物理层(编码与调制技术)

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1、课题：编码与调制技术目的要求：掌握常用的编码技术与调制技术.教学重点：曼彻斯特编码、PCM调制教学难点：PCM调制教学课时：2教学方法：讲授、练习本次课涉及的学术前沿：教学内容与步骤：常见编码常见编码的方法有：a.单极性不归零编码在每一码元时间内，有电流发出，表示“1”，无电流发出，表示“0”，每个码元的中心是取样时间。b.双极性不归零编码正脉冲表示“1”，负脉冲表示“0”，正负脉冲幅值相等。c.单极性归零编码“1”码时，发正的窄脉冲；“0”码时，无电流发出。d.双极性归零编码“1”码时，发正的窄脉冲；“0”码时，发负的窄脉冲。e.曼彻斯特编码将每个码元

2、分成两个相等的间隔，码元1是由高至低电平转换，码元0则正好相反，由低至高电平转换。f.差分曼彻斯特编码在每一个码元的正中间有一次电平转换，表示1时，其前半个码元的电平与上一个码元的电平相同；表示0时，其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相反。a)单极性脉冲b)双极性脉冲c)单极性归零脉冲d)双极性归零脉冲图2-20基脉冲编码方案曼彻斯特编码的特点两种曼彻斯特编码是将时钟和数据包含在数据流中，在传输代码信息的同时，也将时钟同步信号一起传输到对方，每位编码中有一跳变，不存在直流分量，因此具有自同步能力和良好的抗干扰性能。但每一个码元都被调成两个电

3、平，所以数据传输速率只有调制速率的1/2。曼彻斯特编码常应用于局域网中。但是从曼彻斯特编码的波形图不难看出其缺点，就是它所占的频带宽度比原始的基带信号增加了一倍。差分曼彻斯特编码需要较复杂的技术，但可以获得较好的抗干扰性能。几种最基本的调制方法最基本的二元制调制方法有以下几种：调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。调相(PM)：载波的初始相位随基带数字信号而变化。调制与解调调制方式振幅调制又称幅移键控技术，简称调幅制，也就是用数字的基带信号控制正弦载波信号的振幅。它是把频率和相位定为常量，而振幅为变量

4、，每一种振幅值代表一种信息元，这种方法叫做幅移键控ASK，如图2-9所示。幅移键控技术通常用来在光纤上传输数字信号，传输的典型速率只能达到1200bit/s。图2-9振幅调制频率调制频率调制又称频移键控技术，简称调频制，是用数字的基带信号控制正弦载波信号的频率，它把振幅和相位定为常量，而频率为变量，每一种频率值代表一种信息元，这种方法叫做频移键控FSK，如图2-10所示。在频移键控中，两个二进制的值用载波频率附近的两个不同频率来表示，常用于高频无线传输。图2-10频率调制相位调制相位调制又称相移键控技术，简称调相制，是用数字的基带信号控制正弦载波信号的相

5、位。它把振幅和频率定为常量，而相位为变量，每一种相位值代表一种信息元，这种方法叫做相移键控PSK，如图2-11所示。在相移键控中，通过载波信号相位的偏移来表示数据，PSK方式较FSK方式有更强的抗干扰能力和更高的效率，在音频线路中，传输速率可达9600bit/s。图2-11相位调制多相调制为了提高信息的传输速率，还经常采用四相调制和八相调制方式。这两种调制方式的数字信息的相位分配情况如图2-12所示。在四相调制方式中，用四个不同的相位分别代表00，01，10，11，或者说每一次调制可以传送2个比特的信息；在八相调制方式中，则每一次调制可传送3个比特的信息

6、，显然两者都提高了信息的传输速率。(a)四相调制方式的相位分配(b)八相调制方式的相位分配图2-12四相位、八相位调制方式的相位分配正交振幅调制QAM(QuadratureAmplitudeModulation)r(r,)可供选择的相位有12种，而对于每一种相位有1或2种振幅可供选择。由于4bit编码共有16种不同的组合，因此这16个点中的每个点可对应于一种4bit的编码。若每一个码元可表示的比特数越多，则在接收端进行解调时要正确识别每一种状态就越困难。举例QPSK正交相移键控QAM正交振幅调制QPSKQAM-16QAM-64上述这些图形称为星座图T

7、CM格子架编码调制为了降低出错的可能性，每个采样增加额外的位，V.32每个码元传输4个数据位和一个奇偶校验位传输率为9600bps的V.32传输率为14400bps的V.32脉冲编码调制技术脉冲编码调制PCM(PulseCodeModulation)是模拟数据数字化的主要方法。脉冲编码调制包括三部分：采样、量化和编码。PCM技术的典型应用是语音数字化。1.采样数字化模拟信号的方法之一是采用脉冲幅度调制，其处理过程相当简单：按一定的时间间隔对模拟信号进行采样，接着产生一个振幅等于采样信号的脉冲，采集该信号的瞬时电平值作为样本，表示模拟数据在某一区间随时间变

8、化的值。2.量化使脉冲真正数字化的一种方法是为采样信号分配一个预先确定的振幅，这