单极性码和双极性码区分

　　常见的数据编码方案有：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。

　　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。单极性码用在电传打字机接口以及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。

　　极性码：在这种编码中，分别用正和负电压表示二进制数“0”和“1”。这种代码的电平差比单极码大，因而抗干扰特性好，但仍需另外的时钟信号。

　　双极性码：信号在三个电平（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。

　　归零码：（Return to Zero,RZ）码元中间信号回归到零电平，比如从正电平到零电平的转换表示码元“0”，而从负电平到零电平表示码元“1”。

　　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。

　　非归零电平编码(Non-Return to Zero Level,NRZ-L)：不使用0电平，用正电平表示“0”，负电平表示“1”。

　　非归零反相编码(Non-Return to Zero Inverted,NRZ-I)：当“1”出现时电平翻转，当“0”出现时电平不翻转。这种代码也叫差分码。

　　曼彻斯特码（Manchester）：高电平到低电平的转换边表示0，低电平到高电平的转换边表示1，位中间的电平转换边既表示数据代码，也作定时信号使用。曼彻斯特编码用在以太网中。

　　差分曼彻斯特码(Differential Manchester)：也叫做相位编码（PE）；常用于局域网传输。在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，“0”表示位的开头有跳变，“1”表示位的开头没有跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号。

　　多电平编码：码元可取多个电平之一，每个码元可代表几个二进制位。

　　4B/5B编码：百兆位快速以太网的光纤分布式数据接口（FDDI，Fiber Distributed Data Interface）中采用的信息编码方案。这种编码的特点是将欲发送的数据流每4bit作为一个组，每四位二进制代码由5位编码表示，这5位编码称为编码组（code group），并且由NRZI方式传输。

　　在双极性编码方案中，信号在上电平（正、负、零）之间变化。根据信号是否归零划分为归零码和非归零码。归零码码元信号回归零电平，非归零码遇"1“信号电平发生变化，遇"0”时不变。特征：双极性码的频谱中无直流分量。一种典型的双极性编码就是所谓的信号交替反转编码（AlternateMarkInversion，AMI）。在AMI信号中，数据流中遇到“1”时使电平在正和负之间交替翻转，二遇到“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。

　　对于传输数字信号来说，最常用的方法是用不同的电压电平来表示两个二进制数字，即数字信号由矩形脉冲组成。

　　a)单极性不归零码，无电压表示”0”，恒定正电压表示”1”，每个码元时间的中间点是采样时间，判决门限为半幅电平。

　　b)双极性不归零码，”1”码和”0”码都有电流，”1”为正电流，”0”为负电流，正和负的幅度相等，判决门限为零电平。

　　c)单极性归零码，当发”1”码时，发出正电流，但持续时间短于一个码元的时间宽度，即发出一个窄脉冲；当发”0”码时，仍然不发送电流。

　　d)双极性归零码，其中”1”码发正的窄脉冲，”0”码发负的窄脉冲，两个码元的时间间隔可以大于每一个窄脉冲的宽度，取样时间是对准脉冲的中心。

　　归零码和不归零码、单极性码和双极性码的特点

　　不归零码在传输中难以确定一位的结束和另一位的开始，需要用某种方法使发送器和接收器之间进行定时或同步；

　　归零码的脉冲较窄，根据脉冲宽度与传输频带宽度成反比的关系，因而归零码在信道上占用的频带较宽。

　　单极性码会积累直流分量，这样就不能使变压器在数据通信设备和所处环境之间提供良好绝缘的交流耦合，直流分量还会损坏连接点的表面电镀层；

　　双极性码的直流分量大大减少，这对数据传输是很有利的。

　　1.1.4多路复用技术

　　复用的概念是从提高通信的有效性角度提出来的，其主要目的是为了有效地利用带宽。多路复用通常分为频分多路复用、时分多路复用、波分多路复用、码分多址和空分多址。

　　频分多路复用（FDM，FrequencyDivisionMultiplexing）

　　频分多路复用的基本原理是：如果每路信号以不同的载波频率进行调制，而且各个载波频率是完全独立的，即各个信道所占用的频带不相互重叠。相邻信道之间用“警戒频带”隔离，那么每个信道就能独立地传输一路信号。

　　频分多路复用的主要特点是，信号被划分成若干通道（频道、波段），每个通道互不重叠，独立进行数据传递。频分多路复用在无线电广播和电视领域中应用较多。ADSL（非对称数字用户环路）也是一个典型的频分多路复用。ADSL用频分多路复用的方法，在PSTN（公共交换电话网络）使用的双绞线上划分出3个频段：0－4kHz用来传送传统的语音信号；20－50kHz用来传送计算机上载的数据信息；150－500kHz或140－1100kHz用来传送从服务器上下载的数据信息。

　　2.时分多路复用（TDM,TimeDivisionMultiplexing）

　　时分多路复用是以信道传输时间作为分割对象，通过为多个信道分配互不重叠的时间片的方法来实现多路复用的。时分多路复用将用于传输的时间划分为若干个时间片，每个用户分得一个时间片。

　　目前，应用最广泛的时分多路复用是贝尔系统的T1载波。T1载波是将24路音频信道复用在一条通信线路上，每路音频信号在送到多路复用器之前，要通过一个脉冲编码调制（PCM,PulseCodeModulation）编码器，编码器每秒取样8000次。24路信号的每一路，轮流将一个字节插入到帧中，每个字节的长度为8bit,其中7bit是数据位，1bit用于信道控制。每帧由24*8＝192bit组成，附加1bit作为帧的开始标志位，所以每帧共有193bit。由于发送一帧需要125ms，一秒钟可以发送8000帧。因此T1载波的数据传输速率为：193bit*8000/s=1544000bPS=1544kbps=1.544Mbps

　　3.波分多路复用（WDM,WayelengthDivisionMultiplexing）

　　波分复用就是在同一根光纤内传输多路不同波长的光信号，以提高单根光纤传输能力。也可以这样认为：WDM是FDM应用于光纤信道的一个变例。如果让不同波长的光信号在同一根光纤上传略而互不干扰，利用多个波长适当错开的同时在一根光纤上传送各自携带的信息，就可以大大增加所传输的信息容量。由于是用不同的波长传送各自的信息，因此即使在同一根光纤上也不会相互干扰。在接收端转换成电信号时，可以独立地保持每一个不同波长的所传送的信息。这种方式就叫做“波分复用”。

　　将一系列载有信息的不同波长的光载波，在光频域内以一至几百纳米的波长间隔合在一起沿单根光纤传输，在接收端再用一定的方法，将各个不同波长的光载波分开。在光纤的工作窗口上安排100个波长不同的光源，同时在一根光纤上传送各自携带的信息，就能使光纤通信系统的容量提高100倍。

　　4.码分多址（CDMA,CodeDivisionMultipleAccess）

　　码分多址是采用地址和时间、频率共同区分信道的方式。CDMA的特征是每个用户具有特定的地址码，而地址码之间相互具有正交性，因此各用户信息的发射信号在频率、时间和空间上都可能重叠，从而使有限的频率资源得到利用。

　　CDMA是在扩频技术上发展起来的无线通信技术，即将需要传送的具有一定信号的信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端也使用完全相同的伪随机码，对接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。不同的移动台（或手机）可以使用同一个频率，但是每个移动台都被分配带有一个独特的“码序列”，该序列码与所有别的“码序列”都不相同，因为是靠不同的“码序列”来区分不同的移动台，所以各个用户相互之间也没有干扰，从而达到了多路复用的目的。

　　5.空分多址（SDMA,SpaceDivisionMultipleAccess）

　　空分多址技术将空间分割构成不同的信道，从而实现频率的重复使用，达到信道增容的目的。SDMA系统的处理程序如下：

　　（1）系统将首先对来自所有天线中的信号进行快照或取样，然后将其转换成数字形式，并存储在内存中。

　　（2）计算机中的SDMA处理器将立即分析样本，对无线环境进行评估，确认用户、干扰源及其所在的位置。

　　（3）处理器对天线信号的组合方式进行计算，力争最佳地恢复用户的信号。借助这种策略，每位用户的信号接收质量将大大提高，而其他用户的信号或干扰信号则会遭到屏蔽。

　　（4）系统将进行模拟计算，使天线陈列可以有选择地向空间发送信号。在此基础上，每位用户的信号都可以通过单独的通信信道－空间信道实现高效的传输。

　　（5）在上述处理的基础上，系统就能够在每条空间信道上发送和接收信号，从而使这些信道成为双向信道。

　　利用上述流程，SDMA系统就能够在一条普通信道上创建大量的频分、时分或码分双向空间信道，每一条信道都可以完全获得整个陈列的增益和抗干扰功能。从理论上而言，带m个单元的阵列能够在每条普通信道上支持m条空间信道。但在实际应用中支持的信道数量将略低于这个数目，具体情况则取决于环境。由此可见，SDMA系统可使系统容量成倍增加，使得系统在有限的频谱内可以支持更多的用户，从而成倍地提高频谱使用效率。

　　近几十年来，无线通信经历了从模拟到数字，从固定到移到的重大变革。而就移动通信而言，为了更有效地利用有限的无线频率资源，时分多址技术（TDMA）、频分多址技术（FDMA）、码分多址技术（CDMA）得到了广泛的应用，并在此基础上建立了GSM（移动通信技术）和CDMA（是区别于3G的窄带CDMA）两大主要的移动通信网络。就技术而言，现有的这3种多址技术已经得到了充分的应用，频谱的使用效率已经发挥到了极限。空分多址技术（SDMA）则突破了传统的三维思维模式，在传统的三维技术的基础上，在第四维空间上极大的拓宽了频谱的使用方式，使得移动用户仅仅由于空间位置的不同而复用同一个传统的物理信道成为可能，并将移动通信技术引入了一个更为崭新的领域。

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