1、數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬信號編碼 要在模擬信道上傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)，首先數(shù)字信號要對相應(yīng)的模擬信號進行調(diào)制， 即用模擬信號作為載波運載要傳送的數(shù)字數(shù)據(jù)。載波信號可以表示為正弦波形式：f(t)=Asin( 31+ © )，其中幅度A、頻率3 和相位©的變化均影響信號波形。因此，通過改變這三個參數(shù)可實現(xiàn)對模擬 信號的編碼。相應(yīng)的調(diào)制方式分別稱為幅度調(diào)制 ASK頻率調(diào)制FSK和相位調(diào) 制PSK結(jié)合ASK FSK和 PSK可以實現(xiàn)高速調(diào)制，常見的組合是 PSK和ASK 的結(jié)合。1. 幅度調(diào)制幅度調(diào)制簡稱調(diào)幅，也稱為幅移鍵控ASKamplitude-shift keyi ng調(diào)制原理：用兩個不同振幅

2、的載波分別表示二進制值"0"和"1"。圖2-3-5幅度調(diào)制2. 頻率調(diào)制頻率調(diào)制簡稱調(diào)頻，也稱為頻移鍵控FSKfreque ncy-shift keyi ng 調(diào)制原理：用兩個不同頻率的載波分別表示二進制值"0"和"1"。圖2-3-6頻移鍵控3. 相位調(diào)制(1)絕對相移鍵控絕對相移鍵控用兩個固定的不同相位表示數(shù)字“0和“1 見圖2-3-7丨，用公式可表示為：U ( t ) = U m sin( t +)數(shù)字T=Um si n( t + 0 )數(shù)字0圖2-3-7絕對相移鍵控(2)相對相移鍵控法相對相移鍵控用載波在兩位

3、數(shù)字信號的交接處產(chǎn)生的相位偏移來表示載波所表示的數(shù)字信號。最簡單的相對調(diào)相方法是：與前一個信號同相表示數(shù)字“0，相位偏移180度表示“ 1，如圖2-3-8所示。這種方法具有較好的抗 干擾性。數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼 數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼，就是要解決數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號表示問題，即通過 對數(shù)字信號進行編碼來表示數(shù)據(jù)。數(shù)字信號編碼的工作由網(wǎng)絡(luò)上的硬件完成，常用的編碼方法有以下三種：1. 不歸零碼 NRZ non-return to zero 不歸零碼又可分為單極性不歸零碼和雙極性不歸零碼。圖2-3-2(a)所示為單極 性不歸零碼：在每一碼元時間內(nèi)，有電壓表示數(shù)字“0，有恒定的正電壓表示數(shù)字“ 1。每

4、個碼元的中心是取樣時間，即判決門限為0.5 : 0.5以下為“0，0.5以上為“1。圖2-3-2(b)所示為雙極性不歸零碼：在每一碼元時 間內(nèi)，以恒定的負電壓表示數(shù)字“ 0，以恒定的正電壓表示數(shù)字“ 1。判決 門限為零電平：0以下為“ 0，0以上為“ 1。(a)(b)圖2-3-2不歸零碼不歸零碼是指編碼在發(fā)送“ 0或“ 1時，在一碼元的時間內(nèi)不會返回初始狀態(tài)零。 當(dāng)連續(xù)發(fā)送“ 1或者“ 0時，上一碼元與下一碼元之間沒有間隙，使接收方和發(fā)送方無 法保持同步。為了保證收、發(fā)雙方同步，往往在發(fā)送不歸零碼的同時，還要用另一個信道 同時發(fā)送同步時鐘信號。電腦串口與調(diào)制解調(diào)器之間采用的是不歸零碼。2. 歸

5、零碼歸零碼是指編碼在發(fā)送“0或“1時，在一碼元的時間內(nèi)會返回初始狀態(tài)零， 如圖2-3-3所示。歸零碼可分為單極性歸零碼和雙極性歸零碼.(a)八 010100110(b)圖2-3-2歸零碼圖2-3-3(a)所示為單極性歸零碼：以無電壓表示數(shù)字“ 0，以恒定的正電壓 表示數(shù)字“ 1。與單極性不歸零碼的區(qū)別是：“1碼發(fā)送的是窄脈沖，發(fā)完后歸到零電平。圖2-3-3(b)所示為雙極性歸零碼：以恒定的負電壓表示數(shù)字“0，以恒定的正電壓表示數(shù)字“ 1。與雙極性不歸零碼的區(qū)別是：兩種信 號波形發(fā)送的都是窄脈沖，發(fā)完后歸到零電平。3. 自同步碼自同步碼是指編碼在傳輸信息的同時，將時鐘同步信號一起傳輸過去。這樣，

6、 在數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r就不必通過其它信道發(fā)送同步信號。局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)通信常使用自同步碼，典型代表是曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼，如圖2-3-4所示。曼徹斯特Man Chester編碼：每一位的中間1/2周期處有一跳變, 該跳變既作為時鐘信號同步，又作為數(shù)據(jù)信號。從高到低的跳變表示數(shù)字 “ 0，從低到高的跳變表示數(shù)字“ 1。差分曼徹斯特Differe nt Man Chester 編碼：每一位的中間1/2周期 處有一跳變，但是，該跳變只作為時鐘信號同步。數(shù)據(jù)信號根據(jù)每位開 始時有無跳變進行取值：有跳變表示數(shù)字“0，無跳變表示數(shù)字“ 1。II/-LrLpLTLpLTLTLLjwniWotnDiifT

7、rrriit圖2-3-4曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼在數(shù)字化的交換和傳輸系統(tǒng)中，通常需要將模擬的話音數(shù)據(jù)編碼成數(shù)字信號后再進行傳輸。這里常用的一種稱為PCM Pulse Code Modulation丨的脈沖編碼調(diào)制技術(shù)。PCM基于以下的采樣定理：如果在規(guī)定的時間間隔內(nèi)，以有效信號ft丨最高頻率的兩倍或兩倍以上的速率對該信號進行采樣的話，那么這些采樣值包含了無混疊而又便于別離的全部原始信號信息。利用低通濾波 器可不失真地從這些采樣值中重新構(gòu)造出ft丨。PCM原理如圖2-4所示。信號數(shù)字化的轉(zhuǎn)換過程信號數(shù)字化的轉(zhuǎn)換過程可包括采樣、量化和編碼三個步驟。圖2.4 PCM的原理

8、(1) 采樣：每個固定的時間間隔，取出模擬數(shù)據(jù)的瞬時值，作為本次抽樣到下次抽樣之間該 模擬數(shù)據(jù)的代表值。 X(n) 就是采樣處理后的脈沖調(diào)幅信號。(2) 量化： 把抽樣取得的電平幅值按照一定的分級標(biāo)度轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字值，并取整數(shù)這樣 把連續(xù)的電平幅值轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字 y(n) 。(3) 編碼： 它是將量化后的整數(shù)值表示為一定位數(shù)的二進制數(shù) C (n) 。在發(fā)送端，經(jīng)過信號數(shù)字化過程后，就可把模擬信號轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)碼脈沖序列，然后經(jīng)過 信道進行傳輸。在接收端，將接收到的信號 C1 (n) 解碼成 y1 (n) ，在通過逆量化獲得信號 X1 (n) ，最后平滑之后的信號 X1(t) 就是復(fù)原的模擬

9、信號。 X1(t) 與 X(t) 之差就是量化的誤 差 根據(jù)原信號的頻寬，可以估算出采樣的速度。如果聲音數(shù)據(jù)限于 4000Hz 以下的頻率，那么 每秒鐘 8000 次的采樣可以滿足完整地表示聲音信號的特征。使用七位二進制表示采樣值的 話。就允許有 128 個量化級，這就意味著，僅僅是聲音信號就需要有每秒鐘 8000 次采樣乘 以每次采樣 7位等于 56000bps 的數(shù)據(jù)傳輸速率。以上是模擬數(shù)據(jù)，例如聲音經(jīng)過PCM編碼后成數(shù)字信號，就可以采用數(shù)字傳輸方式進行傳輸了，另外，電腦中的數(shù)字數(shù)據(jù)經(jīng)過適當(dāng)?shù)木幋a后可直接采用數(shù)字傳輸方式傳輸。這樣模擬數(shù) 據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)經(jīng)過適當(dāng)?shù)木幋a后，可統(tǒng)一到相同的傳輸方式下