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1、工业通信与网络技术 模拟信号和数字信号编码技术p数字数据，数字信号n为二进制分配电平, 改变信号频谱p数字数据，模拟信号n幅移键控（ASK） 、频移键控（FSK）以及相移键控 （PSK）p模拟数据，数字信号n脉码调制（PCM）p模拟数据，模拟信号n调幅（AM） ，调频（FM） ，调相（PM） 发送器传输媒体接收器数据信号信号标注接收者的姓名编码 (时钟, 差错检测)数据信号编码1.数字数据，数字信号编码与调制技术数字或模拟编码器解码器数字或模拟调制器解调器tfcf通过编码形成一个数字信号通过调制形成一个模拟信号数据的模拟信令方式模拟信号模拟信号模拟数据 -模拟信号 数字数据 - 模拟信号数据的
2、数字信令方式+5V-5V数字信号模拟数据 - 数字信号数字数据 - 数字信号术语和概念（1）p数字信号n离散的, 非连续的电压脉冲序列n一个脉冲就是一个信号元素n每个数据比特都编码成信号元素以传输二进制数据0 1 0 0 1 1 0 0 1 二进制数据信号元素编码术语和概念（2）p单极性的（Unipolar）n信号元素具有相同正负号p极性n信号传输中，一个逻辑状 态由正电平表示，另一个 由负电平表示。术语和概念（3）p数据信号传输数率（数 据率）n数据传输的速率，比特每 秒为单位p比特的持续时间或长度n发送器发送这个比特所需 时间数字术语和概念（4）p调制速率n信号电平改变的速率，用波特表示指
3、每秒出现多少个 信号元素NRZIManchester编码方式p不归零电平Nonreturn to Zero-Level (NRZ-L)p不归零1制Nonreturn to Zero Inverted (NRZI)p双极性AMIBipolar -AMIp伪三进制Pseudoternaryp曼彻斯特Manchesterp差分曼彻斯特Differential Manchesterp双极性8零替换B8ZSp高密度双极性3零HDB3NRZMultilevel BinaryBiphaseScrambling Techniques不归零电平（NRZ-L）p负电平代表一个二进制数，正电平代表另一个二 进制数n
4、即为不归零电平 NRZ-Lp1为负电平，0为正电平NRZ-L最简单的编码方法0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 +_不归零1制（NRZI）p一个比特的持续时间内电平保持恒定p数据的编码形式是在一个比特起始时刻看信号有 无跳变p1代表信号有跳变p0代表信号无跳变p例子，差分编码NRZNRZ-LNRZI +_比特起始时刻有跳变1比特起始时刻没有跳变00 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1NRZ的优势和局限性p优势n最容易实现n有效利用带宽p局限性n具有直流成分n缺乏同步能力用于数字磁记录信号传输应用中 利用价值打折扣双相位p曼彻斯特Manchestern每个比特周期中央存在一个跳变n跳
5、变表示了数据和定时机制p低到高表示1p高到低表示0n用于 IEEE 802.3p差分曼彻斯特Differential Manchestern中央的跳变只提供定时关系n0表示比特周期起始时存在跳变，1表示比特周期起始 没有跳变n注: 这是一个差分编码技术n用于 IEEE 802.5双相位0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1ManchesterDifferential Manchester0=比特周期的起始时刻跳变1=比特周期的起始时刻无跳变+_+1=从低到高跳变0=从高到低跳变双相位的优势和局限性p局限性n比特周期内至少一次跳变， 可能两次n最大调制率时 NRZ 的两倍n需要更大的带宽p优
6、势n同步n无直流成分n差错检测p一个期待的跳变的丢失用 于检测差错自定时编码用于检测错误编码的应用（1）p对于曼彻斯特编码， 在IEEE802.3标准中， 广泛应用于CSMA/CD 总线 LANs中二进制数据以电平脉冲的 序列被插入到电缆中传输编码的应用（2）p对于差分曼彻斯特编码， 在IEEE802.5（令牌环） LANs中广泛应用二进制数据以电平脉冲的 序列被插入到电缆中传输多电平二进制p双极性-AMI (Alternate Mark Inversion)n使用多于2个电平n“0 ”没线路信号， “ 1” 表示正电平和负电平p极性交替p伪三进制Pseudoternaryn使用两个以上的电平
7、n“1” 表示没有线路信号n“0” 表示正负电平交替多电平二进制-Signal Wave1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 Bipolar-AMIPseudoternary+_+多电平二进制-优势&局限性p出现长串“1”不会失去同步p没有直流成分p带宽比NRZ小p能提供一个简单的差错检测方法n检测脉冲p在AMI中出现长串“0”或在Pseudoternary 出现长串 “1”的问题：n插入额外比特强制跳变n使用扰码技术扰码技术p利用扰码机制替换可能导致线路上产生的恒定电 平的比特序列p填入比特序列 n必须产生足够多的跳变以保持同步n接收器必须能够识别填入的
8、比特序列，并用原 数据序列取而代之n与原比特序列的长度一样扰码技术p双极性8零替换（ B8ZS）n以双极性AMI码为基础n如果出现一个全零的八位组，并且在这个八 位组之前的最后一个电压脉冲为 “+”, 那么 这个八位组中的八个零被编码为 000+-0-+n如果出现一个全零的八位组，并且在这个八 位组之前的最后一个电压脉冲为 “-”, 那么这 个八位组中的八个零被编码为 000-+0+-扰码技术p高密度双极性3零(HDB3)n以 AMI码码 为为基础础自上一次替换后 双极性脉冲（比特1）的个数前面脉冲的极性奇数偶数 -000-+00+000+-00-扰码技术信号波形1 1 0 0 0 0 0 0
9、 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0双极性AMIB8ZS+_+0 0 0 V B 0 V B0 0 0 V B 0 0 V 1 1 B 0 0 VHDB3+-优势p没有直流成分p没有长期序列零级线路信号p没有减少数据传输率p错误检测能力p用于长距离传输2.数字数据，模拟信号p 公用电话网 p 调制解调器 (Modulator-demodulator) p 声音：300Hz to 3400Hz p 数据：600Hz to 3000Hz (带宽2400Hz） p 调制技术 p 性能电话网带宽调制技术pASKpFSKpPSK调制的模拟信号的数字数据幅移（振幅或幅度）键控ASKp不同的载波振幅
10、所代表的值不同p通常，一个幅度为零p易受突变的增益变化的影响p效率低p在话音级线路上，用于数据率不高于1200 bps的情 况下p用于在光纤中传输数字数据频移键控FSKp不同的频率代表不同的值(载波附近)p比ASK的抗差错性稍强p在话音级线路上，典型的数据率为1200bpsp高频无线电传输p在使用同轴电缆的局域网中，他甚至可用于更高 的频率话音级线路的FSK101700340010多值频移键控MFSK多值频移键控MFSK例1 设fc= 250 kHz，fd = 25 kHz，M=8（L=3比特），分别为8个可 能的3比特数据组合分配如下的频率例2 如图所示为M=4时多值频移键控的一个例子。输入
11、的20个比特的比特 流一次两个比特地编码，传输时分别为四种可能的2比特组合分配四个不同 的频率。从图中可以出传输频率（y轴）是时间（x轴）的一个函数。每一列 代表一个时间单元T，在此期间有一个2比特的信号元素传输。每一列中有 阴影的方块表示了在该时间单元内的传输频率。相移键控PSKp数据是通过载波信号的相位偏移来表示的n差分相移键控：相移相对于前一个传输，而不是一些 参考信号。四值相移键控（QPSK和OQPSK）QPSKOQPSK偏置同相位正交相位传输带宽pASK & PSKpFSKp多值相移键控MPSKp多值频移键控MFSK3. 模拟数据，数字信号p数字化n模拟数据转换成数字数据n数字数据可以使用NRZ-L编码技术传输n数字数据可以使用NRZ-L以外的其他编码技术传输n数字数据则可以转换为 模拟信号n模拟数字之间的转换用译码器n n脉冲脉冲编码调编码调编码调编码调 制制n n增量增量调调调调制制PCM（脉码调码调 制）例子DM（增量调调制）例子4. 模拟数据，模拟信号p为什么要对模拟信号调制?n高频对传输 影响更多n可以使用频分复用技术p调制类型：n幅度n频率n相位
