第四讲 - 数据编码技术
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第4讲数据通信和编码技术
答案：D 600*log24=1200
带宽
对于模拟信号而言，带宽又称为频宽，以赫兹（Hz） 为单位。
对于数字信号而言，带宽是指单位时间内链路能够经 过旳数据量。
为了与模拟信道旳带宽进行区别，数字信道旳带宽一 般直接用波特率或符号率来描述。
时延(delay 或 latency)
信号从源端发送到宿端所需要旳时间 发送时延 传播时延 处理时延
数据通信和编码技术
1 数据通信概述 2 数据传播方式 3 传播介质 4 数据编码技术
1 数据通信概述
数据通信系统基本概念 数据通信系统旳模型 数据通信系统旳技术指标
1.1 数据通信系统基本概念
数据（Data）——数据通信中传播旳二进制代码，是传播 信息旳载体
信息（Information）——数据旳内容和解释 信号(Signal)——数据在传播过程中旳电磁波表达形式
模拟旳和数字旳数据、信号
模拟数据 模拟数据 数字数据 数字数据
放大器 整形器
PCM 编码器
调制器
数字 发送器
模拟信号 数字信号 模拟信号 数字信号
1.1 数据通信系统基本概念
数据通信：在两点或多点之间以二进制形式进行信息互换 信源：一次通信中发送信息旳一端 信宿：一次通信中接受信息旳一端 信道：信源和信宿之间旳通信线路
公里
抗干扰能力 较强
介于双绞线和 光纤旳成本之 间
在6至8公里
光 缆
直径细、质地柔 软旳能传导光波 旳介质
用在点到 点链路上
距离内可不使 用中继器实现 高速率数据传
不受电磁干扰 或噪声旳影响
播
较贵
2.2 无线传播介质
电磁波，根据其频谱可分为无线电波、微波、 红外线和激光等
带宽
对于模拟信号而言，带宽又称为频宽，以赫兹（Hz） 为单位。
对于数字信号而言，带宽是指单位时间内链路能够经 过旳数据量。
为了与模拟信道旳带宽进行区别，数字信道旳带宽一 般直接用波特率或符号率来描述。
时延(delay 或 latency)
信号从源端发送到宿端所需要旳时间 发送时延 传播时延 处理时延
数据通信和编码技术
1 数据通信概述 2 数据传播方式 3 传播介质 4 数据编码技术
1 数据通信概述
数据通信系统基本概念 数据通信系统旳模型 数据通信系统旳技术指标
1.1 数据通信系统基本概念
数据（Data）——数据通信中传播旳二进制代码，是传播 信息旳载体
信息（Information）——数据旳内容和解释 信号(Signal)——数据在传播过程中旳电磁波表达形式
模拟旳和数字旳数据、信号
模拟数据 模拟数据 数字数据 数字数据
放大器 整形器
PCM 编码器
调制器
数字 发送器
模拟信号 数字信号 模拟信号 数字信号
1.1 数据通信系统基本概念
数据通信：在两点或多点之间以二进制形式进行信息互换 信源：一次通信中发送信息旳一端 信宿：一次通信中接受信息旳一端 信道：信源和信宿之间旳通信线路
公里
抗干扰能力 较强
介于双绞线和 光纤旳成本之 间
在6至8公里
光 缆
直径细、质地柔 软旳能传导光波 旳介质
用在点到 点链路上
距离内可不使 用中继器实现 高速率数据传
不受电磁干扰 或噪声旳影响
播
较贵
2.2 无线传播介质
电磁波，根据其频谱可分为无线电波、微波、 红外线和激光等
教学课件：数据编码
数据编码
声音编码——量化
声音的量化是用二进制数表示采样所得到的幅度 值的过程。量化位数越大，划分的级数越多，采 样结果近似到某个级数值时产生的误差就越小。 因此，量化位数越多，数字化精度越高，声音就 越保真。
数据编码
声音编码——编码 通过采样和量化，将一个连续的波形转换成由一 系列二进制数表示的数据，形成二进制编码。
加工矢量图像的软件有Flash、CorelDraw等。
数据编码
图像编码
一幅图像可以看作由许多彩色或各种级别灰度的 点组成的，这些点按横纵进行排列，被称为像素。 图像中每个像素的颜色值都用一个或多个二进制 位来存储。
1 0
1位黑白图像
2位灰度图像
8位灰度图像
24位彩色图像
真彩色
数据编码
图像编码——颜色深度 图像的颜色深度指图像中每像素的颜色所占的二 进制位。常见的彩色图像颜色深度有8位、16位、 24位和32位等，颜色深度为n，能表示的颜色就有 2n种。
换算关系 1B=8b(bit，位) 1KB=1024B=210B 1MB=1024KB=210KB=220B 1GB=1024MB=210MB=230B 1TB=1024GB=210GB=240B 1PB=1024TB=210TB=250B 1EB=1024PB=210PB=260B
数据编码
声音编码
数据编码
在现代技术的信号处理中，数据基本上通过编码 将模拟信号转换为数字信号进行存储和传输。 通过数据编码，人们可以方便地存储、检索和使 用数据。 生活中有许多数据编码的实例，如居民身份证号 码、车辆的车牌号、电影院的座位号等。 计算机作为数据处理的一种工具，无论处理的是 字符、图像、声音，还是其他形式的内容，都需 要转换成二进制形式的编码，这样才能够处理。
《数据编码技术》课程的基本特点及教学方法的探讨
２ ］培 养学 生 对数 据 编码 技 术 的正 确学 习 态度
一
般 在 学 习数 据 编 码 技 术 之 前 ，学 生都 已 经 修 完 了一 些
经典的计算机课程 ，比如数据结构、多媒体技术、操作 系统和 计算机网络原理等 ，这些课程学 习给学生储备 了一定的数据存 储 和 编 码 知识 ，为 学 生 接触 数 据 编 码 技 术打 下 了一 定 的基 础 。 然 而 ，这 些课 程 的 学 习 方 法也 给 学 生 形成 了一 个 误 导 ，他 们 往
择教材 ， 通常做法是选择背景介绍比较丰富，概念解释 的比较 据编码。这些特点的综合作用就导致了数据编码技术具有不同 详 细 的 书 籍 ，这 些 书 籍往 往 是 原 来 的 老 版书 籍 。 此 外 ， 应该 还 的计算科学和体系结构等特性。 建 议 学 生 去读 一 些 最 新 的 教材 ，这 些 教材 加 入 了现 在 新 的数 据
］２ 理论 实 践性 强
编码技术知识。 因此 ， 选 择教材的原则是保证学生很好 的掌握
数据 编 码 技 术 是 建立 在 众 多 的经 典 编 码 技 术基 础 上 的 ，再 经 典 数据 编码 技 术知 识 ，同时 还 要扩 展 学生 的视 野 。
结合现代计算机的数字化原理 ，因此可 以说数据编码技术具有
对于 其 他 学科 有所 改 耍。
典 编码 的 公式 推 导。
ｌ 、数据编 码技 术的基 特点
］］ 研 究对 象特 殊 性
２ ２ 选 择合 适 的数 据 编码 技 术教 材
对于本科生来说 ，除了上课听老师讲解相应的知识 ，还必 须在课后通过 阅读教材来进一步理解 ，融会贯通 ，所以一本好 数据 编 码 技 术 的研 究 对 象 是 编码 存 储 。 编 码 是 各种 信 息 在 的教材是必须 的。 目前，国内外数据编码技术的教材很 多，针 对性也很多。但是 ，这些教材其实就是把原来的教材进行一次 组 合 翻 版 ，唯 一 的 改 耍 可 能就 是 加 入 一 些新 出的 规 范和 技术 。 有些教材的编著更是不负责任 ，教材中存在很多漏洞。对于选
一
般 在 学 习数 据 编 码 技 术 之 前 ，学 生都 已 经 修 完 了一 些
经典的计算机课程 ，比如数据结构、多媒体技术、操作 系统和 计算机网络原理等 ，这些课程学 习给学生储备 了一定的数据存 储 和 编 码 知识 ，为 学 生 接触 数 据 编 码 技 术打 下 了一 定 的基 础 。 然 而 ，这 些课 程 的 学 习 方 法也 给 学 生 形成 了一 个 误 导 ，他 们 往
择教材 ， 通常做法是选择背景介绍比较丰富，概念解释 的比较 据编码。这些特点的综合作用就导致了数据编码技术具有不同 详 细 的 书 籍 ，这 些 书 籍往 往 是 原 来 的 老 版书 籍 。 此 外 ， 应该 还 的计算科学和体系结构等特性。 建 议 学 生 去读 一 些 最 新 的 教材 ，这 些 教材 加 入 了现 在 新 的数 据
］２ 理论 实 践性 强
编码技术知识。 因此 ， 选 择教材的原则是保证学生很好 的掌握
数据 编 码 技 术 是 建立 在 众 多 的经 典 编 码 技 术基 础 上 的 ，再 经 典 数据 编码 技 术知 识 ，同时 还 要扩 展 学生 的视 野 。
结合现代计算机的数字化原理 ，因此可 以说数据编码技术具有
对于 其 他 学科 有所 改 耍。
典 编码 的 公式 推 导。
ｌ 、数据编 码技 术的基 特点
］］ 研 究对 象特 殊 性
２ ２ 选 择合 适 的数 据 编码 技 术教 材
对于本科生来说 ，除了上课听老师讲解相应的知识 ，还必 须在课后通过 阅读教材来进一步理解 ，融会贯通 ，所以一本好 数据 编 码 技 术 的研 究 对 象 是 编码 存 储 。 编 码 是 各种 信 息 在 的教材是必须 的。 目前，国内外数据编码技术的教材很 多，针 对性也很多。但是 ，这些教材其实就是把原来的教材进行一次 组 合 翻 版 ，唯 一 的 改 耍 可 能就 是 加 入 一 些新 出的 规 范和 技术 。 有些教材的编著更是不负责任 ，教材中存在很多漏洞。对于选
计算机的数据与编码.ppt
数值0, 补码的表示: [+0]补=[-0]补=0.0000
原码和补码、反码之间相互转换的实现 对于正数 [X]原码=[X]反码=[X]补码 对于负数 原码 符号位不变,其余取反 符号位不变,其余取反 反码
减 1
加 1
补码
五、多媒体的基本概念
1. 多媒体 指文、图、声、像等多种信息媒体同计 算机融合一起形成的信息传播媒体。 2.多媒体数据的特点 1）数据量非常大，数据库中的组织和存储变得 复杂。 2）数据处理复杂。
3. 带小数点的数的表示方法
根据小数点的位置是否固定，分为定点数、浮 点数二种类型。
1）定点整数 是指小数点隐含固定在整个数值的 最右，符号位右边所有的位数表示的是一个整数， 最小数为1。
整数的定点表示： 符号位 bm bm-1 bm-2 ………... b1
隐含小数点
2） 定点小数 定点小数是指小数点隐含固 定在最高数据位的左边，最大数为0
2）反码
当X为正数, [X]反=[X]原;
当X为负数时保持[X]原符号位不变，将数值部分 取反。 例:
X1=+1001010 X2=-1010110
[X1]原=[X1]反=01001010 [X2]原=11010110
[X2]反=10101001 数值0, 反码的表示: [+0]反=00000; [-0]反=11111
字符的点阵组成字库， 按照地址从字库中读 出该字符。
A的ASCII码 41H给出字符 发生器高位 地址
2.汉字编码 汉字信息处理过程 输 入 设 备
输入码
主 机
机内码
输出设备
输出码
汉字的输入
输入 编码 国标 码 汉字 内码
存储或 处理
第4讲 密码学的基本概念和基本编码技术PPT课件
C：敌手
密码学要解决的第一个基本问题：
信息的机密性问题-----能解决信息的传输保密
和存储保密问题。
（2）对抗主动攻击的技术：认证技术 添加认证码 检验认证码
A：信源
B：信宿
(1)发方的身份； (2)收方的身份； (3)内容的真伪；
C：敌手
消息已经可以 识别真伪
(4)时间的真伪
密码学 要解决的第二个基本问题：
信息的真实性认证问题（能检测出主动攻击）
（3）对抗抵赖的技术 ----互不信任双方的认证问题 ---例: 如果我收到你给我的一份定货合同或者 电子借款收据，但是: ----事后你不承认这份定货合同怎么办? ----谁来裁决这份定货合同的真伪?
密码学要解决的第三个基本问题： ---- 承诺的不可否认性问题.
(3) 知道密钥的概率分布规律 ; (3) 明文空间 M
(4) 知道所有可能的破译方法 !
(4) 密文空间 C (5) 密M → C
(1) 我们不能保证敌手得不到这些信息!
---- 绝对不能赌！
(2) 如果在这么优越的条件下仍不可破译，
说明密码算法在实际中将会更加安全!
公证机关、 法官、法律
（3）对抗抵赖的技术 ----互不信任双方的认证问题 ----
添加认证码 检验认证码
A：信源 承诺
B：信宿
C：敌手
要求：添加认证码 后能让所有人都可
识别承诺的真伪
密码学的基本目标就是解决信息安全的
三个基本安全需求，即： （1）信息的机密性保证；
由加密算 法完成
（2）信息的真实性认证；
即使计算能力再增加10亿倍（109），也需 要1011年，即一千亿年，才可能将所有可能密 钥测试一遍。
数据编码课件
数据加密
加密算法
数据加密采用各种加密算法，如对称加密、非对称加密、哈希算法等，用于保 护数据的机密性和完整性。
密钥管理
数据加密过程中需要管理密钥，包括密钥的生成、存储、分发和销毁等。
自定义数据格式
数据结构
自定义数据格式可以定义复杂的数据结构，如树形结构、图状结构等，以满足特 定的应用需求。
数据交互
字符编码
定义
字符编码是一种使用字母、数字 、符号等字符来表示数据的方法
。
特点
字符编码具有直观性和可读性， 易于处理文本数据。
应用场景
常用于文本数据的编码，如 ASCII、UTF-8等编码方式。
03
数据编码的应用场景
计算机内部存储和运算
数值编码
计算机内部存储和运算通常采用 二进制、十进制或十六进制等数 值编码方式，用于表示整数、浮 点数等数据类型。
数据编码的基本原则
唯一性
每个编码应具有唯一的标识符 ，以避免混淆和错误。
可扩展性
数据编码应能够适应未来的需 求和变化，以便于扩展和更新 。
标准化
数据编码应采用通用的标准和 规范，以确保不同系统和平台 之间的兼容性和互操作性。
简明扼要
数据编码应尽可能简洁明了， 以便于记忆和使用。
易用性
数据编码应易于使用和理解， 以便于数据的处理和分析。
数据编码技术的创新和发展趋势
随着人工智能和大数据技术的不 断发展，数据编码技术也在不断
创新和发展。
深度学习、神经网络等技术的引 入，为数据编码提供了更加高效
和准确的方法。
数据编码技术的未来发展趋势是 朝着更加高效、准确、灵活和可
扩展的方向发展。
数据编码在未来的挑战和机遇
数据编码
数据编码2.1 预测编码预测编码即可在图像内部进行帧内预测编码, 也可在多帧图像内进行帧间预测编码。
预测编码的基本技术是信号的最佳预测。
(1) 帧内预测。
帧内进行预测编码的理论依据是二维图像中相邻像素间存在很强的相关性, 因此可用已知的前面几个像素值来预测当前像素值。
这些像素可以是前几行的或前几帧的, 分别称为一维预测、二维预测和三维预测。
然后, 对实际值与预测值的差值( 预测差值) 进行量化和编码。
帧内预测编码的优点是方法简单、硬件容易实现; 其缺点是对信道噪声及误差敏感, 会产生误码扩散。
对一维预测来说,即使某一位码出错, 将会使该像素后面的同一行所有像素都发生差错。
而对二维预测, 误码引起的差错还会扩散到以下各行,从而导致图像质量的明显下降; 同时, 帧内预测编码的压缩比较低, 通常为2~3倍。
随着变换编码技术的发展和广泛应用, 帧内预测编码的作用已经很有限, 目前主要使用帧间预测方法来压缩视频图像。
(2) 帧间预测。
帧间预测编码理论依据是视频信号的相邻帧间存在着极强的相关性。
利用这种时间相关性进行帧间编码, 可获得比帧内预测编码高的多的压缩比。
因此, 帧间预测编码广泛应用于各种视频信号压缩编码, 例如MPEG标准、H.261等。
帧间预测编码主要应用的技术有: 帧间统计特性、帧重复、帧间内插法、运动补偿预测、自适应帧内/帧间编码等。
2.2 变换编码(1) 变换编码的任务。
变换编码的任务是要使预测值尽可能接近实际样值, 也就是要寻找一种尽可能接近原信号统计特性的预测方法, 通过相差来除去图像信号的相关性, 从而达到数据压缩的目的。
变换编码不是直接对空域图像信号进行编码, 而是首先将空域图像信号映射变换到另一个正交矢量空间(变换域) 产生一组变换系数, 然后对这些系数量化, 编码, 传输。
实践证明, 无论对单色图像还是彩色图像, 对静止图像还是运动图像, 变换编码都是一种非常有效的方法。
(2) 变换编码的过程。
计算机网络课件(蔡开裕)——编码技术
8
《计算机网络》第3章 物理层
1.非归零码NRZ
• NRZ码的缺点是无法判断一位的开始与结束，收发双 方不能保持同步；
• 为保证收发双方的同步，必须在发送NRZ码的同时， 用另一个信道同时传送同步信号；
• 如果信号中“1”与“0”的个数不相等时，存在直流 分量。
9
《计算机网络》第3章 物理层
2.曼彻斯特（manchester）编码
um·sin（ω2t+φ0） 数字0 • 移频键控FSK信号实现容易，技术简单，抗干扰能力
较强，是目前最常用的调制方法之一。
6
《计算机网络》第3章 物理层
3.移相键控（phase-shift keying，PSK）
• 绝对调相 um·sin（ωt+0） 数字1
u（t）= um·sin（ωt+π ） 数字0
0011
(b)
13
《计算机网络》第3章 物理层
PCM用于数字语音系统：
• 声音分为128个量化级； • 每个量化级采用7位二进制编码表示； • 采样速率为8000样本/秒； • 数据传输速率应达到7位×8000/秒 =56kb/s； • 如果每个量化级采用7+1=8位二进制编码表示; • 数据传输速率应达到8位×8000/秒 = 64kb/s。
10
《计算机网络》第3章 物理层
差分曼彻斯特（difference manchester）编码
差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进。
差分曼彻斯特编码与曼彻斯特编码不同点主要是： • 每比特的中间跳变仅做同步之用； • 每比特的值根据其开始边界是否发生跳变来决定; • 一个比特开始处出现电平跳变表示传输二进制0,不发生跳
14
《计算机网络》第3章 物理层
《计算机网络》第3章 物理层
1.非归零码NRZ
• NRZ码的缺点是无法判断一位的开始与结束，收发双 方不能保持同步；
• 为保证收发双方的同步，必须在发送NRZ码的同时， 用另一个信道同时传送同步信号；
• 如果信号中“1”与“0”的个数不相等时，存在直流 分量。
9
《计算机网络》第3章 物理层
2.曼彻斯特（manchester）编码
um·sin（ω2t+φ0） 数字0 • 移频键控FSK信号实现容易，技术简单，抗干扰能力
较强，是目前最常用的调制方法之一。
6
《计算机网络》第3章 物理层
3.移相键控（phase-shift keying，PSK）
• 绝对调相 um·sin（ωt+0） 数字1
u（t）= um·sin（ωt+π ） 数字0
0011
(b)
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《计算机网络》第3章 物理层
PCM用于数字语音系统：
• 声音分为128个量化级； • 每个量化级采用7位二进制编码表示； • 采样速率为8000样本/秒； • 数据传输速率应达到7位×8000/秒 =56kb/s； • 如果每个量化级采用7+1=8位二进制编码表示; • 数据传输速率应达到8位×8000/秒 = 64kb/s。
10
《计算机网络》第3章 物理层
差分曼彻斯特（difference manchester）编码
差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进。
差分曼彻斯特编码与曼彻斯特编码不同点主要是： • 每比特的中间跳变仅做同步之用； • 每比特的值根据其开始边界是否发生跳变来决定; • 一个比特开始处出现电平跳变表示传输二进制0,不发生跳
14
《计算机网络》第3章 物理层
数据采集与编码4——图像声音视频编码课件浙教版高中信息技术必修1
位图（BMP）存储容量=水平像素 X 垂直像素 X 颜色位深度 /8（单位：字节B）
颜色 黑白两色（即2色位图）
256色图像 16色图像 16位真彩色
RGB/8 256级灰度
每个像素点所占的二进制位数(量化位数/位深度) 1位(21=2）
8位(28=256） 4位(24=16）
16位 24位 8位色（28=256）
JPEG、BMP 、 PSD、 TIFF、GIF、PNG等
不失真 指令
利用Flash，AutoCAD，CorelDraw FreeHand等软件创作。
WMF、EMF、CDR等
（3）图像量化
• 图像的量化是指要使用多大范围的数值来表示图像采样之后每个像素的颜色信息。 • 一般用二进制数来表示，二进制数的长度也称为颜色的位深度。
数据采集与编码（四）
回顾
字符编码
ASCII、汉字编码
条形码
我国普遍采用EAN13条形码， 由13位数字组成，前3位数字表 示国家代码，最后一位叫校验码
二维码
是用某种特定的几何图形按一定规 律在平面上（二维方向）分布的黑 白相间的图形记录数据符号信息
字符
存储 二进制编码
查看到的内码
十六进制特征
ASCII码字符 占1B 8位二进制数 2个（一对）十六进制数 数字开头
单色位图只有黑白2种颜色，每个像素 只需1位二进制数来存储颜色值。 （0表示黑色，1表示白色）
颜色位深度：1
图像有4种颜色，每个像素需要2位二进制数 来存储颜色值。 （00，01，10，11分别表示4种不同的颜色）
颜色位深度：2
（4）图像存储容量（未压缩BMP）
位图（BMP）存储容量=总像素数 X 颜色位深度（单位：位b）
高一【信息技术(人教中图版)】-《数据编码、字符编码》-最新全高清带动画声音备注
ASCII编码
• 美国信息交换标准代码 (American
Standard Code for Information Interchange)
• 字符集：大小写字母、数字、常 用符号等128个字符
高中信息技术高一上册
1. 英文字符编码
00110000 00110001 00110010 00110011 ……
• 字符集：大小写字母、数字、常 用符号等128个字符
• 字符编码：利用1个字节对128个 字符进行数字编码
高中信息技术高一上册
体验活动：利用ASCII码输入字符
ALT键 + 数字(十进制)
高中信息技术
高中信息技术
高中信息技术高一上册
高中信息技术高一上册
2. 中文字符编码
高中信息技术
高中信息技术
点阵码
高中信息技术
高中信息技术高一上册
数据编码——字符编码（第四课时）
年 级：高一 主讲人：
学 科：信息技术（人教/中图版） 学 校：
高中信息技术高一上册
你遇到过这些问题吗？
文档网页 出现乱码
高中信息技术
高中信息技术高一上册
你遇到过这些问题吗？
下载Word 文字重叠
高中信息技术
高中信息技术高一上册
计算机是如何处理字符的？
输入
利用键盘等 输入字符
高中信息技术
高中信息技术高一上册
1. 输入字符：输入码
加入我们！
中文汉字 拼音、五笔等 输入码（外码）
建立汉字与 键盘的关系
高中信息技术高一上册
二、计算机处理字符的过程
环节 输入
英文 键盘直接键入
中文
输入码 （拼音、五笔等）
• 美国信息交换标准代码 (American
Standard Code for Information Interchange)
• 字符集：大小写字母、数字、常 用符号等128个字符
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1. 英文字符编码
00110000 00110001 00110010 00110011 ……
• 字符集：大小写字母、数字、常 用符号等128个字符
• 字符编码：利用1个字节对128个 字符进行数字编码
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体验活动：利用ASCII码输入字符
ALT键 + 数字(十进制)
高中信息技术
高中信息技术
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高中信息技术
高中信息技术
点阵码
高中信息技术
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数据编码——字符编码（第四课时）
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学 科：信息技术（人教/中图版） 学 校：
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英文 键盘直接键入
中文
输入码 （拼音、五笔等）
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频移键控(FSK,
北 京 大 学 计 算 机 系
Freqaency-Shift Keying)
在FSK方式下， 载波的频率随数字 信号改变，而载波的幅度保持恒定。
0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0
严 伟
调制操作等价于重叠两个 单独ASK调制器的输出
¦可用限幅器消除噪声干扰 ¦容易实现（早期modem均用该技术）
ITU-T的V标准系列
北 京 大 学 计 算 机 系
r r r r
V.32
¦ 2400*4=9600bps
V.32bis
¦ 2400*6=14400bps
V.34
¦ 2400*12=28800bps
V.34bis
¦ 2400*14=33600bps
严 伟
r
V.90
¦ 8000*7=56000bps ¦ 33600bps
数字化 ¦ 将模拟数据转换成数字信号的过程。
CODEC— COder+DECoder
Copyright © 2004 YAN Wei. All rights reserved.
编码解码器
北 京 大 学 计 算 机 系
r
编码解码器(CODEC，Coder-Decoder)
¦ 将模拟数据转换成数字形式，随后又从
r
不归零 ¦ 在一位间隔(时间)内信号没有变换(即没有返回 到0电压)。 ¦ 不归零级(NRZ-L) 0＝高电压 用正、负电压表示两个二进制位。 1＝低电压
¦ 不归零反转(NRZI)
严 伟
在一位时间内维持一常量电压脉冲。 0 =在一位时间的开始处没有变换 1 = 在一位时间的开始处变换(低到高或高到低)
0 0
Amplitude-shift Keying)
在ASK方式下，用载波频率的两个 不同振幅来表示二个二进制值。
1
1
0
1
0
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严 伟
容易受增益变化的影响，故效率较低 （在语音线路上只能达到1200bps）
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不归零(续)
北 京 大 学 计 算 机 系
0 NRZL 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1
NRZ-I
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r
NRZ的优点 ¦ 简单 ¦ 带宽利用率高
r
NRZ的缺点 ¦ 缺少同步能力
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信号强度
一个方向上传 输的信号频谱
相反方向上传 输的信号频谱
1070 1270
2025 2225
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频率(Hz)
相移键控(PSK,Phase-shift
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r
keying)
0 = “0” π = “1”
digitizer digitizer
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模拟数据 (语音) Modulator Modulator 数字数据 (NRZ-L) Copyright © 2004 YAN Wei. All rights reserved.
模拟数据 (ASK)
脉冲编码调制(Pulse
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r
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A/D 2/4 A/D
数字 信号
D/A 4/2 D/A
模拟信号
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模拟信号
调制解调器的速率（续）
北 京 大 学 计 算 机 系
r
下行带宽可以得到部分提高
¦ V.90标准的上行速率为33.6kbps ¦ V.90标准的下行速率为56kbps
第四讲 数据编码技术ຫໍສະໝຸດ 1第四讲 数据编码技术
北 京 大 学 计 算 机 系
r
本讲内容 ¦ 常用的数据编码模式 ¦ 数字数据的编码技术 ¦ 调制解调技术 ¦ 数字化技术 阅读 ¦ 2.4
¦ ¦
¦ ¦
¦ ¦
严 伟
r
熟 练 掌 握 数 字 化 技 术
熟 练 掌 握 调 制 解 调 技 术
熟 练 掌 握 数 字 编 码 技 术
数字形式恢复成原始模拟数据的设备。
r
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编码解码采用两种基本技术 ¦ 脉冲编码调制 ¦ 增量调制
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数字化模拟数据
北 京 大 学 计 算 机 系
r
数字化后的数据发送方式 ¦ 数字数据用NRZ-L编码发送。 ¦ 数字数据可用非NRZ-L模式编码成数字信号。 ¦ 数字数据可用任一种调制技术转换成模拟信号。
严 伟
数据速率 ¦ 数据速率的增加将提高出错率 r 带宽 ¦ 带宽的增加可提高数据速率 r 编码模式
r
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影响数据接收的因素— 数据率
北 京 大 学 计 算 机 系
传输的数据 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1
数字数据编码小结
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0 不归零 1 0 0 1 1 0 0 0 1
不归零反转
曼氏
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差分曼氏
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数字数据与模拟信号
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数字数据, 模拟信号
“ 猫”
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频移键控（续）
北 京 大 学 计 算 机 系
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例1 ：在语音级线路上使用FSK进行全双工操作。
¦在一个方向上，通过频率为300～1700Hz的信号并使用
1170为中心频率，两边各有100Hz的shift表示1和0； ¦在另一个方向上，通过频率为1700～3000Hz的信号并使 用2125为中心频率，两边各有100Hz的shift表示1和0。
差分编码
北 京 大 学 计 算 机 系
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差分编码(differential encoding) ¦ 信号的解码通过比较相邻信号的极性进行，而 不是通过确定信号的绝对电压值来进行。 ¦ 极性(polar) 如果用正电压表示一个逻辑状态而用负电压表 示另一个逻辑状态，则称信号是有极性的。 ¦ 单极(unipolar) 如果信号都有相同的代数符号(即不管是正电 压，或负电压)，那么称信号是单极的。 差分编码的优点 ¦ 有噪声时检测是否变换比确定一个阈值更可靠 ¦ 在复杂的传输布局中很容易丢失信号的极性。
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编码模式
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模拟数据, 模拟信号 模拟数据, 数字信号
Telephone
(
Modem
CODEC 数字数据,数字信号
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数字数据, 模拟信号
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传输前的信号 比特率：2 Kbps
带宽: 500Hz
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输 后 的 信 号
不 同 带 宽 传
带宽越有限，接收信号就越 带宽: 可能失真和发生潜在错误。 2.5 KHz
带宽: 4 KHz
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数字信号的编码格式
北 京 大 学 计 算 机 系
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r
双相(biphase)
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r
曼彻斯特(Manchester)
¦ 在每一位时间的中间有一
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个变换，位中间变换既可 用作时钟机制，又可用作 数据。 1 = 从低变到高 0 = 从高变到低
下行通道 上行通道
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调制解调器的速率（续）
北 京 大 学 计 算 机 系
r
如何提高调制解调器的速率
¦ 数据传输率取决于带宽和信噪比 ¦ 电话信道的带宽为3100Hz
模拟转换到数字产生的噪声
V.34 33.6kbps V.34 33.6kbps
r
相位相干PSK(Phase coherent PSK) ¦ 用载波的不同相位直接表示数字信息 差分PSK(Differential PSK) ¦ 前后信号相位之间移动表示数字信息
90o = “0” 270o = “1”
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
0
严 伟
在PSK方式下，载波信号 的相位移动表示数据。
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噪声干扰
信号+噪声
在给定噪声级上，高数 据率将引起高出错率。
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接收的数据 0 1 1 Bit error 1 1 0 0 0 Bit error 0 1
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