计算机网络2(吴功宜)___第3章_补充内容数据编码技术讲述.ppt

数据编码技术 数据编码技术 数据的编码和调制技术 在计算机中，数据是以离散的二进制“0”、“1”比特序列方式表示的。计算机数据在传输过程中的数据编码类型主要取决于它采用的通信信道所支持的数据通信类型。 通信信道分为模拟信道和数字信道，而依赖于信道传输的数据也分为模拟数据与数字数据。因此，数据的编码方法包括数字数据的编码与调制和模拟数据的编码与调制。 数字数据的调制 传统的电话通信信道是为传输语音信号设计的，用于传输音频300Hz～3400Hz的模拟信号，不能直接传输数字数据。为了利用模拟语音通信的电话交换网实现计算机的数字数据的传输，必须首先将数字信号转换成模拟信号，也就是要对数字数据进行调制。 发送端将数字数据信号变换成模拟数据信号的过程称为调制（Modulation），调制设备就称为调制器（Modulator）；接收端将模拟数据信号还原成数字数据信号的过程称为解调（Demodulation），解调设备就称为解调器（Demodulator）。若进行数据通信的发送端和接收端以双工方式进行通信时，就需要同时具备调制和解调功能的设备，称为调制解调器（Modem）。 对数字数据调制的基本方法有三种：幅移键控、频移键控和相移键控。 在调制过程中，选择音频范围内的某一角频率ω的正（余）弦信号作为载波，该正（余）弦信号可以写为： u（t）= um·sin（ωt+φ0） 3个可以改变的电参量： — 振 幅 um — 角频率 ω — 相 位 φ 可以通过变化3个电参量，来实现模拟数据信号编码的目的。 幅移键控、频移键控和相移键控 幅移键控ASK（Amplitude Shift Keying） ASK是通过改变载波信号的幅度值表示数字信号“1”、“0”，以幅度A1表示数字信号的“1”，用载波幅度A2表示数字信号的“0”（通常A1取1，A2取0），而载波信号的参数f 和φ恒定。 频移键控FSK（Frequency Shift Keying） FSK是通过改变载波信号频率的方法表示数字信号“1”、“0”，用f 1表示数字信号“1”，用f 2表示数字信号“0”，而载波信号的A和φ不变。 相移键控PSK（Phase Shift Keying） PSK是通过改变载波信号的相位值表示数字信号“1”、“0”，而载波信号的A和f不变。PSK包括两种类型： 绝对调相 绝对调相使用相位的绝对值，φ为0表示数字信号“1”，、φ为π表示数字信号“0”。 相对调相 相对调相使用相位的相对偏移值，当数字数据为0时，相位不变化，而数字数据为1时，相位要偏移π。 数字数据的调制示例 多相调制 ASK、FSK和PSK都是最基本的调制技术，实现容易，技术简单，抗干扰能力差，调制速率不高，为了提高数据传输速率，也可以采用多相调制的方法。 例如，将待发送的数字信号按2个比特一组的方式组织，因为2个比特可以有4种组合方式，即“00、01、10、11”四个码元，所以用4个不同的相位值就可以表示出这4组组合。在调相信号传输过程中，相位每改变一次，传送两个二进制比特，这种调制方法就称为四相相移键控。 混合调相 为了达到更高的信息传输速率，采用多元制的振幅相位混合调制技术，比如正交振幅调制QAM（Quadrature Amplitude Modulation），它不但使用相位，而且还使用幅度： 8-QAM使用了幅度与相位的8种组合，由于使用3个比特可以表示8种组合，因此，每一种组合代表一个码元，每个码元3个比特。 16-QAM的幅度和相位有16种组合，每个组合代表一个码元，每个码元4个比特。 数字数据的编码 利用数字通信信道直接传输数字数据信号的方法称作数字信号的基带传输，而数字数据在传输之前，需要进行数字编码。数字数据的编码方式有三种：不归零码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码 。 不归零编码（Non-Return to Zero，NRZ） NRZ编码规定可用负电平表示逻辑“0”，用正电平表示逻辑“1”，反之亦然。 数字数据的编码 曼彻斯特编码（Manchester） 曼彻斯特编码是目前应用最广泛的编码方法之一，其特点是每一位二进制信号的中间都有跳变，若从低电平跳变到高电平，就表示数字信号“1”，若从高电平跳变到低电平，就表示数字信号“0”； 差分曼彻斯特编码（Difference Manchester） 差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进。其特点是每一位二进制信号的跳变依然提供收发端之间的同步，但每位二进制数据的取值，要根据其开始边界是否发生跳变来决定，若一个比特开始处存在