【正文】 ? 傳輸介質(zhì)分為硬介質(zhì)（導(dǎo)向性）和軟介質(zhì)（非導(dǎo)向性）介質(zhì)的兩大類(lèi)； – 導(dǎo)向性介質(zhì) ：介質(zhì)本身會(huì)引導(dǎo)信號(hào)的傳輸方向，包括 雙絞線 、 同軸電纜 、和 光纖 ， – 非導(dǎo)向性介質(zhì)： 介質(zhì)本身不會(huì)引導(dǎo)信號(hào)的傳輸，信號(hào)通過(guò)空氣傳播 ，包括 無(wú)線電波、微波、激光、和紅外線 等。編碼方法 :(與 AMI碼類(lèi)似 ) ? (1)1—無(wú)電壓狀態(tài)； ? (2)0—用正、負(fù)電平交替表示二進(jìn)制的 0，(3)當(dāng)兩個(gè)比特 0之間出現(xiàn)奇數(shù)個(gè)比特 1時(shí)， 則位置靠后的那個(gè)比特 0需改變電平極性。 ? 例 ：分別采用四電平自然碼和四電平格雷碼對(duì)數(shù)據(jù) 001110011000進(jìn)行編碼 。在發(fā)送功率一定的情況下， M越大抗噪聲干擾的能力就越低。 ? M電平狀態(tài)數(shù) ? n—比特?cái)?shù) 多電平碼 自然碼 格雷碼 電平 碼元 電平 碼元 3a 00 3a 00 a 01 a 01 a 10 a 11 3a 11 3a 10 M=4時(shí)自然碼和格雷碼的定義表 多電平碼 ? 多電平碼 的優(yōu)點(diǎn)是提高了傳輸效率和頻帶利用率。較為常見(jiàn)的多電平碼有自然碼和格雷碼。 1—正或負(fù) ,與前邊最近的 1相反 D—正或負(fù) ,與前邊最近的 1相同 ? 1的極性來(lái)確定需還原的序列的位置 . 雙極性編碼 例 ： 試寫(xiě)出將數(shù)據(jù) 100000000010000編制成 HDB3碼的過(guò)程 ， 假設(shè)位于這段數(shù)據(jù)序列首部的比特 1極性為正 ， 且其前繼數(shù)據(jù)是 4個(gè)連續(xù)的比特 0。 – (2)根據(jù)前導(dǎo) 1的極性和自上一次替換后傳輸?shù)谋忍?1個(gè)數(shù)的奇偶性，以四種編碼方式改變比特模式。 ?接收端正是通過(guò)檢測(cè)這個(gè)特征來(lái)確定被替換序列的位置，以便把它還原成連續(xù)的 8個(gè)比特 0。 (B8ZS) 雙極性 8零替換編碼 B8ZS ?8零替換碼在一定程度上解決了為長(zhǎng) 0串提供同步信息的問(wèn)題。 – 當(dāng)前導(dǎo) 1為 負(fù) 電平時(shí)，比特的編碼模式為 0， 0， 0， 負(fù) ，正， 0，正，負(fù)。 – 根據(jù)連續(xù) 0的前導(dǎo)比特 1之極性，采用兩種改變比特模式的編碼方式之一。 – (5)為解決比特 0的同步，有兩種AMI的變型 B8ZS和 HDB3，前者在北美使用，后者用于日本和歐洲。 (2)信號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼用交替變換的正、負(fù)電平表示比特 1的方法使其所含的直流分量為零 雙極性編碼 – (3)AMI(alternate mark inversion code)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)目標(biāo)：一是直流分量為零； 二是可對(duì)連續(xù)的比特 1進(jìn)行同步。 – 主要用來(lái)解決單極性碼中的長(zhǎng) 1和長(zhǎng) 0問(wèn)題和極化編碼帶寬問(wèn)題。 ?雙極性編碼中采用三階信號(hào) – 像歸零編碼一樣，也使用正、負(fù)、零三個(gè)電平。 – 雙相位編碼解決了直流分量和同步問(wèn)題，且只有兩個(gè)電平，每個(gè)比特位信號(hào)跳變比歸零編碼少，占用帶寬比它小。其中 NRZI只解決了連續(xù) 1的同步問(wèn)題。密勒碼與曼碼相似 ,比特位中的信號(hào)跳變同時(shí)是同步信息和比特編碼 ,但它只有 1才跳變 ,0不跳變 ,而且 1的跳變可正可負(fù) . 單極性編碼與極化編碼特點(diǎn)歸納 ? 歸納 – 單極性編碼占用帶寬小，傳輸效率高，但存在直流分量和同步兩大問(wèn)題。在比特開(kāi)始位置電平跳變代表 0，否則為 1。 密勒碼 密勒碼 – 曼徹斯特編碼中，比特位中的信號(hào)跳變同時(shí)是同步信息和比特編碼。 (2)差曼是采用信號(hào)開(kāi)始時(shí)的跳變?yōu)?0,而差分碼開(kāi)始時(shí)的跳變?yōu)?1. (3)密勒碼 ?密勒碼 也是一種利用 電平的跳變 表示數(shù)據(jù)信息的碼型， 用來(lái)解決裂相碼帶寬太寬的問(wèn)題。 – 頻率高 (1倍 ),傳輸效率減小 (一半 )。 ? 結(jié)論 ： 一個(gè)編碼良好的數(shù)字信號(hào)必須攜帶同步信息。它比單極性和非歸零編碼有效。 –歸零碼是 自同步編碼 。 (NRZI只解決了連續(xù) 1同步） – 非歸零編碼減輕了直流分量。 – 非歸零 反相編碼 (NRZ_I)中，如遇到比特值 1，信號(hào)電平反轉(zhuǎn)。 ? 優(yōu)缺點(diǎn)：思想簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)；不易提取同步信息，特別是在長(zhǎng) 0長(zhǎng) 1串時(shí)。 ? 平均電壓值下降，減輕了直流分量，尤其是在 雙相位編碼 方法中，每個(gè)比特均含有正電壓與負(fù)電壓，徹底解決了直流分量問(wèn)題。 單極性非歸零編碼圖 單極性歸零編碼圖 單極性編碼 ? 兩個(gè)問(wèn)題使得單極性編碼較少采用： – 直流分量 :平均振幅不為零，含有直流分量，不能在沒(méi)有處理直流分量能力的媒質(zhì)（如微波）上傳輸 – 同步 :(1)連續(xù) 0或連續(xù) 1，接收端無(wú)法識(shí)別每比特 的開(kāi)始和結(jié)束； (2) 需外加 同步定時(shí)脈沖 傳送線路，從而使系統(tǒng)成本增加 。 ? 非歸零碼（ NRZ碼） – Not Return Zero code在整個(gè)碼元期間電平保持不變。代表二進(jìn)制中的一個(gè)狀態(tài)，而以零電壓代表另一個(gè)狀態(tài)。 0 1 0 1 1 1 0 1 Digital to Digital Encoding 數(shù)字 數(shù)字編碼 碼型及編碼方法 ? 一、單極性編碼 ? 1。通信用直流信號(hào)表示二進(jìn)制數(shù)中的 0和 1。漢字編碼中涉及的編碼如下。漢字分常用字 5401個(gè)和次常用字7652個(gè)，各部分中的漢字按筆畫(huà)或部首排列。它是一個(gè)雙字節(jié)編碼方案，收錄了 13461個(gè)符號(hào)和漢字。 ? (4)BIG5碼 ? BIG5碼是通行于臺(tái)灣、香港地區(qū)的一個(gè)繁體字編碼方案，俗稱(chēng) 大五碼 。 ? (3)UCS 編碼 (Universal MultipleOctet Coded Character Set) ? UCS是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO公布的一個(gè)編碼標(biāo)準(zhǔn)，即 Universal MultipleOctet Coded Character Set(簡(jiǎn)稱(chēng) UCS)，譯為《 通用多八位編碼字符集 》 。 ? (2)GBK 編碼 (Chinese Internal Code Specification) ? GBK是又一個(gè)漢字編碼標(biāo)準(zhǔn) (GB即 國(guó)標(biāo) ， K是 擴(kuò)展 的漢語(yǔ)拼音第一個(gè)字母 )，全稱(chēng)《 漢字內(nèi)碼擴(kuò)展規(guī)范 》 。 ? (1)GB 231280漢字編碼 ? GB 2312碼是中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)漢字信息交換用編碼，全稱(chēng) 《 信息交換用漢字編碼字符集一基本集 》 ，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為 GB 231280。在處理過(guò)程中每一個(gè)環(huán)節(jié)需要各自不同的編碼，因此產(chǎn)生了漢字編碼系統(tǒng)和漢字處理技術(shù)。 – 廣泛用在 電報(bào) 通信領(lǐng)域 。 – 見(jiàn)書(shū)上 表 2號(hào)碼 ? 2號(hào)碼： （ IA2碼 ） ：它是一種 5位二進(jìn)制數(shù)表示字符的編碼 。 – 0～ 9： Ox30Ox39 CR:0xD space:0x20 ‘A’～ ‘ Z’： Ox41Ox5a ‘a(chǎn)’～ ‘ z’:Ox61— OX7a – 增加可靠性 ：在 7位碼組增加 1位奇偶校驗(yàn)位構(gòu)成 8位碼組 。 – 每個(gè)字符用 7bit表示 ， 于是 IA5編碼集中總共有27=128個(gè)不同編碼字符 。 它涉及到信息的表示 ， 交換 ， 處理 ， 傳輸和存儲(chǔ) ?國(guó)家或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 的形式來(lái)實(shí)施 。 字符編碼 ? 由于通信計(jì)算機(jī)處理設(shè)備只能識(shí)別 、存儲(chǔ) 、 和處理二進(jìn)制的信息 ， 而字符信息又是最重要的數(shù)據(jù)信息 。 （ 4）第四次編碼，基帶信號(hào)變成頻帶信號(hào)。 （ 2）第二次編碼，把二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)。 信道對(duì)信號(hào)傳播的影響 傳播距離 發(fā)送信號(hào) 接收信號(hào) 數(shù)據(jù)編碼方法 ? 字符編碼 ? 碼型及其編碼方式 數(shù)據(jù)編碼方法 ? 將數(shù)字消息和模擬消息轉(zhuǎn)換成通信硬件能夠接受和易于傳輸?shù)男盘?hào)，稱(chēng)這一過(guò)程為 編碼 。 ? 信道傳播影響 – 當(dāng)變化過(guò)大時(shí)，受信端有可能無(wú)法辨別它們。 信道容量 ? 奈奎斯特準(zhǔn)則 – 奈奎斯特準(zhǔn)則指出：頻帶寬度為 B（赫茲）的無(wú)噪聲數(shù)字信道，所能傳輸?shù)男盘?hào)的最高碼元速率為 2B波特，則最大信息速率 C可由下式確定： C=2Blog2N 比特 /秒 式中， N為碼元所能取的離散值的個(gè)數(shù) 。 信道容量 (4)任何一個(gè)信道都有 C 如果信息速率 R≤C ；理論上存在一種方法能以任意小的差錯(cuò)率通過(guò)信道數(shù)據(jù) 如果信息速率 R＞ C；理論上不存在一種方法能以任意小的差錯(cuò)率通過(guò)信道數(shù)據(jù) 信道容量 ? 奈奎斯特準(zhǔn)則 – 香農(nóng)定理是針對(duì)噪聲信道而言的，它對(duì)模擬信道和數(shù)字信道都適用。 信道容量 ? 由香農(nóng)公式可得以下結(jié)論： (1) 增大信號(hào)功率 S可以增加信道容量 ， 若信號(hào)功率趨于無(wú)窮大 ， 則信道容量也趨于無(wú)窮大 ， 即 (2) 減小噪聲功率 N (或減小噪聲功率譜密度 n0)可以增加信道容量 ， 若噪聲功率趨于零 (或噪聲功率譜密度趨于零 )， 則信道容量趨于無(wú)窮大 。 對(duì)連續(xù)信道若 B為信道帶寬 ， 在加性高斯白噪聲的干擾下 ， 根據(jù)香農(nóng) （ Shannon） 信息論 ， 其信道容量 C ） 噪聲功率（ ） 信號(hào)功率（ ） 信道帶寬（ 信道容量 W W Hz s bit N S B C N S B / C) 1 ( log 2 ? ? 信道容量 ? 香農(nóng)公式表明的是當(dāng) 信號(hào)與信道高斯白噪聲的平均功率給定時(shí) ，在具有一定頻帶寬度的信道上，理論上單位時(shí)間內(nèi)可能傳輸?shù)男畔⒘康臉O限數(shù)值。 – 如圖，假如比特率是 1000bps，有效帶寬是 200Hz，則當(dāng)比特率增加到 2022bps，有效帶寬可能會(huì)相應(yīng)為 400Hz。 ?????? ?? NSBC 1log 2NS 信道容量（ 補(bǔ)充 ） ? 比特率與有效頻譜的關(guān)系 – 當(dāng)比特率上升時(shí)，有效頻譜也變寬。 ? 例 假設(shè)一個(gè)音頻電話線路支持的頻率范 ? 圍為 300 Hz到 3 400 Hz，其信噪比是 ? 25 dB，試求這個(gè)線路傳輸速率的上 ? 限。 香農(nóng)信道編碼定理 E（ Rb）與 Rb的關(guān)系如圖所示： C ? 使 E(Rb ) ? 或 n ? 使 enE(Rb ) ? ? 可見(jiàn)要使 Pe滿足要求： – 一是增加信道容量 C，從而使 E（ Rb ）增加（通信硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員通常采用的方法）； – 另一種方法是只要 Rb=C增加碼長(zhǎng) n 可使 Pe隨 n的增加而指數(shù)下降，如果 n↑則 Pe ↓ ?香農(nóng)信道編碼定理是差錯(cuò)控制編碼的理論基礎(chǔ) ，通過(guò)編譯碼過(guò)程來(lái)降低誤碼率。 即 ：信息是能夠減少或消除不確定性的東西。 ?香農(nóng)認(rèn)為：信息是有秩序的量度，是人們對(duì)事物了解的不確定性的消除或減少。 1. 信息論的創(chuàng)始人 —— 香農(nóng) ?香農(nóng)在貝爾實(shí)驗(yàn)室工作期間，先后發(fā)表了 《 通信的數(shù)學(xué)原理 》 和 《 噪聲下的通信 》 兩篇論文，明確地表達(dá)了在不同噪聲情況下傳輸速率與失真的定量關(guān)系的公式。香農(nóng)（ Claude Elwood Shannon， 19162022）美國(guó)數(shù)學(xué)家， 信息論 的創(chuàng)始人。 (4)任何一個(gè)信道都有 C 如果信息速率 R≤C ；理論上存在一種方法能以任意小的差錯(cuò)率通過(guò)信道數(shù)據(jù) 如果信息速率 R＞ C；理論上不存在一種方法能以任意小的差錯(cuò)率通過(guò)信道數(shù)據(jù) 信息論的創(chuàng)始人 —— 香農(nóng) ? 史勞德 ?????? ???NSBC 1l o g 2? 由香農(nóng)公式可得以下結(jié)論： (1) 增大信號(hào)功率 S可以增加信道容量 ， 若信號(hào)功率趨于無(wú)窮大 ， 則信道容量也趨于無(wú)窮大 ， 即 (2) 減小噪聲功率 N (或減小噪聲功率譜密度 n0)可以增加信道容量 ， 若噪聲功率趨于零 (或噪聲功率譜密度趨于零 )，則信道容量趨于無(wú)窮大 。 ? 信噪比 通常是指某一點(diǎn)上的信號(hào)功率與噪聲功率之比 ， 可用下面的公式表示信噪比 ? 其中，Ｓ