網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)(9-2)課件

第二章數(shù)據(jù)通信基本原理9/2/20102.1數(shù)字通信系統(tǒng)基礎(chǔ)

2.1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成消息（Message）：是被交換的信息（或稱數(shù)據(jù)）發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備傳輸媒體協(xié)議2.1數(shù)字通信系統(tǒng)基礎(chǔ)

2.1.2數(shù)據(jù)與信號(hào)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是信息的表示形式，它是計(jì)算機(jī)處理的對(duì)象。數(shù)據(jù)的類型有：文本、圖像、音頻和視頻。信號(hào)信號(hào)是信息在媒體上的表示形式，它以電磁能量的方式在媒體上傳輸。在通信和網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)有電信號(hào)和光信號(hào)兩類信號(hào)。信號(hào)也分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩種形式。信號(hào)在媒體上傳輸時(shí)由于信道上存在信號(hào)衰減、信號(hào)失真、信號(hào)延遲及噪聲和干擾對(duì)信號(hào)的影響，最終表現(xiàn)為數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e(cuò)誤和傳輸性能（如傳輸速率）的下降。2.1數(shù)字通信系統(tǒng)基礎(chǔ)

2.1.4數(shù)據(jù)通信模式單工方式通信是單方向的，一端只能發(fā)送數(shù)據(jù)，另一端只能接收數(shù)據(jù)。如：無線廣播、傳統(tǒng)的有線電視、GPS等均是采用單工方式。半雙工方式：通信可以是雙向的，通信的兩端設(shè)備既可以發(fā)送數(shù)據(jù)，也可以接收數(shù)據(jù)，但不能同時(shí)進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸，在任意一個(gè)時(shí)刻，信道上只有一個(gè)方向能傳輸數(shù)據(jù)，例如步話機(jī)。全雙工方式：同時(shí)在兩個(gè)方向傳輸數(shù)據(jù)，如電話系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)等。2.1數(shù)字通信系統(tǒng)基礎(chǔ)

2.1.5數(shù)據(jù)傳送方式并行傳送并行傳送效率高，一次傳送多個(gè)比特?cái)?shù)據(jù)，但要用多根數(shù)據(jù)線并行連接，用在要求高數(shù)據(jù)傳輸速率，且兩個(gè)設(shè)備相距不遠(yuǎn)的場(chǎng)合。串行傳送異步傳送：異步方式是一次傳送一個(gè)字節(jié)，在一字節(jié)的前面加l比特的0作為起始位，在后面加1~2比特的1作為停止位，構(gòu)成10位至11位比特長(zhǎng)的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行傳送。收發(fā)設(shè)備之間不必有同步時(shí)鐘信號(hào)，在傳送的字節(jié)之間可以有任意的空閑，這時(shí)線路上一直保持高電位1，當(dāng)下一字節(jié)到來時(shí)，線路出現(xiàn)低電位0表示傳送開始。同步傳送：在收發(fā)設(shè)備之間利用同步信號(hào)傳送由0和1組成的比特序列數(shù)據(jù)，不加起始位和停止位到數(shù)據(jù)上。2.1數(shù)字通信系統(tǒng)基礎(chǔ)

2.1.6數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)從兩個(gè)方面：有效性和可靠性對(duì)于模擬信道有效性：用“傳輸頻帶”來衡量可靠性：用接收端輸出“信噪比”來衡量對(duì)數(shù)字信道有效性：用“數(shù)據(jù)傳輸率”來衡量碼元傳輸速率（波特率）信息傳輸速率（比特率）可靠性：用“差錯(cuò)率”來衡量誤碼率2.1數(shù)字通信系統(tǒng)基礎(chǔ)

2.1.6數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)2.數(shù)據(jù)傳輸率波特率比特率兩者的關(guān)系2.1數(shù)字通信系統(tǒng)基礎(chǔ)

2.1.6數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)無噪信道最大數(shù)據(jù)傳輸速率

1924年，HenryNyquist推導(dǎo)證明了在無噪聲信道上的最大數(shù)據(jù)傳輸速率的計(jì)算公式，稱為奈奎斯特速率。設(shè)信道的低通通帶寬度為B，若一個(gè)有L級(jí)電平的信號(hào)通過該信道，則信道最大的數(shù)據(jù)傳輸速率為

有噪信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率

在實(shí)際應(yīng)用中信道總是含有噪聲的，尤其是對(duì)于無線信道，噪聲絕不可忽略。1944年ClaudeShannon推導(dǎo)出一個(gè)公式。若信道的帶寬為B，信道上的信號(hào)噪聲比為S/N，則信道最大數(shù)據(jù)速率為

2.1數(shù)字通信系統(tǒng)基礎(chǔ)

2.1.6數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)3.差錯(cuò)率差錯(cuò)率是一個(gè)統(tǒng)計(jì)平均值，因此，在測(cè)試或統(tǒng)計(jì)時(shí)，總的發(fā)送比特（字符、碼組）數(shù)應(yīng)達(dá)到一定的數(shù)量，否則得出的結(jié)果將失去意義。

2.1數(shù)字通信系統(tǒng)基礎(chǔ)

2.1.7通信傳輸介質(zhì)同軸電纜2.1數(shù)字通信系統(tǒng)基礎(chǔ)

2.1.7通信傳輸介質(zhì)光纖光在光纖中傳輸?shù)脑恚阂罁?jù)光在兩種不同介質(zhì)處，會(huì)產(chǎn)生折射這一原理實(shí)現(xiàn)的。2.1數(shù)字通信系統(tǒng)基礎(chǔ)

2.1.7通信傳輸介質(zhì)多模光纖和單模光纖多模光纖：纖芯直徑50~100um，多次反射->收端，傳輸距離達(dá)幾公里。單模光纖：8~10um，細(xì)，以直線方式傳播，傳輸距離達(dá)幾十公里。2.2信號(hào)分析

2.2.1信號(hào)的分析方法時(shí)域分析法是關(guān)于時(shí)間的函數(shù)，繪出函數(shù)的圖形，稱為信號(hào)的波形。頻域分析法是關(guān)于頻率的函數(shù)方法：傅里葉變換稱為頻譜分析2.2信號(hào)分析

2.2.2信號(hào)的頻譜分析傅里葉變換F(w)-頻譜密度函數(shù)-頻譜函數(shù)-頻譜F(w)-w曲線為頻譜圖。下面分析典型的信號(hào)2.2信號(hào)分析

2.2.2信號(hào)的頻譜分析沖激信號(hào)及頻譜時(shí)域沖激信號(hào)：頻域沖激信號(hào)：矩形脈沖信號(hào)2.2信號(hào)分析

2.2.3信號(hào)通過線性系統(tǒng)信號(hào)通過通信系統(tǒng)傳輸時(shí)，系統(tǒng)的特性及信道的噪聲特性會(huì)影響信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量。分析信號(hào)通過系統(tǒng)后輸入與輸出之間的關(guān)系：時(shí)域關(guān)系：頻域關(guān)系：對(duì)于無失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)的特性，應(yīng)滿足無失真?zhèn)鬏敆l件：2.2信號(hào)分析

2.2.4信號(hào)帶寬和信道容量系統(tǒng)帶寬的定義：系統(tǒng)的帶寬是指一個(gè)系統(tǒng)的幅頻特性在給定的數(shù)值范圍內(nèi)分布的那段正頻率期間。低通系統(tǒng)帶寬B=fm