1、網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn),第三講 數(shù)據(jù)編碼技術(shù),程序教研組成員,尹友明 老師,2010年3月,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ),模塊三 數(shù)據(jù)通信,本講目標(biāo),了解數(shù)據(jù)編碼的類型,了解模擬數(shù)據(jù)編碼的方法脈沖編碼調(diào)制PCM和增量調(diào)制M,第三講 數(shù)據(jù)編碼技術(shù),為了方便數(shù)據(jù)傳輸和處理，必須采用數(shù)據(jù)編碼技術(shù)。數(shù)據(jù)編碼是將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)表示成某種特殊的信號(hào)形式以便數(shù)據(jù)在相應(yīng)信道上可靠地傳輸。,引導(dǎo),掌握基本的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)脈沖編碼方法,掌握數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的脈沖編碼調(diào)制方法幅度調(diào)制（AM）、頻率調(diào)制（FM）和相位調(diào)制（PM）,一、數(shù)據(jù)編碼類型,1、數(shù)據(jù)編碼類型,數(shù)據(jù)編碼分為兩大類：模擬數(shù)據(jù)編碼和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼。,2、四種具體的編碼,因?yàn)槌休d數(shù)據(jù)時(shí)的

2、信號(hào)不同，分為4種具體的編碼方式：,模擬數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)編碼,模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)編碼,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼,二、模擬數(shù)據(jù)編碼,1、模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼,模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼就是要把連續(xù)信號(hào)分割成若干個(gè)離散信號(hào)，再將這些離散信號(hào)定量化，用數(shù)字信號(hào)表示。,2、模擬數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)化的編碼方法,脈沖編碼調(diào)制PCM,增量調(diào)制M,二、模擬數(shù)據(jù)編碼,2、模擬數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)化的編碼方法,脈沖編碼調(diào)制PCM,脈碼調(diào)制是以采樣定理為基礎(chǔ)，對連續(xù)變化的模擬信號(hào)進(jìn)行周期性采樣，將模擬信號(hào)數(shù)字化，其步驟為：采樣、量化、編碼。,二、模擬數(shù)據(jù)編碼,2、模擬數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)化的編碼方法,增量調(diào)制M,三、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼,

3、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中使用最普遍的還是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字傳輸（即基帶傳輸），在傳輸時(shí)，必須將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行線路編碼再進(jìn)行傳輸，到了接收端再解碼，還原原有的數(shù)據(jù)。,數(shù)字信號(hào)是離散的矩形脈沖序列，每一個(gè)脈沖代表一個(gè)信號(hào)單元，稱為碼元。對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行編碼，就是用不同電壓極性或電平值代表數(shù)字信號(hào)的“0”和“1”，即用不同的碼元形式表示數(shù)字信號(hào)的“0”和“1”，這樣就產(chǎn)生了下面幾種基本的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)脈沖編碼方法：,1、單極性不歸零碼和雙極性不歸零碼,2、單極性歸零碼和雙極性歸零碼,3、曼徹斯特碼和差分曼徹斯特碼,三、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼,1、單極性不歸零碼和雙極性不歸零碼,單極性不歸零碼,是指“0”表示無電壓，“1”表示

4、正電壓。0.5為判決門限，0.5以下為“0”碼，0.5以上為“1”碼。,三、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼,1、單極性不歸零碼和雙極性不歸零碼,雙極性不歸零碼,是指“1”表示正電流，“-1”表示負(fù)電流，由于正向與負(fù)向幅度相等，故稱為雙極性碼，0為判決門限，0以上判為“1”碼，0以下判為“0”碼。,三、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼,2、單極性歸零碼和雙極性歸零碼,單極性歸零碼,是指當(dāng)發(fā)“0”碼時(shí)，仍然完全不發(fā)送電流，當(dāng)發(fā)“1”碼時(shí)，發(fā)出正電流，但持續(xù)時(shí)間短于一個(gè)碼元的時(shí)間寬度，即發(fā)出一個(gè)窄脈沖，因有部分時(shí)間不發(fā)出電流，幅度“歸零”。,三、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼,2、單極性歸零碼和雙極性歸零碼,雙極性歸零碼,是指“1”碼發(fā)正的窄脈沖，“0”

5、碼發(fā)負(fù)的窄脈沖，部分時(shí)間不發(fā)出電流，幅度“歸零”。,注：不歸零碼在傳輸中難以確定一位的結(jié)束和另一位的開始，需要用某種方法使發(fā)送器和接收器之間進(jìn)行定時(shí)或同步。,三、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼,3、曼徹斯特碼和差分曼徹斯特碼,曼徹斯特碼,每個(gè)碼元的時(shí)間間隔的中間時(shí)刻都有跳變，由高電位向低電位跳變代表“1”，由低電位向高電位跳變代表“0”。,注：在曼徹斯特碼中，跳變即可區(qū)分信號(hào)的取值，又可以提取同步時(shí)鐘故稱自同步編碼，是目前使用最為廣泛的編碼方法之一。,三、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼,3、曼徹斯特碼和差分曼徹斯特碼,差分曼徹斯特碼,在每個(gè)碼元的時(shí)間間隔的中間時(shí)刻都有跳變，在每個(gè)碼元的時(shí)間間隔的開始時(shí)刻有跳變表示“0”， 在每個(gè)

6、碼元的時(shí)間間隔的開始時(shí)刻無跳變表示“1”。,注：在差分曼徹斯特碼中，每個(gè)碼元時(shí)間間隔的中間時(shí)刻的跳變作為同步時(shí)鐘，而每個(gè)碼元時(shí)間間隔的開始時(shí)刻有無跳變來區(qū)分信號(hào)的取值。這種編碼方式應(yīng)用于令牌環(huán)網(wǎng)中。,三、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼,3、曼徹斯特碼和差分曼徹斯特碼,四、脈沖編碼調(diào)制,1、調(diào)制與解調(diào),【案例】家庭使用ADSL上網(wǎng)時(shí)，各設(shè)備的連接如下圖所示。公共電話網(wǎng)傳輸?shù)氖悄M信號(hào)，而計(jì)算機(jī)中是數(shù)字信號(hào)，所以此時(shí)Modem至關(guān)重要。,Modem稱為調(diào)制解調(diào)器，主要作用就是信號(hào)調(diào)制與解調(diào)。調(diào)制解調(diào)器包括兩部分：,調(diào)制器（Modulator），作用是把要發(fā)送的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)，以便能在用戶電話線上進(jìn)行傳送，這個(gè)

7、過程稱為調(diào)制；,解調(diào)器（Demodulator），作用是把電話用戶線上傳送來的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，這個(gè)過程稱為解調(diào)。,四、脈沖編碼調(diào)制,1、調(diào)制與解調(diào),在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，計(jì)算機(jī)既是信源，也是信宿，所以調(diào)制器和解調(diào)器合二為一，成為調(diào)制解調(diào)器。,注：ADSL（Asymmetric Digital Subcriber Line）非對稱數(shù)字用戶線路是一種應(yīng)用日益廣泛的網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)。,2、脈沖編碼調(diào)制,四、脈沖編碼調(diào)制,模擬信號(hào)傳輸?shù)幕A(chǔ)是載波，載波具有三大要素：幅度、頻率和相位。,在調(diào)制過程中，選用的載波信號(hào)可以表示為yAsin(t+)，其中A為振幅、為角頻率、為相位，這是載波信號(hào)的三個(gè)參量，它

8、們是正弦波的控制參數(shù)，稱為調(diào)制參數(shù)。,它們的變化將對正弦載波的波形產(chǎn)生影響，通過改變這三個(gè)參量可以實(shí)現(xiàn)對模擬數(shù)據(jù)信號(hào)的編碼，相應(yīng)的調(diào)制方式分別稱為幅度調(diào)制（AM）、頻率調(diào)制（FM）和相位調(diào)制（PM）。,2、脈沖編碼調(diào)制,四、脈沖編碼調(diào)制,在此方式中，用載波的兩種不同幅度來表示二進(jìn)制的兩種狀態(tài)。用具有一定幅度的載波信號(hào)表示“1”，幅度等于0的載波信號(hào)表示“0”。ASK方式是一種低效的調(diào)制技術(shù)。,幅度調(diào)制（AM），簡稱調(diào)幅，也稱為移幅鍵控ASK。,2、脈沖編碼調(diào)制,四、脈沖編碼調(diào)制,在此方式下，用載波頻率附近的兩種不同頻率來表示二進(jìn)制的兩種狀態(tài)。 “1”調(diào)制為頻率為1的波，“0”調(diào)制為頻率為2的波

9、。頻率調(diào)制的電路簡單，抗干擾能力強(qiáng)，頻帶利用率低，適用于傳輸較低速的數(shù)字信號(hào)。,頻率調(diào)制（FM），簡稱調(diào)頻，也稱為移頻鍵控FSK。,2、脈沖編碼調(diào)制,四、脈沖編碼調(diào)制,相位調(diào)制（PM），簡稱調(diào)相，也稱為相移鍵控PSK。,在此方式下，信號(hào)“0”和“1”分別用不同相位的波形表示。相位調(diào)制又分絕對相位調(diào)制和相對相位調(diào)制兩種。,絕對相位調(diào)制中，數(shù)字“0”和“1”的載波信號(hào)起始相位相差180度，即0 代表數(shù)字“1”，180 代表數(shù)字“0”，反之也成立。,2、脈沖編碼調(diào)制,四、脈沖編碼調(diào)制,相位調(diào)制（PM），簡稱調(diào)相，也稱為相移鍵控PSK。,在此方式下，信號(hào)“0”和“1”分別用不同相位的波形表示。相位調(diào)制又分絕對相位調(diào)制和相對相位調(diào)制兩種。,相對相位調(diào)制中，傳送數(shù)字“0”時(shí)，相鄰兩波形相位不變；傳送數(shù)字“1”時(shí)，相鄰兩載波相位變化為180。,【案例】基帶信號(hào)010011100的調(diào)制波形。,四、脈沖編碼調(diào)制,注：由PSK和ASK結(jié)合的