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數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)

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1.什么是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)[1]

  數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是指離散的值,它一般是由0,1二進(jìn)制代碼組成的數(shù)字序列,如文本信息和整數(shù)。

2.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼[2]

  數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼,就是要解決數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)表示問題,即通過對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼來表示數(shù)據(jù)。數(shù)字信號(hào)編碼的工作由網(wǎng)絡(luò)上的硬件完成,常用的編碼方法有以下三種:不歸零碼NRZ(Non—Retum To zero)、曼徹斯特編碼(Manchester)、差分曼徹斯特編碼(Diffrence Manchester)。

  (1)不歸零編碼

  不歸零碼又可分為單極性不歸零碼和雙極性不歸零碼。圖3.4(a)所示為單極性不歸零碼:在每一碼元時(shí)間內(nèi),沒有電壓表示數(shù)字“0”,有恒定的正電壓表示數(shù)字“l(fā)”。每個(gè)碼元的中心是取樣時(shí)間,即判決門限為0.5;0.5以下為“0”,0.5以上為“1”。圖1-1所示為雙極性不歸零碼:在每一碼元時(shí)間內(nèi),以恒定的負(fù)電壓表示數(shù)字“0”,以恒定的正電壓表示數(shù)字“1”。判決門限為零電平:0以下為“0”,0以上為“l(fā)”。

  不歸零碼是指編碼在發(fā)送“0”或“l(fā)”時(shí),在一碼元的時(shí)問內(nèi)不會(huì)返回初始狀態(tài)(零)。當(dāng)連續(xù)發(fā)送“l(fā)”或者“0”時(shí),上一碼元與下一碼元之間沒有問隙,使接收方和發(fā)送方無法保持同步。為了保證收、發(fā)雙方同步,往往在發(fā)送不歸零碼的同時(shí),還要用另一個(gè)信道同時(shí)發(fā)送同步時(shí)鐘信號(hào)。計(jì)算機(jī)串口與調(diào)制解調(diào)器之間采用的是不歸零碼。

  (2)自同步碼

  自同步碼是指編碼在傳輸信息的同時(shí),將時(shí)鐘同步信號(hào)一起傳輸過去。這樣,在數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)就不必通過其他信道發(fā)送同步信號(hào)。局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)通信常使用自同步碼,典型代表是曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼,如圖1-2所示。

Image:不歸零碼.jpg

     圖1-1 不歸零碼

Image:曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼.jpg

  圖1-2 曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼

3.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制[2]

  要在模擬信道上傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),首先數(shù)字信號(hào)要對(duì)相應(yīng)的模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)制,即用模擬信號(hào)作為載波運(yùn)載要傳送的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。載波信號(hào)可以表示為正弦波形式:f(t)=Asin(ωt+φ),其中幅度A、頻率ω和相位φ的變化均影響信號(hào)波形。因此,通過改變這三個(gè)參數(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)的編碼。相應(yīng)的調(diào)制方式分別稱為幅度調(diào)制ASK、頻率調(diào)制FsK和相位調(diào)制PSK。結(jié)合ASK、FSK和PSK可以實(shí)現(xiàn)高速調(diào)制,常見的組合是PSK和ASK的結(jié)合。

  (1)幅度調(diào)制

  幅度調(diào)制簡(jiǎn)稱調(diào)幅,也稱為幅移鍵控ASK(Amplitude—Shift Keying),其調(diào)制原理:用兩個(gè)不同振幅的載波分別表示二進(jìn)制值“0”和“1”,如圖1-3所示。

Image:幅度調(diào)制.jpg

         圖1-3 幅度調(diào)制

  (2)頻率調(diào)制

  頻率調(diào)制簡(jiǎn)稱調(diào)頻,也稱為頻移鍵控FSK(Frequency—ShiR Keying),其調(diào)制原理:用兩個(gè)不同頻率的載波分別表示二進(jìn)制值“O”和“1”,如圖1-4所示。

Image:頻率調(diào)制.jpg

             圖1-4 頻率調(diào)制

  (3)相位調(diào)制

  ①絕對(duì)相移鍵控。絕對(duì)相移鍵控用兩個(gè)固定的不同相位表示數(shù)字“0”和“1”。如圖1-5(a)所示,相位兀表示1,相位O表示0。

  ②相對(duì)相移鍵控。相對(duì)相移鍵控用載波在兩位數(shù)字信號(hào)的交接處產(chǎn)生的相位偏移來表示載波所表示的數(shù)字信號(hào)。最簡(jiǎn)單的相對(duì)調(diào)相方法是:與前一個(gè)信號(hào)同相表示數(shù)字“0”,相位偏移180度表示“1”,如圖1-5(b)所示。這種方法具有較好的抗干擾性。

Image:相位調(diào)制.jpg

                  圖1-5 相位調(diào)制

4.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)[3]

  模擬數(shù)據(jù)的特點(diǎn)足在某時(shí)段內(nèi)其數(shù)值是連續(xù)的,如語音。當(dāng)人說話時(shí),會(huì)在空氣中形成模擬形式的聲波。通過麥克風(fēng)接收后,轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)或者再進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的特點(diǎn)是其數(shù)值是離散的,如文字形式中的字符、漢字等,其巾最典型例子是以0和1形式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)。

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