数据的编码与调制汇总精品课件
合集下载
计算机网络技术第五讲数据调制与编码
2.5 差错控制编码
2.5.1 奇偶校验码 * 2.5.2 循环冗余校验码
课堂练习 课后作业
2
2.4 数据调制与编码
数据的表现形式－－信号，分为模拟信号和 数字信号两种，鉴于信号的特性及传输介质的性 能，模拟信号和数字信号在处理过程中往往需要 相互转换，或在传输过程中需要改变其表现形式。
3
模拟数据 模拟数据 数字数据 数字数据
G G 110111010110
第4讲
110110 110110
GG0 0
MM
001001011011
数 MM 据
0001011111 N N
101011101 101011100
信
1
2.2数据传输技术
第2章 数据通信基础知识
2.4 数据调制与编码
2.4.1 模拟数据调制为模拟信号 2.4.2 数字数据调制为模拟信号 2.4.3 模拟数据调制为数字信号PCM 2.4.4 数字数据编码为数字信号
数据发送顺序
1. 垂直奇偶校验
位/字符 O P H K C P
例 垂直奇校验编码 （发送数据的 “1”的个数为 奇数，则校验位 为“0”，否则 为“1”
B1
10 0 1 1 0
B2
10 0 1 1 0
B3
10 0 0 0 0
B4
10 1 1 0 0
B5
01 0 0 0 1
B6
00 1 1 1 0
B7
的数据编码方法。
5. 脉冲编码调制的三个步骤是（ 采样 ）、（ 量化 ）和（ 编码 ）。
18
三、画出数据11001101的曼彻斯特编码
数据 电信号
1 10 011 01
同步信号 曼彻斯特编码
2.5.1 奇偶校验码 * 2.5.2 循环冗余校验码
课堂练习 课后作业
2
2.4 数据调制与编码
数据的表现形式－－信号，分为模拟信号和 数字信号两种，鉴于信号的特性及传输介质的性 能，模拟信号和数字信号在处理过程中往往需要 相互转换，或在传输过程中需要改变其表现形式。
3
模拟数据 模拟数据 数字数据 数字数据
G G 110111010110
第4讲
110110 110110
GG0 0
MM
001001011011
数 MM 据
0001011111 N N
101011101 101011100
信
1
2.2数据传输技术
第2章 数据通信基础知识
2.4 数据调制与编码
2.4.1 模拟数据调制为模拟信号 2.4.2 数字数据调制为模拟信号 2.4.3 模拟数据调制为数字信号PCM 2.4.4 数字数据编码为数字信号
数据发送顺序
1. 垂直奇偶校验
位/字符 O P H K C P
例 垂直奇校验编码 （发送数据的 “1”的个数为 奇数，则校验位 为“0”，否则 为“1”
B1
10 0 1 1 0
B2
10 0 1 1 0
B3
10 0 0 0 0
B4
10 1 1 0 0
B5
01 0 0 0 1
B6
00 1 1 1 0
B7
的数据编码方法。
5. 脉冲编码调制的三个步骤是（ 采样 ）、（ 量化 ）和（ 编码 ）。
18
三、画出数据11001101的曼彻斯特编码
数据 电信号
1 10 011 01
同步信号 曼彻斯特编码
精品课课件信息论与编码(全套讲义)
拓展应用领域 信息论的应用领域将进一步拓展，如生物信息学、 量子信息论等新兴领域，以及与人工智能、大数 据等技术的结合。
跨学科交叉融合
信息论将与更多学科进行交叉融合，如物理学、 化学、社会学等，共同推动信息科学的发展。
编码技术的发展趋势
高效编码算法
随着计算能力的提升，更高效的编码算法将不断涌现，以提高数据 传输和存储的效率。
智能化编码
借助人工智能和机器学习技术，编码将实现智能化，自适应地调整 编码参数以优化性能。
跨平台兼容性
未来的编码技术将更加注重跨平台兼容性，以适应不同设备和网络环 境的多样性。
信息论与编码的交叉融合
理论与应用相互促进
信息论为编码技术提供理论支持， 而编码技术的发展又反过来推动 信息论的深入研究。
共同应对挑战
精品课课件信息论与编码(全套 讲义)
目
CONTENCT
录
• 信息论基础 • 编码理论 • 信道编码 • 信源编码 • 信息论与编码的应用 • 信息论与编码的发展趋势
01
信息论基础
信息论概述
信息论的研究对象
研究信息的传输、存储、处理和变换规律的科学。
信息论的发展历程
从通信领域起源，逐渐渗透到计算机科学、控制论、 统计学等多个学科。
卷积编码器将输入的信息序列按位输入到一个移位寄存器中，同时根据生成函数将移位寄存 器中的信息与编码器中的冲激响应进行卷积运算，生成输出序列。
卷积码的译码方法
卷积码的译码方法主要有代数译码和概率译码两种。代数译码方法基于最大似然译码准则， 通过寻找与接收序列汉明距离最小的合法码字进行译码。概率译码方法则基于贝叶斯准则， 通过计算每个合法码字的后验概率进行译码。
04
跨学科交叉融合
信息论将与更多学科进行交叉融合，如物理学、 化学、社会学等，共同推动信息科学的发展。
编码技术的发展趋势
高效编码算法
随着计算能力的提升，更高效的编码算法将不断涌现，以提高数据 传输和存储的效率。
智能化编码
借助人工智能和机器学习技术，编码将实现智能化，自适应地调整 编码参数以优化性能。
跨平台兼容性
未来的编码技术将更加注重跨平台兼容性，以适应不同设备和网络环 境的多样性。
信息论与编码的交叉融合
理论与应用相互促进
信息论为编码技术提供理论支持， 而编码技术的发展又反过来推动 信息论的深入研究。
共同应对挑战
精品课课件信息论与编码(全套 讲义)
目
CONTENCT
录
• 信息论基础 • 编码理论 • 信道编码 • 信源编码 • 信息论与编码的应用 • 信息论与编码的发展趋势
01
信息论基础
信息论概述
信息论的研究对象
研究信息的传输、存储、处理和变换规律的科学。
信息论的发展历程
从通信领域起源，逐渐渗透到计算机科学、控制论、 统计学等多个学科。
卷积编码器将输入的信息序列按位输入到一个移位寄存器中，同时根据生成函数将移位寄存 器中的信息与编码器中的冲激响应进行卷积运算，生成输出序列。
卷积码的译码方法
卷积码的译码方法主要有代数译码和概率译码两种。代数译码方法基于最大似然译码准则， 通过寻找与接收序列汉明距离最小的合法码字进行译码。概率译码方法则基于贝叶斯准则， 通过计算每个合法码字的后验概率进行译码。
04
第3章编码和调制(2)
在使用曼切斯特码时，只要编号1，0和结束位的子程序，也可以软件实 现曼切斯特码的编码。
练习:NRZ码101101转换成曼切斯特码 10 1 00
第三十一页，共89页。
曼彻斯特（Manchester）码
（4）软件实现方法 编码：当输出数据1的曼切斯特码时，可输出对应的NRZ码10；当 输出数据0的曼切斯特码时，可输出对应的NRZ码01，结束位的对应 NRZ码为00。
4、差分双相码 5、密勒码 6、变形密勒码
7、差分码
8、脉冲-间隙码：在下一脉冲前的暂停持续时间t表示二进制符号“1”， 而下一脉冲前的暂停持续时间2t表示二进制符号“0”。常在电感耦合 的射频识别系统中用于阅读器到应答器的数据传输。
第十八页，共89页。
练习
画出的7种编码方式的脉冲波形图
第十九页，共89页。
数字基带信号波形
0
0
1
1
0
1
0
（a）NRZ 码
（b）双极性 矩形脉冲
（c）单极性 归零波形
（d）曼彻斯特码
第二十一页，共89页。
第三章 编码与调制
➢ 信号和编码 ➢ RFID中常用的编码器
➢ 脉冲调制
➢ 正弦波调制
➢ 负载调制 ➢ 传输损耗与失真
第二十二页，共89页。
在RFID中，为使阅读器在读取数据时能很好 地解决同步的问题，往往不直接使用数据的NRZ码 对射频进行调制，而是将数据的NRZ码进行编码变 换后再对射频进行调制。所采用的变换编码主要 有曼切斯特码、密勒码和修正密勒码等。
在使用曼切斯特码时，只要编号1，0和结束位的子程序，也可以软件 实现曼切斯特码的编码。
第二十七页，共89页。
曼彻斯特（Manchester）码
练习:NRZ码101101转换成曼切斯特码 10 1 00
第三十一页，共89页。
曼彻斯特（Manchester）码
（4）软件实现方法 编码：当输出数据1的曼切斯特码时，可输出对应的NRZ码10；当 输出数据0的曼切斯特码时，可输出对应的NRZ码01，结束位的对应 NRZ码为00。
4、差分双相码 5、密勒码 6、变形密勒码
7、差分码
8、脉冲-间隙码：在下一脉冲前的暂停持续时间t表示二进制符号“1”， 而下一脉冲前的暂停持续时间2t表示二进制符号“0”。常在电感耦合 的射频识别系统中用于阅读器到应答器的数据传输。
第十八页，共89页。
练习
画出的7种编码方式的脉冲波形图
第十九页，共89页。
数字基带信号波形
0
0
1
1
0
1
0
（a）NRZ 码
（b）双极性 矩形脉冲
（c）单极性 归零波形
（d）曼彻斯特码
第二十一页，共89页。
第三章 编码与调制
➢ 信号和编码 ➢ RFID中常用的编码器
➢ 脉冲调制
➢ 正弦波调制
➢ 负载调制 ➢ 传输损耗与失真
第二十二页，共89页。
在RFID中，为使阅读器在读取数据时能很好 地解决同步的问题，往往不直接使用数据的NRZ码 对射频进行调制，而是将数据的NRZ码进行编码变 换后再对射频进行调制。所采用的变换编码主要 有曼切斯特码、密勒码和修正密勒码等。
在使用曼切斯特码时，只要编号1，0和结束位的子程序，也可以软件 实现曼切斯特码的编码。
第二十七页，共89页。
曼彻斯特（Manchester）码
编码调制和解调
第23页，共42页。
3.6 脉冲调制与解调
射频载波 fc
fc/8 门电路 1 分
频
器
fc/5
门电路 2
数据 NRZ 码
数据 NRZ 码
移相π
FSK实现的原理框图
FSK 输出
第24页，共42页。
3.6 脉冲调制与解调
FSK 信号
5V
D1
PR
D
Q
7474
CLK
Q
CL
1
5V D2
PR
CLK
Q
7474
数据输出
不能直接用来提取位同步信号，因为NRZ中不含有 位同步信号频率成分；
要求传输线有一根接地。
第7页，共42页。
3.2 曼彻斯特码
3. 曼彻斯特码在RFID中的应用特点
曼彻斯特编码在比特长度内，“没有变化〞的状态是 不允许的。所以，在采用负载波的负载调制或者反 向散射调制时，曼彻斯特编码通常用于从电子标签 到读写器的数据传输，以利于发现数据传输的错误 。
bit(i-1) × 0 1
密勒码编码规那么
bit i
密勒码编码规则
1
bit i的起始位置不变化，中间位置跳变
0
bit i的起始位置跳变，中间位置不跳变
0
bit i的起始位置不跳变，中间位置不跳变
第11页，共42页。
3.3 密勒码
数据
1
0
1
1
0
0
1
0
数据时钟
NRZ
倒相的 曼彻斯特码
密勒码
10 0 00 1 10 0 0 11 1 00 0
第2页，共42页。
3.1 概述
2. RFID系统的信息传输方向 通信信息的传输包括读写器到标签〔前向链路〕以及 标签到读写器〔反向链路〕两个通信方向。 3. RFID中常用的编码方式 〔1〕曼彻斯特〔Manchester〕码 〔2〕密勒〔Miller〕码 〔3〕脉冲间隔编码〔Pulse Interval Encoding，PIE 〕
采样编码与调制课件
采样编码与调制课件
• 采样技术 • 编码技术 • 调制技术 • 采样、编码与调制技术的应用 • 采样、编码与调制技术的发展趋势
01
采样技术
采样定理
采样定理定义
采样定理是关于信号采样和重建 的理论，它指出一个连续时间信 号可以由其离散时间样本唯一确 定，只要采样频率大于信号最高 频率的两倍。
采样定理的意义
高速的调制解调技术
5G/6G通信技术
随着5G/6G通信技术的快速发展，对 调制解调技术的要求也越来越高。需 要发展更加高速、高效、低延迟的调 制解调技术，以满足高速数据传输和 实时通信的需求。
量子通信技术
量子通信技术是一种新型的通信方式 ，具有高度安全性和高传输速率的特 点。为了实现量子通信技术的广泛应 用，需要研究更加高速、可靠的调制 解调技术。
05
采样、编码与调制技术的发展趋势
高效率的编码技术
视频编码技术
随着超高清视频、3D视频等技术的普及，对视频编码技术提 出了更高的要求。为了满足高分辨率、高帧率和高比特率的 需求，需要发展更加高效、快速的视频编码技术。
音频编码技术
随着音频质量的提高，音频编码技术也需要不断升级。为了 提供更加清晰、逼真的音频效果，需要研究更加高效、低码 率的音频编码技术。
和网络架构。
THANKS
感谢观看
新的传输介质和网络架构
光纤通信技术
光纤通信技术具有高速、大容量、低损耗等优点，是未来通信技术的发展方向。为了实 现更高速的数据传输和更大的网络覆盖范围，需要研究更加先进的光纤通信技术和网络
架构。
无线通信技术
无线通信技术具有灵活、便捷、移动性强等优点，是未来通信技术的另一重要发展方向 。为了提供更加高速、可靠、安全的无线通信服务，需要研究更加先进的无线通信技术
• 采样技术 • 编码技术 • 调制技术 • 采样、编码与调制技术的应用 • 采样、编码与调制技术的发展趋势
01
采样技术
采样定理
采样定理定义
采样定理是关于信号采样和重建 的理论，它指出一个连续时间信 号可以由其离散时间样本唯一确 定，只要采样频率大于信号最高 频率的两倍。
采样定理的意义
高速的调制解调技术
5G/6G通信技术
随着5G/6G通信技术的快速发展，对 调制解调技术的要求也越来越高。需 要发展更加高速、高效、低延迟的调 制解调技术，以满足高速数据传输和 实时通信的需求。
量子通信技术
量子通信技术是一种新型的通信方式 ，具有高度安全性和高传输速率的特 点。为了实现量子通信技术的广泛应 用，需要研究更加高速、可靠的调制 解调技术。
05
采样、编码与调制技术的发展趋势
高效率的编码技术
视频编码技术
随着超高清视频、3D视频等技术的普及，对视频编码技术提 出了更高的要求。为了满足高分辨率、高帧率和高比特率的 需求，需要发展更加高效、快速的视频编码技术。
音频编码技术
随着音频质量的提高，音频编码技术也需要不断升级。为了 提供更加清晰、逼真的音频效果，需要研究更加高效、低码 率的音频编码技术。
和网络架构。
THANKS
感谢观看
新的传输介质和网络架构
光纤通信技术
光纤通信技术具有高速、大容量、低损耗等优点，是未来通信技术的发展方向。为了实 现更高速的数据传输和更大的网络覆盖范围，需要研究更加先进的光纤通信技术和网络
架构。
无线通信技术
无线通信技术具有灵活、便捷、移动性强等优点，是未来通信技术的另一重要发展方向 。为了提供更加高速、可靠、安全的无线通信服务，需要研究更加先进的无线通信技术
黄小平课件_数据编码和调制(二)
2013年8月19日星期一
本地载波： Acos(w0t+θ0 )
LPF:low passing filter HPF:high passing filter BPF:band passing filter
m(t)
西北工业大学 计算机学院 huangxp_msn@ 13/61
1 2ASK信号的产生
1 {F ( jw) * [ ( jw jw0 ) ( jw jw0 )]} 2 1 [ F ( jw jw0 ) F ( jw jw0 )] 2
西北工业大学 计算机学院 huangxp_msn@ 7/61
2013年8月19日星期一
调制理论（补充）
f
)]
1 K L m(t ) 2
2 2ASK信号的解调
相干解调：同步解调法： 输入已调信号 BPF
乘法器
相干波发生器
LPF 输出基带信号 抽样判决器 定时抽样
2013年8月19日星期一
西北工业大学 计算机学院 huangxp_msn@
21/61
2 2ASK信号的解调
2ASK相干解调
西北工业大学 计算机学院 huangxp_msn@
2/61
内容提要
1. 2. 3. 4. 数字信号的编码(基带传输) 数字信号传输模拟数据 模拟载波传输数字数据 模拟载波传输模拟数据
This is the key point.
2013年8月19日星期一
西北工业大学 计算机学院 huangxp_msn@
间有如下关系：
f (t ) F ( jw) 1 2 ( jw) e jw0t 2 ( jw jw0 ) 1 (e jw0t e jw0t ) 2 co s(w0 t ) [ ( jw jw0 ) ( jw jw0 )] co s(w0 t ) 根据频域卷积定理 1(t ) f 2(t ) f f (t ) co s(w0 t ) 1 F1( jw) * F 2( jw) 2
本地载波： Acos(w0t+θ0 )
LPF:low passing filter HPF:high passing filter BPF:band passing filter
m(t)
西北工业大学 计算机学院 huangxp_msn@ 13/61
1 2ASK信号的产生
1 {F ( jw) * [ ( jw jw0 ) ( jw jw0 )]} 2 1 [ F ( jw jw0 ) F ( jw jw0 )] 2
西北工业大学 计算机学院 huangxp_msn@ 7/61
2013年8月19日星期一
调制理论（补充）
f
)]
1 K L m(t ) 2
2 2ASK信号的解调
相干解调：同步解调法： 输入已调信号 BPF
乘法器
相干波发生器
LPF 输出基带信号 抽样判决器 定时抽样
2013年8月19日星期一
西北工业大学 计算机学院 huangxp_msn@
21/61
2 2ASK信号的解调
2ASK相干解调
西北工业大学 计算机学院 huangxp_msn@
2/61
内容提要
1. 2. 3. 4. 数字信号的编码(基带传输) 数字信号传输模拟数据 模拟载波传输数字数据 模拟载波传输模拟数据
This is the key point.
2013年8月19日星期一
西北工业大学 计算机学院 huangxp_msn@
间有如下关系：
f (t ) F ( jw) 1 2 ( jw) e jw0t 2 ( jw jw0 ) 1 (e jw0t e jw0t ) 2 co s(w0 t ) [ ( jw jw0 ) ( jw jw0 )] co s(w0 t ) 根据频域卷积定理 1(t ) f 2(t ) f f (t ) co s(w0 t ) 1 F1( jw) * F 2( jw) 2
第7讲 数据编码与调制技术讲解
7 6 5 4 3 2 1 0
2、量化
使连续模拟信号变为时间轴上的离散值
7 6 5 4 3 2 1 0
3、编码
将离散值变成一定位数的二进制码
练习6
一个数字化语音系统，将声音分为128个量化 级，用一位比特进行差错控制，采样频率为 8000次/s，则一路话音的数据传输率？
（1）128个量化级，表示的二进位制位数为7 位，加一位差错控制，则每个采样值用8位表
1、不归零码（NRZ）
二进制数字0、1分别用两种电平来表示；常用－ 5V表示1，＋5V表示0；
缺点：
存在直流分量，损坏连接点的表面电镀层，传 输中不能有变压器或电容；
不具备自同步机制，传输时必须使用外同步。
2、曼彻斯特编码
每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时 钟信号，又作数据信号；从高到低跳变表示 “1”，从低到高跳变表示“0”
0100010110
NRZ
Differential Manchester
练习4
画出数字信号01011001的Manchester和Differential Manchester编码0 。 1 0 1 1 0 0 1
数字信号
Manchester
Difference Manchester
练习5
在Manchester coding 编码中信息速率与码元速 率有什么关系？
信息速率是码元速率的1/2 因些需要双倍的传输带宽
三ห้องสมุดไป่ตู้模拟数据的数字信号传输
模拟数据的数字化主要通过脉冲码调制技术（ Pulse Code Modulation, PCM）来实现。
PCM工作包括采样、量化及编码三部分操作。 ⑴.采样:采样是在一定的时间间隔内，将模拟信号
2、量化
使连续模拟信号变为时间轴上的离散值
7 6 5 4 3 2 1 0
3、编码
将离散值变成一定位数的二进制码
练习6
一个数字化语音系统，将声音分为128个量化 级，用一位比特进行差错控制，采样频率为 8000次/s，则一路话音的数据传输率？
（1）128个量化级，表示的二进位制位数为7 位，加一位差错控制，则每个采样值用8位表
1、不归零码（NRZ）
二进制数字0、1分别用两种电平来表示；常用－ 5V表示1，＋5V表示0；
缺点：
存在直流分量，损坏连接点的表面电镀层，传 输中不能有变压器或电容；
不具备自同步机制，传输时必须使用外同步。
2、曼彻斯特编码
每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时 钟信号，又作数据信号；从高到低跳变表示 “1”，从低到高跳变表示“0”
0100010110
NRZ
Differential Manchester
练习4
画出数字信号01011001的Manchester和Differential Manchester编码0 。 1 0 1 1 0 0 1
数字信号
Manchester
Difference Manchester
练习5
在Manchester coding 编码中信息速率与码元速 率有什么关系？
信息速率是码元速率的1/2 因些需要双倍的传输带宽
三ห้องสมุดไป่ตู้模拟数据的数字信号传输
模拟数据的数字化主要通过脉冲码调制技术（ Pulse Code Modulation, PCM）来实现。
PCM工作包括采样、量化及编码三部分操作。 ⑴.采样:采样是在一定的时间间隔内，将模拟信号
《计算机通信技术》课件 第3章 数据编码和 调制
南京航空航天大学计算机系统实验室
28
例题1解答
（1）最低抽样频率；8KHz （2）抽样后按8级量化，求PCM系统的信息传输 速率；3*8000 = 24K bps （3）若抽样后按128级量化，PCM系统的信息 传输速率又为多少？7*8000 = 56K bps
Copyright 卓然 zhuoran@
– 如引脚接反
Copyright 卓然 zhuoran@
南京航空航天大学计算机系统实验室
4
数字信号的编码格式
典型不归零码（NRZ) 典型归零码 (RZ) 曼彻斯特编码 差分曼彻斯特编码 调频码（FM） 改进型调频码（MFM） 传号交替反转码（AMI）
Copyright 卓然 zhuoran@
数字信号传输模拟数据
脉冲编码调制（PCM） 增量调制（ΔM）
17 Copyright 卓然 zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室
PCM
脉冲编码调制
PCM，Pulse Coded Modulation PCM是对模拟的连续信号进行抽样、量化和编码 后，形成数字信号的一种调制方法，简称脉码调 制。
相邻两个量化值之差就是量化间隔（也称量化台 阶）。
Copyright 卓然 zhuoran@ 南京航空航天大学计算机系统实验室 22
量化误差
量化误差或量化噪声
使得不能够完全准确地重构原始信号
Copyright 卓然 zhuoran@
南京航空航天大学计算机系统实验室
带宽与失真的折中
采样速率大，失真小，数据速率大
Copyright 卓然 zhuoran@
南京航空航天大学计算机系统实验室
37
超载失真
信号波形变化较快，超过一个量阶