编码

nullnull编码编码编码在远距离传输的过程中，由于线路较长，数据信号在传输介质中将会产生损耗和干扰，为减少在特定的介质中的损耗和干扰，需要将传输的信号进行转换，使之成为适于在该介质上传输的信号，这一过程称为信号编码。数字－数字编码数字－数字编码不同电平的编码不同电平的编码方案直流信号直流信号同步同步接收信号及判决过程接收信号及判决过程数字－数字编码类型数字－数字编码类型单极性编码单极性编码它通常用在近距离传输上，接口电路十分简单。 它的缺点有两个： 容易出现连续“0”和连续“1”，不利于接收端同步信号的提取； 因为电平不归零和电平的单极性造成这种码型有直流分量，不利于判决电路的工作，极化编码类型极化编码类型不归零码和差分不归零码编码不归零码和差分不归零码编码null在非归零码（NRZ-L）中,信号的电平依赖于所代的比特； 在非归零反相编码（NRZ-I）中,如果遇到比特1，信号电平被翻转；Note:归零码归零码四种编码信号四种编码信号双极性功率谱双极性功率谱单极性功率谱单极性功率谱二元码的功率谱二元码的功率谱曼彻斯特编码曼彻斯特编码比特中的阶跃同时是同步信息和比特编码差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码null在差分曼彻斯特编码中，比特间隙中的电平阶跃只是用来表示同步信息。不同比特通过在比特开始位置有无电平翻转表示。Note:双极性 AMI 编码双极性 AMI 编码HDB3码Figure 5-13HDB3码HDB3 编码原则Figure 5-12HDB3 编码原则三元码波形三元码波形功率谱密度功率谱密度选择基带传输码型的要求选择基带传输码型的要求能从其相应的基带信号中获取定时信息； 相应的基带信号中无直流成分和只有很小的低频成分； 不受信息源统计特性影响，即能适应于信息源的变化； 尽可能地提高传输码型的传输效率； 具有内在的检错能力； 码型的产生与接收应该相对简单；由不归零码到归零码由不归零码到归零码微分整流波形变换模拟－数字编码模拟－数字编码问题是在不损失信号质量的前提下，将信息从无穷多的连续值转换为有限个离散值。采样脉冲振幅调制PAM 脉冲码调制 采样速率: 奈奎斯特定理 量化 编码采样PAMPAM通过对模拟信号进行采样，然后根据采样结果产生一系列脉冲。 PAM采用一种称为采样和保持的技术。 在一个给定的时刻，信号电压被测量，并且被短暂地保持一会儿。 采样： 每隔相等的时间间隔就测量一次信号振幅；脉冲振幅调制PAM脉冲振幅调制PAMnull根据奈奎斯特定理，采样频率必须是最高分量频率的两倍。Note:奈奎斯特定理奈奎斯特定理量化PAM信号量化PAM信号量化是一种对采样结果赋予一个特定范围内的整数值的方法。null量化的符号位量化的符号位PCMPCM脉冲码调制脉冲码调制将整个振幅范围划分成2n个振幅，并让每一个振幅对应一个n比特的二进制数。下图给出了划分成八个值时的结果（n = 3）。从模拟信号到 PCM 数字编码从模拟信号到 PCM 数字编码nullnull数－模转换数－模转换实际通信中不少信道都是不能直接传送基带信号，必须用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化，即调制数－模转换的类型数－模转换的类型ASKASK振幅键控（ASK）调制方框图振幅键控（ASK）调制方框图S0(t) = S(t) * coswct 2ASK的接收方框图2ASK的接收方框图e0(t) = S(t) * coswct * coswct = S(t) * (1 + cos2wct)/2 = S(t)/2 + S(t) *cos2wct/2 2ASK的频谱图2ASK的频谱图波特率和带宽关系-ASK波特率和带宽关系-ASK传输所需要的最小带宽等于波特率。Example5.6求出以 2000 bps 传输ASK 编码信号所需的带宽. 传输采用半双工模式。Solution在ASK 编码中波特率等于比特率。因此波特率是 2000. 一个ASK编码信号所需的带宽也是 2000 Hz.Example5.6Example一个10000 Hz（1000～11000 Hz ）的带宽，画出全双工传输ASK 编码信号系统图。找出每个方向上的载波频率和带宽。假设在两个方向的波段之间不存在间隙。Solution等于全双工ASK编码传输，每个方向的带宽为： BW＝100000/2＝5000 Hz 载波频率在每个波段的中间： fc1= 1000 + 5000/2 =3500 Hz fc2= 11000 - 5000/2 =8500 HzExampleSolutionSolutionFSKFSK产生2FSK信号的原理图产生2FSK信号的原理图移频键控调制方框图移频键控调制方框图2FSK的接收方框图2FSK的接收方框图过零检测法的方框图和各点波形过零检测法的方框图和各点波形2FSK的频谱图2FSK的频谱图波特率和带宽之间的关系 （ FSK）波特率和带宽之间的关系 （ FSK）Example求传输2000bps速率的FSK所需的带宽： 传输模式以半双工模式进行，而且两个载波之间频率差为 3000 Hz。Solution等于FSK编码来说： BW =比特率 + fc1 - fc0 BW = 比特率 + fc1 - fc0 = 2000 + 3000 = 5000 HzExampleExample如果介质带宽是12000 Hz 而两个载波之间频率差为 2000 Hz，求传输 FSK 编码信号的最大比特率。传输模式为全双工。Solution因为是全双工模式，每个方向只有 6000 Hz 带宽： 所以 ：BW = baud rate + fc1 - fc0 Baud rate = BW - (fc1 - fc0 ) = 6000 - 2000 = 4000 由于比特率等于波特率，所以比特率是4000 bps. ExamplePSKPSK数字调相数字调相无论哪一种对应关系，已调信号的相位变化都是相对于一个固定的参考相位——未调载波的相位来取值的，这种调相方式称为“绝对调相”； 如果在接收端采用相干解调，就有可能存在相干载波相位模糊的问题，即绝对调相接收中可能出现倒相现象，所以考虑采用差分编码； 每个码元中载波的相位变化不是以固定相位作为参考，而是以前一个码元载波的相位为参考；PSK 星座图PSK 星座图The 4-PSKThe 4-PSKThe 4-PSK 特征The 4-PSK 特征The 8-PSK 特性The 8-PSK 特性2PSK的调制方框图2PSK的调制方框图2PSK的接收方框图2PSK的接收方框图波特率和带宽关系－PSK波特率和带宽关系－PSKExample以 2000 bps 传输的4-PSK所需的带宽为多少？传输模式为半双工。Solution对于 4 -PSK ，比特率是波特率的2倍, 所以波特率为 1000 ，一个PSK编码信号所需的带宽等于其波特率。Example正交调幅正交调幅4-QAM和8-QAM星座图4-QAM和8-QAM星座图8-QAM 信号时域图示8-QAM 信号时域图示16-QAM 星座16-QAM 星座比特与波特比特与波特Example一个星座图由一个园上的八个等距点组成。如果比特率是 4800 bps, 波特率是多少?Solution这个星座体现了一个间距为45。 的8-PSK 编码，因为23 = 8, 每个信号单元能够传输三个比特所以，波特率为： 4800 / 3 = 1600 baudExampleTable 1 比特与波特率对照Table 1 比特与波特率对照ASKASK波特率和带宽关系-ASK波特率和带宽关系-ASK传输所需要的最小带宽等于波特率。FSKFSK波特率和带宽之间的关系 （ FSK）波特率和带宽之间的关系 （ FSK）PSKPSK波特率和带宽关系－PSK波特率和带宽关系－PSK模拟－模拟编码模拟－模拟编码调幅调幅调幅带宽调幅带宽调幅信号的带宽等于调制信号带宽的2倍AM 带宽分配AM 带宽分配音频信号（声音和音乐）的带宽通常为5KHz。因此一个调幅无线电台至少需要10KHz的带宽。FCC为每个调幅电台分配了10KHz带宽为。Frequency ModulationFrequency Modulation调频带宽调频带宽一个调频信号的带宽等于调制信号带宽的10倍调频波段分配调频波段分配一个立体声音频信号的带宽通常为15KHz。因此一个调频电台至少需要150KHz的带宽。FCC要求最小带宽为200KHz（0.2MHz）。“基带”与“基带信号”：“基带”与“基带信号”： “基本频带”（“基带”）： 未经处理的原始信号所占据的频率范围（固有的）。这种原始信号称为“基带信号” “基带传输”：在信道中直接传输“基带信号”（未作处理的原始信号）称为“基带传输” 优点：信道简单，成本低。 缺点：基带传输占据信道的全部带宽，任何时候只能传输一路基带信号，信道利用率低。  宽带传输宽带传输“宽带传输”： 通过调制技术将多路基带信号迁移到不同频带，从而使信道同时传送多路信号。这样 的通信称为“宽带传输”。