数字数据

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数字数据(Digital Data/Numeric Data)

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什么是数字数据[1]

  数字数据是指离散的值,它一般是由0,1二进制代码组成的数字序列,如文本信息和整数。

数字数据的数字信号编码[2]

  数字数据的数字信号编码,就是要解决数字数据的数字信号表示问题,即通过对数字信号进行编码来表示数据。数字信号编码的工作由网络上的硬件完成,常用的编码方法有以下三种:不归零码NRZ(Non—Return To zero)、曼彻斯特编码(Manchester)、差分曼彻斯特编码(Diffrence Manchester)。

  (1)不归零编码

  不归零码又可分为单极性不归零码和双极性不归零码。图1-1(a)所示为单极性不归零码:在每一码元时间内,没有电压表示数字“0”,有恒定的正电压表示数字“l”。每个码元的中心是取样时间,即判决门限为0.5;0.5以下为“0”,0.5以上为“1”。图1-1所示为双极性不归零码:在每一码元时间内,以恒定的负电压表示数字“0”,以恒定的正电压表示数字“1”。判决门限为零电平:0以下为“0”,0以上为“l”。

  不归零码是指编码在发送“0”或“l”时,在一码元的时问内不会返回初始状态(零)。当连续发送“l”或者“0”时,上一码元与下一码元之间没有问隙,使接收方和发送方无法保持同步。为了保证收、发双方同步,往往在发送不归零码的同时,还要用另一个信道同时发送同步时钟信号。计算机串口与调制解调器之间采用的是不归零码。

  (2)自同步码

  自同步码是指编码在传输信息的同时,将时钟同步信号一起传输过去。这样,在数据传输的同时就不必通过其他信道发送同步信号。局域网中的数据通信常使用自同步码,典型代表是曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码,如图1-2所示。

Image:不归零码.jpg

     图1-1 不归零码

Image:曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码.jpg

  图1-2 曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码

数字数据的模拟信号调制[2]

  要在模拟信道上传输数字数据,首先数字信号要对相应的模拟信号进行调制,即用模拟信号作为载波运载要传送的数字数据。载波信号可以表示为正弦波形式:f(t)=Asin(ωt+φ),其中幅度A、频率ω和相位φ的变化均影响信号波形。因此,通过改变这三个参数可实现对模拟信号的编码。相应的调制方式分别称为幅度调制ASK、频率调制FsK和相位调制PSK。结合ASK、FSK和PSK可以实现高速调制,常见的组合是PSK和ASK的结合。

  (1)幅度调制

  幅度调制简称调幅,也称为幅移键控ASK(Amplitude—Shift Keying),其调制原理:用两个不同振幅的载波分别表示二进制值“0”和“1”,如图1-3所示。

Image:幅度调制.jpg

         图1-3 幅度调制

  (2)频率调制

  频率调制简称调频,也称为频移键控FSK(Frequency—ShiR Keying),其调制原理:用两个不同频率的载波分别表示二进制值“O”和“1”,如图1-4所示。

Image:频率调制.jpg

             图1-4 频率调制

  (3)相位调制

  ①绝对相移键控。绝对相移键控用两个固定的不同相位表示数字“0”和“1”。如图1-5(a)所示,相位π表示1,相位0表示0。

  ②相对相移键控。相对相移键控用载波在两位数字信号的交接处产生的相位偏移来表示载波所表示的数字信号。最简单的相对调相方法是:与前一个信号同相表示数字“0”,相位偏移180度表示“1”,如图1-5(b)所示。这种方法具有较好的抗干扰性。

Image:相位调制.jpg

                  图1-5 相位调制

数字数据与模拟数据[3]

  模拟数据的特点是在某时段内其数值是连续的,如语音。当人说话时,会在空气中形成模拟形式的声波。通过麦克风接收后,转换为模拟信号或者再进行采样转换为数字信号。数字数据的特点是其数值是离散的,如文字形式中的字符、汉字等,其中最典型例子是以0和1形式存储在计算机中的数据。

参考文献

  1. 林晓勇编.第6章 计算机网络技术 计算机应用基础.化学工业出版社,2012.10.
  2. 2.0 2.1 李飒,李艳杰主编.第三章 数据通信技术 计算机网络理论与实践.化学工业出版社,2012.02.
  3. 谭浩强丛书主编.第八章 计算机网络基础 计算机与信息技术应用教程(第二版).清华大学出版社,2007.11.
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