數字數據

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數字數據(Digital Data/Numeric Data)

目錄

什麼是數字數據[1]

  數字數據是指離散的值,它一般是由0,1二進位代碼組成的數字序列,如文本信息和整數。

數字數據的數字信號編碼[2]

  數字數據的數字信號編碼,就是要解決數字數據的數字信號表示問題,即通過對數字信號進行編碼來表示數據。數字信號編碼的工作由網路上的硬體完成,常用的編碼方法有以下三種:不歸零碼NRZ(Non—Return To zero)、曼徹斯特編碼(Manchester)、差分曼徹斯特編碼(Diffrence Manchester)。

  (1)不歸零編碼

  不歸零碼又可分為單極性不歸零碼和雙極性不歸零碼。圖1-1(a)所示為單極性不歸零碼:在每一碼元時間內,沒有電壓表示數字“0”,有恆定的正電壓表示數字“l”。每個碼元的中心是取樣時間,即判決門限為0.5;0.5以下為“0”,0.5以上為“1”。圖1-1所示為雙極性不歸零碼:在每一碼元時間內,以恆定的負電壓表示數字“0”,以恆定的正電壓表示數字“1”。判決門限為零電平:0以下為“0”,0以上為“l”。

  不歸零碼是指編碼在發送“0”或“l”時,在一碼元的時問內不會返回初始狀態(零)。當連續發送“l”或者“0”時,上一碼元與下一碼元之間沒有問隙,使接收方和發送方無法保持同步。為了保證收、發雙方同步,往往在發送不歸零碼的同時,還要用另一個通道同時發送同步時鐘信號。電腦串口與數據機之間採用的是不歸零碼。

  (2)自同步碼

  自同步碼是指編碼在傳輸信息的同時,將時鐘同步信號一起傳輸過去。這樣,在數據傳輸的同時就不必通過其他通道發送同步信號。區域網中的數據通信常使用自同步碼,典型代表是曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼,如圖1-2所示。

Image:不归零码.jpg

     圖1-1 不歸零碼

Image:曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码.jpg

  圖1-2 曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼

數字數據的模擬信號調製[2]

  要在模擬通道上傳輸數字數據,首先數字信號要對相應的模擬信號進行調製,即用模擬信號作為載波運載要傳送的數字數據。載波信號可以表示為正弦波形式:f(t)=Asin(ωt+φ),其中幅度A、頻率ω和相位φ的變化均影響信號波形。因此,通過改變這三個參數可實現對模擬信號的編碼。相應的調製方式分別稱為幅度調製ASK、頻率調製FsK和相位調製PSK。結合ASK、FSK和PSK可以實現高速調製,常見的組合是PSK和ASK的結合。

  (1)幅度調製

  幅度調製簡稱調幅,也稱為幅移鍵控ASK(Amplitude—Shift Keying),其調製原理:用兩個不同振幅的載波分別表示二進位值“0”和“1”,如圖1-3所示。

Image:幅度调制.jpg

         圖1-3 幅度調製

  (2)頻率調製

  頻率調製簡稱調頻,也稱為頻移鍵控FSK(Frequency—ShiR Keying),其調製原理:用兩個不同頻率的載波分別表示二進位值“O”和“1”,如圖1-4所示。

Image:频率调制.jpg

             圖1-4 頻率調製

  (3)相位調製

  ①絕對相移鍵控。絕對相移鍵控用兩個固定的不同相位表示數字“0”和“1”。如圖1-5(a)所示,相位π表示1,相位0表示0。

  ②相對相移鍵控。相對相移鍵控用載波在兩位數字信號的交接處產生的相位偏移來表示載波所表示的數字信號。最簡單的相對調相方法是:與前一個信號同相表示數字“0”,相位偏移180度表示“1”,如圖1-5(b)所示。這種方法具有較好的抗干擾性。

Image:相位调制.jpg

                  圖1-5 相位調製

數字數據與模擬數據[3]

  模擬數據的特點是在某時段內其數值是連續的,如語音。當人說話時,會在空氣中形成模擬形式的聲波。通過麥克風接收後,轉換為模擬信號或者再進行採樣轉換為數字信號。數字數據的特點是其數值是離散的,如文字形式中的字元、漢字等,其中最典型例子是以0和1形式存儲在電腦中的數據。

參考文獻

  1. 林曉勇編.第6章 電腦網路技術 電腦應用基礎.化學工業出版社,2012.10.
  2. 2.0 2.1 李颯,李艷傑主編.第三章 數據通信技術 電腦網路理論與實踐.化學工業出版社,2012.02.
  3. 譚浩強叢書主編.第八章 電腦網路基礎 電腦與信息技術應用教程(第二版).清華大學出版社,2007.11.
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