第7講 數(shù)據(jù)編碼與調(diào)制技術(shù)

1、第6講 數(shù)據(jù)編碼與調(diào)制技術(shù)本講內(nèi)容l數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號傳輸l數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號傳輸l模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號傳輸模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號傳輸 一、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號傳輸v 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號傳輸是借助于載波信號實(shí)現(xiàn)的。載波是頻率和幅值固定的周期信號，通常是正（余）弦周期信號。 v 載波的正（余）弦信號可用下列公式表示： u（t）=umsin(t+)載波u（t）中有三個參量：振幅um、角頻率t及相位?？梢酝ㄟ^改變?nèi)齻€參量的方法實(shí)現(xiàn)模擬數(shù)據(jù)信號編碼。v 1 1、調(diào)幅、調(diào)幅AM(Amplitude Modulation)或或ASK（Amplitu

2、de Shift Keying）v 2 2、調(diào)頻、調(diào)頻FM(Frequency Modulation)或或FSK（Frequency Shift Keying）v 3 3、調(diào)相、調(diào)相PM(Phase Modulation)或或PSK（Phase Shift Keying）v 練習(xí)練習(xí)3 3yxo1-122322y=sinxy=sin(x+ )，相位為相位為 幅度載波v由于模擬信號是具有一定頻率的連續(xù)的波形，由于模擬信號是具有一定頻率的連續(xù)的波形，稱為載波可以用稱為載波可以用Asin(2ft+)或或Acos(2ft+)表示表示 周期2 1、調(diào)幅1111000000數(shù)字信號調(diào)幅信號2、調(diào)頻1 11

3、 11 11 10 00 00 00 00 00 0數(shù)字信號數(shù)字信號調(diào)頻信號調(diào)頻信號3、調(diào)相數(shù)字信號調(diào)相信號1111000000練習(xí)3v畫出數(shù)字信號畫出數(shù)字信號0100110101001101的三種調(diào)制方法的三種調(diào)制方法的波形圖。的波形圖。二、數(shù)字信號的編碼技術(shù)v 數(shù)字信號在傳輸中雖然不需要調(diào)制，但卻要經(jīng)過一定的編碼才能傳輸，經(jīng)過編碼的數(shù)字信號一般具有便于識別、自帶時鐘同步、傳輸效率更高等特點(diǎn)。v 最常用的數(shù)字信號編碼方法有不歸零編碼（NRZ)、曼徹斯特（Manchester）編碼等。v 1、不歸零碼不歸零碼 Non-Return Zero,NRZv 2、曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼Manches

4、ter codingv 3、差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼Differential Manchester codingv 4、交替反轉(zhuǎn)編碼、交替反轉(zhuǎn)編碼AMIv 5、4B/5B編碼編碼v 6、8B/10B編碼編碼v 練習(xí)練習(xí)4v 練習(xí)練習(xí)51、不歸零碼（NRZ）v 二進(jìn)制數(shù)字二進(jìn)制數(shù)字0 0、1 1分別用兩種電平來表示；分別用兩種電平來表示；常用常用5V5V表示表示1 1，5V5V表示表示0 0； 缺點(diǎn)：l 存在直流分量，損壞連接點(diǎn)的表面電鍍層，傳輸中不能有變壓器或電容；l 不具備自同步機(jī)制，傳輸時必須使用外同步。2、曼徹斯特編碼v每一位的中間有一跳變，位中間的跳變既作時每一位的中間有一跳變

5、，位中間的跳變既作時鐘信號，又作數(shù)據(jù)信號；從高到低跳變表示鐘信號，又作數(shù)據(jù)信號；從高到低跳變表示“1”1”，從低到高跳變表示，從低到高跳變表示“0” 0” NRZManchester1111000000每個碼元中間都要發(fā)生跳變，接收端可將此變化每個碼元中間都要發(fā)生跳變，接收端可將此變化提取出來作為同步信號。這種提取出來作為同步信號。這種編碼也稱為自同步編碼也稱為自同步碼（碼（Self-Synchronizing Code）。）。缺點(diǎn)：需要雙倍的傳輸帶寬（即信號速率是數(shù)據(jù)缺點(diǎn)：需要雙倍的傳輸帶寬（即信號速率是數(shù)據(jù)速率的速率的2倍）。倍）。3、差分曼徹斯特編碼vDifferential Manch

6、ester coding：每位中間：每位中間的跳變僅提供時鐘定時，而用每位開始時有無的跳變僅提供時鐘定時，而用每位開始時有無跳變來表示數(shù)據(jù)信號，有跳變?yōu)樘儊肀硎緮?shù)據(jù)信號，有跳變?yōu)椤?”0”，無跳，無跳變?yōu)樽優(yōu)椤?”1”。 NRZDifferentialManchester1111000000練習(xí)4v 畫出數(shù)字信號畫出數(shù)字信號0101100101011001的的ManchesterManchester和和Differential Differential ManchesterManchester編碼。編碼。 0 1 0 1 1 0 0 1數(shù)字信號ManchesterDifferenceManc

7、hester練習(xí)5v在在Manchester coding 編碼中信息速率與碼元編碼中信息速率與碼元速率有什么關(guān)系？速率有什么關(guān)系？v信息速率是碼元速率的1/2v因些需要雙倍的傳輸帶寬因些需要雙倍的傳輸帶寬三、模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號傳輸模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號傳輸v模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字化主要通過脈沖碼調(diào)制技術(shù)（Pulse Code Modulation, PCM）來實(shí)現(xiàn)。v PCM工作包括采樣、量化及編碼三部分操作。.采樣:采樣是在一定的時間間隔內(nèi)，將模擬信號的電平幅值取出作為樣本，代表這一區(qū)間原信號的幅值。 .量化:量化就是把采樣所得的信號幅值按轉(zhuǎn)換器的量級分級取整。 .編碼:編碼是用相應(yīng)位數(shù)的二進(jìn)制代碼表

8、示量化后的采樣樣本的量級。 三、模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號傳輸模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號傳輸 現(xiàn)在的數(shù)字傳輸系統(tǒng)均采用脈沖調(diào)制 PCM（Pulse Code Modulation） 。1. 采樣2. 量化3. 編碼p 練習(xí)51、采樣v采樣：以采樣頻率采樣：以采樣頻率FsFs把模擬信號的值采出把模擬信號的值采出 v采樣定理：采樣頻率采樣定理：采樣頻率原始信號頻率的原始信號頻率的2 2倍或帶倍或帶寬的寬的2 2倍倍vFs2FmaxFs2Fmax或或Fs2H Fs2H 765432102、量化v使連續(xù)模擬信號變?yōu)闀r間軸上的離散值使連續(xù)模擬信號變?yōu)闀r間軸上的離散值 765432103、編碼v將離散值變成一定位數(shù)的二進(jìn)

9、制碼將離散值變成一定位數(shù)的二進(jìn)制碼 練習(xí)6v一個數(shù)字化語音系統(tǒng)，將聲音分為一個數(shù)字化語音系統(tǒng)，將聲音分為128個量化個量化級，用一位比特進(jìn)行差錯控制，采樣頻率為級，用一位比特進(jìn)行差錯控制，采樣頻率為8000次次/s，則一路話音的數(shù)據(jù)傳輸率？，則一路話音的數(shù)據(jù)傳輸率？ v（1）128個量化級，表示的二進(jìn)位制位數(shù)為個量化級，表示的二進(jìn)位制位數(shù)為7位，加一位差錯控制，則每個采樣值用位，加一位差錯控制，則每個采樣值用8位表位表示示v（2）數(shù)據(jù)傳輸率：）數(shù)據(jù)傳輸率：8000次次/s8位位64kbit/sv電話線路的頻率范圍在電話線路的頻率范圍在3003003400Hz3400Hz，則帶寬不超過，則帶寬不超過4000HZ4000HZ，所以采樣頻，所以采樣頻率為率為8000次次/s課堂小結(jié)：模擬傳輸和數(shù)字傳輸課堂小結(jié)：模擬傳輸和數(shù)字傳輸話音話音移頻移頻,調(diào)制調(diào)制模擬模擬數(shù)字?jǐn)?shù)字模擬模擬模擬模擬PCM編碼編碼數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字編碼數(shù)字編碼數(shù)字?jǐn)?shù)字模擬數(shù)據(jù)，模擬信號模擬數(shù)據(jù)，模擬信號數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，模擬信號數(shù)字