第章數(shù)據(jù)通信基本技術(shù)

淮海工學(xué)院測(cè)繪工程學(xué)院孫華計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)B第一篇：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)篇

第2章數(shù)據(jù)通信基本技術(shù)2012年3月5日第2章數(shù)據(jù)通信基本技術(shù)2本章內(nèi)容2.1 數(shù)據(jù)通信中的基本概念與技術(shù)指標(biāo)2.2 數(shù)據(jù)通信過程中涉及的主要技術(shù)問題2.3數(shù)據(jù)交換2.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.5數(shù)據(jù)傳輸方式2.6數(shù)據(jù)傳輸中的同步技術(shù)2.7多路復(fù)用技術(shù)2012年3月5日第2章數(shù)據(jù)通信基本技術(shù)32.1 數(shù)據(jù)通信中的基本概念與技術(shù)指標(biāo)2.1.1數(shù)據(jù)通信涉及的基本知識(shí)1.信息和編碼2.二進(jìn)制編碼標(biāo)準(zhǔn)3.數(shù)據(jù)和信號(hào)4.信道5.模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸形式6.數(shù)據(jù)傳輸中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)2.1.2通訊系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)2.1.1數(shù)據(jù)通信涉及的基本知識(shí)

1.信息和編碼信息：關(guān)于人或事務(wù)情況的報(bào)道的有價(jià)值的消息信息的載體是文字、語(yǔ)音、圖形和圖像等。為了傳送信息，必須對(duì)信息中所包含的所有字符進(jìn)行編碼。用二進(jìn)制代碼來(lái)表示信息中的每一個(gè)字符就是二進(jìn)制編碼。2.二進(jìn)制編碼標(biāo)準(zhǔn)最常用的二進(jìn)制編碼標(biāo)準(zhǔn)為美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼（ASCII）。2012年3月5日第2章數(shù)據(jù)通信基本技術(shù)52.1 數(shù)據(jù)通信中的基本概念與技術(shù)指標(biāo)2.1.1數(shù)據(jù)通信涉及的基本知識(shí)1.信息和編碼2.二進(jìn)制編碼標(biāo)準(zhǔn)3.數(shù)據(jù)和信號(hào)4.信道5.模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸形式6.數(shù)據(jù)傳輸中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)信號(hào)信號(hào)是數(shù)據(jù)的電磁或電子編碼。數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)：在某個(gè)區(qū)間連續(xù)變化的物理量數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)：離散的不連續(xù)的量數(shù)據(jù)定義為有意義的實(shí)體，是表征事物的形式，例如文字、聲音和圖像等。信號(hào)模擬信號(hào)：連續(xù)變化的電信號(hào)，狀態(tài)無(wú)限數(shù)字信號(hào)：離散變化的電信號(hào)，狀態(tài)有限2.1.1數(shù)據(jù)通信涉及的基本知識(shí)3.數(shù)據(jù)和信號(hào)例：請(qǐng)區(qū)分一下，下面四幅圖哪些表示數(shù)字信號(hào)，哪些表示模擬信號(hào)tUtUUtUt(A)(D)(C)(B)2.1 數(shù)據(jù)通信中的基本概念與技術(shù)指標(biāo)2.1.1數(shù)據(jù)通信涉及的基本知識(shí)1.信息和編碼2.二進(jìn)制編碼標(biāo)準(zhǔn)3.數(shù)據(jù)和信號(hào)4.信道5.模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸形式6.數(shù)據(jù)傳輸中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)4.信道信道是用來(lái)表示向某一個(gè)方向傳送信息的媒體。一般來(lái)說，一條通信線路至少包含兩條信道，一條用于發(fā)送的信道和一條用于接收的信道。信道模擬信道：適合傳送模擬信號(hào)數(shù)字信道：適合傳送數(shù)字信號(hào)2.1 數(shù)據(jù)通信中的基本概念與技術(shù)指標(biāo)2.1.1數(shù)據(jù)通信涉及的基本知識(shí)1.信息和編碼2.二進(jìn)制編碼標(biāo)準(zhǔn)3.數(shù)據(jù)和信號(hào)4.信道5.模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸形式6.數(shù)據(jù)傳輸中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)例：話音信號(hào)在普通的電話系統(tǒng)中傳輸。1）模擬數(shù)據(jù)在模擬信道上傳輸2）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在模擬信道上傳輸工作站AModemModem工作站B模擬信號(hào)公用電話線數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)5.模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸形式調(diào)制

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)要進(jìn)入到模擬信道以前要有一個(gè)變換器進(jìn)行數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換，以便它能在模擬信道上傳輸，這樣的一個(gè)變換過程叫調(diào)制。這個(gè)變換器叫做調(diào)制器。解調(diào)而當(dāng)調(diào)制后的模擬信號(hào)傳到接收端以后，在接收端也有一個(gè)變換器再對(duì)這個(gè)信號(hào)進(jìn)行反變換，即又把它變回?cái)?shù)字信號(hào)，這樣的一個(gè)變換過程叫解調(diào)。這個(gè)變換器又叫解調(diào)器。調(diào)制解調(diào)器調(diào)制器和解調(diào)器合在一起形成我們通常所說的調(diào)制解調(diào)器（Modem）。調(diào)制解調(diào)器就是使用一條標(biāo)準(zhǔn)話路（3.1kHz的標(biāo)準(zhǔn)話路帶寬）提供全雙工的數(shù)字信道。調(diào)制解調(diào)器最基本的調(diào)制方法有以下幾種（1）調(diào)幅（AM）即載波的振幅隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。（2）調(diào)頻（FM）即載波的頻率隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。（3）調(diào)相（PM）即載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。11001100AMFMPMB2/4A/DD/A數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)modemA交換機(jī)1模擬信號(hào)D/AmodemINTERNETISP56kb/s56kb/s2/4A/DD/A4/2D/AA/D數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)modemmodemA交換機(jī)1交換機(jī)2模擬信號(hào)模擬信號(hào)D/AA/D33.6kb/s33.6kb/s用戶到用戶的通信用戶到ISP的通信3）模癢擬數(shù)秩據(jù)在可數(shù)字撞信道證上傳圍輸用數(shù)擊字信榮道傳戶輸模抹擬數(shù)端據(jù)時(shí)亂，需家要對(duì)模判擬數(shù)束據(jù)進(jìn)請(qǐng)行脈踐沖編啦碼調(diào)范制（PC拌M（pu能ls斬e鬧co涂de非m擦od畢ul缸at兄io度n））。PC鍋M是將模蜓擬電持話信丙號(hào)轉(zhuǎn)狼變?yōu)榭〝?shù)字寄信號(hào)，所隨以首乏先要病對(duì)電啟話信晝號(hào)進(jìn)閃行取樣,每秒劫鐘采強(qiáng)樣80象00次。下一友步是進(jìn)行島編碼。在添我國(guó)隙使用額的PC拜M體制喜中，鑄電話夏信號(hào)極是采不用8b討it編碼，也宰就是究說，將取哀樣后狡的模艇擬電腰話信榨號(hào)量箏化為25糠6個(gè)不痛同等淺級(jí)中旦的一圖個(gè)。抽樣傾定理茂全過追程圖頁(yè)解M(ω)-ωMωM0ttMS(ω)ω-ωMωM0δWS(ω)ω2π/TSTStPC歲M數(shù)字洽通信議過程發(fā)送嬸端的綿模/數(shù)變益換1抽樣2量化3編碼信道豪及再盲生中住繼1.信道陰傳輸遭的碼睬型2.再生踐中繼葉的作若用3.再生題中繼等工作乳過程接收動(dòng)端的翅數(shù)字/模變慎換1.再生葬、解謠碼2.低通攜濾波克（平舒滑）發(fā)送鞏端的品模/數(shù)轉(zhuǎn)領(lǐng)換均勻撓量化設(shè)輸杠入信歡號(hào)的懲最小的值和竊最大盯值分絲式別是a和b,量化襖電平炊數(shù)為M.量化癢間隔Δv=蔬(b撫-a異)/翼M量化手器輸奸出mq=qi，當(dāng)mi-故1<m習(xí)<=繡mimi——第i個(gè)量陡化區(qū)序間的殘終點(diǎn)罰，可旱表示駝為mi=a+準(zhǔn)iΔvqi——第i個(gè)量墾化區(qū)消間的良量化季電平泡，可吃表示親為qi=（mi-搶1+mi）/2設(shè)模朋擬信蠢號(hào)的博最大微值小志于4V，以Ts的速硬率進(jìn)瓶行抽芒樣，姿且抽行樣值鋒按16個(gè)量間化電萬(wàn)平進(jìn)成行均辜勻量京化，火其量使化間渣隔為0.朱5V帶.-1-2-3-4t/TS4681012142059137111315012342345678910111213y均勻量化示例量化電平qi判決電平mit/TS

01234567模擬信號(hào)抽樣值

2.13.23.43.91.9-0.75-1.76-0.2均勻綱量化均勻坦量化演信號(hào)鵝量噪暗比Nq——量化你噪聲炎功率mq=qi——第i個(gè)量盒化區(qū)造間的按量化廉電平m—僚—實(shí)際身的抽析樣值M—答—量化蟻電平拿數(shù)mi——第i個(gè)量菊化區(qū)定間的鈔終點(diǎn)f(鮮x)—彎—概率畜函數(shù).平均床信號(hào)榨功率S0信號(hào)猾量噪光比S0/Nq非均軌勻量芳化均勻撞量化凱特點(diǎn)勇：大砍信號(hào)養(yǎng)時(shí)信龜噪比肉大，掉小信鏡號(hào)時(shí)嶼信噪遷比小檔。非均蠟勻量留化特錯(cuò)點(diǎn)：峰信號(hào)嫌幅度嘉小時(shí)妙，量煤化間喪隔小華，其葉量化筋誤差乞也小袍；信譯號(hào)幅恒度大內(nèi)時(shí)，虧量化甜間隔邪大，俱其量撫化誤詠差也絕大。實(shí)現(xiàn)抽非均瞧勻量被化的犯方法問之一獲是采粘用壓歲縮擴(kuò)電張技亂術(shù)。目前絞我國(guó)禮使用竿的是A律13折線非均吸勻量灶化實(shí)珠現(xiàn)方匙法：昆將抽抬樣值賠通過億壓縮定在進(jìn)俯行均貧勻量潤(rùn)化壓縮鞏：用偷一個(gè)朱非線孝性變忘換電舌路將洗輸入仗變量x變換卷成另蝴一變閉量y，即y=f(波x)接收秘端采掏用一虎個(gè)傳暗輸特針性為x=宅f時(shí)(y洽)的擴(kuò)控張器蹦來(lái)恢匠復(fù)x。-1A律壓濫縮特浴性x—相—?dú)w一鋤化壓瓜縮器集輸入醫(yī)電壓y—忌—?dú)w一恢化壓憶縮器倆輸出表電壓y均勻皮量化,x非均救勻量班化11yxΔyΔxA律13折線發(fā)送班端的拾模/數(shù)轉(zhuǎn)日換編碼把抽孔樣并蟻量化章的量站化值播變換爐成一尿組二煩進(jìn)制套碼組爆。續(xù)前享例（刻均勻閃量化貢）：冰模擬明信號(hào)等抽樣孤值為2.碼1時(shí)，蒙量化僅電平累為2.攤25，量獄化區(qū)仿間為12，編相碼為11扛00信道棋及再脆生中拆繼1.信道刺傳輸喊的碼藏型PC蕩M編碼銀后輸妄出的晶是單浙極性腳不歸服零碼(N就RZ碼)，需叫要轉(zhuǎn)賠換成頓雙極銅性歸稼零碼(R乎Z碼)2.再生參中繼工的作粘用修整嗓，再纏生出其與原錢發(fā)送陵信號(hào)不相同底的波冠形3.再生繁中繼鐘工作拘過程從收卵碼中歇提取通定時(shí)槐時(shí)鐘海信號(hào)幟，并弊按波書形規(guī)搶定的綢時(shí)刻梢進(jìn)行服判決沙，從儲(chǔ)而再衡生出平前站罰的波歇形，如繼續(xù)紡向下軌一站薄傳送接收除端的荷數(shù)/模轉(zhuǎn)黎換1.再生檢、解肥碼先整風(fēng)形再禽生，則在把RZ碼反摔變換NR察Z碼把PC盲M信號(hào)沒還原笨為PA碌M信號(hào)2.低通事濾波攏（平輸滑）解碼漿后的PA肺M信號(hào)尋送入環(huán)低通朗濾波扭器，攜輸出PA恢M信號(hào)澆的包偷絡(luò)線柿，這屈包絡(luò)祥線與鮮原始否的模漆擬信檔號(hào)極復(fù)其相扭似。PA妥M—手—脈沖厚振幅哥調(diào)制4）數(shù)盤字?jǐn)?shù)福據(jù)在猾數(shù)字光信道果上傳砌輸對(duì)于顧數(shù)字瓶數(shù)據(jù)濱在數(shù)臟字信票道上逼傳輸斯來(lái)說福，最裹普遍蛇而且暴最容熟易的拍辦法求是用兩繭個(gè)不婚同的牌電壓由電平攔來(lái)表羞示兩賠個(gè)二吳進(jìn)制弟數(shù)字。判決門限0判決門限0.5判決門限0.5判決門限0單極性不歸零碼取樣時(shí)間雙極性不歸零碼單極性歸零碼雙極性歸零碼不歸于零制NR莖Z信號(hào)索的最移大問陰題：難以艙確定魯一位抱的結(jié)等束和鳴另一蠅位的采開始桂，并聰且當(dāng)丈出現(xiàn)畝一長(zhǎng)閑串連剝續(xù)的1或連貫續(xù)的0時(shí)，慌在接戴收端嗓無(wú)法謹(jǐn)從收閃到的詳比特澇流中捉提取擾位同疊步信梯號(hào)。解決渾辦法督：曼徹寨斯特含編碼和差分要曼徹怕斯特冶編碼LH001101不歸零碼曼徹斯特碼差分曼徹斯特碼曼徹系斯特超編碼復(fù)優(yōu)點(diǎn)暫：可以臥保證鞭在每逢一個(gè)阻碼元纖的正蘇中間偽出現(xiàn)打一次唇電平硬的轉(zhuǎn)綱換，即四這個(gè)寒位中址間跳須變提課供了柳時(shí)鐘爬定時(shí)方，這克對(duì)接從收端些提取輝同步芝信號(hào)搭是非窩常有教利的辯。曼徹嶄斯特診編碼碑缺點(diǎn)：所神占的婚頻帶廳寬度輩比原墨始的傳基帶漆信號(hào)矮增加牌了一沃倍。差分?jǐn)÷鼜匕嗡固仃幘幋a桃需要拉較復(fù)骨雜的垃技術(shù)神，但繡可以澆獲得鐮較好例的抗諒干擾患性能。糾錯(cuò)眠碼是贊指在發(fā)送侵每一爹組信臭息時(shí)副發(fā)送樂足夠正的附言加位，接作收端脅通過干這些疤附加蝕位在返接收冤譯碼飲器的?？刂凭巯虏粭l僅可以蠟發(fā)現(xiàn)搞錯(cuò)誤，而鬼且還訓(xùn)能自動(dòng)投地糾榮正錯(cuò)排誤。優(yōu)點(diǎn)效：不繼需反尾饋信榨道就壁可以注實(shí)現(xiàn)蔥一個(gè)捆對(duì)多自個(gè)用直戶的跡通信缺點(diǎn)侄：譯沙碼器煮設(shè)備西比較覺復(fù)雜先，琴降低享傳輸蛛的效鵝率。1）糾蟲錯(cuò)碼6.數(shù)據(jù)笛傳輸系中的晝檢錯(cuò)臨與糾咳錯(cuò)2.毛1數(shù)據(jù)蠟通信殿中的擠基本眉概念乘與技諸術(shù)指去標(biāo)2.久1.洞1數(shù)據(jù)抱通信持涉及驗(yàn)的基時(shí)本知府識(shí)1.信息毒和編珍碼2.二進(jìn)領(lǐng)制編伏碼標(biāo)役準(zhǔn)3.數(shù)據(jù)而和信姜號(hào)4.信道5.模擬疫數(shù)據(jù)屢與數(shù)火字?jǐn)?shù)歡據(jù)的變傳輸盜形式6.數(shù)據(jù)權(quán)傳輸桂中的漆檢錯(cuò)竄與糾愈錯(cuò)2）檢盯錯(cuò)碼檢錯(cuò)鋼碼是框指在評(píng)發(fā)送贈(zèng)每一毅組信勉息時(shí)蝴發(fā)送枝一些姜附加啦位不能幫糾正邀錯(cuò)誤僑而是錄通過基反饋享讓發(fā)夕送端表重新濤發(fā)送襪該信截息。最簡(jiǎn)腸單的馬檢錯(cuò)午碼為奇偶懲校驗(yàn)。在偶?；轵?yàn)時(shí)，競(jìng)在每竹一個(gè)湊字符最上增貸加一潮個(gè)附柄加位輝，使辣該字樂符中“1”的個(gè)價(jià)數(shù)為負(fù)偶數(shù)。在奇校桐驗(yàn)時(shí)，粥在每焦一個(gè)分字符資上增定加一腿個(gè)附板加位加，使架該字蘆符中“1”的個(gè)征數(shù)為麗奇數(shù)。循環(huán)奴冗余特校驗(yàn)漏碼：公是基薪于將位討串看病成是跪系數(shù)匪為0或1的多在項(xiàng)式，一貌個(gè)k位幀擴(kuò)看成饅是從xk-惰1到x0的k次多夸項(xiàng)式吹的系爸?jǐn)?shù)序完列，踩這個(gè)漿多項(xiàng)瓶式的理階數(shù)椒為k-償1。例，11冰00隔01表示伙成多驗(yàn)項(xiàng)式專是x5+x4+x0。多項(xiàng)長(zhǎng)式的妥運(yùn)算義法則離是模2運(yùn)算芽，按照凳它的祖運(yùn)算產(chǎn)法則扒，加法艱不進(jìn)建位，撤減法縱不借騰位。加掌法和業(yè)減法晌兩者包都與異或漲運(yùn)算相同黑。約定悲多項(xiàng)伐式：如果猜采用豈多項(xiàng)牲式編做碼的工方法嬸，發(fā)倒送方眨和接皺收方魂必須事先惡商定的一個(gè)遷生成辮多項(xiàng)仰式G（x），生成敏多項(xiàng)晌式的赴最高鄭位和輛最低源位必?cái)r須是1。要暗計(jì)算m位的牧幀M（x）的校障驗(yàn)和念，生侄成多聞項(xiàng)式醫(yī)必須熱比該兵校驗(yàn)沾和的咳多項(xiàng)嘗式短聲。循環(huán)齊冗余捎校驗(yàn)逮（CR劇C）碼基本梯思想用：將槳校驗(yàn)貝和加主在幀鏡的末論尾，啄使這役個(gè)帶浴校驗(yàn)角和的錯(cuò)幀的醬多項(xiàng)校式能畏被G（x）