计算机网络技术基础1PPT课件

2.4 数据编码技术
2.4.1 数据编码类型
• 数字数据的模拟信号编码 • 数字数据的数字信号编码 • 模拟数据的数字信号编码
整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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数字数据
频率调制
相位调制
• 相位调制又称相位键控(PSK)，就是用被传输的数字数据去调制载波信号的相位 。
• 若载波信号为 umsin(ω1t+φ0)，则相位调制信号可以表示为：
u(t)= umsin(ωt+ 0) 数字数据为1 u(t)= umsin(ωt+Л) 数字数据为0
数字数据 相位调制
代码 脉冲编码 1.振幅调制
2.9.4 循环冗余编码工作原理
发送方
发送数据 f(x) 生成多项式 G(x)
f(x). x k
R(x)
=Q(x)+
G(x)
G(x)
实际发送: f(x) .xk+R(x)
数据字段 校验字段
f(x) .xk
R(x)
发送
接收方
发送数据 f '(x) 生成多项式 G(x)
f'(x). x k
R'(x)
=Q(x)+
曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码的应用
• 曼彻斯特编码是IEEE 802.3 （以太局域网）标准规定的编 码（使用同轴电缆和双绞线）。
• 差分曼彻斯特编码是 IEEE802.5（令牌局域网）标 准规定的编码（使用屏蔽双绞 线）。
……………………………………………………………………………………………………….
G(x)
G(x)
R'(x)=R(x) R'(x)=R(x)
接收正确 接收出错
标准CRC生成多项式G（x）
CRC-12 CRC-16 CRC-CCITT CRC-32
G（x）= x12+x11+x3+x2+x+1 G（x）= x16+x15+x2+1 G（x）= x16+x12+x5+1 G（x）= x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+ x10
2.4.4 脉冲编码调制方法 ----模拟数据的数字信号编码
1. PCM脉冲编码调制 ——是最基本的模拟数据数字化编码方法
• 对模拟信号进行幅度采样，Βιβλιοθήκη Baidu连续信号变为时间轴上的离散信号。 • 该方法的理论基础是奈奎斯特(Nyquist)的采样定理：
设模拟信号f(t)的最高频率为fm (Hz) ，如果对该模拟信号进行周期性采样， 只要采样的频率f 满足f≥2fm ，则这些离散采样值可以无失真地恢复成原来 的模拟信号。
2.频率调制
三种类型的调制
01001
0 11
3.相位调制
四相位PSK
• 我们还可以采用四种相位变化方式，让每一种变化代表两个比特(4-PSK)。 此时我们可以用两倍于2-PSK的速率传输数据。
2.4.3 数字数据编码方法
----数字数据的数字信号编码
使用基带传输时：
– 在发送端要将数字数据变换为数字信号，以便在数字通 信系统中传输，这一过程称为编码。
• 在计算机通信网中，为了利用廉价的公共电话交换网（模拟信道）进行远程通信， 必须使用调制解调器进行信号变换。
– 调制器：把要发送的数字信号转换为频率范围在 300~3400 Hz 之间的模拟信号（载波信号，载波通常是正弦波或余弦波）， 以便在电话用户线上传送。
– 解调器：把电话用户线上传送来的模拟信号转换为数字信号。
• 所有调制技术均涉及载波信号的下列一个或多个参数的变化：振幅、频率和相位， 分别称为振幅调制、频率调制和相位调制。
PSTN
振幅调制
• 振幅调制又称振幅键控(ASK)，就是用被传输的数字数据去调制载波信号的振幅 。
• 若载波信号为 umsin(ω1t+φ0)，则振幅调制信号可以表示为：
u(t)= umsin(ω1t+φ0) 数字数据为1
u(t)= 0
数字数据为0
数字数据 振幅调制
频率调制
• 频率调制又称频率键控(FSK)，就是用被传输的数字数据去调制载波信号的频 率。
• 若载波信号为 umsin(ω1t+φ0)，则频率调制信号可表示为：
u(t)= umsin(ω1t+φ0) 数字数据为1 u(t)= umsin(ω2t+φ0) 数字数据为0
用一定位数的二进制数字来表示量化后的幅值，其位 数称为字长。字长=log2n
“数字-数字”编码
• 使用各种“数字数据-数字信号”编码技术将二进制数字转换为数字信 号进行传送。
2.9.3 检错码与纠错码
• 纠错码： 每个传输的分组带上足够的冗余信息； 接收端能发现并自动纠正传输差错。
• 检错码: 分组仅包含足以使接收端发现差错的冗余信息； 接收端能够发现出错，但不能确定哪位是错的，并且自己不能纠正传输 差错。
曼彻斯特编码
每个比特的中间位置处 都存在一个跳变。这种中 间处的跳变既含有时钟信 息，也含有数据信息：从 低到高的跳变代表1，从 高到低的跳变代表0 (注 意有些系统也可能相反)。
差分曼彻斯特编码
比特中间位置处的 跳变仅含有时钟信息。 在比特间隔开始处如 果出现跳变表示0， 如果没有跳变表示1。
• 主要过程： 采样→ 量化 → 二进制编码
（1）采样
• 每隔一定的时间间隔，把模拟信号的幅值取出来作为样值来代表原信号。 采样频率f ≥2 fm 。
（2）量化
• 为了将模拟信号进一步离散化，将幅值划分成n个量化级。把采样所得到的样 值用取整或四舍五入等方法归并到某个临近的整数幅值。
（3）编码
– 在接收端，要将数字信号还原为原来的形式，这一过程 称为解码。
最常用的数字信号编码技术有以下几种： （1）非归零码NRI； （2）曼彻斯特编码； （3）差分曼彻斯特编码。
不归零编码（NRZ）
–负电平用于表示一个二进制值，正电平用于表示另一个 二进制值。主要用于计算机内部通信。
–NRZ码是最容易实现的，实际上是直接将计算机发出的信 号加到通信线路上，未作任何处理，代价也最低。但NRZ 码的缺点是接收方无法判断一位的开始和结束，即不具 备同步特性。
山东大学威海分校商学院
2
数据传输的形式
模拟数据和数字数据都可以用模拟信号或数字信号来表示，因而也可 以用其中任意一种形式传输。
模拟数据 数字数据 模拟数据 数字数据
放大器 调制器
调制器
PCM 编码器
数字 发送器
模拟信号 模拟信号 数字信号 数字信号
2.4.2 模拟数据编码方法 ----数字数据的模拟信号编码