1、现代通信技术,浙江邮电职业技术学院,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,1,4.2 数字数据编码,4.2.1 信源编码 4.2.2 信道编码,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,2,4.2 数字数据编码,为什么要进行信源编码与信道编码？ 如何进行编码？,探 讨,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,3,1信源编码的目的-提高数字信号的有效性,（1）模拟信号数字化。 （2）提高信源的效率，去除冗余度。,2信道编码的目的-提高数字通信的可靠性,（1）将信号变换为适合信道传输的信号。 频率特性差异大，能量损失大，信噪比降低，误码增加，使邻道很强干扰；使其向中频集中，频谱搬移。 （2）
2、增加纠错能力，减少差错。 增加冗余码元，自动检错、纠错功能。,4.2 数字数据编码,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,4,4.2.1 信源编码,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,5,1. 波形编码：直接将时域特性的模拟信号转换成数字信号的方法。一般经过抽样（或采样）、量化和编码三个过程。如：PCM编码。,2. 参量编码：发端，表征语音激励源和声道特性的某些参量提取，进行量化、编码后发送出去。收端，接收数据恢复这些参数，再由语音产生模型重新合成相应语音信号。如：线性预测编码（LPC）、共振峰声码器、音素声码器等。,信源编码的作用：模拟信号数字化，提高信源的效率，去除冗余度。,编码
3、的方式分：波形编码、参量编码、混合编码。,4.2.1 信源编码,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,6,3. 混合编码：波形编码和参数编码的混合。具有波形编码的高质量优点和参数编码的低速率的优点。 常见有：规则脉冲激励线性预测编码（RPE-LPC）、多脉冲激励线性预测编码（MPE-LPC）、规则脉冲激励并具有长期预测的线性预测编码（RPE-LTP-LPC）、矢量和激励线性预测编码等。,图像编码，减少图像信号的多余信息，除去或减少某些信息间的相关性，即冗余度。,1调制和解调,实现数字信号与模拟信号互换的设备称作调制解调器（Modem）,4.2.2 信道编码,2019/2/15,浙江邮电职业
4、技术学院,7,（1）数字数据信号变换成模拟信号（调制过程）,数字调制的三种基本形式：移幅键控法ASK、移频键控法FSK和移相键控法PSK。,4.2.2 信道编码,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,8,（1）数字数据信号变换成模拟信号（调制过程）,2.数字数据信号的码型变换（数字编码）,（1）单极性不归零码,（2）双极性不归零码,（3）单极性归零码,（4）双极性归零码,4.2.2 信道编码,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,9,2.数字数据信号的码型变换（数字编码）,单极性不归零码,单极性归零码,4.2.2 信道编码,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,10,不归零码：传输
5、中难以确定一位的结束和另一位的开始，需要进行定时和同步。,归零码：脉冲较窄，脉冲宽度与传输频带宽度成反比，信道上占用的频带较宽。,2.数字数据信号的码型变换（数字编码）,4.2.2 信道编码,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,11,双极性归零码,单极性码：积累直流分量不利于数据传输。,单极性归零码,双极性归零码（RZ）：直流分量小、占有频带窄等优点，适合在金属导线上传输。,数据传输对传输码型（编码）的要求：,4.2.2 信道编码,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,12,对称线路中传输时， 码序列频谱中不含直流分量和尽量少的低频分量；,码序列中不含过高的频率分量；,码序列中含有的
6、同步信息在中继站或接收端提取时不发生困难；,码型要有一定的纠错能力。,3.差错控制编码,4.2.2 信道编码,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,13,纠错码：让传输的数据分组带上足够多的冗余信息，以便在接收端能发现并自动纠正传输差错。,检错码：让传输的数据分组带上一定的冗余信息，接收端可以发现差错，但不能确定哪一个或哪一位是错误，并且自己不能纠正传输差错。如：奇偶校验码。,4.3 数据传输,4.3.1 传输类型及方法 4.3.2 数据通信系统的主要质量指标,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,14,4.3.1 传输类型及方法,模拟传输：模拟信道上传输模拟数据信号。用调制解调器，将
7、数据信号调制在语音上。 优点：占用频带少；经高频调制后可在无线信道或光信道上进行远距离传输。 缺点：需要调制和解调；远距离传输会受到一系列影响。,1. 模拟传输与数字传输,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,15,数字传输：数字信道上传输数字数据信号。要有接口设备，实现波形与码型变换、功能转换、线路特性均衡、收发时钟的形成和供给，控制信号的建立、保持和 断。 优点：不需要调制；传输失真小、误码率低、传输速率高。 缺点：通信距离较短。,4.3.1 传输类型及方法,并行传输：数据在多条信道上同时传输的方式称为并行传输 。串行传输：数据在一条信道上按位依次传输的方式称为串行传输。,2. 并行传
8、输与串行传输,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,16,3. 同步传输和异步传输,为了保证数据正常接收，要求发送端与接收端以同一种速率在相同的起止时间内接收数据，否则可能造成收发之间的失衡，使传输的数据出错。 这种统一发送端和接收端动作同步的技术称为同步技术。 常用的同步技术有两种：异步传输方式和同步传输方式。,4.3.1 传输类型和方法,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,17,（1）异步传输,异步传输又称起止同步法，是一种字符同步，即每传送一个字符都要求在字符码前面加一个起始位，以表示字符代码的开始，在字符代码和校验码后面加一个停止位，表示字符结束。这种方式适用于低速终端设备。
9、,4.3.1 传输类型和方法,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,18,（1）异步传输,特点：靠起始和停止位来实现字符定界及字符内比特同步；可以在任意时刻发送字符，字符间的间隔时间可以任意变化。 看作一个独立的传送单元，每个字符开始时同步一次。,4.3.1 传输类型和方法,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,19,（2）同步传输,同步传输就是使接收端每一位数据都要和发送端保持同步。 为了保持通信过程中收发双方的时钟频率一致，接收方根据发送端发送数据的起止时间和时钟频率，来校正自己的时间基准与时钟频率。这个过程就是位同步。,4.3.1 传输类型和方法,2019/2/15,浙江邮电职业
10、技术学院,20,位同步识别每一位的开始和结束。 位同步的方法可分为外同步法和自同步法。 外同步是接收端的同步信号由发送端送来 自同步法是指从数据信号波形中提取时钟信号，如曼彻斯特编码。,（2）同步传输,4.3.1 传输类型和方法,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,21,帧同步：在发送端规定的帧同步码时隙中插入一组特殊码型的帧同步码，在接收端定期扫描帧同步码以确定帧的起始位置。,（2）同步传输,4.3.1 传输类型和方法,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,22,4. 基带传输与频带传输,在数据通信系统中，数据在信道中的传输形式有 1. 基带传输 2. 频带传输,4.3.1 传输类
11、型和方法,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,23,（1）基带传输,所谓基带，就是指电信号所固有的基本频带，简称基带。 未经调制的电脉冲信号呈现方波形式，所占据的频带通常从直流和低频开始，因而称为基带信号。 基带传输多用在距离比较短的数据传输中。,4.3.1 传输类型和方法,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,24,（2）频带传输,所谓频带传输，就是把二进制信号（数字信号）进行调制成为能在公用电话网中传输的音频信号（模拟信号），将音频信号在传输介质中传送到接收端后，再由调制解调器将该音频信号解调变换成原来的二进制电信号。 频带传输在发送端和接收端都要设置调制解调器，将基带信号变换为
12、通带信号再传输。,4.3.1 传输类型和方法,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,25,按照信号传送方向与时间的关系，信道可以分为三种：单工（例如无线广播和电视广播 ）、半双工（例如警察的对讲机）和全双工（例如电话通信） 。,4.3.1 传输类型及方法,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,26,5. 单工、半双工和全双工,4.3.2 数据通信系统的主要质量指标,数据通信系统的主要质量指标包括： 传输速率 误码率 信道容量 带宽,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,27,4.3.2 数据通信系统的主要质量指标,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,28,一个通信系统质量如何
13、，通常由两个指标来衡量，即系统的有效性和可靠性。有效性指的是单位时间内系统能够传输消息量的多少，以信道带宽（Hz）或传输速率（bit/s）为单位。在相同条件下，带宽或传输速率越高越好。可靠性指的是消息传输的准确程度，以不出差错或差错越少越好。,1、有效性：在给定信道内能传输信息的量。 （1）传输速率：衡量通信系统传输能力的质量指标, 它反映了系统的有效性。信息传输速率Rb：单位时间（1s）内传输的平均信息量或者比特数。“比特率”单位：bit/s，b/s ，bps。码元传输速率RB：单位时间（1s）内传输码元数。码元：携带消息的信号单元。单位：波特（Band，B) 。“波特率” 如：1秒内传24
14、00个码元，波特率为2400B。 每个码元通常含有一定比特数的信息量Rb=RBlog2N,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,4.3.2 数据通信系统的主要质量指标,29,1、有效性：在给定信道内能传输信息的量。（2）频带利用率：单位频带（1Hz）内所能实现的信息速率。 单位：bit/(s.Hz),2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,4.3.2 数据通信系统的主要质量指标,30,2、可靠性：指接收信息的准确程度 模拟系统：信噪比(dB，分贝)。 数字系统：传输差错率。 (1) 码元差错率PeB：发生差错的码元数与传输码元总数之比, 有时简称误码率。 (2) 比特差错率Peb：传错的比特数与总比特数之比, 简称误比特率。 用二元码传输时PeBPeb; 而用M元码传输时, 两者不等。,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,二、通信系统的性能,31,3、信道容量表征一个信道传输数据的最大能力， 单位：bit/s，b/s ，bps。 无噪声情况下：信道容量C = 2Blog2N B:信道带宽，Hz；N：码元信号代表的有效状态。 有噪声情况下：信道容量C = 2Blog2（1+S/N) S:信号功率；N：噪声功率。,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,二、通信系统的性能,32,思考练习题：（P115） 4-5,作业,2019/2/15,浙江邮电职业技术学院,33,
