数据通信编码与差错控制技术

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1、实训18数据通信编码与差错控制技术【实训内容】◎网络传输速度测试◎校验码.1准备知识互联网的最吸引的人的地方在于能提供一个信息交互的平台。而信息的载体是数据，那么信息交互的实质是数据如何在互联网的节点（设备）上进行交换；而这必须依赖于互联网上如何对数据进行编码。这就类似于联合国开会，会议的目的是为了交换意见，类似数据交换；而面对全世界这么多不同国家的语言，必须选择一种统一的语言进行交流，这就类似于对数据进行统一编码。.1.1通信编码1．通信的模型一个数据通信系统由三大部分组成、即信源系统（发送端）、传输系统（传输网络）和目的系统（接收端）。在数据

2、通信系统中，产生和发送信息的一端叫信源，接受信息的一端叫信宿。信源与信宿之间通过通信设备和传输介质进行通信。2．模拟数据、数字数据模拟数据是由传感器采集得到的连续变化的值，例如温度、压力，以及目前在电话、无线电和电视广播中的声音和图像。数字数据则是模拟数据经量化后得到的离散的值，例如在计算机中用二进制代码表示的字符、图形、音频与视频数据。信源发出的可以是模拟数据，也可以是数字数据；而信道又可分为模拟信道和数字信道，所以两种信号在两种信道上面传输有以下4种可能的关系：①数字数据在数字信号传输。例如：100BASE-T以太网。②数字数据在模拟信号传输

3、。例如：使用ADSLMODEL上网。③模拟数据在数字信号传输。例如：数字电视传输系统。④模拟数据在模拟信号传输。例如：收音机和早期的电话传输系统。3．数字信号编码在计算机网络中，信源和信宿发出和接受的数据，都是数字信号；而在信道的传输过程中，可以使用数字信号或者模拟信号两种表达方式，也就是上面所提到的①、②两种方式。因此，根据通信过程中信号的表达方式不同，分为基带传输和频带传输，统称为数据通信。1)基带传输由计算机、终端等直接发出的二进制信号的典型的矩形电脉冲信号，其频谱包含直流（零频）、低频和高频（从直流一直到无限高的频率）等多种成分。因此，数

4、字信号的频带非常宽，但是，其主要能量集中在低频段，那么把直流开始到能量集中的一段频率范围称为基本频带，简称基带，为此数字信号也被称为数字基带信号，简称为基带信号。如果在数据通信中，直接传输基带信号，则该信号几乎占用整个频带。在大多数局域网中，尤其是在传输距离不远的有线情况下，大都采用了基带传输方式。特点如下：优点：速率高、误码率低。缺点：占用的频带，不利于远程。2)频带传输和宽带传输频带传输：是用电话线和电话交换网作为传输信道时采用的传输技术。频带传输中的信道带宽为3100Hz。在采用频带传输方式时，在发送端和接受端都要安排调制解调器。宽带传输：

5、通常是采用75Ω的有线电视（CATV）的同轴电缆或光缆作为传输介质时的传输技术。宽带传输中的信道带宽为300MHz。因为宽带同轴电缆是用来传输电视信号的，所以传输数字信号时，需要利用电缆调制（CableMondem）把数字信号变成频率为几十到几百兆赫兹（MHz）的模拟信号。远程通讯一般都是采用频带传输和宽带传输。特点如下：优点：可以利用现有的大量模拟信道（电话交换网）通信，价格便宜，容易实现。缺点：速率低，误码率高。4．基带传输与数字信号编码在基带传输中，用不同的电压极性或者电平信号对数字数据0和1进行编码（反之为解码），但在基带传输的编码过程中

6、，需要解决基带信号的编码问题和接收双方之间的同步问题，常采用以下3种编码方法。1)非归零编码（NonReturnZero,NRZ）编码规则：非归零编码如图所示，用负电压代表逻辑1，用正电压代码逻辑0。当然也可以用其他表示方法，不过原理一样。特点：非归零码的优点是简单、容易实现：缺点是接收方和发送方无法保持同步。为了保证收发方同步，必修在发送NRZ码的同时，用另一个信道同时发送同步时钟信号。应用：计算机串口和调制解调器之间使用的就是基带传输中的非归零编码技术。2)曼切斯特编码（Manchester）编码规则：每个比特的周期T分为前后两个相等的部分；

7、每一位二进制的中间都有跳变，其中间的这个电平跳变就作为双方的同步信号；当比特值为1时，前半部分为高电平，中间有一次由低电平向高电平的跳跃；当比特值为0时，则相反。特点：曼切斯特编码是目前广泛使用的编码方法之一，和非归零码相比，无需专门传递同步信号的线路，成本低，降低直流分量。但是效率较低，信号占用的频带较宽。应用：典型的10BASE-T以太网使用的就是曼切斯特编码技术。3)差分曼切斯特编码编码规则：差分曼切斯特编码是对曼切斯特编码的改进。每个比特值无论是1还是0，中间都有一次电平的跳变，这个跳变做同步之用。若比特值为0，则前半个比特的电平与上一个

8、比特的后半个比特的电平相反；若比特值为1，则前半个比特的电平与上一个比特的后半个比特的电平相同。特点：收发双方可以根据编码自带的时钟信号