(7)--2.3数据的编码与调制.ppt
数据的编码数据的编码与调制与调制1.基带信号。将数字信号1和0直接用两种不同的电压表示，再送到数字信道上去传输，来自信源的信号常称为基带信号(即基本频带信号)。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。基带信号可以是数字信号也可以是模拟信号，基带信号往往包含较多的低频成分,甚至有直流成分,而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。为了解决这一问题,就必须对基带信号进行调制。一、基带信号与宽带信号2.宽带信号。将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号，再送到模拟信道上去传输。调制可分为两大类。一类是仅仅对基带信号的波形进行变换,使它能够与信道特性相适应。变换后的信号仍然是基带信号,这类调制称为基带调制。由于这种基带调制是把数字信号转换为另一种形式的数字信号,因此大家更愿意把这种过程称为编码。另一类调制则需要使用载波进行调制,把基带信号的频率范围搬移到较高的频段,并转换为模拟信号,这样就能够更好地在模拟信道中传输。经过载波调制后的信号称为宽带信号(即仅在一段频率范围内能够通过信道)。在传输距离较近时，计算机网络采用基带传输方式再传输距离较远时，计算机网络采用宽带传输方式一、基带信号与宽带信号据编码是将信源发送的数据转换成特定的物理信号以便在信道上可靠地传输，信号的转换方式根据数据的格式和通信硬件的不同而不同。通过前面的学习我们知道，模拟数据和数字数据均可转换为模拟信号或数字信号进行传输，因此存在以下四种基本的数据编码方式：数字数据的数字信号编码、数字数据的模拟信号调制、模拟数据的数字信号编码和模拟数据的模拟信号调制，如图所示。二、编码和调制方法1.数字数据的数字信号编码数字数据是用数字信道传输的，为了便于提取同步信息并减少码间串扰，需要在传输前进行数字信号编码。数字数据编码 0101110110101110111二、编码和调制方法常用的数字信号的编码方法有以下几种:不归零(Non-ReturntoZero,NRZ)编码。不归零编码规定，如果用负电平表示逻辑“0”,则正电平表示逻辑“1”,反之亦然。这种编码的特点是:发送能量大，有利于提高接收端的信噪比；带宽窄但直流和低频成分大；不能提取同步信息，判决电平不易稳定。不归零编码一般用于设备内部通信和短距离通信。曼彻斯特(Manchester)编码。曼彻斯特编码是目前应用较广泛的编码方法之一，每一位二进制信号的中间都有跳变，从低电平跳变到高电平，表示数字信号“1”;从高电平跳变到低电平，表示数字信号“0”。曼彻斯特编码的特点是：不含直流分量；在连“1”和连“0”的情况下都能显示码元间隔，无须另发同步信号；极性反转时常会引起译码错误。差分曼彻斯特(DifferenceManchester)编码。差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进。与曼彻斯特编码不同的是，每位二进制数据的取值根据其开始边界是否发生跳变决定。若一个比特开始处“有跳变”,则表示“0”;若一个比特开始处“无跳变”,则表示“1”。在局域网通信中，差分曼彻斯特码更常用，每个码位中间的跳变可用作定时信号，用每个码开始时刻有、无跳变来表示数字“0”和“1”。发送数据10110110的不同数字编码方式如图所示。二、编码和调制方法二、编码和调制方法(2)数字数据的模拟信号调制。为了在模拟传输系统上发送来自计算机的数字信号，需要将计算机生成的数字信号转换成模拟信号，这种转换称为数字到模拟的转换或数字模拟调制。如图2-17所示，发送设备将数字信号转换成模拟信号的过程称为调制，接收设备将模拟信号还原成数字信号的过程称为解调。二、编码和调制方法振幅、频率和相位是一个正弦波的三个特性。对于数字信号的模拟调制过程，可以将原波形表示1，而调制了振幅、频率或者相位的波形表示0，从而实现数字数据的模拟调制。三种调制机制分别为幅移键控法、频移键控法和相移键控法，如图所示二、编码和调制方法幅移键控法(AmplitudeShiftKeying,ASK)。幅移键控法又称幅度调制(AM，简称调幅)，用载波信号的幅度值表示数字信号“1”和“0”。频移键控法(FrequencyShiftKeying,FSK)。频移键控法又称频率调制(FM，简称调频)，是调制载波的频率，用载波信号的不同频率(幅值相同)表示数字信号“1”和“0”。相移键控法(PhaseShiftKeying,PSK)。相移键控法又称相位调制(PM，简称调相)，是调制载波的相位，用不同的载波相位(幅值相同)表示数字信号“1”和“0”。二、编码和调制方法(3)模拟数据的数字信号编码。为了利用数字传输系统传输模拟数据，必须将模拟数据转换成数字信号,也称为模拟信号数字化，模拟数据数字化编码的常用方法是脉冲编码调制(PulseCodeModulation,PCM)。主要过程是将语音、图像等模拟信号每隔一定时间进行取样，使其离散化，同时将抽样值按分层单位四舍五入取整量化,同时将抽样值按一组二进制码来表示抽样脉冲的幅值，如图所示。二、编码和调制方法发送设备通过PCM编码器将模拟数据转换成数字信号，接收方再通过PCM解码器将数字信号还原成模拟信号。数字化语音数据传输的速率高、失真小，并可存储在计算机中。脉冲编码调制包括3部分：采样、量化和编码。采样：每隔一个固定的时间间隔，取出模拟信号的值；连续时间的离散化。采样频率f2B，B为信号的最高有效频率。量化：分级处理；连续幅度的离散化。编码：把相应的量化级别用一定位数的二进制码表示，如果有N个量化级，则需要log2N位二进制码，例如16级用4位二进制码。二、编码和调制方法(4)模拟数据的模拟信号调制。模拟数据的模拟信号调制是将模拟信号调制到高频载波上，以实现远距离数据传输。模拟-模拟调制可以通过3种方法实现：调幅、调频和调相。调幅：在调幅技术中，对载波信号进行调制，使其振幅根据调制信号振幅的变化而变化。如图所示，实现了模拟数据进行模拟信号调制的过程。二、编码和调制方法调频：在调频方式中，载波信号的频率随着调制信号电压的改变而改变，如图所示二、编码和调制方法调相：有些通信系统中为了简化硬件，采用调相技术代替调频技术。在调相方式中，载波信号的相位随信号的电压变化而调整。载波的最大振幅和频率保持不变，而当数据信号的振幅变化时，载波信号的相位相应地发生改变。二、编码和调制方法感 谢 观 看
