硬件接口协议之“通信线路物理层编码技术介绍”

来源:硬件助手

本文主要介绍各种通信接口物理层的编码技术,包括数字-数字接口编码方式、数字-模拟接口编码方式、模拟-数字接口编码方式、模拟-模拟接口编码方式。

Digital to Digital Encoding

数字-数字接口的编码方式主要就是对二进制比特流的编码,常见的可以归为三大类:

单极性码(单电平):非零电平代表一种信号逻辑状态,零电平代表另一种;

极性码(双电平):正电平代表一种信号逻辑状态,负电平代表另一种;

双极性码(多电平):无线路信号代表一种信号逻辑状态,正电平和负电平交替代表另一种。


其中每一种又包括很多类,详细可参见下图的分类:


Digital to Analog Encoding

数字-模拟编码就是用模拟信号来表示数字信息。

它们可以归为三种机制:

- 幅移键控编码(ASK,Amplitude shift keying)

- 频移键控编码(FSK,Frequency shift keying)

- 相移键控编码(PSK,Phase shift keying)

- 正交调幅编码(QAM,Quadrature Amplitude Modulation)


其中PSK包括:BPSK(二进制相移键控)、QPSK(四相移键控)、OQPSK(正交相移键控)、MSK(最小位移键控)。

其中QAM编码是调幅(ASK)和调相(PSK)技术的综合(同时改变正弦波三个特性中的振幅和相位)。理论上可以有无数的状态组合。通常有 4QAM,16QAM,64QAM,256QAM,……等。由于振幅变化比相位变化易受噪声影响,因而不同值之间需要更大的距离,同时在QAM中总是采用的相位变化数量比振幅的变化要多。QAM编码的优势在于传输效率更高,对噪声的敏感性更低。

下面几个图就是ASK、FSK、PSK、QAM的时域图。





Analog to Digital Encoding

模拟-数字编码就是用数字信号来表示模拟量,其需要解决的主要问题是:如何在不损失信号质量的前提下,将信息(数据)从无穷多的连续值转换为有限个离散值。常用的方法就是PCM(脉冲编码调制),包括:采样(脉幅调制,PAM)→量化→二进制编码。

采样过程就是将模拟信号在时间上离散化使之成为抽样信号;量化是将抽样信号的幅度离散化使之成为数字信号;编码是将数字信号表示成数字系统所能接受的形式。


PCM又可以演变出DPCM、ADPCM、ΔM/DM等。

Analog to Analog Encoding

模拟-模拟编码可以通过三种方法来实现:

调幅(AM)。在调幅(AM)传输技术中,载波信号的振幅根据调制信号的振幅的改变而被调整。载波信号的频率和相位保持不变,只有振幅随着信息改变。调制信号变成了载波信号的一个包络线。调幅信号的带宽等于调制信号带宽的2倍并且覆盖以载波频率为中心的频率范围。

调频(FM)。在调频(FM)传输技术中,载波信号的频率根据调制信号电压(振幅)的改变而被调整。载波信号的频率相应会改变。调频信号的带宽等于调制信号带宽的10倍并且覆盖以载波频率为中心的频率范围。

调相(PM)。在调相(PM)传输技术中,载波信号的相位随着调制信号的电压变化而调整。最大振幅和频率保持恒定,而当信息信号的振幅变化时,载波信号的相位随之发生相应的改变。


本文就大概介绍A/D、D/A、D/D、A/A等编码的方式,后续会详细介绍相关的一些编码方式。

转自:硬件助手

推荐阅读