第2章数据通信基础.ppt

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1、第2章数据通信基础专题讲义数据通信的基本概念信源模拟信道数字信道数据通信的基本概念信源模拟信道数字信道数据通信的基本概念模拟信号进行传送时，由于频谱较窄，因此信道的利用率较高，但由于受到噪声的干挠，如果用放大器将信号放大，混入的噪声也被放大了，所以传输距离有限！用数字信号进行传输时，由于是离散信号，所以频谱很宽，信道利用率不高，但由于其信号可以通过信号再生的方法进行恢复，而且对于某些数码的差错也可以用差错控制技术加以信道带宽比特率：单位时间内所传送的二进制码元的有效位数，单位bps.波特率：单位时间内传送的码元数目，单位Baud。尼奎斯特

2、定律：B=2W(Baud)假定带宽为B，那么可承受的最大信号波特率就是2B。香农公式：信道最大容量＝信道带宽×log2（1＋信噪比)。2bit2bit2bit2bit2bit1bit1bit1bit1bit1bit码元n=log2Nn:码元携带的信息量N:码元的种类数一个码元取2个离散值一个码元取4个离散值数据速率单位时间内在信道上传送的信息量（比特数）称为数据速率。R=Blog2N(单位：bps或b/s)数据速率（比特率）与码元速率（波特率）是不同的概念。只有在一个码元取两个离散值才相等。无线信道无线电——频道资源紧张、有扩频技术、超宽

3、带技术等改进措施；微波——视线传输，易受阻碍，50公里需一个中继站；红外——受天气变化，高大建筑物阻碍影响大；激光——方向性强，不受电磁干扰，但受气象因素影响大；卫星——时延大（600ms），目前应用较多。常见数据编码三种模拟调制方式QAM正交幅度调制（QAM）是一种矢量调制，它将输入比特先映射（一般采用格雷码）到一个复平面（星座）上，形成复数调制符号。然后将符号的I、Q分量（对应复平面的实部和虚部）采用幅度调制，分别对应调制在相互正交（时域正交）的两个载波（cos（wt）和sin（wt））上。这样与只作幅度调制（AM）相比，其频谱利用率

4、高出一倍。　　由于正交幅度调制，尤其是高维数的正交幅度调制，抗干扰能力差，接收时需要的信噪比高，故不宜用于条件恶劣的无线信道，而常用于有线信道。　　目前，在欧洲DVB有线电缆传输标准DVB-C中采用QAM调制。根据信道质量和传输数据率要求的不同，可采用16-QAM、32-QAM、64-QAM、128-QAM、256-QAM，分别对应每符号4、5、6、7和8比特线路交换与分组交换的比较：线路交换与分组交换的比较：i分配通信资源（主要是线路）的方式线路交换：静态地事先分配线路，造成线路资源的浪费，并导致接续时的困难。分组交换：动态地（按序

5、）分配线路，提高了线路的利用率，由于使用内存来暂存分组，可能出现因为内存资源耗尽，而中间结点不得不丢弃接到的分组的现象。ii用户的灵活性线路交换：信息传输是全透明的，用户可以自行定义传输信息的内容、速率、体积、格式等，可以同时传输语音、数据、图像等。分组交换：信息传输则是半透明的，用户必须按照分组设备的要求使用基本的参数。iii收费线路交换：网络的收费仅限于通信的距离和使用的时间；分组交换：网络的收费则考虑传输的字节（或者分组）数和连接的时间。差错的产生原因及其控制方法差错控制在数据通信过程中能发现或纠正差错，把差错限制在尽可能小的允许范

6、围内的技术和方法。信号在物理信道中传输时，线路本身电器特性造成的随机噪声、信号幅度的衰减、频率和相位的畸变、电器信号在线路上产生反射造成的回音效应、相邻线路间的串扰以及各种外界因素（如大气中的闪电、开关的跳火、外界强电流磁场的变化、电源的波动等）都会造成信号的失真差错控制编码可分为检错码和纠错码。差错控制编码可分为检错码和纠错码。①检错码－－能自动发现差错的编码；②纠错码－－不仅能发现差错而且能自动纠正差错的编码。奇偶校验码奇偶校验码是一种通过增加冗余位使得码字中“１”的个数为奇数或偶数的编码方法，它是一种检错码。海明码可以借用简单奇偶校

7、验码的生成原理来说明海明码的构造方法。若k(n-1)位信息位an-1an-2…a1加上一位偶校验位a0，构成一个n位的码字an-1an-2…a1a0，则在接收端校验时，可按关系式S=an-1⊕an-2⊕…⊕a1⊕a0来计算。若求得S=0，则表示无错；若S=1，则有错。上式可称为监督关系式，S称为校正因子。信息奇偶校验接收端01110001110010111001海明码在奇偶校验情况下，只有一个监督关系式和一个校正因子，其取值只有0或1两种情况，分别代表无错和有错两种结果，还不能指出差错所在的位置。不难设想，若增加冗余位，也即相应地增加了监

8、督关系式和校正因子，就能区分更多的情况。如果有两个校正因子。S1和S0，则S1S0取值就有00、01、10或11四种可能的组合，也即能区分四种不同的情况。若其中一种取值用于表示无错(如00)，