数据通信技术课件-第2章25431.pptx

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1、第2章 数据编码22.1 1 数据编码概述数据编码概述22.2 2 数字数字数字编码数字编码22.3 3 模拟模拟数字编码数字编码22.4 4 数字数字模拟编码模拟编码22.5 5 模拟模拟模拟编码模拟编码22.6 6 扩频编码扩频编码22.7 7 差错控制编码差错控制编码22.8 8 数据压缩数据压缩22.9 9 加密和解密加密和解密2.1 数据编码概述2.1.1数据的编码与调制在 第1章 中 说 明 了 模 拟 数 据 和 数 字 数据 之 间，以 及 模 拟 信 号 与 数 字 信 号 之 间 的区 别，这 两 种 形 式 的 数 据 都 可 以 编 码 成 两种形式的信号。模 拟 信

2、号 传 输 的 基 础 是 载 波，它 是 一个 恒 定 的 连 续 的 正 弦 波 信 号。信 号 经 过 调制后可以用载波信号发送。2.1.2数据的差错控制编码数 据 编 码 不 仅 涉 及 到 编 码 技 术，还 涉及 调 制 技 术，这 些 技 术 是 信 息 传 输 必 不 可少 的。尽 管 如 此，它 们 都 不 足 以 保 证 数 据传输的安全和完整。2.1.3数据的加密和解密在 数 据 传 输 过 程 中，虽 然 采 取 差 错 控制 保 证 了 数 据 的 完 整 性，但 另 一 个 潜 在 的危险问题就是非法的信息或未授权接收。2.1.4数据压缩随 着 通 信 技 术 与

3、计 算 机 技 术 的 发 展，大 量 的 新 应 用 不 断 涌 现，需 要 建 立 更 加 廉价的数据发送方法。1格式编排数 据 格 式 编 排 不 必 通 过 网 络 传 输，数据 压 缩 可 将 一 个 常 用 表 格 移 去 格 式 编 排，这 种 格 式 编 排 用 到 大 量 的 冗 余 数 据，而 接收 设 备 又 可 以 容 易 地 重 新 编 排 数 据，将 各个 数 据 域 放 在 表 格 中 相 应 的 位 置 上，这 种表格是驻留在接收设备的存储器中的。2冗余数据冗 余 数 据 可 以 很 轻 易 地 由 发 送 器 标 识并 传 送 到 接 收 器。这 种 方 法

4、也 称 为 串 编 码，可 以 产 生 多 达41的 压 缩 比，有 时 也 称 为 游程编码。3常用字符通 过 使 用 标 识 符 和 一 个 小 的 位 集，很容 易 标 识 这 些 常 用 字 符，并 对 其 进 行 压 缩。哈 夫 曼 编 码 就 属 于 这 类 编 码，可 以 实 现21或41的压缩比。4常用字符串常 用 字 符 串 也 可 以 以 缩 略 的 形 式 标 识传 输，这 种 方 法 依 赖 于 在 一 个 特 定 字 符 后面 的 字 符 出 现 的 概 率。马 尔 可 夫 信 源 就 是利用这种技术。2.2 数字数字编码1单极性不归零编码（NRZ）单 极 性 不 归

5、 零 编 码 是 最 简 单、最 基 本的 编 码，它 只 使 用 一 个 电 压 值（0和+）表示数据信息。2单极性归零编码（RZ）单 极 性 归 零 编 码 对 于 数 据“1”，对应 一 个+脉 冲 或 脉 冲，脉 冲 宽 度 比 每 位 传输 周 期 要 短，即 每 个 脉 冲 都 要 提 前 回 到 零电 位；对 于 数 据“0”则 不 对 应 脉 冲，仍 按0电平传输。3双极性不归零编码（NRZ）双 极 性 不 归 零 编 码 对 于 数 据“1”，用+E 或E 电 平 传 输；对 于 数 据“0”，用E 或+E 电 平 传 输，如 数 据 通 信 中 使 用 的RS-232 接

6、口 就 采 用 这 种 编 码 传 输 方 式，其特点基本上与单极性不归零编码相同。4双极性归零编码（RZ）双 极 性 归 零 编 码 对 于 数 据“1”，用一 个+E 或 E 电 平 传 输；对 于 数 据“0”，用 E 或+E 电 平 传 输，且 相 应 脉 冲 宽 度 都比 每 位 数 据 所 需 传 输 周 期 要 短；对 于 任 意数据组合之间都有0电位相隔。5曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码曼 彻 斯 特 编 码 的 规 律 为：对 于 数 据“1”，用 前 半 周 期 为0电 平，后 半 周 期 为+E（或 E）电 平；对 于 数 据“0”，则 用前 半 周 期 为+E 或E 电

7、 平，后 半 周 期 为0电平，即 通 过 传 输 每 位 数 据 中 间 的 跳 变 方 向表示传输数据的值，如图2-6（a）所示。图2-6 曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码6交替双极性反转码（AMI）在 这 种 编 码 中，数 据“1”顺 序 交 替地 用+E 和 E 表 示。对 于 数 据“0”仍 变 换为0电 平。交 替 双 极 性 编 码 有 如 下 特 点：首先 容 易 出 现 连“0”，不 利 于 提 取 同 步 定 时信 号。其 次，无 直 流 分 量，利 于 在 不 允 许直 流 和 低 频 信 号 通 过 的 介 质 和 信 道 中 传 输，有 利 于 接 收 端 判 决 电

8、 路 的 工 作；第 三，由于 数 据“1”对 应 的 传 输 码 电 平 正 负 交 替 出现，有利于误码的观察。7三阶高密度码（HDB3）HDB3码 是 建 立 在AMI 码 基 础 上 的，即 先 把 数 据 变 换 成AMI 传 输 码，再 对AMI码进行变换。HDB3码 除 了 有AMI 码 的 优 点 外，还克 服 了AMI 的 缺 点，是 欧 洲 和 日 本PCM 系统中使用的传输码型之一。2.3 模拟数字编码1脉冲振幅调制（PAM）模 拟数 字 编 码 技 术 的 第 一 步 是 脉 冲振 幅 调 制（PAM）。这 种 技 术 是 通 过 接 收模 拟 信 号，对 它 进 行

9、采 样（或 取 样），然后 根 据 采 样 结 果 产 生 一 系 列 脉 冲。所 谓 采样 就 是 每 隔 相 等 的 时 间 间 隔 就 测 量 一 次 信号振幅。2脉冲编码调制（PCM）脉 冲 编 码 调 制（PCM）技 术 是 将 脉 冲振 幅 调 制（PAM）所 产 生 的 采 样 结 果 转 变成完全数字化的信号。3采样频率模 拟 信 号 的 数 字 表 示 的 精 度 取 决 于 采样 的 数 量。实 际 上，对 于 接 收 设 备 来 说，重现一个模拟信号只需要少量的信息。4PCM 的应用PCM 技 术 的 最 主 要 应 用 是 长 途 电 话 在线 语 音 的 数 字 化。

10、按 照 国 际 标 准，每 秒 采样 8000次，每 个 采 样 8位，每 路 话 音 是64kbit/s 的 传 输 速 率。另 一 个 应 用 就 是 光 盘（CD）技 术，CD 上 的 音 乐 是 应 用PCM 光学编码成数字格式的。2.4 数字模拟编码通 过 对 载 波 信 号 的 不 同 参 数（振 幅、频 率 和 相 位）进 行 调 制，可 以 得 到 振 幅 键控、频 移 键 控 和 相 移 键 控 三 种 性 能 不 同 的调 制 方 法，这 些 调 制 方 法 统 称 为“数 字 调制技术”。振幅键控（ASK）数据信号对载波振幅调制。频移键控（FSK）数据信号对载波频率调制。

11、相移键控（PSK）数据信号对载波相位调制。2.4.1振幅键控（ASK）一 种 常 用 的 振 幅 键 控 技 术 是 开 关 键 控（OOK）。在OOK 中 某 一 种 比 特 值 用 没 有电 压 表 示。该 技 术 的 优 点 是 传 输 信 息 所 需要的能量下降了。2.4.2频移键控（FSK）振 幅 键 控 的 一 个 缺 点 是 容 易 受 到 噪 声和 静 电 的 干 扰。为 解 决 噪 音 干 扰 问 题，而产生了频移键控（FSK）。FSK 在 很 大 程 度 上 避 免 了ASK 中 的 噪声 问 题，因 为 接 收 方 是 通 过 在 给 定 时 间 段内 的 具 体 频 率

12、 变 化 来 识 别 比 特 值 的，所 以可以忽略尖峰脉冲。2.4.3相移键控（PSK）1PSK 与DPSK（1）PSK相 移 键 控（PSK）是 利 用 载 波 相 位 的变 化 来 代 表 发 送 的 数 据，主 要 用 于 中 速 数据 传 输，例 如 在 电 话 信 道 中 传 输2400bit/s、4800bit/s 时，就采用此种调制方式。（2）QPSK 编码在 相 移 键 控 中，除 了 表 示 信 号 两 种 变化 外，还 可 以 表 示 信 号 四 种 变 化，每 种 变化代表两个比特。（3）PSK 编码的带宽PSK 编 码 传 输 技 术 所 需 的 带 宽 与ASK编

13、码 所 需 的 带 宽 相 等，当PSK 相 位 数 与ASK 的幅值数相同时，二者传输速率相同。2信号星座（1）信号星座在 讨 论 的PSK 编 码 及 今 后 遇 到 的 许 多编 码，引 入 信 号 星 座（Signal Constellation）的 概 念，形 象 地 表 示 这 些 编码 信 号。所 谓 信 号 星 座 即 坐 标 系 上 的 一 个点阵，该点阵定义了信号所有状态的变化。（2）PSK 编码信号的星座图表示在PSK 编 码 中，可 以 使 用 矢 量 图 和 星座 图 共 同 表 示。如 图2-20（a）中 的“1”可 以 用 振 幅 为1V，相 位 为180的 矢

14、量 信 号表 示；“0”可 以 用 振 幅 为 1V，相 位 为0的 矢 量 信 号 表 示。若 只 画 出 矢 量 端 点，就成为星座图，如图2-20（b）。图2-20 BPSK 的矢量图和星座图2.4.4正交调幅（QAM）1QAM 编码的概念所 谓 正 交 幅 度 调 制（QuadratureAmplitude Modulation，QAM），又 称 正 交双 边 带 调 制，是 将 两 路 独 立 的 基 带 波 形 分别 对 两 个 相 互 正 交 的 同 频 载 波 进 行 抑 制 载波 的 双 边 带 调 制，所 得 到 的 两 路 已 调 信 号叠加起来的过程。2QAM 编码的形

15、成（1）QAM 的编码过程对 于QAM 是 数 字 调 制 的 一 种 形 式，数字信息包含在发送载波的幅度和相位内。（2）QAM 编码星座图对 于QAM 编 码，理 论 上 任 何 数 量 的振 幅 变 化 都 可 以 和 任 何 数 量 的 相 位 变 化 结合 在 一 起，图2-23 表 示 了 两 种 可 能 的 配 置，图 2-23（a）所 示 为 4正 交 振 幅，而 图 2-23（b）所示为8正交振幅。图2-23 两种可能配置的星座图3QAM 编码的应用在 调 制 速 率 相 同 的 条 件 下，QAM 编码 所 需 的 最 小 传 输 带 宽 和ASK 编 码 是 一 样的，Q

16、AM 与PSK 编 码 具 有 一 样 的 优 点。QAM 编 码 的 主 要 特 点 是 有 较 高 的 频 谱 利 用率，它 通 常 用 于 高 速 的 数 据 传 输 系 统 中。正 是 由 于QAM 的 优 点，使 得 它 在 现 代 通 信领域得到了广泛的应用。2.5 模拟模拟编码在 数 据 通 信 中，信 息 可 能 有 两 种 类 型：数 字 的 或 模 拟 的，而 且 信 号 也 可 以 是 数 字的 或 模 拟 的。模 拟模 拟 编 码 是 用 模 拟 信号 来 表 示 模 拟 信 息 的 一 种 编 码 技 术。无 线电 波 的 应 用 就 是 模 拟模 拟 通 信 的 典

17、 型 例子。在 这 种 应 用 中，需 要 将 被 传 输 的 信 号进 行 调 制。通 过 调 制 可 以 获 得 较 高 的 频 率，提 高 传 输 的 有 效 性；通 过 采 用 频 分 多 路 复用 技 术 不 但 提 高 了 传 输 效 率，还 降 低 了 设备费用。2.6 扩频编码2.6.1扩频技术概述1扩频技术简介扩 展 频 谱（Spread Spectrum）简 称扩 频，它 是 一 种 专 为 无 线 传 输 量 身 订 做 的传输技术，是近年来发展很快的技术。扩 频 技 术 最 初 是 针 对 军 事 及 情 报 部 门的 需 求 而 开 发 的。它 的 基 本 思 想 是

18、 将 携 带信 息 的 信 号 扩 展 到 较 宽 的 频 谱 中，用 以 加大 抗 干 扰 及 抗 窃 听 的 能 力。开 发 出 的 第 一种 扩 频 技 术 称 为 跳 频（Frequency Hopping），而 最 新 的 一 种 技 术 称 为 直 接序 列 扩 频（Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS）。2扩频数字通信系统一般模型图2-25 给 出 了 扩 频 数 字 通 信 系 统 的 一般 模 型，输 入 的 数 据 经 信 息 调 制 形 成 数 字信 号；然 后，由 伪 随 机 序 列 发 生 器 产 生 的伪 随 机 序 列 去 调

19、制 数 字 信 号 以 展 宽 信 号 的频 谱；展 宽 后 的 信 号 再 对 载 频 进 行 调 制（如PSK，QPSK 等）；最 后，通 过 射 频 功率放大到天线发射出去。图2-25 扩频数字通信系统一般模型2.6.2跳频（FH）所 谓 跳 频（FH），比 较 确 切 地 说 是 用一 定 的 码 序 列 进 行 选 择 的 多 频 率 频 移 键 控，即 用 扩 频 码 序 列 进 行 频 移 键 控，使 载 波 频率不断地跳变，所以称为跳频。2.6.3直接序列扩频1直接序列扩频概念所 谓 直 接 序 列 扩 频（DS），就 是 直 接用 高 码 率 的 扩 频 码 序 列 在 发

20、端 去 扩 展 信 号的 频 谱，而 在 收 端，用 相 同 的 扩 频 码 进 行解 扩，把 展 宽 的 扩 频 信 号 还 原 成 原 始 的 信息。2直接序列扩频的主要性能及应用（1）直接序列扩频的抗干扰性直 接 序 列 扩 频 系 统 最 早 应 用 在 军 事 通信中，作为具有很强抗干扰性的通信手段。（2）直接序列扩频的抗截获性理 论 上 分 析 表 明，信 号 的 检 测 概 率 与信 号 能 量 和 噪 声 功 率 谱 密 度 之 比 成 正 比，与信号的频带宽度成反比。（3）易实现保密通信上 面 提 到 的 隐 蔽 通 信 不 属 于 保 密 通 信，由 于 直 接 序 列 扩

21、 频 系 统 是 数 字 化 通 信 系 统，数 字 很 容 易 加 密，它 不 需 要 很 复 杂 的 设 备，只 需 要 简 单 的 数 字 逻 辑 电 路，就 能 有 效 地实现保密通信。（4）潜在的抗多径干扰在 直 接 序 列 扩 频 系 统 中 利 用 一 定 的 技术，多 径 干 扰 不 但 可 以 克 服，而 且 利 用 多径信号进行适当分集接收。（5）用于测距定时系统众 所 周 知，电 磁 波 在 空 间 是 以 光 速 传输 的，若 测 定 了 电 波 传 播 的 时 间，也 就 测定了距离。总 之，直 接 扩 频 技 术 的 应 用 已 从 军 用走 向 民 用，在 通 信

22、 领 域 也 越 来 越 受 到 重 视，目 前 扩 频 技 术 不 仅 用 于CDMA 蜂 窝 通 信 系统，而 且 在 无 线 局 域 网 络 和 卫 星 通 信 等 领域也已获得了广泛的应用。2.7 差错控制编码2.7.1差错控制编码概述数 据 通 信 要 求 信 息 传 输 有 很 高 的 可 靠性，也就是对误码率有很高的要求。1差错控制编码的概念香 农（Shannon）于1934年 在“通 信的 数 学 理 论”一 文 中 提 出 了 关 于 在 噪 声 信道 中 传 输 信 息 的 重 要 定 理：只 要 对 信 息 进行 适 当 的 编 码 即 提 供 足 够 的 冗 余，就 可

23、 以在 不 牺 牲 信 息 传 输 率 的 前 提 下 把 噪 声 信 道引起的差错减少到希望的程度。2差错类型在 数 据 通 信 系 统 中，引 起 数 据 信 息 序列产生的差错，可以分成以下两种类型。（1）随机性错误（2）突发性错误由 于 实 际 信 道 是 非 常 复 杂 的，这 两 种错误类型通常同时存在。2.7.2差错控制的基本方式差 错 控 制 的 根 本 目 的 是 发 现 传 输 过 程中 出 现 的 差 错 并 加 以 纠 正。差 错 控 制 的 基本 工 作 方 式 主 要 基 于 两 种 基 本 思 想：一 是通 过 抗 干 扰 编 码，使 得 系 统 接 收 端 译

24、码 器能 发 现 错 误 并 能 准 确 地 判 断 错 误 的 位 置，从 而 自 动 纠 正 它 们；二 是 在 系 统 接 收 端 仅能 发 现 错 误，但 不 知 差 错 的 确 切 位 置，无法 自 动 纠 错，必 须 通 过 请 求 发 送 端 重 发 等方式来达到纠正错误的目的。1前向纠错（FEC）方式（1）FEC方式在 图2-30（a）所 示 的 通 信 系 统 中，发信 者 和 受 信 者 之 间 仅 有 一 条 单 向（正 向 信道）传输线路。图2-30 差错控制编码的应用（2）FEC方式的主要特点 接 收 端 自 动 纠 错，解 码 延 迟 固 定，采用FEC方式传输系统

25、的实时性好。无 需 反 馈 信 道，能 用 于 单 向 传 输，特 别 是 适 用 于 单 点 向 多 点 同 时 传 送 的 广 播系 统，所 以FEC广 泛 地 应 用 于 卫 星 传 送 数据和现代的数字移动通信中。为 了 获 得 较 高 的 纠 错 能 力，所 采 用的 纠 错 码 通 常 需 要 较 大 的 冗 余 度（即 附 加的 额 外 编 码 位 数 多），从 而 使 传 输 效 率 下降。FEC方 式 差 错 控 制 规 程 简 单，但 译码设备实现较复杂。2检错重发（ARQ）方式（1）ARQ 方式检 错 重 发（ARQ）是 数 据 通 信 中 常 用的 一 种 差 错 控

26、制 方 式，有 时 也 称 为 自 动 重发请求。（2）ARQ 方式的主要特点 ARQ 方 式 只 需 要 较 少 的 冗 余 码，就能获得极低的传输误码率。相 对 于FEC 方 式 而 言，ARQ 方 式 是用 检 错 码 代 替 纠 错 码，因 而 比 前 向 纠 错 占用 更 少 的 传 输 线 路，编 码 器 和 译 码 器 较 为简单，成本也低得多。ARQ 方 式 需 要 有 反 馈 信 道，因 而 不能用于单向传输信道和广播系统中。ARQ 方式的控制规程比较复杂。当 系 统 出 现 错 误 需 要 重 发 时，其 通信效率较低。由 于 反 馈 重 发 的 随 机 性，ARQ 方 式

27、的 实 时 响 应 性 不 如 前 向 纠 错 方 式，所 以ARQ 方式不适合用于实时传输系统。（3）常见的检错重发方式常 见 的 检 错 重 发 方 式 有 三 种：等 待 发送（空 闲 重 发 请 求 或 停 发 等 候 重 发）、选择 重 发（或 连 续 发 送）和 有 限 连 续 发 送（限制连续发送的帧数）。等待重发 有限连续发送 选择重发3混合纠错（HEC）方式混 合 纠 错（HEC）是 前 向 纠 错 方 式 和检 错 重 发 方 式 的 结 合，如 图2-31（c）所 示。其 内 层 采 用FEC方 式，纠 正 部 分 差 错；外层 采 用ARQ 方 式，重 传 那 些 虽

28、已 检 出 但 未纠 正 的 差 错。混 合 纠 错 方 式 在 实 时 性 和 译码 复 杂 性 方 面 是 前 向 纠 错 和 检 错 重 发 方 式的 折 衷，较 适 合 于 环 路 延 迟 大 的 高 速 数 据传输系统。图2-31 差错控制的基本方式 2.7.3纠错检错编码的基本原理1纠错和检错的基本原理差 错 控 制 包 括 检 错 和 纠 错，它 们 能 够有 效 地 检 测 出 通 信 过 程 中 产 生 的 差 错，并进行纠正，从而提高通信质量。2纠错和检错中的基本概念（1）冗余度香 农 定 理 告 诉 我 们：信 源 编 码 的 目 的就是去冗余，提高编码的效率。图2-33

29、 分组码结构 码距两 个 码 组 对 应 位 上 数 字 不 同 的 位 数 称码组间的码距。最小码距某 种 编 码 所 产 生 的 各 个 码 组 间 距 离 的最小值。编码效率通常用码率 表 示 码 组 中 信 息码所占的比例，称为编码效率。（3）最小码距与纠检错能力 检错能力设 要 检 测 的 错 码 个 数 为e，则 要 求 最小码距d0e+1。纠错能力设 要 纠 正 的 错 码 个 数 为，则 要 求 最 小码距d02t+1。同时能纠错和检错的能力d0e+t+1(e t)若 能 满 足 条 件，就 可 以 同 时 纠 正 个错误，检出个错误。2.7.4奇偶校验1奇偶校验（1）奇偶校验

30、的概念奇 偶 校 验 是 用 于 数 据 通 信 系 统 的 最 简单 的 检 错 方 法，它 常 与 垂 直 和 水 平 冗 余 校验一起使用。（2）奇偶校验的电路实现奇 偶 校 验 可 以 用“异 或”逻 辑 电 路 实现，使 用 异 或 电 路 时，若 所 有 输 入 相 等（全“0”或 全“1”），输 出 就 是“0”；若所有输入不等，输出就是“1”。（3）奇偶校验的主要特点奇 偶 校 验 的 主 要 优 点 是 简 单，缺 点 是当 收 到 偶 数 个 位 出 错 时，奇 偶 校 验 将 无 法检 测 出 来，奇 偶 校 验 只 能 检 测 出 部 分 传 输差错。2二维奇偶监督码二

31、 维 奇 偶 角 度 码 又 称 为 方 阵 码，它 是在上述奇偶校验码的基础上形成的。3校验和校 验 和 是 一 种 特 别 简 单 的 检 错 方 法，其 实 质 也 是 奇 偶 校 验 法，主 要 用 于 数 据 通信的高层协议对错误进行检测。2.7.5汉明码1汉明码特点（1）汉明不等式对 于 一 个（n,k）分 组 码，其 监 督 位 数r=n-k。若 用r 个 监 督 位 构 造 监 督 式 指 示1位错误，错误发生的情况将有种可能位置。2汉明码的编码和纠错过程（1）汉明码中冗余码的位置确定（2）冗余比特值的计算图2-39 表 示 一 个ASCII 码 字 符 的 汉 明码实现步骤。

32、图2-39 汉明码中冗余比特的计算图示2.7.6循环冗余校验1循环冗余校验概述奇 偶 校 验 本 身 不 是 很 可 靠 的。若 采 用垂 直 和 水 平 冗 余 校 验（VRC），把 数 据 序列 合 成 两 维 比 特 阵 列，每 次 发 送 一 列，奇偶校验就很可靠了。2CRC 编码组成循 环 冗 余 校 验（Cyclic Redundancy Check，CRC）是 一 种 通 过 多 项 式 除 法 运算 检 测 错 误 的，人 们 称 它 是 一 种 不 寻 常 而巧妙的方法。（3）关于生成多项式G(x)（4）CRC 码生成和校验的硬件实现在 实 际 应 用 中，CRC 码 的 生

33、 成 与 校 验过 程 可 用 软 件 或 硬 件 来 实 现。目 前，已 有 很多 通 信 集 成 电 路 芯 片 本 身 带 有 标 准 的CRC 码生成与校验功能，使用非常方便。（5）CRC 码的检错性能CRC 码 的 校 验 能 力 很 强，既 能 检 测 随机 差 错，又 能 检 测 突 发 性 差 错，其 检 错 性能是：能检测出全部单个错误；能检测出全部随机的两位错误；能检测出全部奇数个错误；能 检 测 出 全 部 长 度 小 于 位 的 突 发 性错误；能以 的 概 率 检 测 出 长度为（k+1）位的突发性错误。2.8 数据压缩2.8.1什么是数据压缩所 谓 数 据 压 缩，

34、就 是 削 减 表 示 信 息 的符 号 的 数 量，即 通 过 一 些 方 法 将 数 据 转 换成 为 更 加 有 效、需 要 更 少 存 储 量 的 格 式，以 减 少 传 输 的 字 节 数。数 据 压 缩 的 目 的 是：能 较 快 地 传 输 各 种 信 号，如 传 真 信 号 和Modem 通信信号等；在 现 有 的 通 信 干 线 并 行 开 通 更 多 的 多媒 体 业 务，如 各 种 通 信 增 值 业 务；另 外，可 以 紧 缩 数 据 的 存 储 容 量，如CDROM，VCD 和DVD 等；对 于 多 媒 体 移 动 通 信 系 统，可 以 降 低 发 信 机 的 功

35、率。因 此，数 据 压 缩在 通 信 时 间、传 输 带 宽、存 储 空 间 甚 至 发射能量等方面都会起很大作用。2.8.2数据压缩方法1无损压缩无 损 压 缩 就 是 经 过 压 缩 编 码 后，不 能丢 失 任 何 信 息。无 损 压 缩 常 常 用 于 磁 盘 文件、数 据 通 信 和 气 象 卫 星 云 图 等 场 合，因为 这 些 场 合 不 允 许 在 压 缩 过 程 中 有 丝 毫 的损 失。下 面 是 在 无 损 压 缩 中 使 用 的 一 些 技术。（1）游程压缩当 数 据 中 包 含 有 重 复 符 号 串（如 比 特，字 符 等）时，这 个 串 可 以 用 一 个 特

36、殊 的 标记 所 代 替，接 着 是 重 复 的 符 号，再 后 面 是出现的次数。（2）统计压缩统 计 压 缩 使 用 短 编 码 表 示 常 用 的 符 号，使用长编码表示不常用的符号。（3）相对压缩相 对 压 缩 也 称 为 差 分 压 缩，这 种 方 法在发送视频数据时非常有用。2有损压缩若 解 码 后 的 信 息 不 必 和 原 始 信 息 是 完全 一 样 的，只 要 非 常 接 近 就 可 以 了，则 可以使用一种有损压缩的方法实现。2.9 加密和解密2.9.1有关术语1密写和编码把 真 实 信 息 转 化 成 为 秘 密 形 式 信 息 的技 术，有 密 写 和 编 码 两 种

37、 类 型。转 化 前 的信 息 称 为 明 文，转 化 后 产 生 的 信 息 称 为 密文。2加密和解密通 信 双 方 中 的 信 息 发 送 者 把 明 文 转 换成 密 文 的 过 程 称 之 为 加 密；而 信 息 接 收 者，把 接 收 到 的 密 文 再 现 为 明 文 的 过 程 就 是 解密。3算法算 法 即 计 算 某 些 量 值 或 对 某 个 反 复 出现 的 数 学 问 题 求 解 的 公 式、法 则 或 程 序，它规定了明文和密文之间的变换方式。4密钥密 钥 控 制 算 法 的 实 现，是 信 息 通 信 双方所掌握的专门信息。密 钥 和 算 法 是 密 码 体 制

38、中 两 个 最 基 本的 要 素。在 某 种 意 义 上，可 将 算 法 视 为 常量，它 可 以 是 公 开 的；将 密 钥 视 为 变 量，它是秘密的。2.9.2基本的加密技术1传统密钥在 传 统 密 钥 中，有 基 于 字 符 的 和 基 于比 特 的 加 密 方 法。加 密 是 通 过 单 字 母 替 换法、多 字 母 替 换 法 和 位 置 变 换 等 方 法 实 现的，这些方法是基于字符的。2公共密钥在 传 统 的 加 密/解 密 方 法 中，加 密 算法 通 常 是 解 密 算 法 的 反 过 程，而 且 加 密 和解密使用相同的密钥。谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH