《数据通信基础》.pptVIP

数据通信基础 传输 系统 输入信息 输入数据 发送 的信号 接收 的信号 输出数据 源点 终点 发送器 接收器 调制解调器 PC 机 公用电话网 调制解调器 数字比特流 数字比特流 模拟信号 模拟信号 正文 正文 数据通信系统 源系统 目的系统 传输系统 输出信息 PC 机 源系统一般包括以下两个部分： （1）源站。 （2）发送器。 目的系统一般包括以下两个部分： （1）接收器。 （2）目的站。 几个术语 数据(data)——运送信息的实体。 信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现。 “模拟的”(analogous)——连续变化的。 “数字的”(digital)——取值是离散数值。 调制——把数字信号转换为模拟信号的过程。 解调——把模拟信号转换为数字信号的过程。 一般说来，模拟数据和数字数据都可以转换为模拟信号或数字信号。因此我们有以下四种情况： （1）模拟数据、模拟信号。 （2）模拟数据、数字信号。 （3）数字数据、模拟信号。 （4）数字数据、数字信号。 下页图给出了模拟的和数字的数据、信号的示意图。 模拟的和数字的数据、信号 模拟数据 模拟信号 放大器 调制器 模拟数据 数字信号 PCM 编码器 数字数据 模拟信号 调制器 数字数据 数字信号 数字 发送器 2.2 有关信道的几个基本概念 单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。 双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。 双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息。 基带(baseband)信号和宽带(broadband)信号 基带信号就是将数字信号 1 或 0 直接用两种不同的电压来表示，然后送到线路上去传输。 宽带信号则是将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号。 任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。 码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在信道的输出端的波形的失真就越严重。 下页图给出了一个数字信号通过实际的信道和质量很差的信道时的输出波形。 2.3 信道上的最高码元传输速率 失真不严重 失真严重 实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真） 输入信号波形 输出信号波形 (失真不严重) 输入信号波形 质量很差的信道 输出信号波形 (失真严重) 奈氏(Nyquist)准则 每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒 2 个码元。 Baud 是波特，是码元传输速率的单位，1 波特为每秒传送 1 个码元。 理想低通信道的最高码元传输速率 = 2W Baud W 是理想低通信道的带宽，单位为赫(Hz) 不能通过 能通过 0 频率(Hz) W (Hz) 另一种形式的奈氏准则 每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒 1 个码元。 理想带通特性信道的最高码元传输速率 = W Baud W 是理想带通信道的带宽，单位为赫(Hz) 不能通过 能通过 0 频率(Hz) W (Hz) 不能通过 要强调以下两点 实际的信道所能传输的最高码元速率，要明显地低于奈氏准则给出上限数值。 波特(Baud)和比特(bit)是两个不同的概念。 波特是码元传输的速率单位（每秒传多少个码元）。码元传输速率也称为调制速率、波形速率或符号速率。 比特是信息量的单位。 要注意 信息的传输速率“比特/秒”与码元的传输速率“波特”在数量上却有一定的关系。 若 1 个码元只携带 1 bit 的信息量，则“比特/秒”和“波特”在数值上相等。 若 1 个码元携带 n bit 的信息量，则 M Baud 的码元传输速率所对应的信息传输速率为 M ? n b/s。 2.4 信道的极限信息传输速率 香农(Shannon)用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率。 信道的极限信息传输速率 C 可表达为 C = W log2(1+S/N) b/s W 为信道的带宽（以 Hz 为单位）； S 为信道内所传信号的平均功率； N 为信道内部的高斯噪声功率。 香农公式表明 信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。 只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。 若信道带宽 W 或信噪比 S/N 没有上限（当然实际信道不可能是这样的），则信道的极限信息传输速率 C 也就没有上限。 实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。