申論題

比較 NRZ、Manchester、Differential Manchester、BASK 和 4B/5B 編碼技術

1. NRZ（Non-Return to Zero）

描述：

• NRZ 是最簡單的編碼技術之一，數據以高電平和低電平表示二進制1和0，信號在每個位元期間保持不變，不返回到零電平。

優點：

• 簡單實現。
• 高頻率成分少，頻譜較窄。

缺點：

• 長時間的相同位元值（如連續的0或1）會導致同步問題。
• 缺乏自同步能力，難以檢測錯誤。

2. Manchester

描述：

• 每個位元有一個中間的過渡，二進制1以高電平到低電平過渡表示，二進制0以低電平到高電平過渡表示。

優點：

• 自同步能力強，易於檢測同步。
• 錯誤檢測能力好，適合高速數據傳輸。

缺點：

• 頻寬需求是原始數據率的兩倍。
• 複雜性較高。

3. Differential Manchester

描述：

• 每個位元有一個中間過渡，二進制位元的值由這個位元期間是否有過渡決定。無過渡表示1，有過渡表示0。

優點：

• 與 Manchester 編碼一樣具有自同步能力。
• 能夠區分信號極性反轉，增加了抗干擾能力。

缺點：

• 頻寬需求高，與 Manchester 相同。
• 更複雜的實現。

4. BASK（Binary Amplitude Shift Keying）

描述：

• 二進制幅度鍵控，一種調變技術，根據數據信號改變載波信號的幅度。高幅度表示1，低幅度（或零幅度）表示0。

優點：

• 實現簡單。
• 在特定環境下有效，如無線通信中。

缺點：

• 對噪聲敏感，錯誤率高。
• 頻譜效率低。

5. 4B/5B 編碼

描述：

• 每4個數據位元映射到一個5位元的碼字，確保傳輸數據中有足夠的轉換來維持時鐘同步。5位元碼字通常設計成避免長時間的連續0或1。

優點：

• 增加了信號的轉換次數，增強了同步能力。
• 錯誤檢測能力提高。

缺點：

• 需要額外的帶寬（25% 的開銷）。
• 編碼和解碼較為複雜。

總結

這些編碼技術各有優缺點，適合不同的應用場景：

• NRZ：簡單實現，但同步問題嚴重。
• Manchester：同步性好，適合高速傳輸，但頻寬需求高。
• Differential Manchester：抗干擾能力強，但頻寬需求和實現複雜度高。
• BASK：實現簡單，適合無線通信，但對噪聲敏感。
• 4B/5B：提高同步能力和錯誤檢測能力，但帶寬開銷大，實現較複雜。

這些編碼技術的選擇應根據具體應用需求來決定