数据编码和同步.pptx

数据编码和同步 计算机网络技术基础 数据编码和同步 1.1 数字数据的模拟信号编码 1．数字调制的基本形式 数字调制的3种基本形式为：移幅键控法ASK、移频键控法FSK、移相键控法PSK。采用这3种方法对二进制数制的波形时序图如图所示。 2．公共电话交换网中使用调制解调器的必要性 公共电话交换网是一种频带模拟信道，音频信号频带为300 Hz～3400 Hz，而数字信号频宽为零赫兹至几千兆赫兹。若不加任何措施利用模拟信道来传输数字信号，必定出现极大的失真和差错。所以要想在公共电话网上传输数字数据，必须将数字信号变换成电话网所允许的音频频带范围300 Hz～3400 Hz。 1.2 数字数据的数字信号编码 1．不归零码 不归零（Non-Return to Zero，NRZ）码的特点是在一个码元周期内电平保持不变，电脉冲之间无间隔。不归零码可分为单极性不归零码和双极性不归零码两种。 单极性不归零码：单极性不归零码用电压表示，无电压表示0，恒定正电压表示1，每个码元时间的中间点是采样时间，判决门限为半幅电平。 双极性不归零码：双极性不归零码用电流表示，1码和0码都有电流，1为正电流，0为负电流，正和负的幅度相等，判决门限为零电平。 2．归零码 归零（Return to Zero，RZ）码的特点是只在码元周期内持续一段时间的高低电平，其余时间则为零电平，相邻脉冲之间必定留有零电平的间隔。归零码可分为：单极性归零码和双极性归零码。 单极性归零码，无电压（也就是无电流）用来表示0，而恒定的正电压用来表示1。每一个码元时间的中间点是采样时间，判决门限为半幅电平（即0.5）。也就是说接收信号的值在0.5与1.0之间就判为1码，如果在0与0.5之间就判为0码。 双极性归零码，1码和0码都有电流，但1码是正电流，0码是负电流，正和负的幅度相等，故称为双极性码。此时的判决门限为零电平，接收端使用零判决器或正负判决器，接收信号的值若在零电平以上为正，判为1码；若在零电平以下为负，判为0码所示。 3．曼彻斯特编码 曼彻斯特编码（manchester）是一种自同步编码方法 。自同步法是指能从数据信号波形中提取同步信号的方法。典型例子就是著名的曼彻斯特编码，常用于以太网（Ethernet）传输，另外还有差分曼彻斯特（differential manchester ）编码，常用在FDDI中。 曼彻斯特编码：每一位的中间都有一次跳变，该跳变既作为时钟信号，又作为数据信号；从高到低跳变表示1，从低到高跳变表示0。 差分曼彻斯特编码：每一位中间的跳变仅提供时钟定时，而用每位开始时有无跳变表示0或1，有跳变为0，无跳变为1。 1.3 模拟数据的数字信号编码 1．脉码调制PCM 脉码调制是以采样定理为基础，对连续变化的模拟信号进行周期性采样，利用大于等于有效信号最高频率或其带宽２倍的采样频率，通过低通滤波器从这些采样中重新构造出原始信号。 2．模拟信号数字化的步骤 PCM对模拟信号的数字化分为3个步骤。 采样：以采样频率Fs把模拟信号的值采出，把模拟信号变换成时间上离散的抽样信号，即用一系列在时间上等间隔出现的脉冲调幅信号来代替原来的模拟信号。 量化：使连续模拟信号变为时间轴上的离散值，量化就是将采样点处测得的信号幅值分级取整的过程。 编码：将量化后的整数值用二进制数表示。 1.4 多路复用技术 1．频分多路复用 在物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需带宽的情况下，可将该物理信道的总带宽分割成若干个与传输单个信号带宽相同（或略宽）的子信道，每个子信道传输一路信号，这就是频分多路复用（FDM）。 2．时分多路复用（TDM） 若传输介质能达到的位传输速率超过传输数据所需的数据传输速率，可采用时分多路复用TDM技术，即将一条物理信道按时间分成若干个时间片轮流地分配给多个信号使用。每一个时间片由复用的一个信号占用，这样，利用每个信号在时间上的交叉，就可以在一条物理信道上传输多个数字信号。 3．波分多路复用（WDM） 波分多路复用（WDM）实际上是频分多路复用（FDM）的一个变种。它除了复用和解复用以及采用光纤作为传输介质以外，在概念上与频分多路复用（FDM）相同，但它比FDM更有效。在WDM中，两根光纤连接到一个棱柱或光栅上，每根光线的能量处于不同的波段。两束光信号通过棱柱或光栅，合成到一根共享的光纤上，传送到远方的目的地，然后再将它们分解开来。 1.5 同步和异步通信 1．异步传输 异步传输的工作原理是：每传送