计算机网络技术第五讲.
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第1章 计算机网络技术基础
2
§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
6.模拟信号的数字编码—脉冲编码调制技术
PCM转换过程举例
原 始 信 号 PAM脉冲(采样) PCM脉冲(量化) （有量化误差）
3.2 3.9 2.8 3.4 4.2
t
1.2
3 1 011 100 011 011 001 100 4
15
§1.3 传输技术
1.3.4 差错检测与控制
1. 差错产生的原因与基本对策
信号在物理信道中进行传输存在差错，使得
接收到的数据与原来发送的数据不一致，称为 传输差错。
与语音、图像传输不同，计算机通信要求极
低的差错率。
除了信号的衰减外，信道噪声引起传输信号
的畸变是产生差错的主要原因。
第1章 计算机网络技术基础
双极性码
表示“1”时发出正电流，表示“0”时发出 负电流，电流具有两个极性。
第1章 计算机网络技术基础
8
§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
7. 数字编码
各种编码方式的特点：
归零码（Return to Zero, RZ）
每次进行0-1变换或1-0变换时，都要在无电
流处停留一下。
不归零码（Non-Return to Zero, NRZ）
每次进行0-1变换或1-0变换时都是直接的，
不在无电流处停留。
第1章 计算机网络技术基础
9
§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
7. 数字编码
各种编码方式的特点：
曼彻斯特（Manchester）编码
每个比特周期的前半个周期传送该比特的 原码，后半个周期传送该比特的反码。
第五讲
聊城大学环境与规划学院 2007年1月
第1章 计算机网络技术基础
0
§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
1 数字信道和模拟信道 2 数据信号的表示 3 数据信号分析
4 信道的主要性能参数
5 数字信号的模拟调制 6 模拟信号的数字编码—脉冲编码调制技术 7 数字编码
第1章 计算机网络技术基础
1
§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
6.模拟信号的数字编码—脉冲编码调制技术
采样定理： 要转换的模拟数据主要是电话语音信号 语音信号要在数字线路上传输，必须将语音信号转 换成数字信号。这需要经过三个步骤： –采样：按一定间隔对语音信号进行采样 –量化：对每个样本舍入到量化级别上 –编码：对每个舍入后的样本进行编码 编码后的信号称为PCM信号 (脉码调制, Pulse Code Modulation)
5
§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
6.模拟信号的数字编码—脉冲编码调制技术 想一想
实际应用中，是不是采样频率和测量精 度越高越好？为什么？
不是
因为采样频率和测量精度的提高都是以 存储容量为代价的。
第1章 计算机网络技术基础
6
§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
差分曼彻斯特（Different Manchester）编码
是对曼彻斯特编码的改进，用每一码元开 始边界处有无跃变来区别“0”和“1”，有跃 变表示为“0”，无跃变表示为“1” 。
第1章 计算机网络技术基础
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§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
7. 数字编码
0 0 1 1 0 1 0 0
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§1.3 传输技术
1.3.4 差错检测与控制
PAM脉冲(采样)
第1章 计算机网络技术基础
4
§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
6.模拟信号的数字编码—脉冲编码调制技术
（2）测量精度：
是样本在垂直方向的精度，是样本的量化等级，
通过对波形垂直方向的等分而实现。
常用二进制数的位数表示样本的量化等级。
量级越高，采样精度越高。
第1章 计算机网络技术基础
t t
3
4
3
PCM 输出（编码） 011100011011001100
第1章 计算机网络技术基础
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§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
6.模拟信号的数字编码—脉冲编码调制技术
数字化的质量取决于采样频率和测量精度。
（1）采样频率：一秒内的采样次数，反映了采样点 之间的间隔大小。 fs=16kHz 原始信号(波形)
单极性不归零 （NRZ）编码
单极性归零 （RZ）编码
高 低
t t t
高
低
双极性不归零 （NRZ）编码
双极性归零 （RZ）编码
高 低
高 低
t
第1章 计算机网络技术基础
11
§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
7. 数字编码
0 0 1 1 0 1 0 0
双极性不归零 （NRZ）编码
高 低
t
归零码占用的频带要宽。
第1章 计算机网络技术基础
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§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
7. 数字编码
直流分量的成分
直流分量低有利于传输，如双极性码的直流分
量较低，而曼彻斯特码和差分曼彻斯特码则没有 直流分量。
自同步能力
曼彻斯特码和差分曼彻斯特码的每个码元中都
有跃变，可以提供自同步能力。如在IEEE 802.5 中，正常的信号编码都采用差分曼彻斯特码。
7. 数字编码 目的是把数字数据转换成某种数字脉冲信号。
单极性码与双极性码
归零码与不归零码 曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码 常见的有两类：不归零码和曼彻斯特编码
第1章 计算机网络技术基础
7
§1.3 传输技术
1.Байду номын сангаас.3 数据信号与信道的匹配
7. 数字编码
各种编码方式的特点： 单极性码 只在表示“1”时才发出电流，表示“0”时 不发出电流，电流只有一个极性。
曼彻斯特 编码 差分曼彻 斯特编码
高 低
t
高 低
t
第1章 计算机网络技术基础
12
§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
7. 数字编码
评价数字信号编码方式的优缺点可以从以下 几点考虑：
脉冲的宽度
脉冲宽度越大，信号的能量就越大，对于
提高接收端的信噪比有利。
占用的频带宽度
脉冲宽，占用的频带就窄，如归零码比不
第1章 计算机网络技术基础
14
§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
小 结
在一个信道上进行数据传输的成败和质量，不仅 取决于信道的质量，还与信号自身的形式有关。本节 介绍了不同形式的信号对传输质量的影响，以及将不 同的数据变换为不同形式的信号的技术。这些是传输 技术中非常重要的内容。
第1章 计算机网络技术基础
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§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
6.模拟信号的数字编码—脉冲编码调制技术
PCM转换过程举例
原 始 信 号 PAM脉冲(采样) PCM脉冲(量化) （有量化误差）
3.2 3.9 2.8 3.4 4.2
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3 1 011 100 011 011 001 100 4
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§1.3 传输技术
1.3.4 差错检测与控制
1. 差错产生的原因与基本对策
信号在物理信道中进行传输存在差错，使得
接收到的数据与原来发送的数据不一致，称为 传输差错。
与语音、图像传输不同，计算机通信要求极
低的差错率。
除了信号的衰减外，信道噪声引起传输信号
的畸变是产生差错的主要原因。
第1章 计算机网络技术基础
双极性码
表示“1”时发出正电流，表示“0”时发出 负电流，电流具有两个极性。
第1章 计算机网络技术基础
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§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
7. 数字编码
各种编码方式的特点：
归零码（Return to Zero, RZ）
每次进行0-1变换或1-0变换时，都要在无电
流处停留一下。
不归零码（Non-Return to Zero, NRZ）
每次进行0-1变换或1-0变换时都是直接的，
不在无电流处停留。
第1章 计算机网络技术基础
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§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
7. 数字编码
各种编码方式的特点：
曼彻斯特（Manchester）编码
每个比特周期的前半个周期传送该比特的 原码，后半个周期传送该比特的反码。
第五讲
聊城大学环境与规划学院 2007年1月
第1章 计算机网络技术基础
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§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
1 数字信道和模拟信道 2 数据信号的表示 3 数据信号分析
4 信道的主要性能参数
5 数字信号的模拟调制 6 模拟信号的数字编码—脉冲编码调制技术 7 数字编码
第1章 计算机网络技术基础
1
§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
6.模拟信号的数字编码—脉冲编码调制技术
采样定理： 要转换的模拟数据主要是电话语音信号 语音信号要在数字线路上传输，必须将语音信号转 换成数字信号。这需要经过三个步骤： –采样：按一定间隔对语音信号进行采样 –量化：对每个样本舍入到量化级别上 –编码：对每个舍入后的样本进行编码 编码后的信号称为PCM信号 (脉码调制, Pulse Code Modulation)
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§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
6.模拟信号的数字编码—脉冲编码调制技术 想一想
实际应用中，是不是采样频率和测量精 度越高越好？为什么？
不是
因为采样频率和测量精度的提高都是以 存储容量为代价的。
第1章 计算机网络技术基础
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§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
差分曼彻斯特（Different Manchester）编码
是对曼彻斯特编码的改进，用每一码元开 始边界处有无跃变来区别“0”和“1”，有跃 变表示为“0”，无跃变表示为“1” 。
第1章 计算机网络技术基础
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§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
7. 数字编码
0 0 1 1 0 1 0 0
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§1.3 传输技术
1.3.4 差错检测与控制
PAM脉冲(采样)
第1章 计算机网络技术基础
4
§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
6.模拟信号的数字编码—脉冲编码调制技术
（2）测量精度：
是样本在垂直方向的精度，是样本的量化等级，
通过对波形垂直方向的等分而实现。
常用二进制数的位数表示样本的量化等级。
量级越高，采样精度越高。
第1章 计算机网络技术基础
t t
3
4
3
PCM 输出（编码） 011100011011001100
第1章 计算机网络技术基础
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§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
6.模拟信号的数字编码—脉冲编码调制技术
数字化的质量取决于采样频率和测量精度。
（1）采样频率：一秒内的采样次数，反映了采样点 之间的间隔大小。 fs=16kHz 原始信号(波形)
单极性不归零 （NRZ）编码
单极性归零 （RZ）编码
高 低
t t t
高
低
双极性不归零 （NRZ）编码
双极性归零 （RZ）编码
高 低
高 低
t
第1章 计算机网络技术基础
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§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
7. 数字编码
0 0 1 1 0 1 0 0
双极性不归零 （NRZ）编码
高 低
t
归零码占用的频带要宽。
第1章 计算机网络技术基础
13
§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
7. 数字编码
直流分量的成分
直流分量低有利于传输，如双极性码的直流分
量较低，而曼彻斯特码和差分曼彻斯特码则没有 直流分量。
自同步能力
曼彻斯特码和差分曼彻斯特码的每个码元中都
有跃变，可以提供自同步能力。如在IEEE 802.5 中，正常的信号编码都采用差分曼彻斯特码。
7. 数字编码 目的是把数字数据转换成某种数字脉冲信号。
单极性码与双极性码
归零码与不归零码 曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码 常见的有两类：不归零码和曼彻斯特编码
第1章 计算机网络技术基础
7
§1.3 传输技术
1.Байду номын сангаас.3 数据信号与信道的匹配
7. 数字编码
各种编码方式的特点： 单极性码 只在表示“1”时才发出电流，表示“0”时 不发出电流，电流只有一个极性。
曼彻斯特 编码 差分曼彻 斯特编码
高 低
t
高 低
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第1章 计算机网络技术基础
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§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
7. 数字编码
评价数字信号编码方式的优缺点可以从以下 几点考虑：
脉冲的宽度
脉冲宽度越大，信号的能量就越大，对于
提高接收端的信噪比有利。
占用的频带宽度
脉冲宽，占用的频带就窄，如归零码比不
第1章 计算机网络技术基础
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§1.3 传输技术
1.3.3 数据信号与信道的匹配
小 结
在一个信道上进行数据传输的成败和质量，不仅 取决于信道的质量，还与信号自身的形式有关。本节 介绍了不同形式的信号对传输质量的影响，以及将不 同的数据变换为不同形式的信号的技术。这些是传输 技术中非常重要的内容。
第1章 计算机网络技术基础