数据传输信道.备课讲稿.ppt

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1、数据传输信道.3.1.1传输信道广义信道：将传输媒体和完成各种形式的信号变换功能的设备都包含在内狭义信道仅指传输媒休(如明线、电缆、光纤、微波、短波等)本身更深入地定义为：能够传输信号的任何抽象的或具体的通路信道为信号传输提供了通路，是沟通通信双方的桥梁。狭义信道广义信道（调制信道）广义信道（编码信道）3.1.2信道分类模拟信道和数字信道模拟信道允许传输波形连续变化的模拟信号恒参信道和变参信道通信质量：失真、输出信噪比数字信道只允许传输离散取值的数字信号通信质量：差错率单工、半双工、全双工信道按照信道上信号传送方向与时间的关系

2、专用（租用）信道和公共交换信道专用（租用）信道是指连接两点或多点的固定线路公共交换信道是一种通过交换机转接可为大量用户服务的信道。有线信道和无线信道有线信道是以有形的导向传输媒体为传输媒体的信道。双绞线、同轴电缆、光缆无线信道是以非导向传输媒体为传输媒体的信道。地波传播、短波电离层反射、超短波及微波视距传播、卫星中继、红外线传播、光波视距传播等3.2信道容量信道容量概念在给定条件下，通常指定的通信路径或信道所能获得的最大数据传输速率称为信道容量（C），单位为比特/秒（bit/s）两种有代表性的信道有扰模拟信道的信道容量有扰数字

3、信道的信道容量3.2.1有扰模拟信道的信道容量香农信道容量公式（香农公式）在信号平均功率受限的高斯白噪声信道中：C＝Blb(1+S/N)(比特/秒)C是信道容量B是信道带宽S/N是平均信号噪声功率比例：信道带宽W=3KHz，信噪比为30dB，则C=3000*lb(1+1000)≈30Kbps几点重要结论：（1）任何一个信道都有它的信道容量（2）信道容量C与带宽B和信噪比S/N有关。（3）当信道的噪声为高斯白噪声时，香农公式中的噪声功率不是常数，而与B有关若噪声功率N=n0B(n0为单位频带内的噪声功率）则有：C＝Blb(1+S

4、/n0B)若B趋近于无穷大，则信道容量C将为：C1.44S/n0（4）如果考虑到信道容量C＝I/T，代入香农公式得：I＝TBlb(1+S/N)l为传输的信息量T为传输时间当S/N一定时，对于给定的信息量I可以用不同的带宽B和传输时间T的组合来进行传输。例：如有一幅图片拟在模拟电话信道上进行数字传真。该图片约有2.25106个象素，设每个象素有16个亮度等级，且各亮度等级是等概率出现的。模拟电话信道的带宽和信噪比分别为3KHz和30dB。试求在此模拟信道上传输这幅传真图片所需的最小时间。解：每个象素所包含的信息量为：lb16

5、=4(bit)一幅图片需要传输的信息量为2.251064＝9106(bit)设此图片的传输时间为T，则图片信息的传输速率R＝9106/T(bps)模拟电话信道容量C＝Blb(1+S/N)＝29.9103（b/s)由于RC，如取R＝C，则可求所需最小时间Tmin＝9106/C5.01(min)3.2.2有扰数字信道的信道容量典型的数字信道：平稳、无记忆、对称、离散的信道模型信道信道二进制信道模型四进制信道模型表示码元错误传输的概率平稳是指对任何码元来说，正确或错误传输的概率都与发生的时间无关；无记忆是指接收到的

6、第i个码元仅与发送的第i个码元有关，而与发送的第i个码元以前的其他码元无关；对称是指任何码元正确传输和错误传输的概率与其他码元一样，在错误传输时一个码元错成其他码元的概率都相同；离散是指时间上的离散性，即信道上传输的信号可以划分为码元。以二进制信道为例说明如何计算它的信道容量：在有扰对称二进制信道中，当发送“1”和“0”的概率均为1/2时，收到一个符号所能得到的最大信息量为：1+lb+(1-)lb(1-)（比特/符号）传输差错引起的信息量损失所以有扰对称二进制信道的信道容量为：C=[1+lb+(1-)lb(1-

7、)]*r(b/s)r为发送端每秒发送的符号数设信息源由符号0和1组成，顺次选择两符号构成所有可能的消息。如果消息传输速率是每秒1000符号，且两符号出现概率相等。在传输中，弱干扰引起的差错是：平均每100符号中有一个符号不正确。试问这时传输信息的速率是多少？00111-1-解：=0.01C=[1+lb+(1-)lb(1-)]*r=[1+0.01lb(0.01)+0.99lb(0.99)]*1000=919(bit/s)3.3导向传输媒体双绞线同轴电缆光缆3.3.1双绞线由两根互相绝缘的铜线以均匀对称的方式扭绞

8、在一起作为一条通信链路。铜线的直径为0.4mm~1mm是最常用的传输媒体分类：非屏蔽双绞线（UTP）：外皮为塑料，不具有屏蔽能力。易受外部的电磁干扰3类，数据传输速率可达16Mb/s4类，数据传输速率可达20Mb/s,不常用5类，数据传输速率可达100Mb/s屏蔽双绞线(ST