第2章 数据通信技术2015ppt课件.ppt

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1、第2章数据通信技术2.1数据通信的基本概念2.2数据的传输2.3数据的交换技术2.4差错控制技术2.5传输介质主要内容2.1数据通信基础主要内容2.1.1数据通信的基本概念2.1.2数据通信模型2.1.3数据通信、数字通信和模拟通信2.1.4数据通信的技术指标返回2.1基本概念通信的目的是交换信息。信息则是数据的具体内容和解释,有具体含义.信息的载体可以是多媒体，包含语音、音乐、图形图像、文字和数据等。计算机的终端产生的信息一般是字母、数字和符号的组合。为了传送这些信息，首先要将每一个字母、数字或括号用二进制代码表示。2.1.1信息、数据和信号2.1.1信息、数

2、据和信号被传输的二进制代码称为数据（Data）,是信息的表示形式。信号是数据在传输过程中的电信号的表示形式。主要形式有：模拟信号：连续变换的电信号，它的取值可以是无限个。数字信号：是一种离散信号，它的取值是有限的返回2.1.1信息、数据和信号模拟与数字的特点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2.1.2数据通信系统的模型数据通信系统是指通过通信线路和通信控制处理设备将分布在各处的数据终端设备连接起来，

3、执行数据传输功能的系统。2.1.3.数据通信、数字通信和模拟通信不同类型的数据以不同类型的信号形式传输有4种组合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2.1.4数据通信的技术指标1.信道带宽与信道容量信道带宽是指信道中传输的信号在不失真的情况下所占用的频率范围，通常称为信道的通用频带，单位用赫兹（Hz）表示。信道带宽是由信道的物理特性所决定的，例如，电话线路的频率范围在300～3400Hz，则它的带宽300～3400Hz。信道容量是衡量一个信道传输数字信号的重要参数。信道容量是指单位时间内信道上所

4、能传输的最大比特数，用每秒比特数（bps）表示。当传输的信号速率超过信道的最大信号速率时，就会产生失真。1.信道带宽与信道容量通常，信道容量和信道带宽具有正比的关系，带宽越大，容量越高，所以要提高信号的传输率，信道就要有足够的带宽。从理论上看，增加信道带宽是可以增加信道容量的，但在实际上，信道带宽的无限增加并不能使信道容量无限增加，其原因是在一些实际情况下，信道中存在噪声或干扰，制约了带宽的增加。无噪声信道和有噪声信道的最大传输速率与信道带宽的关系，有两个重要的准则，即奈奎斯特定理和香农定理。1.信道带宽与信道容量奈奎斯特(Nyquist)定理1942年，H.N

5、yquist证明：如果一个任意信号通过带宽为W的理想低通滤波器,在理想的条件下(即无噪声),有限带宽为W的信道，其最大的数据传输速率C(信道容量)为C=2Wlog2N（b/s）(2.1)式中N是离散性信号或电平的个数。这就是著名的奈奎斯特(Nyquist)公式，也称奈奎斯特(Nyquist)定理或取样定理。例如，一个无噪声带宽为2000Hz的信道不能传送速率超过4000b/s的二进制数字信号。1.信道带宽与信道容量奈奎斯特(Nyquist)定理例1对一个无噪声的3000Hz信道，若传送二进制信号，试问可允许的数据传输速率是多少？解由于传送的二进制信号是“1”、“

6、0”两个电平，所以N=2;又因为W=3000Hz，则信道容量，即数据传输速率C=2Wlog2N=6000b/s。例2一个无噪声的话音带宽为4000Hz，采用8相调制解调器传送二进制信号，试问信道容量是多少？解由于8相调制解调器传送二进制信号的离散信号数为8，即N=8，则信道容量，即数据传输速率C=2×4000log28=24kb/s。1.信道带宽与信道容量香农(C·Shannon)定理1948年，香农(C·Shannon)把奈奎斯特的定理进一步扩展到了信道受到随机噪声干扰的情况，即香农定理。ClaudeShannon认为，在有噪声的环境中，信道容量将与信噪功率比

7、有关。根据香农(Shannon)定理，在给定带宽为W、信噪功率比为S/N的信道中，最大数据传输速率C为式中,S/N常用分贝形式来表示，为信噪功率比，其计算公式如下：1.信道带宽与信道容量香农(C·Shannon)定理由香农定律可知，在信道容量不变时增加带宽就允许降低信噪比。如果通信系统扩展到宽带上，就可以在保持误码率性能以及保证信道容量达到预期水平的情况下降低信噪比。返回信号功率P1噪声功率P2(dB)1.信道带宽与信道容量例：一个数字信号通过两种物理状态，经信噪比为20dB的3kHz带宽信道传送，其数据率不会超过多少？解按Shannon定理，在信噪比为20dB

8、的信道上，信道最大容量为