数据传输的基本概念

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1、第2章数据传输的基本概念源端发送器传输系统接收器目标端输入数据发送信号接收信号输出数据通信系统模型例数据传输的基本概念(续)周期信号的谐波分析-周期信号的Fourier(傅里叶)分析-周期信号的带宽传输信道的带宽及传输失真数字传输和模拟传输信道容量及Nyquist(奈魁斯特)原理周期信号的Fourier分析通信系统中数据通过电或电磁信号传输。最简单的一类信号是周期信号。周期信号：S(t+T)=S(t)，T：信号周期。任何周期函数可表示为Fourier级数：S(t)=a0+[ancos(2nf0t)+bnsin(2nf0t)],n=1~。周期信号的Fouri

2、er分析(续)一切周期信号都可以由正弦波、余弦波叠加而成。这些波的频率由低到高分别为：f0，2f0，3f0,…,分别称为一次、二次、三次谐波。所有这些频率构成S(t)的频谱。f0称为基频，f0＝1/T，T称为信号周期。周期信号的Fourier分析(续)例方波的Fourier级数：1/(2k+1)sin(2(2k+1)f0t)(k=0~)从方波的Fourier级数可以看到什么？组成方波的谐波无穷多。谐波频率越高振幅越小，因此高频的影响较小。实际上，只取前三项，已与方波相当接近了。sin(2f0t)+1/3sin(2·3f0t)+1/5sin(2·5f0

3、t)方波的Fourier级数取前三项TT/2tS'T＝1/f0周期信号的Fourier分析(续)各次谐波的振幅反映能量大小，所以能量集中于低次谐波。可以把信号的振幅表示为频率的函数，即A(f)周期信号的Fourier分析(续)0fo3fo5fofA(f)信号表示为频率的函数周期信号的带宽S(t)表示周期信号随时间的变化，这称为信号的时域(timedomain)表示。A(f)表示周期信号各次谐波的振幅，还可以把各次谐波的初始相位表示为频率的函数，这称为信号的频域(frequencydomain)表示。利用频域可以把构成周期信号的各个频率成分清楚地表示出来。周期信号的

4、带宽(续)周期信号的全部频率(及其相应的振幅和初始相位)称为信号的频谱(spectrum)。信号频率区间的大小，即频谱的宽度称为信号的带宽(bandwidth)。实际信号的带宽一般是无穷的，但影响小的高频成分可忽略，而认为它们的带宽是有限的。实际信号能量包含在较窄频率范围，这有效的频率范围称带宽。如话音频率小于4000Hz。非周期信号要用Fourier积分作谐波分析。传输信道的带宽及传输失真任何传输系统不可能传输频率过高的谐波，在传输中，谐波频率在一定范围内才可不受影响地通过，这个频率范围称为传输信道的带宽。传输信道的带宽与传输介质的物理性质有关。传输信道的带宽与

5、信号的传输失真有密切联系。传输信道的带宽及传输失真(续)信号在传输过程中会有畸变，即失真。失真即输出信号与输入信号的波形不同。引起失真的最重要的因素是：-衰减(attenuation)-时延(delay)-噪声(noise)传输信道的带宽及传输失真(续)衰减与传输的距离有关，但是它还与频率有关。信号的不同频率成分有不同的衰减，这会导致信号失真。信号在介质中传播所需时间即时延。信号的不同频率成分具有不同的传播速度，就有不同的时延，这会导致失真。噪声有热噪声、调制噪声、串话噪声、脉冲噪声等。噪声会引起信号失真。数字传输和模拟传输模拟数据和数字数据。话音、电视、文本、数

6、字，英文和数字的ASCII码，汉字的中国国标(GB)码和台湾的大5码(Big5)。模拟信号和数字信号。电磁波,电压脉冲。传输模拟信号的是模拟传输系统。数字信号可转换成模拟信号，在模拟传输系统传输，如何转换？传输数字信号的是数字传输系统。要利用它传输模拟信号，首先也要转换信号。数字传输和模拟传输(续)调制—信号转换的基本技术－调制的概念－调制的方法数字传输系统和模拟传输系统调制的概念基带(baseband)通信：输入信号直接进行传输。载波(carrier)通信：信号调制后再传输。调制：首先选定一个载波，用输入信号来改造载波。两种最基本的载波：正弦波、脉冲序列分别称连

7、续调制和脉冲调制。调制的方法振幅调制或调幅(amplitudemodulation)：用输入信号改造载波的振幅。如选载波Acos(2ft+),输入信号S(t),把载波的振幅改变为AS(t),调制的结果就是AS(t)cos(2ft+)。频率调制或调频(frequencymodulation)相位调制或调相(phasemodulation)调制的方法(续)正弦波对正弦载波的调幅：例载波：cos(2fct)输入信号：S(t)=cos(2ft)调制结果：cos(2ft)cos(2fct)=1/2cos(2(fc+f)t)+1/2cos(2(fc-

8、f)t)调