数据编码技术

目录

<数据转换过程>

<数字数据的模拟信号编码>

<数字数据的数字信号编码>

1.第一种方法:

2.第二种方式

<模拟数据的数字信号编码>

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在数据通信系统中，各种信息在计算机中存储和处理 都必须被转换为0和1的二进制数据，这些二进制的数字数据必须被转换成通信信号才能 在通信线路中进行传输，也就是说数字数据转换成模拟信号或者数字信号，这种对数字 数据进行信号转换的方法就是数据编码技术。

<数据转换过程>

我们这里主要讨论三类数据转换:数字数据---〉模拟信号，数字数据---〉数字信 号，模拟数据---〉数字信号，至于模拟数据--〉模拟信号，这种传输方式是直接用连续 变化的电磁波来传输，生活中普通的电话、广播、电视等模拟数据的传输都采用模拟信号 的方式进行模拟通信，我们就不做过多的讨论了。

<数字数据的模拟信号编码>

在数据发送端，计算机、数字电话以及数字电视等数字信息所形成的的数 字信号，必须先经调制器转换成适合模拟信道传输的模拟信号-一调制，然后才能通过模 拟信道的方式进行传输。而在接受端，必须先经解调器转换成数字信号后-一解调，才能 读取到发送端发送的信号。这种传输适合于远距离的少量信息的传输。

由于数字信道的频带范围为几MHZ到几千MHZ，而模拟信道的频带范围仅为300HZ到 3400HZ，因此如果不施加任何措施，直接用模拟信道来传输数字信号，会出现极大的失真 和差错，所以调制与解调称为频带传输需要解决的关键问题。

模拟信号传输的基础是载波，载波具有3大要素:振幅、频率和相位，因此将数字信 号调制为模拟信号的调制方式有三种--ASK振幅调制、FSK频率调制、PSK相位调制，其 中PSK相位调制还分为相对PSK相位调制和绝对PSK相位调制两种。

<数字数据的数字信号编码>

数字数据的数字信号编码有2种方法。

1.第一种方法:

使用高、低电平的方式来表示1和0这两个二进制数字，这是将数字数据转换为数字 信号最简单的方法。这种传输称为基带传输，适合于利用有线介质做近距离的局域网数据传输。

常见的数字数据编码有三种方式:曼彻斯特编码、不归零码和差分曼彻斯特编码。

曼彻斯特编码是目前应用最广泛的编码方法之一。其编码规则是:每个比特的周期T 分为前T/2与后T/2两部分;通过前T/2传送该比特的反码，通过后T/2传送该比特的原码。

是对曼彻斯特编码的改进,它将时钟和数据包含在信号中,在传输代码信息的同时将时钟同步信号一起传输到对方，在每个时钟位的中间都有一次跳变，传输的是“1”还 是“0”，是在每个时钟位的开始有无跳变来区分的，如遇1不变，遇0跳变，属于自同步编码。

差分曼彻斯特编码比曼彻斯特编码的变化要少，因此更适合与传输高速的信息，被 广泛用于宽带高速网中。然而，由于每个时钟位都必须有一次变化，所以这种编码的效 率仅可达到50%左右。

不归零码是当“1”出现时电平翻转，当“0”出现时电平不翻转。“1”和“0”的区 别不是电平高低，而是电平是否转换。这种编码的特点是实现简单而且费用低，但不是自 定时的，多用在终端到调制解调器的接口中。

2.第二种方式

而在实际应用中，由于现在的传输介质的带宽都很高，为充分利用其性能，通过信道 复用技术，将传输介质的带宽先分割为多个信道，然后再用上面三种不同的编码方式进行 数字信号编码，分送到各个信道中进行传输。这种传输方式称为宽带传输，适用于远距离 的广域网和互连网的主干线的数据传输。

<模拟数据的数字信号编码>

这种编码方式主要解决的是语音、图象信息的数字化传输问题，由于数字信号传输失 真小、误码率低、传输速率高、便于计算机存储，所以模拟数据数字传输已成为现在的必然趋势。

这其中的关键问题就是如何将语音、图像这些模拟数据转化为数字信号。为了解决这 个关键问题，贝尔实验室的工程人员开发了脉冲编码调制PCM技术。PCM的工作过程包括 3个步骤:采样、量化与编码。

采样--对连续变化的模拟信号进行周期性采样，只要采样频率大于等于有效信号最 高频率或其带宽的两倍，则采样值便可包含原始信号的全部信息。

量化--将采样幅度值赋予一个整数值，如使用数字2的倍数对其进行量化。

编码--将量化后的结果转化成二进制代码。

信号经过数字传输系统到达接收端后，由接收端还原出原来的一系列脉冲信号，再经 过滤波处理后就可以得到原来的模拟信号。

根据Pcm的采样频率和编码位数就可以初步估计出信道的最低带宽。

[例]如要进行语音信息的传输，声音的带宽为4000Hz，定义采用频率为该声音带 宽的两倍为8000次/s，用8位二进制编码，则为保证该语音信息能够被快速传递的信道的 数据传输速率最低为:

8x8000=64000bps=64kbps。