$2.2.2 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼
數(shù)字信號(hào)可以直接采用基帶傳輸,所謂基帶就是指基本頻帶?；鶐鬏斁褪窃诰€路中直接傳送數(shù)字信號(hào)的電脈沖,這是一種最簡(jiǎn)單的傳輸方式,近距離通信的局域網(wǎng)都采用基帶傳輸。
基帶傳輸時(shí),需要解決數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)表示以及收發(fā)兩端之間的信號(hào)同步問(wèn)題。對(duì)于傳輸數(shù)字信號(hào)來(lái)說(shuō),最簡(jiǎn)單最常用的方法是用不同的電壓電平來(lái)表示兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)字,也即數(shù)字信號(hào)由矩形脈沖組成。下面介紹幾種基本的數(shù)字信號(hào)脈沖編碼方案(參見(jiàn)圖2.8):
單極性不歸零碼,無(wú)電壓(也就是元電流)用來(lái)表示"0",而恒定的正電壓用來(lái)表示"1"。每一個(gè)碼元時(shí)間的中間點(diǎn)是采樣時(shí)間,判決門限為半幅度電平(即0.5)。也就是說(shuō)接收信號(hào)的值在0.5與1.0之間,就判為"1"碼,如果在O與0.5之間就判為"0"碼。每秒鐘發(fā)送的二進(jìn)制碼元數(shù)稱為"碼速"。
雙極性不歸零碼,"1"碼和"。"碼都有電流,但是"1"碼是正電流,"0"碼是負(fù)電流,正和負(fù)的幅度相等,故稱為雙極性碼。此時(shí)的判決門限為零電平,接收端使用零判決器或正負(fù)判決器,接收信號(hào)的值若在零電平以上為正,判為"1"碼;若在零電平以下為負(fù),判為"0"碼。
以上兩種編碼,都是在一個(gè)碼元的全部時(shí)間內(nèi)發(fā)出或不發(fā)出電流(單極性),以及發(fā)出正電流或負(fù)電流(雙極性)。每一位編碼占用了全部碼元的寬度,故這兩種編碼都屬于全寬碼,也稱作不歸零碼NRZ (Non Return Zero)。如果重復(fù)發(fā)送"1"碼,勢(shì)必要連續(xù)發(fā)送正電流;如果重復(fù)發(fā)送"0"碼,勢(shì)必要連續(xù)不送電流或連續(xù)發(fā)送負(fù)電流,這樣使某一位碼元與其下一位碼元之間沒(méi)有間隙,不易區(qū)分識(shí)別。歸零碼可以改善這種狀況。
單極性歸零碼,當(dāng)發(fā)"1"碼時(shí),發(fā)出正電流,但持續(xù)時(shí)間短于一個(gè)碼元的時(shí)間寬度,即發(fā)出一個(gè)窄脈沖;當(dāng)發(fā)"0"碼時(shí),仍然完全不發(fā)送電流,所以稱這種碼為單極性歸零碼。
雙極性歸零碼,其中"1"碼發(fā)正的窄脈沖,"0"碼發(fā)負(fù)的窄脈沖,兩個(gè)碼元的間隔時(shí)間可以大于每一個(gè)窄脈沖的寬度,取樣時(shí)間是對(duì)準(zhǔn)脈沖的中心。
不歸零碼在傳輸中難以確定一位的結(jié)束和另一位的開(kāi)始,需要用某種方法使發(fā)送器和接收器之間進(jìn)行定時(shí)或同步;歸零碼的脈沖較窄,根據(jù)脈沖寬度與傳輸頻帶寬度成反比的關(guān)系,因而歸零碼在信道上占用的頻帶就較寬。
單極性碼會(huì)積累直流分量,這樣就不能使用變壓器在數(shù)據(jù)通信設(shè)備和所處環(huán)境之間提供良好絕緣的交流藕合,直流分量還會(huì)損壞連接點(diǎn)的表面電鍍層;雙極性碼的直流分量大大減少,這對(duì)數(shù)據(jù)傳輸是很有利的。
從以上討論中可以發(fā)現(xiàn),基帶傳輸?shù)牧硪粋€(gè)重要問(wèn)題就是同步問(wèn)題。接收端和發(fā)送端發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)序列在時(shí)間上必須取得同步,以便能準(zhǔn)確地區(qū)分和接收發(fā)來(lái)的每位數(shù)據(jù)。這就要求接收端要按照發(fā)送端所發(fā)送的每個(gè)碼元的重復(fù)頻率及起止時(shí)間來(lái)接收數(shù)據(jù),在接收過(guò)程中還要不斷校準(zhǔn)時(shí)間和頻率,這一過(guò)程稱為同步過(guò)程。在計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)中,廣泛采用的同步方法有位同步法和群同步法兩種。
數(shù)字信號(hào)可以直接采用基帶傳輸,所謂基帶就是指基本頻帶?；鶐鬏斁褪窃诰€路中直接傳送數(shù)字信號(hào)的電脈沖,這是一種最簡(jiǎn)單的傳輸方式,近距離通信的局域網(wǎng)都采用基帶傳輸。
基帶傳輸時(shí),需要解決數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)表示以及收發(fā)兩端之間的信號(hào)同步問(wèn)題。對(duì)于傳輸數(shù)字信號(hào)來(lái)說(shuō),最簡(jiǎn)單最常用的方法是用不同的電壓電平來(lái)表示兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)字,也即數(shù)字信號(hào)由矩形脈沖組成。下面介紹幾種基本的數(shù)字信號(hào)脈沖編碼方案(參見(jiàn)圖2.8):
單極性不歸零碼,無(wú)電壓(也就是元電流)用來(lái)表示"0",而恒定的正電壓用來(lái)表示"1"。每一個(gè)碼元時(shí)間的中間點(diǎn)是采樣時(shí)間,判決門限為半幅度電平(即0.5)。也就是說(shuō)接收信號(hào)的值在0.5與1.0之間,就判為"1"碼,如果在O與0.5之間就判為"0"碼。每秒鐘發(fā)送的二進(jìn)制碼元數(shù)稱為"碼速"。
雙極性不歸零碼,"1"碼和"。"碼都有電流,但是"1"碼是正電流,"0"碼是負(fù)電流,正和負(fù)的幅度相等,故稱為雙極性碼。此時(shí)的判決門限為零電平,接收端使用零判決器或正負(fù)判決器,接收信號(hào)的值若在零電平以上為正,判為"1"碼;若在零電平以下為負(fù),判為"0"碼。
以上兩種編碼,都是在一個(gè)碼元的全部時(shí)間內(nèi)發(fā)出或不發(fā)出電流(單極性),以及發(fā)出正電流或負(fù)電流(雙極性)。每一位編碼占用了全部碼元的寬度,故這兩種編碼都屬于全寬碼,也稱作不歸零碼NRZ (Non Return Zero)。如果重復(fù)發(fā)送"1"碼,勢(shì)必要連續(xù)發(fā)送正電流;如果重復(fù)發(fā)送"0"碼,勢(shì)必要連續(xù)不送電流或連續(xù)發(fā)送負(fù)電流,這樣使某一位碼元與其下一位碼元之間沒(méi)有間隙,不易區(qū)分識(shí)別。歸零碼可以改善這種狀況。
單極性歸零碼,當(dāng)發(fā)"1"碼時(shí),發(fā)出正電流,但持續(xù)時(shí)間短于一個(gè)碼元的時(shí)間寬度,即發(fā)出一個(gè)窄脈沖;當(dāng)發(fā)"0"碼時(shí),仍然完全不發(fā)送電流,所以稱這種碼為單極性歸零碼。
雙極性歸零碼,其中"1"碼發(fā)正的窄脈沖,"0"碼發(fā)負(fù)的窄脈沖,兩個(gè)碼元的間隔時(shí)間可以大于每一個(gè)窄脈沖的寬度,取樣時(shí)間是對(duì)準(zhǔn)脈沖的中心。
不歸零碼在傳輸中難以確定一位的結(jié)束和另一位的開(kāi)始,需要用某種方法使發(fā)送器和接收器之間進(jìn)行定時(shí)或同步;歸零碼的脈沖較窄,根據(jù)脈沖寬度與傳輸頻帶寬度成反比的關(guān)系,因而歸零碼在信道上占用的頻帶就較寬。
單極性碼會(huì)積累直流分量,這樣就不能使用變壓器在數(shù)據(jù)通信設(shè)備和所處環(huán)境之間提供良好絕緣的交流藕合,直流分量還會(huì)損壞連接點(diǎn)的表面電鍍層;雙極性碼的直流分量大大減少,這對(duì)數(shù)據(jù)傳輸是很有利的。
從以上討論中可以發(fā)現(xiàn),基帶傳輸?shù)牧硪粋€(gè)重要問(wèn)題就是同步問(wèn)題。接收端和發(fā)送端發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)序列在時(shí)間上必須取得同步,以便能準(zhǔn)確地區(qū)分和接收發(fā)來(lái)的每位數(shù)據(jù)。這就要求接收端要按照發(fā)送端所發(fā)送的每個(gè)碼元的重復(fù)頻率及起止時(shí)間來(lái)接收數(shù)據(jù),在接收過(guò)程中還要不斷校準(zhǔn)時(shí)間和頻率,這一過(guò)程稱為同步過(guò)程。在計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)中,廣泛采用的同步方法有位同步法和群同步法兩種。