数字数据和数字信号.ppt

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1、第3章数字数据和数字信号数字数据通信(DigitalDataCommunication)指直接利用数字传输技术在数字设备之间传输数字数据。数字技术比模拟技术发展更快，数字设备很容易通过集成电路来实现，并与计算机相结合，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，数字设备的体积与成本的下降速度大大超过模拟设备。数字数据通信以数据帧为传输单位，通过检错编码和重发数据帧来检错和纠错，使用加密技术可有效增强通信的安全性。目前结合光纤的数字数据通信已经成为未来数字通信系统的主流。本章主要介绍常用的数字编码，包括ASCII码、EBCDIC码、Unicode和UTF-8编码和其它汉字编码方式。常见

2、的数字编码方法，包括单极性编码极化编码和双极性编码码型等。数字通信系统包括数据通信系统都是以数字信号为载体传输信息，而数字信号可以是模拟信号经数字化处理后形成的编码信号，也可能来自数据终端设备（比如计算机）的原始数据信号，数字信号在一般情况下可以表示为一个数字序列：……a-2,a-2,a0,a1,a2,……简记{an}。An是数字序列的基本单元，成为码元。每个码元只能取离散的有限个值，例如在二进制中，只能取0活1两个值；在M进制中取0，1，2，……M-1等M个值。由于码元的取值有限，因此通常用不同幅度的电脉冲表示码元的不同取值。例如用幅度为A的矩形脉冲（高电平）表示1，用幅度

3、为0的矩形脉冲（低电平）表示0.由此形成的二进制电脉冲序列被称为数字基带信号，这是因为他们占据的频带通常从直流和低频开始未经载波调制。因此，我们可以这样定义：频带分布在低频段（通常暴汗直流）且未经过调制的信号称为基带信号。从形式上看，基带信号有模拟和数字之分，具有高、低两种电平状态的电脉冲序列被称为数字基带信号，其特点是信号频带通常从直流和低频开始并且未经过载波调制；而未经调制的模拟信号可称为模拟基带信号。首先我们介绍几个新的概念关于码型的几个名词*码型～数字基带信号可以以不同形式的电脉冲出现，电脉冲的存在形式称为码型。*码型编码～通常把数字信号的电脉冲表示过程称为码型编码或

4、码型变换，由码型还原为原来数字信号的过程称为码型译码。*线路传输码型～在有线信道中传输的数字基带信号又称为线路传输码型。通常由信源编码输出地数字信号多为经自然编码的电脉冲序列（高电平表示1，低电平表示0，或者相反），这种经过自然编码的数字信号虽然是名副其实的数字信号，但却并不适合在信道中直接传输，或者说，数字通信系统一般不采用这样的数字信号进行基带传输，为什么？因为用这样的数字信号进行基带传输会出现很多问题，换句换说，就是他的码型不满足通信的要求。我们先看看传输这种数字基带信号会遇到什么问题。（1）由于这种数字基带信号包含直流分量或低频分量，那么对于一些具有电容耦合电路的设备

5、或者传输频带低端受限的信道，信号将可能传不过去。（2）自然编码后，有可能出现连“0”或连“1”数据，这时的数字信号会出现长时间不变的低电平或高电平，以致收信端在确定各个码元的位置时遇到困难。换句话说，收信端无法从接收到的数字信号中获取定时定位信息。（3）对收信端而言，从接收到的这种基带信号中无法判断是否包含有错码。以上3个问题足以说明经过自然编码的数字信号不适合直接在信道中传输。因此，人们需要寻求能够解决上述问题及其他问题的基带信号码型。由于不同的码型具有不同的特性，因此在设计或选择适合于给定信道传输特性的码型时，通常要考虑一下的因素：（1）对于传输频带低端受限的信道，线路传

6、输码型的频谱中应不含有直流分量。（2）信号的抗噪声能力要强。产生误码时，在译码中产生误码扩散的的影响越小越好。（3）便于从信号中提取位定时信息。（4）尽量减少基带信号频谱中的高频分量，以节省传输频带并减小串扰（5）对于采用分组形式传输的基带通信，收信端除了要提取位定时信息，还要恢复出分组同步信息，以便正确划分码组。（6）编译码的设备应尽量简单，易于实现。数字基带信号的码型种类很多，但没有一种码型能满足上述所有要求，在实际应用中，往往是根据需要全盘考虑，有取有舍，合理选择。下面个大家介绍一些目前广泛应用的重要码型。第3章数字数据和数字信号3.1数字编码概述3.2单极性编码3.3

7、极化编码3.4双极性编码3.5其它混合编码本章小结3.1数字编码概述在数据通讯设备内部，由于各电路功能模块之间以及模块内部的元器件之间距离很短且工作环境可以通过各种措施加以保护，所以通常将原始的二进制并行或串行数据直接进行传输。而在远程传输数据时，为便于同步，减少在传输介质中的传输损耗和提高抗环境干扰能力，需要将传输的数据进行编码。3.1.1ASCII码ASCII，美国信息交换标准码，是标准的国际通用信息交换用代码。该码由7位二进制构成，为了保证传输可靠性，常在码字的尾部增加一位做奇偶检验用，这样可由识