第2章 数据通信基础(4学时).ppt

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1、第2章数据通信基础本章内容（P15-25）数据通信的基本概念数据传输技术（数据的通信方式、信道的通信方式、信号的传输方式）数据交换技术差错控制传输介质（P35-38）12.1数据通信模型2.1.1基本概念1、信息（Information）通信的目的是为了交换信息。信息的载体可以包含语音、音乐、图形、图像、文字和数据等多种媒体。计算机终端产生的信息一般是字母、数字和符号的组合。2、数据（Data）数据通信是指在不同计算机之间传送表示信息的（字母、数字、符号）二进制代码0和1比特序列的过程。被传输的二进制代码称为数据。数据有两种：模拟数据和数字数据。23、

2、信号（Signal）信号是数据在传输过程中的表示形式。模拟信号（AnalogSignal）是一种波形连续变换的电信号，取值可以是无限个，比如电话线上传送的按照声音的强弱幅度连续变化的电信号。波形如图（a）所示。数字信号（DigitalSignal）是一种离散信号，取值是有限的，比如计算机中所产生的电信号，它是用两种不同的电平去表示0、1比特序列的电压脉冲信号。波形如图（b）所示。2.1.2数据通信模型（不要求）31、数据通信速率（传输速率）数据在信道中传输的速度。有两种：码元速率和信息速率。码元（Codecell）：时间轴上的一个信号编码单元。1）码元

3、速率RB：每秒钟传送的码元数，单位为波特/秒（Baud/s），又称为波特率。在数字通信系统中，由于数字信号是用离散值表示的，每个离散值就是一个码元。2）信息速率Rb：每秒钟传送的信息量，单位为比特/秒（bit/s），又称为比特率。一般来说，对于采用M进制信号传输信号时，信息速率和码元速率之间的关系是：Rb＝RBlog2M例如：当波特率为9600时,若M=2，数据传输率为9600b/s若M=16，数据传输率为4*9600=38.4kb/s二进制传输中，信息速率与码元速率相等。2.2数据通信的技术指标42、误码率和误比特率误码率：码元在传输过程中，错误码元

4、占总传输码元的概率。1）误码率Pe＝传输出错的码元数/传输的总码元数2）误比特率Pb＝传输出错的比特数/传输的总比特数在二进制传输中，误码率也称为误比特率。3、信道带宽与信道容量1）信道带宽：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，则它的带宽范围也在300~3400Hz。52）信道容量：单位时间内信道上所能传输的最大比特数，即最大传输速率，用比特每秒（bit/s）表示。它是衡量一个信道传输数字信号的重要参数。当传输

5、速率超过信道的最大信号传输速率时就会产生失真。通常，信道容量和信道带宽成正比的关系。带宽越大，容量越高，要提高信号的传输率，信道就要有足够的带宽。增加信道带宽是可以增加信道容量。但实际上，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①信道中存在噪声或干扰，制约了带宽的增加。②信道带宽是由信道的物理特性所决定的。6带宽与数据传输率的关系（信道的最大数据传输率）I）Nyquist（奈奎斯特）公式：用于无噪声理想低通信道Nyquist公式为估算已知带宽,信道的最高数据传输速率提供了依据。例如，话音级线路的带宽约为3.1kHz，根据上式计算的信道最大数

6、据传输率如右表所示。C=2Wlog2MC=数据传输率，单位b/sW=带宽，单位HzM=信号编码级数（信号或电平的个数）M最大数据率26200b/s412400b/s818600b/s1624800b/s3231000b/s7非理想信道实际的信道上存在损耗、延迟、噪声。损耗引起信号强度减弱，导致信噪比S/N降低。延迟会使接收端的信号产生畸变。噪声会破坏信号，产生误码。例如：数据传输速率为56kb/s时，持续时间0.01s的干扰会破坏约560个比特。8II）Shannon（香农）公式：用于有噪声干扰信道例：信道带宽W=3.1kHz，S/N=2000，则C=

7、3100×log2（1+2000）≈34kb/s即该信道上的最大数据传输率不会大于34kb/s。信噪比的单位也可用分贝(dB)表示：S/NdB=10log10S/N所以，若S/NdB=30dB，则S/N=1000。C=Wlog2（1+S/N）C:传输率，单位b/sW:带宽，单位HzS/N:信噪比9Nyquist公式和Shannon公式的比较C=2Wlog2M用于理想信道（这样的信道存在吗？）数据传输率随信号编码级数增加而增加。C=Wlog2（1+S/N）用于有噪声信道（实际的信道总是有噪声！）无论信号编码级数增加到多少，此公式给出了有噪声信道可能达到的

8、最大数据传输速率上限。原因：噪声的存在将使编码级数不可能无限增加。102.3数据传输技术2.2