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信号

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简介编辑本段回目录

信号是运载消息工具,是消息的载体。从广义上讲,它包含光信号、声信号电信号等。例如,古代人利用点燃烽火台而产生的滚滚狼烟,向远方军队传递敌人入侵的消息,这属于光信号;当我们说话时,声波传递到他人的耳朵,使他人了解我们的意图,这属于声信号;遨游太空的各种无线电波、四通八达的电话网中的电流等,都可以用来向远方表达各种消息,这属电信号。人们通过对光、声、电信号进行接收,才知道对方要表达的消息。

模拟信号是传播能量的一种形式,它指的是在时间上连续的(不间断),数值幅度大小也是连续不问断变化的信号(传统的音频信号、视频信号)。如声波使它经过的媒体产生振动,可以以频率(以每秒的周期数或赫兹(Hz)为单位)测量声波。通过将二进制数表示为电脉冲(其中每个脉冲是一个信号元素)使数字信号通过媒体传输。线路上的电压在高低状态之间变化。例如,可以采用高电平传输二进制的1,采用低电平传输二进制的0。带宽是指每秒通过链路传输位数的术语。

图s-3描述了模拟和数字信号,其中模拟信号与数字信号等效。

在长距离传输时,信号由于衰减、噪声和导线束中其他导线的干扰而退化。模拟信号可以周期性地加以放大,但是如果信号受到噪声破坏,则放大的是失真信号。相比而言,由于可以很容易地从噪声中提取数字信号并重发,所以长距离传输数字信号更可靠。

 

信号编码方案编辑本段回目录

数字数据传输利用PCM数字信道传输数据信号,首先要解决的问题是数据信号如何进入PCM话 路的问题。主要通过两种方式:同步方式和异步方式。

同步方式利用PCM数字信道传输数据,如果数据信号与数字端局的时钟是同步的,这时,数据终端输出的数据信号是受PCM信道时钟控制的,因此只需对数据信号进行多路化处理即可。这里数据终端设备处于受控制的从属地位,因此灵活性差。

如果数据信号与数据端局时钟是异步的,这时数据信号可采用填充方式复用到64kbit/s的集合信号,这就是异步方式。

如上所述,数字数据借助于电脉冲传输。一一对应使用单脉冲表示一个位。它的效率是非常低的,因此已经开发了多种编码方案以使用电脉冲更高效地传输数字数据。结果大大提高了吞吐量。

这与使用旗语发送消息的情况相类似。比如说“信号旗升起”表示1,“信号旗降下”表示O。一种更有效的编码方案是“只在出现二进制1时升起或降下信号旗”。例如,如果信号旗已经举起,则把 它降下来。不管信号旗是举起还是降下,它的运动才是指示器。这种方法还需要某种类型的定时(例如,每秒发送一位)。因此,在第一秒,信号旗升起

信号 

图S-3 AM和FM对数字信号的表达 (假设它原来是降下的)以表示1。然后再维持升起两秒钟(两个为0的位),然后在第四秒降下以表示改变到为1的位。

对于数字设备,接收器必须具有某种方法能够知道数据流中字节的起始和结束。在异步通信中,字节边界由起始和停止位指示。在同步通信中,定时机制帮助发送器和接收器处于同步状态。同步信号可以占有一个单独的信道,但更经常的是直接集成到信号中。

下面介绍几种信令和编码方案并以图S-4说明。图中示出的是0100110001位序列。目的是传尽可能多的信号,使用低电平以减少长距离衰减的影响,并在信号中直接提供同步机制。前几个例子表示基本的信号,但很少在实际中应用。

单极性 单极性码有电压表示1,无电压表示O。没有特殊的编码。单极性码会累积直流分量。

双极性 双极性码中正电压表示1,负电压表示0。该方案降低了功率要求并减小了高电平衰减。双极性码的直流分量则大大减少,从而有利于传输。 RZ (归零制) 归零码的电压状态在某个信号状态后返回到零。归零码的脉冲较窄,根据脉冲宽度与传输频带宽度成反比的关系,因而归零码在信道上占用的频带较宽。

 信号

图S-4数字信号编码方案

NRZI(按1反相不归零制) NRZI编码中不论电平是高还是低,都不代表二进制的1和0。而是电压变化表示二进制的1。如果没有电压变化,则下一位是0;如果有电压变化,则下一位是1。不归零码在传输中难以确定一位的结束和另一位的开始,需要用某种方法使发送器和接收器之间进行定时或同步。NRZI用于较慢的RS—232串行通信和硬盘驱动器上的数据存储中。在同步链路上,长串的连续位(可能数千个0)会出现问题。接收器可能会失去同步,不能检测到连续串中0的正确个数。另一问题是长串的0表现为直流,它不能通过某些电气部件。Manchester编码和其他方案通过增加时钟信号解决了这些问题。

Manchester(曼彻斯特) 在曼彻斯特编码中,每一位的中间有一跳变,位中间的跳变既作时钟信号,又作数据信号;从高到低跳变表示"1",从低到高跳变表示"0"。这给接收器提供了可以与之保持同步的定时信号。曼彻斯特编码常用在LAN上。

 

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