多阶基频讯号的编码方式.ppt

Chapter 02 數據通訊 本章提要 2-1 數位與類比 2-2 基頻傳輸與寬頻傳輸 2-3 基頻編碼技術 2-4 寬頻調變技術 2-5 同步化 2-6 單工與雙工 2-7 頻寬 2-8 結語 數據通訊 資料要透過傳輸媒介（Media）從發送端傳遞到接收端, 得先依照傳輸媒介的特性, 將資料轉換成傳輸媒介上所承載的訊號（Signal）。 接收端自傳輸媒介取得訊號後, 再將其還原成資料。不同傳輸媒介所承載的訊號類型各不相同, 訊號的物理特性也各異。 數據通訊 — 銅質纜線的資料傳輸 數據通訊— 光纖纜線的資料傳輸 數據通訊— 無線型態的資料傳輸 數據通訊 儘管不同傳輸媒介承載各自不同的訊號, 銅質纜線承載的是電流訊號, 光纖纜線承載的是光訊號, 無線通訊則是在空中傳遞電磁波訊號。不過, 無論各種訊號之間的差異有多大, 將資料轉換成各類訊號的方式卻大致相同, 有共通的脈絡可循。 2-1 數位與類比 2-1-1 數位資料與類比資料 2-1-2 資料的數位化 2-1-3 數位與類比訊號 2-1-4 數位化時代的來臨 2-1-1 數位資料與類比資料 顧名思義, 『數位』泛指一切可數的資訊, 『類比』則是那些只能透過比較技巧進行區分的不可數資訊。 舉例來說, 傳統的水銀溫度計就是類比裝置, 現代的電子溫度計則是數位裝置。 數位資料與類比資料 數位資料與類比資料 在傳統的溫度計裡, 水銀的體積會隨溫度的變化而熱漲冷縮, 透過玻璃管柱旁的刻度便可讀出溫度值。水銀柱的頂端在管柱內升降時, 不見得就會準確地落在刻度上, 刻度與刻度之間, 有著無限多種可能的高度, 所以算是類比裝置。相形之下, 現代的電子溫度計上的溫度有變化時, 則會直接跳到下一個溫度值, 兩個溫度值之間並不存在其它的數值, 所以它是數位裝置。 數位資料與類比資料 數位資訊由可數的資訊元素所組成。可數的資訊有一個最小的分階單位, 元素與元素之間, 不存在任何中間狀態, 也就是說元素與元素之間不存在其它中間元素。依序將不可數元素排列起來會呈現出『鋸齒狀的不連續性分布』。 數位資料與類比資料 類比資訊由不可數的資訊元素所組成。不可數的資訊元素不分階, 元素與下一個元素之間可以存在無限多種中間狀態, 換句話說也就是元素與元素之間還存在著無數個中間元素。依序將不可數的元素排列起來會呈現出『較平滑的連續性分布』。 數位資料與類比資料 指針錶也是數位裝置！ 無庸置疑的, 數字錶是數位裝置, 但指針錶也不例外。指針錶的指針在齒輪的帶動下, 在錶面刻度間停停走走, 時間一到, 立即跳到下一個刻度上停下來, 不在刻度之間的位置稍做停留。所以, 它也是一種數位裝置！ 2-1-2 資料的數位化 未量化的類比資料, 經過量化的『取樣』（Sampling）過程後, 還是可以轉換成數位資料。舉例來說, 兩顆石頭, 在只知一重一輕的情況下, 我們只是掌握兩者在重量上的類比資訊, 一旦將兩者秤重後, 得知兩者重量分別為 62.3 與 45.9 公克後, 我們便掌握了兩者重量上的數位資料了。 由於類比資料經過取樣過程後就變成了數位資訊, 所以這種取樣過程也常被稱為『數位化』（digitize）。 2-1-3 數位與類比訊號 在傳統的電話系統之下, 發話端利用聲音的『震動』直接改變傳輸電流大小, 在銅質纜線上產生出『電流變動』, 接收端則依據『電流變動』還原出『震動』的聲音。 在整套傳輸過程中沒有對訊號的電流變化狀態進行量化分階動作, 所以是類比資訊透過類比訊號傳遞的典型例子。 數位與類比訊號 至於現代的區域網路數位傳輸技術, 以二階的基頻傳輸（詳見後文）為例, 在傳送由 0 與 1 所組成的數位資訊時, 發送端會依照資料位元的內容（0 或 1）分別輸出高低兩種電位狀態。接收端則依據電位的高低狀態還原出資料內容。 在傳輸過程中發送端送出的訊號狀態只有兩種, 接收端也只依據這兩種訊號狀態還原資料。訊號的製作與解讀時都對訊號狀態進行分階動作, 所以是數位資訊透過數位訊號傳送的典型例子。 數位與類比訊號 由於數位訊號的訊號狀態有分階, 所以抗雜訊與失真的能力較佳。 以 +1V 與 -1V 所組成的二階基頻訊號為例, 發送端與接收端只承認這兩種電位狀態。發送端若送出一個 +1V 訊號, 傳輸途中就算有一個 -0.1V 的雜訊混入, 接收端依舊會將這個 +0.9V 的訊號視為 +1V 訊號, 無形之中也就將雜訊所造成的影響過濾掉了。 2-1-4 數位化時代的來臨 為了資訊處理上的方便, 以數位方式來處理各種資訊已是大勢所趨。日常生活中的聲音、影像、圖片等資料, 透過數位化程序轉變成數位資料, 再進一步的處理、壓縮、傳遞與儲存。早期還有透過類比訊號傳遞類比資訊的資料通訊方式, 現今隨著數位通訊技術的突飛猛進, 類比資訊