常见数据编码方式

本文主要是介绍常见数据编码方式，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

数据编码方式：
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征和定时功能各不相同，实现费用也不一样。下面介绍几种常用的编码方式。
1、单极性码
在这种编码方案中，只用正的（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接口以及pc与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，当传输一长串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
在这种编码中，分别用正点压和负电压表示二进制数“0”和“1”。例如，用+3V表示二进制数字“0”，用-3V表示二进制数字“1”。这种代码的电平比单极性码大，因而抗干扰特性好，但仍然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所谓的信号交替翻转编码（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，而遇到“0”时则保持零电平。双极性码是三进制信号编码方法，他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破时容易识别出来，这种情况叫AMI违例。这种编码方案的缺点时传送长传“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”用一组代码替换，这组代码中若含有AMI违例，便可以被接收机识别出来。

4、归零码
在归零码中（return to zero，rz）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特性。因为噪声对电平的干扰比电平转换的干扰要强，而这种编码方案是以识别电平转换来判别“0”和“1”信号的。可以看出，从正电平到零电平的转换边表示码元“0”，从负电平到零电平的转换便表示码元“1”，同时每一位码元中间都有电平转换，使得这种编码称为自定时的编码。

5、双相码
双向码要求每一位中都要有一个电平转换。因为这种代码的最大优点是自定时，同时双向码也有检测错误的功能，如果某一位中间缺少了电平反转，则被认为是违例代码。

6、不归零码
不归零码（not return to zero，NRZ）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，用在中断到调制解调器的接口中。这种编码的特点是实现起来简单而且费用低，但不是自定时的。

7、曼彻斯特编码
曼彻斯特（manchester code）是一种双向码，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：有点评转换表示 “0”，无电平转换表示“1”。差分曼彻斯特编码用在令牌环网种。

从曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码的图形中可以看出，这两种双向码的每一个码元都要调制为两个不同的电平，因为调制速度是码元速率的2倍。这对信道的带宽做出了更高的要求，所以实现起来更困难也更昂贵。但由于凄凉更好的看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，零M=2^n，设M=4，则n=2。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，多电平码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即便到无法区分。
在数据通信中，选择什么样的数据编码要根据传输的速率、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200兆的波特率，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所示。

这实际上是一种二级编码方案。系统中使用不归零码，在发哦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0，则不能提供同步信息。所以在发送到介质之前还要经过一次4B/5B编码，发送器扫描要发送的为序列，4为分为一组，然后按照表2-2的对应规则变换成5位的代码。
5为二进制代码的状态有32中。在表2-2中选用的5为代码中1的个数都不少两个。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。