于传输模拟和数字信号。对于模拟信号，每5或6 km需要一个放大器，而对于数字信号，每2或3 km需要一个放大器。

双绞线对衰减随频率的依赖性很大。它的主要特点是极易受到干扰和噪音的影响。

变体

非屏蔽和屏蔽双绞线

双绞线有两个变体：屏蔽型和非屏蔽型。

非屏蔽双绞线（UTP）是电话中的常用介质。Yel非屏蔽（STP“屏蔽双绞线”）用于计算机网络连接

UTP类型3和5

1991年，EIA（“电子工业协会”）发布了EIA-568标准（称为“商业建筑电信布线标准”），该标准定义了使用非屏蔽双绞线电话质量和屏蔽双绞线作为传输应用的手段。建筑物中的数据。

EIA-568-A标准考虑了三种类型的UTP电缆

类型3：由电缆和相关的硬件组成，设计用于频率高达16 MHz类型4：由电缆和相关的硬件组成，设计用于频率高达20 MHz高达100 MHz..

同轴电缆

物理描述

像双绞线一样，它具有两个导体，但结构不同，因此可以在更宽的频率范围内工作。它由围绕导体电缆的外部圆柱形导体组成。内部导体通过一系列带有固体介电材料的规则间隔的绝缘环沿轴向保持。外导体覆盖有保护罩或套管。

应用领域

由于其多功能性，其最重要的应用是：

电视分发长途电话与短距离外围设备的连接局域网

-传输特性

光纤光纤

物理描述

光纤是一种柔性且极细的介质，能够传导光学性质的能量。

光纤电缆为圆柱形，由三个同心部分组成：芯，包层和护套。芯是最里面的部分，由一根或多根玻璃或塑料纤维组成。每根光纤都被其自己的包层所包围，包层不过是另一种晶体，其光学特性与纤芯不同。。覆盖一层或多层涂层的最外层是覆盖层。

应用领域

与同轴电缆和双绞线相比，光纤的差分特性。

更大的带宽：光纤中的带宽非常大，因此传输速度也非常巨大。实验表明，在几十公里外可以达到2 Gbps的传输速率。体积更小，重量更轻：它们比同轴电缆或双绞线要细得多，尺寸的减小又导致重量的减少，从而减少了基础设施。衰减较小：与同轴电缆和双绞线相比，光纤的衰减明显较小，并且在很宽的频率范围内也保持恒定。中继器之间的距离更大： 中继器越少，成本就越低，从而错误源也就越少。

特性的传输

来自光源的光进入核心。以表面角度照射的光线在光纤的纤芯内反射和传播，而以其他角度光线被包层材料吸收。传输有两种类型：多模式和单模式。

无线传输

在非引导媒体中，发送和接收都使用天线进行。无线传输的设置基本上有两种类型：定向和全向。首先，发射天线发射电磁能，将其集中在波束中。因此，发射和接收天线必须完全对准。在全向情况下，天线辐射方向图被散射，向各个方向发射，并且信号可以被多个天线接收。

物理接口

对于通过传输介质连接的两个设备交换数据，高度协作是必要的。通常，数据在介质上一点一点地传输。这些位的时序在接收方和发送方之间必须相同。定时控制有两种常用技术：异步传输和同步传输。

同步和异步传输

异步传输

它包括通过连续发送不是很长的比特串来避免定时问题。而是通过逐个字符地发送数据来传输数据，其中每个字符的长度为5到8位。在字符输出期间必须保持定时或同步，因为接收器有机会在每个字符的开头重新同步。

每个字符的开头由一个对应于二进制值0的起始位指示。然后从最低有效位开始传输该字符，该最低有效位将具有五到八位。例如，在ASCII字符中，传输的第一位标记为b1。通常，其后是奇偶校验位，该奇偶校验位将对应于最高有效位。在发射器处确定奇偶校验位，以使字符内的奇偶校验位（包括奇偶校验位）为偶数或奇数。该位也用于错误检测。最后一个元素是stop，它对应于二进制1。

异步传输既简单又便宜，尽管每个字符需要2或3个额外的位。例如，在8位代码中，如果使用1个停止位，则每10位中有2个将不包含信息，因为它们将专用于同步；因此多余的位达到20％。

同步传输

此处，不使用开始或停止代码就将位块作为固定字符串发送。为了防止发送方和接收方之间的不同步，您的时钟必须以某种方式进行同步。一种可能是通过单独的线路提供时钟信号。

一端（接收器或发送器）将定期发送短脉冲。另一端将使用此信号作为时钟。此技术在短距离上效果很好，但在长距离上效果不佳。

另一种选择是将定时信息包括在数据信号本身中。

同步传输还需要额外的同步级别，以便接收器可以确定每个数据块的开始和结束位置。为此，每个块以前同步码比特模式开始，并且通常以结束比特模式结束。

线路设置

区分链路的不同配置的两个配置是拓扑，以及链路是“半双工”还是“全双工”。

拓扑结构

术语拓扑是指传输介质中站点的物理布置。

全双工和半双工

传输线上的数据交换可以分类为“全双工”“半双工”。在半双工传输中，一次只能传输点对点链路的两个站之一。这相当于一车道两通桥。

在全双工传输中，两个站可以同时发送和接收数据。这种模式在两个方向上被称为同时运行，相当于在两个方向上都有流量的两车道桥。

在需要信令介质的数字信令中，全双工传输通常需要两条单独的路径（例如，两条双绞线），而半双工传输通常需要一条路径。对于模拟信令，它将取决于频率：如果站点以相同的频率进行发送和接收，则对于无线传输，它必须以半双工模式运行，但是对于引导媒体，它可以使用两条不同的传输线以全双工模式运行。。

介面

用于数据处理的大多数设备具有有限的数据传输容量。通常将被认为是终端和计算机的设备称为DTE（“数据终端设备”）。DTE通过DCE（“数据电路确定设备”）使用传输介质。后者的一个示例是调制解调器。一方面，DCE负责一次或一次通过传输介质或网络发送和接收位。另一方面，DCE必须与DTE交互。每个DTE-DCE对必须设计为可协同工作。接口规范具有四个重要特征：

机械电气功能程序。

机械特性与DTE和DCE之间的物理连接有关。通常，信号和控制交换电路被组合在一起，成为电缆，两端各有一个公头或母头连接器。DTE和DCE在电缆的每一端必须具有不同的性别连接器。

电气特性与电压水平及其时序有关。DTE和DCE必须使用相同的代码（例如NRZ-L），必须使用相同的电压电平，并且必须对信号元素使用相同的持续时间。

功能特性根据接口的功能特性指定在数据传输中必须发生的事件顺序。

接口有几种标准化。这是最重要的两个：V.24EIA-232-E和ISDN物理接口。

V.24 / EIA-232-E

使用最广泛的接口是ITU-T V.24标准中指定的接口。实际上，该标准仅规定了接口的功能和程序方面。V.24引用了电气和机械方面的其他标准。在美国，有相应的规范涵盖了上述四个方面：EIA-232。对应关系为：

机械：ISO 2110电气：V.28功能：V.24程序：V.24

此接口用于通过质量电话线连接DTE调制解调器设备，以用于公共模拟电信系统。

机械规格

对于EIA-232-E，使用按照ISO 2110定义的特定方式分布的25个金属触点的连接器，该连接器是从DTE（端子）到DCE的电缆的端接器。

电气规格

数字标牌用于所有交换电路。根据交换电路的功能，电气值将被解释为二进制或控制信号。此归一化指定相对于公共接地参考，将比3伏负更大的电压解释为二进制1，而将大于3伏的电压解释为二进制0。这对应于NRZ-L代码。该接口以小于20 kbps的速率用于小于15米的距离。

功能规格

这些电路分为数据，控制，定时和接地电路。每个方向都有一个电路，因此允许全双工操作。此外，当设备以半双工模式运行时，有两个辅助数据电路非常有用。

有十五个控制电路。前10个与主要通道上的数据传输有关。对于异步传输，使用其中的六个电路。除了这六个电路之外，在同步传输中还使用了其他三个控制电路。

DCE将信号质量检测器电路（“信号质量检测器”）打开，以指示通过线路的输入信号的质量已劣化到某个阈值以上。数据信号速率检测器选择电路用于改变速度。DTE和DCE都可以开始修改。

最后一组信号与DTE和DCE之间的连接验证有关。这些电路允许DTE让DCE测试连接。仅当所讨论的调制解调器或DTE允许控制回路时，这些电路才有用。

回路控制是故障诊断的有用工具。本地循环检查本地接口以及本地DCE的操作。通过远程测试，可以检查传输通道和远程DCE的操作。

定时信号在同步传输中提供时钟脉冲。当DCE通过数据接收电路发送数据时，它同时通过接收器计时电路发送0到1或1到0的跃迁，而跃迁在接收器电路的每个信号元素的中间。数据。当DTE发送同步数据时，DTE和DCE都可以提供定时脉冲。

程序规范。

该过程的特征定义了如何使用给定应用的不同电路的顺序。

例如，有两个设备非常靠近地连接在一起，这些设备称为专用线路调制解调器。它们接受DTE信号并将其转换为模拟信号，然后通过介质在短距离内传输，然后通过介质在短距离内传输。线路的另一端是另一个有限距离的调制解调器，该调制解调器接受输入的数字信号，将其转换为数字信号，然后将其传输到远程终端或计算机。假定信息交流是双向的。在此应用中，仅需要交换电路：

地面信号（102）数据发送（103）数据接收（104发送请求（105）准备发送（106）DCE准备就绪（107）接收信号检测器（109）

当调制解调器（DCE）打开并准备就绪时，它将激活DCE就绪线路（施加恒定的负电压）。当DTE准备发送数据时，它将激活已激活的线路以进行准备。调制解调器在就绪时会通过激活“准备发送”电路做出响应。如果传输是半双工的，则“发送请求”电路将禁止接收模式。DTE现在可以通过数据传输线传输数据。当从远程调制解调器接收到数据时，本地调制解调器会激活“接收信号检测器”线以指示远程调制解调器正在发送，并且还会通过“数据接收”线传输数据。

ISDN物理接口

V.24 / EIA-232-E提供的多种功能是通过使用大量交换电路来实现的。这是一个昂贵的解决方案。另一种选择是通过在DTE和DCE接口之间合并更多的控制逻辑来使用更少的电路。ISDN是一个完全数字网络，它将取代当前存在的模拟电信和公共电话网络。

物理连接

在ISDN术语中，在终端设备（TE）和线路终端设备（NT）之间建立了物理连接。对于将在此处进行的研究，这些术语分别分别大致对应于DTE和DCE。 ISO 8877中定义的物理连接指定NT和TE电缆具有两个相应的连接器，每个连接器具有8个触点。

两个联系人用于在两个地址的每个地址中传输数据。接触端子用于通过双绞线连接NT和TE之间的电路。因为这些电路没有特定的功能规格，所以接收和发送电路用于发送数据和控制信号。控制传输通过消息进行传输。

电气规格

ISDN电气规范规定使用平衡传输，信号使用两条导体（例如双绞线）传输。信号以电流的形式传输，流经一个导体，然后又通过另一个导体，从而形成闭合电路。在数字信号的情况下，此技术称为差分信号传输，因为二进制值取决于两个导体之间电压差的方向。 EIA-232等较旧的接口使用不平衡传输，距离通常很短。

与不平衡模式相比，平衡模式更能容忍噪音。理想情况下，平衡线上的干扰会相等地影响两个导体，因此不会影响电压差，因为不平衡传输不具有这些优点，因此通常仅将其用于同轴电缆。

ISDN接口上的数据编码所使用的格式取决于数据比率。在基本链接（192 kbps）中，该标准指定了伪终端编码的使用。二进制无电压表示为二进制，二进制零由750mV的负或正脉冲表示。在主链路上，有两种可能性：如果您选择的数据速率等于1.544 Mbps，则将交替标记反转（AMI）编码与B8ZS一起使用，并且如果将速度选择为等于使用AMI编码和HDB3的2.049 Mbps。

资料加密

模拟传输基于称为载波的恒定频率连续信号。选择载波频率以使其与所用介质的特性兼容。可以通过调制载波信号来传输数据，其中调制被理解为将源生成的数据编码为频率信号fc的过程。

所有调制技术都涉及到载波三个基本参数中的一个或多个的修改：

幅频相位

输入信号称为调制信号。

数字数据，数字信号

数字信号是离散和不连续脉冲的序列，其中每个脉冲都是信号的一个元素。

如果所有信号元素都具有相同的代数符号，也就是说，如果它们都为正或负，则称其为“单极”信号。相反，在“极性”信号中，一种逻辑状态将由正电压电平表示，而另一种逻辑状态将由负电平表示。信号的数据速率是数据以每秒比特数表示的传输速率。相反，“调制比”是每秒信号电平变化的速率。

已完成	单位	定义
资料元素	位	一或零二进制
数据原因	每秒位数（bps）	传输数据项的原因
信号元素	数字：恒定幅度的电压脉冲	信号中占用与信令代码相对应的最短间隔的那部分
信令比率或调制速度	每秒信号元素数（波特）	传输信号元素的比率

可以用来提高系统性能的重要因素是编码方案本身。这只是在数据的位与信号的元素之间建立的对应关系。

我们考虑以下过程供您评估和比较：

数字信号编码格式的定义

不归零（NRZ-L）	0 =高电平 1 =低电平
零归零（NRZI）	0 =间隔开始时无过渡（一次一位） 1 =过渡到间隔的开始
双极-AMI	0 =无信号 1 =正或负电平，交替
伪三元	0 =正或负电平，交替 1 =从低到高的中档过渡
曼彻斯特	0 =在中间范围从高到低过渡 1 =从低到高的中档过渡
曼彻斯特差分	间隔的中间总是有一个过渡 0 =过渡到间隔开始 1 =间隔开始时无过渡
B8ZS	与双极性AMI相同，不同之处在于任何八个零的字符串都被具有两个违反代码的字符串替换
HDB3	与Bipolar-AMI相同，除了任何四个零的字符串被包含代码违规的字符串替换

信号频谱：高频信号的缺失意味着其传输所需的带宽更少。此外，不存在DC成分也是期望的特征。如果信号是连续的，则其传输需要直接的物理连接。如果信号不包含连续分量，则可以使用耦合变压器进行传输。同步：必须确定每个位的开始和结束。通过使用传输的信号本身提供同步来完成此操作。错误检测：这些技术是信令级别之上的一层的职责，称为数据链路控制。在物理层的编码方案中内置错误检测功能很有用。不受噪声和干扰的影响：某些代码在存在噪声的情况下表现出比其他代码更好的行为。这是根据误码率来衡量的。成本和复杂性：信号元素与给定传输速率的比率越高，成本越高。

不归零（NRZ，“不归零”）

传输数字信号的最频繁，最简单的方法是对每个位使用不同的电压电平

NRZ通常用于在终端和其他设备中生成或解释二进制数据。

NRZ的一种变体称为NRZI（“不归零，取反1”）。像NRZ-L一样，NRZI将电压电平保持一位不变。数据通过在比特持续时间间隔开始时是否存在信号跳变进行编码，a 1通过在比特间隔开始时发生跃迁（从低到高或从高到低）进行编码，而a零表示不存在过渡。

NRZI是差分编码的示例。在差分编码中，不是确定绝对值，而是通过比较相邻信号元素的极性来解码信号。该方案的优点在于，在存在噪声的情况下，检测过渡而不是将值与阈值进行比较可能更安全。另一个优点是，在复杂的转换系统中，不容易丢失信号的极性。例如，在双绞线上，如果电缆意外接反，则NRZ-L上的所有1和0都将接反。

NRZ代码最容易实现，其特征还在于有效利用带宽。

NRZ信号的主要局限性是存在直流分量和缺乏同步能力。例如，NRZ-L方案中的一串长的零或零或NRZ-1中的零串的长时间隔将被编码为恒定电压电平。在这些情况下，发送器和接收器时序之间的任何波动都将导致两者之间失去同步。

多级二进制

所谓的多级二进制编码技术弥补了NRZ码中提到的一些不足。

在双极性AMI方案中，二进制0表示为无信号，二进制1表示为负脉冲或正脉冲。对应于1的脉冲必须具有交替极性。该方案的优点是：如果链长为1，则不会出现同步问题。每1个强制转换，因此接收器可以在该转换上进行同步。长字符串0仍然是一个问题。没有连续的组件。此外，所得信号的带宽远小于对应于NRZ的带宽。

相同的注释适用于伪三进制代码。在这种情况下，位1由不存在信号表示，位0由交替极性的脉冲表示。

尚未解决的问题之一是这些代码的同步程度。

双相

Biphasic是另一种替代技术，它克服了NRZ代码中的局限性，经常使用其中两种技术，即曼彻斯特和差分技术。

在曼彻斯特代码中，在位持续时间间隔的中间总是存在一个过渡。在数据传输过程中，该位中间的跃迁用作同步过程：从低到高的跃迁表示1，从高到低的跃迁表示0。间隔的一半仅用于提供同步。0的编码通过在位间隔的开始处存在过渡来表示，而1的编码通过不存在过渡来表示。

所有双相技术都强制每个位至少转换一次，并且在同一周期内最多可以转换两次。因此，最大调制速度是NRZ的两倍。这意味着所需的带宽更高。

两阶段方案的优点是：

同步：由于过渡总是发生在与位相对应的持续时间间隔内，因此可以使用此过渡对接收器进行同步。间隔的

跌宕起伏的技巧

在局域网中以相对较高的速度（最高10 Mbps）实现了两阶段方案的认可，不能转移到长距离网络上。

造成这种情况的主要原因在于，在两相中，与数据速率相比，信号元素的速度较高。

另一种替代方法是使用一些“起伏不定”的过程或技术。这个想法很简单：将产生恒定电压电平的位序列替换为其他序列，这些序列可提供足够数量的上，下转换，从而使接收器时钟保持同步。替换后的序列必须在接收方中标识，并且长度与原始序列相同。

这些技术的目标是：

避免直流分量避免与零电压信号相对应的长序列不要降低数据速率能够检测错误

在北美使用的编码方案称为B8ZS（“具有8零位替代的双极性”），并且基于双极性AMI。AMI代码的缺点是零序列较长会导致失去同步。为避免此问题，将根据以下规则进行编码：

如果出现一个全零的八位位组，并且该八位位组之前的最后一个电压值为正，则将该八位位组编码为000 + -0- +如果出现一个全零的八位位组，并且该八位位组之前的最后一个电压值为负，将所述八位位组编码为000- + 0 +-

此过程会导致两次违反AMI代码的代码冲突，这极不可能是由噪声或其他传输缺陷引起的。接收器将识别该模式并将其方便地解释为全零字节。

在欧洲和日本使用的编码方案称为HDB3（“高密度双极3零点”）。它还基于AMI编码。在该方案中，将四个零的字符串替换为包含一个或两个脉冲的字符串。在这种情况下，第四个零被代码中不允许的信号状态代替，此过程称为代码冲突。

HCB3中的替代规则

	自上次替换以来的双极脉冲数（一个）
上一个脉冲极性	奇	对
--	000-	+00+
+	000+	-00-

数字数据，模拟信号

通过电话网络进行数字数据传输的最著名的情况。该网络旨在在300到3400 Hz的语音范围内接收，切换和传输模拟信号。

编码技术

已经提到调制会影响载波信号的一个或多个特征参数：幅度，频率和相位。

有三种基本的编码或调制技术可将数字数据转换为模拟信号：

幅度偏移（ASK，“幅度偏移键控”）频率偏移（FSK，“频移键”）相移（PSK，“相移键”）

在ASK中，两个二进制值由载波的两个不同幅度表示。通常，振幅之一为零；振幅为零。也就是说，二进制数字之一由恒定振幅载波的存在来表示，而另一数字由不存在载波的状态来表示。因此产生的信号是

S（t）= {A cos（2πfct）1二进制

{0 0二进制

其中载波是A cos（2πfct）。ASK对增益的突然变化敏感，是一种无效的调制技术。在电话质量线路上，ASK通常以1200 bps使用。它用于在光纤中传输数字数据。

在FSK中，两个二进制值由接近载波频率的两个不同频率表示。结果信号是

s（t）= {A cos（2πf1t）1二进制

{A cos（2πf2t）0二进制

其中f1和f2经常对应于等幅的位移，但在载波频率的相反方向上。

FSK对错误的敏感性低于ASK。在电话质量线路上，通常以高达1200 bps的速度使用。它也用于更高频率（3至30 MHz）的无线电传输中。

在PSK方案中，载波信号的相位被移位以用它们来表示数字数据。在该系统中，二进制0表示为发送与前次发送的信号具有相同相位的信号。虽然1由具有相同相位的信号传输表示，但它与前一个信号在相位上相反。该技术被称为差分PSK，因为相移是相对于与最后发送的符号相对应的相位，而不是相对于某个恒定参考值。结果信号是

s（t）= {A cos（2πfc1t+π）1个二进制

{A cos（2πfct）0二进制

模拟数据，数字信号

脉冲编码调制

增量调制

扩频

参考书目