数据通信基本概念

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1、第1章数据通信基本概念数据通信是指在两点或多点之间通过通信系统以某种数据形式进行信息交换的过程，它可以把信息从某一处安全可靠地传送到另一处。数据通信是伴随着计算机技术和通信技术的发展以及两者之间的相互渗透与结合而发展起来的一种新的通信方式，它是计算机技术与通信技术相结合的产物，数据通信有着广泛的应用领域以及广阔的发展前景。1.1通信基本概念1.1.1消息、信息、信息量、数据与信号通信就是对消息或信息进行传输。消息是对于客观世界发生变化的描述或报道。如，某地发生地震，世界气候在变暖，人的平均寿命在增加等，这就是消息。对客观世界的变

2、化，人类常用语言、文字、相片、图像、数字来进行描述。因此，语言、文字、相片、图像、数字等就成为消息的表现形式。信息就是表达消息中的内容，是对客观物质的反映。第1章数据通信基本概念一条消息中信息的大小用信息量来度量，它用该消息中所含内容发生的可能性(即发生概率P)的倒数的对数表达，即I=log２(1/P)信息量I的单位有两种，最常用的单位是在上面的公式中对数取2作为底，这时信息量I的单位为比特(bit)(不同于二进制的位)；当在上面的公式中对数取e作为底时，则信息量的单位为奈特(nat)，这种单位比较少用。从公式中可知：事件发生的

3、概率越高，则信息量越少。第1章数据通信基本概念数据是一种承载信息的实体，它涉及到事物的具体形式，是任何描述物体、概念、情况、形式的事实、数字、字母和符号。数据可分为模拟数据和数字数据两种形式。信号是消息或者说是信息的携带者，是数据的具体表现形式。信号在形式上是一种具有变化的物理现象。在通信技术中，一般使用电、光信号来传输信息。根据利用不同的电、光信号来作为信号实现的通信方法，就形成了不同的通信系统。通信系统中传递的是携带消息或信息的电、光信号。所以说信号是数据的表现形式，或称数据的电磁或电子编码，它能使数据以适当的形式在介质上传

4、输。第1章数据通信基本概念1.1.2信号的分类信号根据载体的不同，可以是电、磁、声、光、热等的各种信号。对于同一种信号，又可以从不同角度进行分类。连续时间信号和离散时间信号：如果信号的时间变量是连续的，则称为连续时间信号，若幅度也是连续的，则称为模拟信号，如图1.1所示；如果时间变量是离散数值，则称为离散时间信号，若幅度也是离散的，则称为数字信号，见图1.2所示。第1章数据通信基本概念图1.1模拟信号图图1.2数字信号(1)确定信号和随机信号：如果信号在任意时刻的取值都能够确定，则称为确定信号，即给定某个时间值，就可以确定相应的

5、函数值；如果信号的取值是随机的，在某个时刻，它的取值是不确定的，则称为随机信号。(2)周期信号和非周期信号：如果信号满足x(t)=x(t+kT)，其中，T为信号周期，k为正整数，则称为周期信号；否则是非周期信号。(3)一维信号和多维信号：信号的变量可以是时间、频率或其他物理量，如果信号是一个变量(如时间)的函数，则称为一维信号；若信号是两个变量的函数，则称为二维信号；如果信号是多个变量的函数，则称为多维变量。第1章数据通信基本概念1.2数据通信系统1.2.1通信系统模型通过任何媒体将信息从一地传送到另一地都称之为通信，通信系统由

6、信源、发信终端、传输媒介、收信终端和信宿组成。图1.3为通信系统模型组成框图。第1章数据通信基本概念图1.3通信系统模型信源提供的语音、数据、图像等待传递信息由发信终端设备变换成适合于在传输媒介上传送的通信信号发送到传输媒介上传输，当该信号经传输媒介进行传输时，被叠加上了各种噪声干扰，收信终端将收到的信号经解调等逆变换，恢复成信宿适用的信息形式，这一过程就是对通信系统工作原理的简单描述。通信系统分为模拟通信和数字通信，以模拟信号来传送信息的通信方式称为模拟通信，以数字信号传送信息的通信方式称为数字通信。第1章数据通信基本概念1.

7、模拟通信系统模拟通信系统模型如图1.4所示，模拟通信中，信源输出的模拟信号经调制器进行频谱搬移，使其适合传输媒体的特性，再送入传输信道传输。在接收端，解调器对收到的信号进行解调，使其恢复成调制前的信号形式，传送给信宿。模拟通信的传输信号的频带占用比较窄，信道的利用率较高。但是模拟通信的缺点也很突出，如抗干扰能力差、保密性差、设备不易大规模集成，不适应计算机通信的需要。第1章数据通信基本概念图1.4模拟通信系统模型框图2.数字通信系统图1.5所示为数字通信系统组成框图，图中信源编码器的作用是将信源发出的模拟信号变换为数字信号，称为

8、模/数(A/D)转换，经过A/D转换后的数字信号称为信源码。信源编码器的另一个功能是实现压缩编码，使信源码占用的信道带宽尽量小。信源码不适于在信道中直接传输，因此要经过信道编码器进行码型变换，形成信道码，以提高传输的有效性及可靠性。在接收端，信道译码器对收到的信