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数据通信技术基础

更新时间:2020-02-14

  数据通讯技巧根本 本章实质: 1. 信 道 及 其 特 点; 2.数 据 信 号 编 码。 本章央浼: 1. 通晓信 道 及 其 特 点; 2. 通晓数 据 信 号 编 码。 2.1 传输信道概述 信道(Channel)是构成通讯编造的 三大局限,它是通讯中一个格表主要的概 念,信道的性子直接影响着通讯的质地。 信道是指以传输介质为根本的信号通 道。 信道性子影响通讯的质地目标,如传 输速度、误码率、带宽、信道容量。 扫数信道所拥有的五个特色: 1. 扫数信道都有输入输出端; 2. 绝大大都都知足线性叠加干系,有 些 存正在着非线. 对信号存正在衰减; 4. 对信号形成时延; 5. 都存正在噪声和作梗。 2.1.1信道的类型 1. 按局限分类:狭义信道、广义信道 2. 按传输的信号类型分类:模仿信道、 数字信道 3. 按信道的运用式样分类:专用信道、 公用信道 4. 按传输媒质分类:有线. 按照传输序列堕落的干系分类:回顾 信道、无回顾信道 1. 按局限分类 按照信道的局限巨细区别,信道可能分 为狭义信道和广义信道。狭义信道平凡是指 传输信号的简直前言。如百般明线、电缆、 光缆等。平凡咱们说的百般简直传输介质都 是狭义信道范围。广义信道是指不单包括具 体的物理介质,况且还包括了终端(收、发 两头)的局限摆设(转换器)正在内的那段信 号通道。比如,调造信道、编码信道、数据 链道、数据电道等,都属于广义信道。 2. 按传输的信号类型分类 通讯中传输的信号大局平凡有两大类,模仿信号 和 数 字 信 号 , 因 此 信 道 被 分 成 模 拟 信 道 ( Analog Channel)和数字信道(Digital Channel)。 模仿信道传输的是正在幅度和年光上都一连转折 的模仿信号,如欺骗电话线通过调造解调器告终与 Internet 相连时,电话线便是一个模仿信道;寻常广 播(采用振幅调帛/调频式样)的中波、短波信道也是 模仿信道。 数字信道是指正在信道上只可传输数字信号的信道 。比如,数字电话信道、由揣测机构成的局域收集、 机-机之间的信道平凡被以为是数字信道。 3. 按信道的运用式样分类 服从信道的运用式样可能分为专用 信道与公用信道。专用信道指两点或多 点之间的线道(信号通道)是固定稳定 的,平凡是用户本人架设或特意租用的 专用线道或固定道由的专用通道。如民 航编造、电力编造本人组网,用于企业 内部通讯方针的信道。公用信道是指通 过公用换取收集,为开阔用户(任何用 户)供给任职的信道。如公用电话网、 数字数据网等。 4. 按传输媒质分类 按照简直传输媒质(介质)的区别,可能分为 有线信道和无线信道。 有线信道是指可以看得见、摸得着的信号线道 ;无线信道是指以自正在空间为传输前言的信道,也 便是看不见、摸不着的那类信道。 有线信道和无线信道常见的介质大局如下: 有 线 信 道 双裸线(目前已很罕用) 双绞线 樊篱双绞线(stp) 非樊篱双绞线(utp) 同轴电缆 光纤 无 线 信 道 中波信道 短波信道 微波信道 卫星信道 5. 按照传输序列堕落的干系分类 正在数字通讯中,码元发作毛病与前后元 有时分是相闭联的。按照这一干系,把数字信 道可能分为回顾信道和无回顾信道。前者是指 每个码元发作毛病是与其前后码元之间是有一 定干系的;然后者指目前码元的不对与其他码 元无干系。 2.1.2 信道容量 信道容量(Channel Capacity) 是指通讯编造的最大传输速度,也 便是指信道极限传输材干。 模仿信道的信道容量 模仿信道的信道容量可能通过香农 ( Shannon )定理来获取。香农定理指 出:正在加性高斯白噪声信道中,传输功 率受限的信号,信道的极限传输速度 (信道容量)C为 C=B㏒2(1+s/n)(bit/s) 式中, B 为信道频带宽度,根本单元 为Hz;s/n是均匀信号噪声功率比(信噪 比)。 1. 商量: 1.C是Pe=0时编造最大的Rb; 2.B与S/N可通过调造交流; 3. 必要指出的是,正在S→∞或 N →0时,C → ∞; B → ∞时C =S/N㏒2e≈1.44S/n0。 2. 数字信道的信道容量 正在对称无回顾数字信道中(这里对称是指 任一码元准确传输和毛病传输的概率同其他码 元一律),编造频带宽度为B的信道,采用 L 进造传输时,无噪声数字信道(理思信道)的 最高传输速度(信道容量)为 C=2B?log2L (bit/s) 2.1.3 有线传输介质 传输介质(或称媒质)是数据信号正在 异地之间传输真实切前言,它是组成信 道的紧要局限。平凡狭义信道便是指传 输介质。 传输介质的性子紧要包罗以下几点。 ( 1 )物理性子:指介质的物理构造、动态 尺寸 、死板职能、物理性子等; (2)传输性子: 包罗介质的衰减性子、频 率性子、信号带宽、传输损耗等; 3 )作梗性:指介质正在传输信号时,对表界 作梗的阻挡材干以及介质内信号对表界的影 响。 数据传输中常用的传输介质: 1. 双绞线(Twisted Pair) 双绞线是由两根表包绝缘层的铜线,以 必定的绞距匀称对称地扭绞正在一道而变成的 。两根线彼此绞绕正在一道,可能节减相邻导 线的电磁作梗。平凡将一对或多对双绞线用 较结实的表皮捆扎到一道就造成电缆。双绞 线号。 双绞线 内导体芯线 绝缘 箔樊篱 --螺旋绞合的双导线m( LAN) --RJ45插座、插头 --优污点: 本钱低 密度高、节俭空间 安置容易(归纳布线 编造) 平均传输(高速度) 抗作梗性日常 贯穿隔断较短 铜樊篱 表衣 双绞线分类: 樊篱双绞线 (STP) ? 以铝箔樊篱以节减 作梗和串音 非樊篱双绞线M) 双绞线表没有任何附 加樊篱 樊篱双绞线 STP(Sheilded Twisted Pair) 和 非 屏 蔽 双 绞 线 UTP ( UNSheilded Twisted Pair)。 樊篱双绞线是指将一对或多对双绞线,开始 用金属丝网盘绕,随后正在网层表面再笼盖一 层绝缘扞卫原料。 STP可能低落信号的彼此 作梗,消弭表界作梗材干好,同时也阻挠易 作梗其它信号。按其简直技巧性子比绞线 类双绞线。从阻抗性子看,双绞线?几种。 双绞线.衰减:双绞线的衰减跟着运用频率的增高而 增大 2.串扰 3.阻抗 目前双绞线内导线越粗,其通讯隔断就越远, 但本钱也越高。双绞线的数据传输速度从每秒 几千比特到每秒几百比特。 表2-1列出了极少双绞线性子与行使场所。 表2-1 双绞线类UTP 名称代号 UTP-1 UTP-2 100Ω UTP-3 技巧性子规范 EIA/TIA类1 EIA/TIA类2 EIA/TIA类3 NEMA100-24-LL UL Level3 样板行使 数字电话线/模仿电话线 数字电 话线Mbit/s以太网 ISDN线Ω STP EIA/TIA类4 UL Levek4 NEMA100-24-LL EIA/TIA类5 UL Levek5 NEMA100-24-XL EIA/TIA150ΩSTP NEMA100-22-LL 16 Mbit/s环网 10Mbit/s以太网 16 Mbit/s以上环网 10-100Mbit/s以太网 16 Mbit/s以上环网 10Mbit/s以太网 600MHz以上的全息图像 5类UTP STP 2. 同轴电缆(Coaxial Cable) 同轴电缆由内导体(铜质芯线)、绝缘层、表导体屏 蔽层及塑料扞卫表衣组成,如图2-1(b)所示。同轴电缆 的特有构造,使其拥有较高的抗作梗材干和比拟宽的传输 频带。同轴电缆传输速度高,但代价较双绞线贵。 同轴电缆按其阻抗性子可能分为50?、75?、93?等; 按其直径可能分为粗同轴电缆和细同轴电缆。平凡50?电 缆用于数字信号,行使于百般揣测机收集。75?常用于传 输电视等模仿信号。50?电缆也称基带同轴电缆,它可能 10Mbit/s速度把数字信号传送到几千米除表。 75?电缆也 称同轴电缆,正在传输CATV信号时,隔断可达上百千米。 同轴电缆既可传输模仿信号,又可传输数字信号。同 轴电缆目前多数正在较长隔断的电话传输、电报、有线电视 和个人收集中。 3.光纤(Optical Fibre) 光纤(光导纤维)是用来传导光波的一促 格表纤细而柔滑的介质。光纤平凡由透后的石 英玻璃拉成细丝,其直径均为2? ~125? m。光 缆由纤芯、包层和表衣三局限构成,如图2-2 所示。纤芯是光纤最中央的局限,它由一条或 多条格表细的玻璃纤维变成;纤芯表面是包层 ;最表层是表护套,表护套的感化是防范表部 湿润气体进入,同时也防范纤芯的挤压与磨损 。 表衣 纤心 包层 图2-2 光纤的组成 光纤拥有以下紧要所长: ( 1 )传输频带宽、容量大。光波频率正在 1014 ~1015之间,正在几十米隔断内数据可达 2Gbit/s; 而同轴电缆正在 1 千米隔断内,实践的数据率最大 值为几百 Mbit/s ,双绞线为几 Mbit/s 。平凡一个 线kHz频带,一个彩色电视节目占6MHz 频带,而正在一根光缆上传输几万道电道或电话或 几十道电视节目,已不是很贫苦的事了。 (2)损耗低、中继隔断长。光纤衰减比同轴电 缆和双绞线衰减低良多。因为光纤损耗低,是以 能告终很长的中继传输隔断,节减再生中继器的 数量,既升高了牢靠性,又低落了本钱。 (3)抗电磁作梗材干强。光纤是绝缘材 料,不受输电线、电气化铁道馈电线和高压 摆设等电器作梗源的影响,它还可能避免因 雷电等天然成分形成的损害和紧张。其它, 光纤难以宣泄及搭窃监听,是以保密性极强。 (4)尺寸幼、重量轻。一根18芯的光缆 横截面积为12mm2,1m长光缆仅重90g;而18 芯的规范同轴电缆横截面积为 65mm2 , 1m 长 电缆重达 11kg 。因为光纤质地轻、尺寸幼, 是以便于敷设和运输。 (5)光纤抗侵蚀性好。 光纤有单模和多模两种根本传 输形式 图2-4给出了多模光纤、单模光纤及 多模变率式样(多模的一种)的光波 传输道途图。 (1)多模式样 指的是多条知足全反射角度的光芒正在光纤里传布。 因为存正在多钉传布道途,每一条道途长度不等,所以 传过光纤的年光区别,易变成信号码元的串扰。为防 止信号码元的串扰,应低落传的数据率。是以这种多 模光 纤传输带宽较窄。如图2-4(c)所示。 (2)单模式样 当光纤纤芯节减时,必需减幼入射角,光才华入 射而向前传布。当纤芯半径减幼到波长数目级时,可 以正在光纤里传布一个角度的光波,这便是单模式样, 2-4(c)所示。光单模式样的交纤拥有极宽的频带和精良 的传输性子,合用于长隔断、大容量的根本干线光缆 传输编造。跟着光纤通讯的繁荣和光纤技巧的行使, 单模光纤的行使会获得进一步的繁荣。 其它,正在多模式样中有一种变率式样, 其纤芯的折射率不匀称,正在纤芯轴线处折射 率最大,如许进入的光芒传布道途像扔物线, 随半径减少折射率减幼,如图2-4(b)所示。 正在纤芯和包层交壤面处二者折射率相通。 与多模式样比拟,它拥有更有用的射线集会 成绩,所以职能有较大的改良。这种大局的 多模光纤行使较多,职能介于单模与多模方 式之间,而传布编造的用度较单模省钱得多 。紧要用于中速度、中隔断光纤数字编造。 2.1.4 无线传输信道 所谓无线传输信道是指毋庸架设或铺埋电缆或 光缆,而通过看不见摸不着的自正在空间,将电信号 转换成无线电实行传送。发信端把待传的音信转换 成无线电信号,依托无线电电波正在空间传布,而收 信端则要把无线电信号还原成发信端所传音信。 平凡用频率(或波长)行动无线电波最有表征 道理的参量。由于频率(波长)相差较大的电波, 往往拥有区别的性子。比如,中长波沿地面传布, 绕射材干较强;短波以电离层反射式样传布,传输 隔断很远;而微波只可正在大气对流层中直线传布, 绕射材干很弱。是以,平凡把无线电波按其频率( 或波长)来划分频段,如表2-2所示。 表2-2无线MHz 300MHz30GHz 3-30GHz 30-300GHz 名称 LF(低频),长波 MF(中频),中波 HF(高频),短波 VHF(甚高频),超短 波 UHF(超高频),微波 SHF(特高频) EHF(极高频) 波长局限 1-10km 100m1km 10-100m 1-10m 100m-1m 10100mm 1-10mm 紧要行使 导航 商用调幅无线电 短波无线电 甚高频电视,调频无 线电 超高频电视,地面微 波 地面微波,卫星微波 测验用点到点通讯 1. 地面微波中继信道 正在空间里微波是沿直线传布的,即所谓的视线传 播,其绕射材干很弱。正在传布经过中,遭遇不匀称介 质时,将形成折射的反射气象。 地面微波通讯的天线常用碟形天线,它将集会电 磁波 ,并使接管天线瞄准发送方,从而变成视线传 输。这些天线常位于地面的高处,以耽误天线间的作 用隔断,且能越过中央波折传输。倘使没有波折,两 天线) 式中, d 显示天线间隔断( km ); h 显示天线高 度(m);k是调动因子,阅历值为4/3。 正在实行微波中继通讯时,中继站与中继站间的距 离可通过式(2-4)揣测,日常为50km独揽。 ●微波的频率局限:300MHz?300GHz, 常用:2?40GHz ●微波传布式样:直线km独揽 地面微波接力通讯 ? 两个地面站之间传送 ? 隔断:50 -100 km 地面站之间的直视线道 微波传送塔 地球 微波中继通讯的示贪图如图 2 - 5 所示。终 端站日常由收信机、发信机、天线、多道复用 摆设等构成。中继站日常也有对应的收信机、 发信机、天馈编造。中继站分为无人值守站和 有人值守站,其信号转接有三种式样:射频转 接、中频转接及基带转接。两个终端站之间的 通讯,通过中继站以接力式样完毕数据传输。 微波中继通讯时,会闪现多径传布,导致 信号没落。 2. 卫星中继信道 卫星通讯便是地球上的无线电通讯站之间 欺骗人造卫星做中继站而实行的通讯。因为作 为中继幼的卫星处于表层空间,所以卫星通讯 是以宇宙运动体行动对象的无线电通讯,简称 宇宙通讯。宇宙通讯日常有三种大局:地球站 与空间站之间的通讯,空间站之间的通讯,通 过空间站转发或反射来实行的地球站间的通讯 。咱们把结果一种大局称为卫星中继通讯。空 间站是指设正在地球大气层以表的宇宙运动体( 如人造通讯卫星)或其他天体(如月球)上的 通讯站。地球站是指设正在地球皮相,用以实行 空间通讯的办法。 卫星中继组成的信道可视为地面微波 中继信道的一种分表大局,它是以距地 面 35860km 的同步卫星为中继站,告终 地球上18100km局限内的音信传输。 同步卫星和地球永远维持着相对静 止的运动状况。图2-6示出了同步卫星 实行环球通讯进的装备干系。用三颗同 步卫星根本能笼盖地球的全皮相。 卫星通讯 ? 与地面站相对固定地位 ? 运用3个卫星笼盖环球 ? 传输延迟年光长 22,300 公里 地球 (a)点到点卫星链道 (b)播送卫星链道 图2-7 卫星通讯式样 卫星中继信道是由通讯卫星、地面站、上行线道和下 行线道构成。卫星中继处事经过如下: 地面站的百般信号,如电报、话音、数据或电视信号 ,经由终端摆设复合成一个基带信号,该信号先调造到中 频( 70MHz )上,再通过变频器使频率抵达发射频率( 6GHz),结果经由功率放大器,使信号有足够的能量, 通过双工器由天线向卫星发射出去。 发射出去的射频信号,穿过大气层和自正在空间,经由 相当长的传输道途到卫星转发器。卫星转发器的功效好像 地面微波中继站,对信号接管-放大-发射。加强了能量 的信号同样经由了一段传输后来到另一个地面站。如许完 成了从一个地面站向另一个地面站的音信传输。 卫星通讯拥有笼盖面广、通讯隔断远、多址贯穿、通 信机动灵动、通讯容量大、质地好等所长,是以用处格表 广博,不单用于国际通讯,也用于区域通讯。 3 . 短波信道 把无线m 局限内的电波称为短波。短波紧要靠电离层的反射 来传布。是以短波信道是一个变参信道,即信道的 参数随年光而发作转折。正在短波信道中,信号的衰 减随年光发作转折,信号的稽延也随年光发作转折 ,拥有多径传布气象。平凡短波信道传输数据时, 速度不高。然而短波通讯电台本钱相对较低,且通 信隔断也较远,格表适合于点到点通讯。 以上先容的传输介质或信道,正在数据通讯中都 常用到。正在采选传输介质时,要归纳探讨介质的费 用、传输速度、误码率央浼等。 2.2 数据编码技巧 编码( Encode 或 Coding )正在通讯与音信照料学 科中,有趣是把有限个状况(数值)转换成数字代 码(二进造)的经过。正在数据通讯的终端摆设中 , 永远会遭遇怎样把原始的音讯(如字符、文字、话 音等)转换成用代码显示的数据的题目,这个转换 经过平凡称为数据编码,也称为信源编码。与信源 编 码 相 对 应 的 另 一 类 编 码 是 信 道 编 码 ( Channel Coding ) ,它是为升高数据信号的牢靠传输而选用的 不对限定技巧,这正在后面商量。本节商量把字符、 文字及话音怎样变换成数据代码。下面开始先容几 个根本观念。 代码:平凡指用二进造数组合变成的码字聚合。 码字:用代码显示的根本数据单位。 2.2.1国际5号码(IA5) 国际5号码是把字符转换成代码的一种计划。该计划是 1963年美国规范化协会提出的,称为美国音信换取规范代 码(ASCII码,American Standard Code for Information Interchange),随后被国际规范化机闭( ISO,International Standard Organization)和国际电报电 话筹议委员会(CCITT)选取,并繁荣成为国际通用的 音信换取规范代码。国际5号码是用7位二进造代码显示出 每个字母、数字、符号及极少常见限定符的,它是一种7 单元代码。7位二进造代码可能显示27=128个区别字符( 状况)。7位IA5码与1位二进造码配合,可能实行字符校 验。 b7 b6 b5 b4 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 b3 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 b2 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 b1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 行 \列 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 13 14 0 0 0 0 NUL TC1 (SOH) TC2 (STX) TC3 (ETH) TC4 (EOT) DC1 (ENQ) TC6 (ACK) BEL FE0 (BS) FE1 (HT) FE2 (LF) FE3 (VT) FE4 (VT) FE5 (CR) SO 1 0 0 1 TC7 (DLB) DC1 DC2 DC3 DC4 TC8 (NAK) TC9 (SYN) TC10 (ETB) CAN EM SEB ESC IS4 (FS) IS3 (GS) IS2 (RS) IS1 (US) 0 1 0 2 SP ! “ # ¤ % & , ( ) * + , . 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 : ; 0 1 1 1 0 0 4 @ A B C D E F G H I J K L M N 1 0 1 5 P Q R S T U V W X T Z [ \ ] ~ 6 、 a b c d e f g h i j k l m n 1 1 0 7 p q r s t u v 1 1 1 w x y z { } - < = > 1 1 1 1 15 SI / ? O - o DEL 必要注明的是,ASCII码与IA5码惟一的 区别是正在第2列与第4行交叉点上,ASCII表 是符号“$”,IA5表中是“¤”。我国正在 1980年宣布的国度规范(GB1988-80)“信 息照料换取用八位编码字符集”与国际5号码 的惟一区别也正在第2列第4行,用“? ”庖代“¤” 2.2.2 EBCDIC码 把字符变换成代码的第二种编码计划是扩 展 二 - 十 进 造 交 换 码 ( EBCDIC,Extended Binary Coded Decimal Interchange Code).它 是一种8位代码。8位二进造码有28=256种组合 ,可能显示256个字符和限定符。EBCDIC码目 前只界说了 143种,残存了 113个,这对必要自 界说字符的行使格表有利。 因为EBCDIC是8位码(1字节),已无法 供给奇偶核验位,是以不宜长隔断传输。但 EBCDIC的码长与揣测机字节长度相同,故可 行动揣测机的内部传输代码。 b7 b6 b5 b4 b 3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 2 0 0 1 1 3 0 1 0 0 4 0 1 0 1 5 0 1 1 0 6 0 1 1 1 7 1 0 0 0 8 1 0 0 1 9 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 2 { 1 1 0 1 1 3 } J K L M N O P Q 1 1 1 0 1 4 \ 1 1 1 1 1 5 0 1 b 2 b 1 b 0 行 、 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 NUL SOH STX ETX PF HT LC DEL DLE DC1 DC2 DC3 RES NL BS IL CA N EM CC DS SOS FS SY N PN RS UC EO T S P & / a b c j k l m n o p q ~ s t u v w x y A B C D E F G H S T U V W X Y 2 3 4 5 6 7 8 BYP LF EOB/ET B ESC/PR B d e f g h 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 RLF SMM VT FF CR SO SI i SM ≮ . ! $ ★ ) ; ┐ ∣ , % ? = ” : # @ r z I R Z 9 IFS IGS IRS IUS ENR ACK BEL DC4 NA K SU ( + ∣ 2.2.3 国际2号码(IA2码) IA2 码是一种 5 位代码,又称波多( Baudot)码。波多码广博于用正在电报通讯 中,是起止式电传电报中的规范用码,正在 低速数据传输编造中仍运用这种码。 5 位 码只可显示出 25=32 符号。但通过移动控 造码“数字 / 字母“可改良代码道理,因 此可有64种显示,实践中行使了此中58个 ,IA2码表见表2-5. 表2-5 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 IA2代码 b5 b4 b 3 b2 b1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 道理 文字挡 A B C D E F G H I J K L M N O P ? : 3 IA2码表 数字挡 序 号 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 IA2代码 b5 b4 b3 b2 b1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 道理 文字挡 Q R S T U V W X Y Z 回车 数字挡 1 4 ! 5 7 = 2 / 6 + 8 ( ) , 9 0 换行 ↓文字换挡 ↑数字换挡 间隔 空格 2.2.4 音信换取用汉字编码 国际5号码、国际2号码和 EBCDIC都是 将字符转换成代码的编码计划,这些不行解 决传输汉字音讯的题目。我国正在明码电报通 信中,用 4 位十进造数构成的代码显示一个 汉字,然后用ASCII码或波多码再显示十进 造数字,结果再变换成电信号大局传输。例 如,汉字“我”转换成 4 位十进造数为 2053 , 对 应 的 ASCII 码 为 10110010 00110000 00110101 00110011 。 这 里 已 经 考 虑 了 7 位 ASCII码的校验位(最高位,偶校验)。 汉字酿成代码的经过是分两步告终的,即采用 由“表码”和“内码”构成的两级编码手腕。汉字的 表码是指揣测机与人之间实行换取的一种代码。它与 汉字的录入式样有直接干系。统一汉字,采用区别的 录入式样,则汉字的表码就区别。比如汉字“啊”的 表码,正在区位码录入式样下是“ 1601” ( 16 区 0 行 1 列),正在拼音录入式样下是“a”,正在五笔字模式样下 是“kbsk”等。 汉字的内码则是指最终进入编造内部,用来存 储和照料的机械代码。目前正在微机上日常采用一个汉 字用两个字节显示的大局,每个字节的高地位成“1” ,行动汉字标志,用来分别与ASCII码的区别。 正在揣测机上,汉字录入的经过是表码转换成内 码的经过,即将汉字和极少符号的表码键入揣测机后 ,揣测机通过查表的手腕把表码转换成内码。 2.2.5 语音的数据编码 语音行动数据通讯的信源,已利害常多数 了。那么,怎样将语音信号酿成数据信号呢? 实践上,这局限实质是数字通讯必需涉及的内 容。 语音平凡经由电话机(或发话器)后,变 成了一个电压或电流随年光一连转折的模仿电 信号。电信号平凡要经由采样、维持、量化和 编码几个环节后方能变换成数字信号,正在数据 信道上传输。 采样把一个幅度和年光都一连转折的模仿信号酿成了 一个幅度上一连年光上离散的离散信号。语音信号的采样 速度fs平凡按采样定理来揣测,即:fs≥2fm 式中fm为语音信号的最高频率。语音信号的最高频率fm 日常取为4kHz,因此采样速度平凡为8kHz。 量化是为了把无尽多个幅度值(幅度一连)酿成有限个 幅度值,即用一个规范的替换闪现正在这个规范值偏差局限 内的扫数大概值。量化的手腕有匀称量化和非匀称量化。 编码是服从必定的法例,把量化后的幅度值用二进造 数显示出来的经过。 把模仿电信号通过采样、量化、编码酿成数字信号的 经过标为脉冲编码调造(PCM,Pulse Code Modulation) 。采用A律性子(13折线)的PCM后,编码器输出的单道 数字线(kbit/s) 。正在这里,每一个量化值 用 8bit二进造数显示其值的巨细。 2.3 数据压缩技巧 音信期间带来了音信爆炸,数字化的音信形成了 巨 大 的 数 据 量 。 如 单 道 PCM 数 字 电 话 的 数 码 率 为 64kbit/s;高保真双声道立体声的数码率为705.6kbit/s ;彩色数字电视的数码率为 106.32Mbit/s ;高深白度 数字电视的数码率达 1327.104Mbit/s 等。这些数据如 果不压缩,直接传输必定变成庞杂的数据量,使传输 编造作用低下。是以,数据的压缩是特别需要的。实 际上,百般音信都拥有很大的压缩潜力。 数据压缩(Data Compression)便是通过消弭数 据中的冗余,抵达节减数据量,缩短数据块或记录长 度的经过。当然,压缩是正在维持数据原意的条件下进 行的。数据压缩已广博行使于数据通讯的百般终端设 备中。 数据压缩与技巧比拟多。平凡把数据压缩技巧分 成两大类::一类是冗余度压缩,也称为无损压缩、 无失真压缩、可逆压缩等;另一类是熵压缩,也称有 损压缩,不成逆压缩等。 冗余度压缩便是去掉或节减数据中的冗余,当然 ,这些冗余是可能从新插入到数据中去的。冗余压缩 是按照香农的音信论闪现的,音信论中以为数据是信 息和冗余度的组合。样板的冗余度压缩手腕有: Huffman编码、Fano-Shannon编码、算术编码、游程 长度编码和Lempel-Ziv编码等。 熵压缩是正在愿意必定水平失真的处境下的压缩, 这种压缩大概会有较大的压缩比,但耗费的音信是不 能再从新收复的。熵压缩的简直手腕有预测编码、变 换编码、明白-编码等。 简直对音频(语音)信号和图像信号的压缩手腕 及技巧总结如下: 无损压缩 Run-length编码 Huffman编码 语音压缩 有损压缩 波形编码 参量编码 全频带编码 子带编码 矢量量化 夹杂编码 Huffman编码 Run-length编码 Lempel-Ziv编码 算术编码 预测编码 变换编码 模子编码 夹杂编码 无损压缩 图像压缩 有损编码 2.3.1Lempel-Ziv编码 Lempel-Ziv 编码( LZ 算法)是目前务种 Modem 和揣测机数据压缩软件 ZIP常采用的算法,行使格表 广博。 LZ算法运用定长代码显示变长的输入,而且 LZ 代码拥有顺应性,它可按照输入音信属性的转折对代 码实行分派、调动。 LZ 算法关于用 Modem 传输文本 的音信尤其适宜。 LZ算法被用来对字符串实行编码,为此,正在传 输及接管方都要对有同样代码串的字典实行爱护。当 有字典中的中被输入传输方时,就以相应有代码替该 串;接管方接管到该代码后,就以字典中对应的串来 代庖该代码。正在实行传输时,新串总被列入到传输方 及接管方的字典中,而旧的串就被删除掉了。 2.3.2 Huffman编码 Huffman(哈夫曼)编码是按照字符闪现 的频率来决断其对应的比特数的。是以这种编 码也称为频率联系码。平凡,它给频仍闪现的 字符(如元音字符及L,R,S,T等字符)分派的 代码较短。因此正在传输它们时,就可能节减比 特数,抵达压缩的方针。 下面举例注明 Huffman编码的思思。设一个数据 文献字符、对应频率及Huffman编码如下: 25% 15% 10% 20% 30% 01 110 111 10 00 A B C D E 2.3.3联系编码 其道理相当浅易清楚。第一个帧被发送出去,并储 存正在继承方的缓冲区中。接着发送方将第二个帧与第一个 帧作比拟,对区别实行编码,并以帧方式发送出去。继承 方收到这个帧,把区别行使到它原有的阿谁帧上,从而产 生发送方的第二个帧。然后它把第二帧存储正在缓冲区,继 续该经过不竭形成新的帧。 联系编码正在对视频图像数据压缩时,尤其是正在聚会 实况转播时,格表有用。由于频频聚会的布景都一律,仅 是演讲者部分正在转折,因此采用联系编码,能使数据量得 到格表大的压缩。 2.3.4游程编码 游程编码 (Run-Length encoding) 紧要合用于百般连 续反复字符多的场所。比如,关于由1和0构成二进造的数 字串,其压缩率大概较高。压缩讼师未被压缩的数据量 ( 长度)与已被压缩的数据量(长度)之比。 游程编码的根本道理是用一个分表字符组来代庖序 列中每个长的游程。这个分表字符组日常由三局限组合而 成。 第一局限:标号 ——压缩标识,显示其后面运用压缩 ; 第二局限:字符——显示要压缩的对象(字符); 第三局限:数字——显示压缩字符的长度。 例 2-1 关于 aaaaaaabbbcdefffff 序列,实行游程 编码后为:Sca7Scb3cdeScf5。压缩比为3:2。 例 2-2 对 于 序 列, 9 8 6 采用游程编码后为Sc19Sc08101Sc 04Sc16。数据压缩比为2:1。 例2-3 11……1100……0 29个 17个 采用游程压缩,根据上面的假定,可压缩为: Sc19Sc19Sc1911Sc09Sc08。 当然,实践中第一局限和第三部怎样选定, 要按照简直压缩的数据源的游程统计性子,以及 实践必要来确定。这里仅是示意云尔。 权衡一个数据压缩手腕的优劣,紧要要看该 压缩手腕的压缩作用怎样。压缩率也叫压缩也叫 压缩比,即 数据压缩比=压缩前长度(数据量):压缩后 长度(数据量) ( 2- 6) 其它,压缩技巧的硬件告终难易水平,软件 告终压缩时损失的年光等,也是评判的方面。 2.4 不对限定技巧 正在数据通讯中,老是央浼数据正在传输时,拥有高的牢靠 性(即低误码率). 然而正在实践中, 不对紧要原因于传输介质 中的模仿当地环道以及无线通讯境遇。道理有二:信道的非理 思性和噪声的影响。不对限定技巧便是为了低落编造误码率而 选用的一种编码程序。 2.4.1根本观念 不对限定便是指对数据传输编造中,因为百般成分惹起的 数据不对(毛病)实行限定。不对限定也称不对限定编码、抗 作梗编码、纠错编码、信道编码等。 不对编码的表面根本是香农定理:只消对音信实行相宜的 编码及供给足够的冗余,可再不低落音信速度的条件下把噪声 信道惹起的不对节减到生机的水平。 不对限定编码的本质是通过减少冗余音信来检测和改良差 错。他是吃亏编造有用性而换取编造的牢靠性。 正在数据通讯编造中,惹起数据音信序列形成的不对有两种 :随机性毛病和突发性毛病。 信道编码的分类 按照各码组音信码和监视码的干系分: 线性码,非线性码 按照上述干系涉及的局限分: 分组码,卷积码 按照纠错码组中音信元是否隐秘分: 编造码,非编造码 按照码的用处分: 检错码 ,纠错码 2.4.2 前向纠错 不对限定的根本处事式样 纠错码 FEC 检错重发 初阶 检错码 收端 初阶 判定信号 音信信号 收端 ARQ 音信反应 IF 夹杂纠错 初阶 音信信号 检错和纠错码 收端 初阶 HEC 判定信号 收端 1.检错重发(ARQ)式样 检错重发又称主动恳求重发( ARQ,Automatic Repeat Request)。正在这种式样中,发送的是拥有必定检错材干的检错 码,接管法则在接管的码字中一朝检测出毛病。就通过反应信道通 知发送端重发该码字,直到准确接管为止。 ?只需较少的冗余码,就可获取极低的传输误码率。 ?有关于FEC而言,占用更少的线道,编码器和译码器较为浅易 ,本钱也低得多。 ?当编造闪现毛病必要重发时,其通讯作用较低。 ?因为反应重发的随机性,及时反应性不如FEC,故不适合及时 传输编造。 ARQ式样的紧要特质有: ARQ正在实践中平凡有3种大局: 停发守候重发,采选重发和返回重发。 码组 发送端 1 ACK 2 ACK 3 NAK 3 3 展现毛病 (a) 停发守候重发 接管端 1 2 发送端 1 2 3 4 5 6 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 NAK … 从码组2着手重发 … 接管端 1 2 3 4 5 6 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 展现毛病 (b) 返回重发 … 发送端 1 2 3 4 5 6 2 7 8 9 10 11 12 13 14 15 NAK 重发码组2 … 接管端 1 2 3 4 5 6 2 7 8 9 10 11 12 13 14 15 展现毛病 (c) 采选重发 ARQ不对限定编造处事道理 2.前向纠错(FEC)式样 前向纠错(FEC,Hybrid Error correction)又称自 动纠错。正在这种式样中,发送端发送的是拥有必定 纠错材干的的码,接管端对接管码字中不高出纠错 材干局限的不对主动实行改良。FEC式样的紧要特质 有: ?接管端主动纠错,快三投注平台哪家好解码延时固定,及时性好。 ?无需反应信道,能用于单项传输,尤其是用于单点 向多点的播送编造。 ?为了获取较高的纠错材干,须较大的冗余度,从而 使传输作用消浸。 ?FEC式样不对限定规程浅易,但译码摆设告终较复 杂。 3.夹杂纠错(HEC)式样 夹杂纠错(HEC,Hybrid Error Correction)是检错 重发与前向纠错式样的纠合。正在这种式样中,发送端 发送的是拥有必定纠错材干并拥有更强检错材干的码 ,倘使接管端收到的码字毛病较少且正在码的纠错材干 局限内,则译码器将主动改良毛病;倘使毛病较多, 高出了码的纠错材干,但又没有越过码的检错材干范 围,则译码器通过反应信道闭照发送端重发该码字, 抵达准确传输的方针。这种式样兼有前向纠错与检错 重发的特质,明晰既必要反应信道也必要繁复的译码 摆设,但它能更好阐扬不对限定编码的检错和纠错性 能,假使正在较繁复的信道中仍旧可能获取较低的误码 率。 2.4.3 最幼码距与检纠错材干干系 长度为n的码字可能用a1a2…an显示。正在一 个码纠合倘使有 m 个许用码字 ( 码组 ) ,那么可 以用一个队伍大局的组合显示出用任一码字的 码元Cy构成的码集,即 ? A1 a11a12a13……a1n A= A2 = a21a22a23……a2n Am (2-8) …… am1am2am3……amn 每个码字可显示为(n,k),k为音信位,n为码长。 最幼码距d0与纠检错材干的干系 任一( n,k)分组码,若要正在码字内: ?检测e个随机毛病,则央浼: d0 ? e +1 ?改良t个随机毛病,则央浼: d0 ? 2t+1 ?改良t个同时检测e(et)个随机错 误,则央浼: d0 ? e+t+1 2.4.4 几种常用的检错码 1.奇偶监视码: 是k=n-1,r=1的线性码。 特质:码组中的1个数是奇数(奇监 督码)或偶数(偶监视码)。 编码法例:音信码为an-1 ,an-2 ,…,a1, 则偶监视码为( an-1 ,an-2 ,…,a1, a0) 此中 a0= an-1 +an-2 +…+a1 码长5的偶监视码 序 码 字 号 音信码元 监视元 a4 a3 a 2 a1 a0 0 0000 0 1 0001 1 2 0010 1 3 0011 0 4 0100 1 5 0101 0 6 0110 0 7 0111 1 序 码 字 号 音信码元 监视元 a4 a3 a2 a1 a0 8 1000 1 9 1001 0 10 1 0 1 0 0 11 1 0 1 1 1 12 1 1 0 0 0 13 1 1 0 1 1 14 1 1 1 0 1 15 1 1 1 1 0 a4 a4 码字 a3 a2 a1 音信组 + a3 a2 a1 a0 偶监视码编码器 偶监视码的检错电道 接管码组 B b0 b1 b2 b3 b4 + S 检错信号 M 2.队伍监视码: 又称程度笔直相同监视码 或二维奇偶监视码。 特质:对程度目标和笔直方 向的码元履行奇偶监 督。 队伍监视码 1100101000 0100001101 0111100001 1001110000 1010101010 1100011110 0 0 1 0 1 0 3.恒比码: 又称等重码或定1码。 特质:码组中0,1的个数维持稳定。 若码长为n,码重为w,则此 码的码字个数为:Cnw,禁用 码字个数为:2n- Cnw。 3?2 数字扞卫码 数字 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 码字 01101 01011 11001 10110 11010 00111 10101 11100 01110 10011 2.4.5 线性分组码 分组码的观念: 分组码日常可用(n,k)显示。 此中k是每组二元造音信码元的数量,n是编 码组的总位数,又称码组的长度(码长)。 r=n-k 称监视位数量。 1.界说: 正在(n,k)分组码中,若每一个监视元都是码组中某 些音信元的按模2和而获得的,即监视元是按线性干系 相加而获得的,则称线性码。可用线性方程组表述码 的顺序性的分组码称线)分组码, 码字 A=[a ,a ,a ,a ,a ,a ,a ] 6 5 4 3 2 1 0 a3 ? a6 ? a4 a2 ? a6 ? a5 ? a4 a1 ? a6 ? a5 a0 ? a5 ? a4 (7,3) 码 的 码 字 表 序 号 0 1 2 3 4 5 6 7 码 音信元 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 字 监视元 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 2.监视矩阵(H阵)和天生矩阵(G阵) 以汉明码为例:能改良单个毛病的线性分组码为汉明 码。特质如下: 1) d =3 0 2) n=2r-1 3) 作用R=k/n=1-r/n 设(7,4)汉明码码字为 A=[a6,a5,a4,a3,a2,a1,a0] a6+a5+a4 +a2 =0 a6+a5 +a3 +a1 =0 a6 +a4 +a3 +a0=0 1)监视矩阵 将监视干系式写成矩阵大局有 H?A ?O T T ?1 1 1 0 1 0 0? ? ? 此中 H ? ?1 1 0 1 0 1 0? ? ?1 0 1 1 0 0 0? ? 称为(7,4)汉明码的监视矩阵,又称H阵。 1)H=[P Ir]称为样板矩 阶单元阵; ?1 1 1 ? P ? ?1 1 0 ? ?1 0 1 阵 Ir为 r 0? ? 1? 1? ? 2)H为r?n阶阵,H阵每行之间 应互相独立; 3) H ? A ? O , T T 是剖断接管码组是否错的根据。 2)天生矩阵 将监视干系式添项变形为 a6 = a6 a5 = a5 a4 = a4 a3 = a3 a2 = a6+a5+a4 a1 =a6 +a5 +a3 a0 =a6 +a4 +a3 写成矩阵大局: ?a6 ?a6 a5 a4 a3 a2 a1 a0 ? ? a5 a4 M ? ?a6 ?1 ?0 G?? ?0 ? ?0 0 1 0 0 ?1 ?0 a3 ? ? ?0 ? ?0 a5 0 0 1 0 a4 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1? 1 0 0 1 1 0? ? 0 1 0 1 0 1? ? 0 0 1 0 1 1? a3 ? 1 1 1 0 1 1 0 1 1? 0? ? 1? ? 1? A ? M ?G G 称为 (7,4) 汉明码 的天生 矩阵 商量 1)由G和音信组即可形成统共码字。 2) G为k×n阶矩阵,各行线) G ? ?I k Q ? ?1 ?1 Q ? ? ?1 ? ?0 1 1 0 1 1? ? 0? T ? p 1? ? 1? G称为样板天生矩阵。 (7,4)码的码字表 序 号 0 1 2 3 4 5 6 7 码 字 音信元 监视元 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 序 号 8 9 10 11 12 13 14 15 码 字 音信元 监视元 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 设发送码组 A ? ?an ?1, an ? 2 , ? a1, a0 ? 接管码组 B ? ?bn ?1,bn ? 2 , ? b1,b0 ? 毛病图样(偏差矢量) E ? ?en ?1, en ? 2 , ? e1, e0 ? 3.校验子 E ? B? A? B? A ?1 bi ? ai ei ? ? ?0 bi ? ai 令S ? B ? H T 称为陪伴式或校正子。 S ? BH T ? ( A ? E ) H T ? EH T S ? ?S n ?1, S n ? 2, ? S1, S0 ? (7,4)码陪伴式 与毛病图样的对应干系 序 号 毛病 E 码位 e6 e5 e4 e3 e2 e1 e0 S s 0 0 0 1 0 1 1 1 2 0 1 2 3 4 5 6 7 / b0 b1 b b b b b 2 3 4 5 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 s 0 0 1 0 1 0 1 1 1 s 0 1 0 0 1 1 0 1 0 2.4.6轮回码 1)界说: 若线性分组码的任一码组轮回移 位所得码组仍正在该码组纠合,则此码 为轮回码。 码多项式显示: 设轮回码为(a6,a5,a4,a3,a2,a1,a0),则其码 多项式为 A(x)= a6x6+a5x5 +a4x4+a3 x3+a2x2+a1x+a0 序号 0 1 2 3 4 5 6 7 码 字 0000000 0011101 0100111 0111010 1001110 1010011 1101001 1110100 (7,3)轮回码 2)天生多项式g(x) 轮回码中次数最低的多项式(全0码字 除表称为天生多项式g(x)。 1) g ( x)是常数项为 1 的r ? n ? k次多项式 是x n ? 1 的一个因式? ?给出了g ( x)寻找 的手腕 . 2)轮回码的码 多项式都是g (x)的倍式-给出了形成 及解、译轮回 码的手腕。 ? x k ?1 g ( x) ? ? k ?2 ? ? x g ( x)? G ( x) ? ? ... ? ? ? ? xg ( x) ? ? g ( x) ? ? ? 3)监视多项式h(x) n x ?1 k k ?1 h( x) ? ? x ? hk ?1 x ? ... ? h1 x ? 1 g ( x) 称为监视多项式 ? x n ? k ?1 ? h? ( x)? ? ? ...... ? ? H ( x) ? ? xh? ( x) ? ? ? ? ? ? h ( x) ? ? 4)轮回码编码器 门2 + + + D0 D1 D2 D3 门1 + 输出 输入 音信组 码组 5)陪伴式s(x) 设接管码组 B ( x) ? bn ?1 x n ?1 ? bn ? 2 x n ? 2 ? ... ? b1 x ? b0 发送码组 A( x) ? an ?1 x n ?1 ? an ? 2 x n ? 2 ? ... ? a1 x ? a0 E ( x) ? B( x) ? A( x) 陪伴式: ? ?B( x) / g ( x)?mod g ( x) ? ?E ( x)?mod g ( x) S ( x) ? S r ?1 x r ?1 ? S r ? 2 x r ? 2 ? ... ? S1 x ? S 0 E(x) 1 x x x x x x 2 3 4 S(x)(模x ? x ? x ? 1) 1 4 3 2 x x 2 3 3 2 x (7,3)轮回码 E(x)、S(x) 对比表 x ? x ?1 x ? x ?1 2 5 6 x ?x ?x 3 2 6)轮回码译码器 + D0 D1 + D2 + D3 接管码组 B 7级缓存器 + 输出码组 A 2.4.7 卷积码 1.卷积码的特质: 每个(n,k)码段(也称子码,平凡较短) 内的几个码不单与该码段的音信元相闭,而 且还与前面m段内的音信元相闭。 N=m+1 n A1 A2 A3 --------- Am+1 Am+2 Am+3 卷积码字码卷的束缚干系 (3,1,2)卷积码编码器 及输入输出干系 aj 输入 aj 输 入 aj aj1 + aj2 aj1 aj2 S 输出 aj aj1 aj2 a1 a2 a3 输 出 t + a1 a11 a12 a2 a21 a22 a3 a31 a32 t 2.5 多道复用技巧 欺骗一条信道告终多道信号同时传输的技 术叫做多道复用技巧。多道复用技巧与前面介 绍的数据压缩技巧都是为了升高传输作用,提 高有用性。 多道复用的表面根本是信号离散道理。信 号离散的根据正在于信号之间的区别,这些区别 可能是频率、年光、空间、码型等参量。 多道服用可分为时分多道复用、频分多道 复用、统计时分多道复用、码分多道复用以及 波分复用的。 2.5.1 时分多道复用(TDM) 时分复用(TDM)以信道传输年光行动离散对象,通过为 多个信道分派互不重叠的年光片的手腕来告终多道复用。 TDM年光上隔离,频率上重叠。 抽样定理为TDM供给了表面根据。正在区别功夫对区别道的信 号抽样,每一同信号的抽样率fb,i知足 fb,i ? 2fm,i, i=1,2, …,n (2-41) 只消总的抽样速度大于或等于各道抽样速度之和,就能告终多道 信号正在一个信道内传输。 ? 第1 道 第2 道 S S 第1 道 第2 道 ..... ..... 第n 道 信道 第n 道 必需担保收、初阶的苛厉同步,不然无法准确传输。 TDM数据复用式样有:比特交叉法、字符交叉 法和码组交叉法。 ?比特交叉法:紧要用于同步的数据源,他的每 个年光片仅含有一个比特。这种手腕服从被复用 的岔道顺次和各岔道的比特顺次每次复用一个比 特的数据。最大的所长是复用所需的缓冲存储器 容量少,复用摆设浅易,容易告终,是目前运用 较多的交叉技巧。 ?码组交叉法:按某一码元长度(若干比特)为 单元实行复用,即正在每个年光片取出某岔道的一 个码字。正在高速同步数字体例复接均采用按码组 复接的式样。 ?字符交叉法:以一个字符为单元实行复用。 ...a1 a2 a3 T 调 造 解 调 器 ...b1 b2 b3 ...m1 m2 m3 D M 调 信道 造 复 用 器 解 调 器 T ...a a a 1 2 3 D ...b1 b2 b3 M ...m1 m2 m3 复 用 器 图2-12 字符交叉时TDM图 2.5.2 频分多道复用(FDM) 频分复用(FDM,Frequency Division Multiplexing )的离散参量是频率,只消各道信号正在频率上相互重 叠,就可告终频分复用。 频分复用是一种按频率来划分信道的复用式样, 它把所有物理前言的传输频带,按必定的频率间隔划 分为若干较窄的频带,每个窄带组成一个子信道。只 要该子通道的容量适合实行单道数据传输,就可能作 为一个独立的传输信道运用。样板的频分复用编造是 多道载波编造,这种编造是用来实行多道话音信号的 长隔断传输,它把带宽为3.1KHZ(0.3~3.4KHZ)的 话音信号,欺骗频率搬移的手腕,搬移到信道的区别 频率局限内,按必定的法例实行陈设,变成一个多道 复用信号。 一.FDM的根本道理 调造器 调造器 滤波器 解调器 相 加 器 接 收 器 滤波器 解调器 调造器 编造频带宽度 B 滤波器 解调器 ··· 724 728 频率/HZ 600 604 608 612 二.对FDM的职能评判 FDM的所长: ??编造作用较高,充沛欺骗了传输介质的带宽; ??技巧比拟成熟,告终起来较容易。 FDM的污点: ?关于信道的非线性失真拥有较高的央浼,由于非线性失 真会变成紧张的串音和交叉调造的作梗; ?FDM编造所需的载波量大,所需摆设跟着输入信号的增 多而增加,摆设繁杂,不易幼型化; ?FDM技巧自身不供给不对限定功效,未便于职能监测。 2.5.3 统计时分多道复用(STDM) 统 计 时 分 复 用 ( STDM,Statistical Time Division Multiplexing)造胜了TDM固依时隙的式样,动态地按需分派时隙, 从而升高了编造欺骗率,是以STDM又叫异步TDM或智能TDM。 一.道理 Ф Ф A3 A2 A1 B4 B3 B2 B1 Ф 帧 ?..A 3 A2 A1 C3 Ф Ф C2 C1 D3 D2 D1 Ф Ф M U X B4 C3 D3 B3 D2 A3 B2 D1 A2 B1 C2 A1 C1 被传送信号 无效时隙 M U X B4 B3 B2 B1 C3厖. C2 C1 D3 D2 D1 信号源 TDM 接管到的 信号 A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2 STDM A1 B1 B2 C2 可欺骗非常时隙 TDM与STDM的区别 二.STDM的两种手腕: 字符交叉STDM和比特交叉STDM 1.字符交叉STDM 低速 数据 信道 压缩 编码 数据 缓存 虚拟信道 接入器 帧存信 道器 聚合 信道 字符交叉STDM道理图 SOH SEQ MAP DATA CRC 字符交叉STDM的帧构造 2.比特交叉STDM 低速信道 1 2 3 4 虚拟信道 R.101 时 分 I n m+1 m+2 复 用 器 聚合 信道 m+k R.101发起的STDM道理图 140~160ms 第一道止字符 第二起止字符 起 1 2 3 4 c 止 起 5 6 7 8 c 止 虚拟信道传送标识的构造图 2.5.4 码分多址复用(CDMA) 码分多址复用(CDMA,Code Division Multiple Access) 常用正在搬动通讯中,是一种相对较新的技巧。正在CDMA编造中 ,发送端用互不闭系、相互正交(准正交)的地点去调造所要 发送的信号,接管端则欺骗码型的正交性,通过地点从夹杂的 信号入选出相应的信号。 CDMA的明显特质是,编造中扫数效户传输信号时运用 统一频率,占用相通的带宽。每个用户可能同时也可能区别时 发送和接管信号,各个用户的信号不是靠频率和年光区别分别 的,而是用区别的编码序列来去分的。 CDMA要处理的几个枢纽技巧如下 。 (1)码形成技巧:要形成的地点码要足够多,且自联系性 要好; (2)接管端要形成与接管道的地点码一律同步的地点码, 即地点码同步技巧; (3)扩频技巧:用于箝造各用户之间的彼此作梗。 2.5.5 波分复用(WDM) 波分复用(WDM,Wave Division Multiplexing)是光纤通讯中特有的一种复用式样 。从素质上讲,WDM与FDM是相同的,由于 FDM是把各道信号调造到区别载频上,而WDM也 是把各道信号调造到载频上,使各道信号有区别的 波长(波长=3 ×108m/s频率)。 光纤1 光纤3 共享光纤 光纤2 ? 光纤4 2.6 数字复接技巧 正在PCM通讯编造中,为了使多道信号能复用到同 一信道上传输,采用PCM复用(基带复用),即通过 对每道信号采样功夫的区别来抵达的复用。当话道增 多时,分派给每道的时隙也越来越幼,所以技巧告终 比拟贫苦。另一种手腕是把几个复用后的合道信号再 次复用,团结成更高的信号流,这种式样称为数字复 接。 平凡把两道或两道以上的低速数字信号团结成一 道高速信号的经过叫数字复接。CCITT保举了两种数 字复接品级和数字速度系列。以2048kbit/s速度为根本 变成的数字系列是我国、欧洲和独联体采用的系列。 2.6.1 数字复接编造 数字复接编造的职业是完毕数字的复接 ,它稀有字复接器( Digial Multiplexer ) 和分接器构成,如图2-15所示。数字复接器 把 2 个或 2 个以上的岔道信号准时分复用式样 团结成一个简单的高次群数字信号它是由定 时、码速调动和复接等单位构成的。数字分 接器( Digital Demultipexer )把一个已合 道的高次群数字信号剖释成从来的低次群数 字信号,它由同步、依时、分接和码速收复 等单位构成。 表时钟 低 次 群 依时 同 步 依时 低 次 群 码 速 调 整 复 接 高次群 分 接 码 速 恢 复 复接器 分接器 图2-15 数字复接编造构成 2.6.2 数字复接的手腕 按各岔道信号的交叉长度划分,数字复接的方 法紧要有按位复接、按字复接和按帧复接三种。按 位复接又叫比特复接,即复接时每次每岔道顺序复 接一个比特。按位复接办腕浅易易行,摆设也浅易 ,所需存储器容量幼;污点是对信号换取倒霉。按 字复接是将每个码字的 8位码先存储起来,复接时每 次每岔道顺序复接一个码字。这种手腕有利于数字 电话换取,但央浼有较大的存储容量。按帧复接是 每次复接一个岔道的一个帧,这种手腕的所长是复 接时不毁坏从来的帧构造,但央浼更大的存储容量 。倘使按各岔道信号时钟间的干系角度分,数字复 接办腕有同步复接、异步复接和准同步复接三种。 2.6.3 准同步数字复接系列(PDH) 准同步数字复接系列的规范见表2-8。 表2-8 准同步数字复接系列(PDH) PCM30/32 PCM24 基群 2次群 3次群 4次群 数 码 /(Mbit/s) 2.048 8.448 34.368 139.264 率 线 数 码 /(Mbit/s) 1.544 6.312 32.064 97.728 率 线 几个低次群数字信号复接成一个高次群数字信号时, 倘使各个低次群的时钟是各自形成的,则被复接的各低次 群码速大概不必定一律相当。 CCITT原则实践编造的时钟 频率的偏差愿意限定正在 ? 100HZ 以内,因此 PCM30/32 编造 的基群数码率正在 2.048Mbit/s ? 100bit/s 的局限内都是正 常的。倘使将几个码速不必定一律相当地低次群直接复接, 数码就会形成重叠和错位,从而正在接管端无法将如许复接 合成的数字信号流分接收复从来的低次群信号。数码率不 同的低次群不行直接复接,要正在复接前对各低次群实行码 速调动。 码速调动技巧日常有正码速调动、负码速调动和零负 码速调动3种,此中正码速调动行使最寻常。 码速调动装备的主体是个缓冲存储器,又有极少需要 的限定。输入时钟频率即为输入之道的码率f1,其输出时钟 (即同步复接岔道时钟)的频率f0fi. 2.6.4 同步数字系列(SDH) 因为准同步数字系列(Pseudosynchronous Digital Hierarchy,PDH)是基于点对点数字传 输而计划的,它的各个链道的处事频率容许稍 有区别,将准同步的低速数字流复接为高速数 字流时,开始必要实行码速调动,使各岔道信 号拥有相通的码速,而且每次下载、加载信号 时都要将所有传输数字码流拆开、重组,这显 然会变成作用低,尤其影响高速传输。是以产 生了同步数字系列(SDH,Synchronous Digital Hierarchy)。 SDH的特质如下: (1)拥有必定的收集节点接口(NNI); (2)拥有一套规范化的音信构造品级,称为 同步传输模块STM-1,STM-4,STM-16等,其 中块状帧构造中拥有充足的用于爱护统治的 比特,便于收集操作、爱护和统治; (3)扫数收集单位都有规范光接口; (4)拥有灵动的复用构造和指针调动技巧; (5)可采用软件实行收集装备和限定。 SDH最根本的同步传输模块是STM-1,传 输速度为155.520Mbit/s(简称155Mbit/s)。 更高级的STM-N是将STM-1同步复接而成, 其码速是STM-1的整数倍。4个STM-1组成一 个STM-4,速度为622.080Mbit/s。16个STM1组成一个STM-16,速度为2488.320Mbit/s。 STM摆设除了可行动复用器和线道终设 备表,还可构成分插复用摆设(ADM)和数 字交叉贯穿摆设(DXC),以它们为根本可构 成SDH传输网。 2.6.5 PDH与SDH的比拟 (1)SDH简化了信号互通和信号传输、复用、交叉贯穿的 经过。图 2 - 16 示出了 PDH 与 SDH 分插信号的流程图。正在古板 的PDH编造中,为了从一个四次群分接出一个基群信号,必要 经由 139.264/34.368 、 34.368/448 和 8.448/2.048 三次分接 经过:反之,为了将多个基群复用成一个四次群,也必要经 过 2.048/8.448 、 8.448/34.368 和 34.368/139.264 三 次 复 接 经过。而采用SDH分插复用器(ADM)后,因为采用同步复用 和指针照射构造,帧构造中拥有充足的用于收集操作、爱护 和统治的比特,可能欺骗软件一次分插 2.048Mb/s 岔道信号 ,上、下生意特别浅易。 (2)SDH网管材干强。 (3)SDH拥有同一的比特率和接口规范。 (4)SDH可构成自愈扞卫环,确保通讯安详牢靠。 340368/139.264 139.264/340368 8.448/34.368 复 34.368/8.448 四次群 分 20.48/8.448 四次群 接 接 分8.448/2.048 复 139.264Mbit/s 接 接 分 复 139.264Mbit/s 接 接 2.048Mbit/s (a)PDH 光接口 (SDH) 分插复用器ADM 光接口 155.520Mbit/s 155.520Mbit/s 2.048Mbit/s(电信号) (b)SDH 图2-16 SDH和PDH分插信号流程比拟 本章末节 本章先容了传输信道、数据编码技巧、数据 压缩技巧、不对限定技巧、多道复用技巧以及数 字复接技巧。 信道是指以传输前言为根本的信号通道。信 道的分类如下: 广义信道/侠义信道 模仿信道/数字信道 信道 公用信道/专用信道 有线信道/无线信道 信道容量( C )是编造的极限传输速度。 关于模仿信道, C = Blog2(1+S/N); 关于数字信 道,C=2Blog2L。 传输介质平凡自双绞线、同轴电缆、光纤 及无线信道(卫星、微波、短波信道)。 国际上常用的传输代码有国际 5号码(IA5 )(它似乎ASCII码)、EBCDIC码和国际2号 码( IA2 )。国内汉字编码采用表码和内码组 成的两级编码式样。 数据压缩的手腕有LZ算法、Huffman编码 、联系编码和游程编码等。 不对限定的根本道理是吃亏有用性(减少多余 码元),升高牢靠性。不对限定的根本式样有 ARQ 、 FEC 和 HEC 三种。检纠材干于最幼码距有 干系。奇偶监视码、队伍奇偶监视、恒比码、线 性分组码的汉明码、轮回码以及卷积码都是通讯 中常用的信道编码手腕。 多道复用技巧处理了多道信号正在统一信道上 传输的题目,升高了有用性。简直复用式样有 FOM,TDM,STDM,COMA,WDM等。 数字复接告终了把几个基群合成更高速度的 手腕。准同步数字复接系列( PDH )和同步数字 系列(SDH)是目前常用的规范。 思虑与温习 2-1 什么是信道?对信道怎样实行分类? 2-2 举例注明什么是有险信道,什么是无线 信道容量日常与什么参数相闭系? 2 - 4 光纤的特质有那些?光纤有哪几种传输式样 ? 2-5 什么叫数据压缩?语音压缩技巧可能分为哪 几类。 2-6什么叫无损压缩?什么叫有损压缩? 2-7 已知数据文献字符及频率如下: S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 5% 15% 5% 20% 15% 10% 30% 试采用 Huffman 编码,画出团结 Huffman 树 图,并确定每一个字符的编码。 2-8 试浅易注明游程编码的根本道理。 2-9 不对限定的根本式样有那几种?扼要说 明其处事经过。 2 - 10 某 码 集 由 11111111 , 11110000 。 00001111和00000000构成,求: (1) 码集的最幼码距dmin。 (2) 若只用于检错,能展现几位毛病? (3) 若只用于纠错,能改良几位毛病? (4) 若同时用于纠检错,纠检错材干如 何? 2-11 恒比码的特质是什么?国际电报中采 用的恒比码是什么大局的码? 2-12 码长为15的Hamming码,监视位r应 为多少?揣测编码作用R=? 2-13 已知(7,4)线性分组码的天生矩阵为 1000111 G = 0100101 0010011 0001110 (1) 求(7,4)分组码的监视矩阵H; (2)求出其统共码字。 2 - 14 ( 7 , 4 ) 循 环 码 的 生 成 多 项 式 g(x)=x3+x+1, (1) 求天生矩阵; (2) 求监视矩阵; 写出码集的统共码字。 2-15已知(7,3)轮回码的码集如下: 序号 1 2 3 4 码字 0000000 0011101 0100111 0111010 序号 1 2 3 4 码字 1001110 1010011 1101001 1110100 (1) 画出该码集的轮回圈 ; (2) 写出天生多项式; (3) 求天生矩阵G; 求出监视多项式h(x)和监视矩阵H. 2-16 TDM与FDM的特质是什麽? 2-17 STDM的根本道理是什麽? 2-18 数字复接的手腕有哪些? 2-19 我国采用的准同步数字复接技巧系列( PDH )各次群的数码率分辨是多少?线 同步数字系列(SDH)的紧要特质有码些?

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