數(shù)據(jù)通信原理復習資料整理(期末考試必備)

1、第1章 概述1、 數(shù)據(jù)通信依照通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術在兩個功能單元之間傳遞數(shù)據(jù)信息；2、 傳輸代碼 常用的傳輸代碼有：·國際5號碼IA5（7單位代碼）ASCII碼（常在后面加1位奇偶校驗碼） ·國際電報2號碼ITA2（5單位代碼） ·EBCDIC碼（8單位代碼）·信息交換用漢字代碼（7單位代碼） 3、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構成l 數(shù)據(jù)終端設備DTE·數(shù)據(jù)輸入、輸出設備數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)信號·傳輸控制器主要執(zhí)行與通信網(wǎng)絡之間的通信過程控制（即傳輸控制），包括差錯控制、終端的接續(xù)控制、傳輸順序控制和切斷控制等（完成這些控制要遵照通信協(xié)議）。l 數(shù)據(jù)電

2、路·傳輸信道為數(shù)據(jù)通信提供傳輸通道·數(shù)據(jù)電路終接設備（DCE）（綜合練習習題與解答簡答題第2題）是DTE與傳輸信道之間的接口設備，其主要作用是將來自DTE的數(shù)據(jù)信號進行變換，使之適合信道傳輸。 當傳輸信道為模擬信道時，DCE是調(diào)制解調(diào)器（MODEM），發(fā)送方將DTE送來的數(shù)據(jù)信號進行調(diào)制，將其頻帶搬移到話音頻帶上（同時變成模擬信號）再送往信道上傳，收端進行相反的變換。當傳輸信道是數(shù)字信道時，DCE是數(shù)字接口適配器，其中包含數(shù)據(jù)服務單元與信道服務單元。前者執(zhí)行碼型和電平轉換、定時、信號再生和同步等功能；后者則執(zhí)行信道均衡、信號整形等功能。l 中央計算機系統(tǒng)主機進行數(shù)據(jù)處理通信

3、控制器（又稱前置處理機）用于管理與數(shù)據(jù)終端相連接的所有通信線路, 其作用與傳輸控制器相同。l 數(shù)據(jù)電路與數(shù)據(jù)鏈路的關系數(shù)據(jù)鏈路由數(shù)據(jù)電路及兩端的傳輸控制器組成。l 只有建立了數(shù)據(jù)鏈路通信雙方才能有效、可靠地進行數(shù)據(jù)通信。4、 信道類型物理實線電話網(wǎng)傳輸信道；數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸信道；5、 傳輸損耗傳輸衰減=網(wǎng)絡的輸入端功率-輸出端功率；傳輸損耗：；信噪比：；6、 計算機通信網(wǎng)包含數(shù)據(jù)通信網(wǎng)；計算機通信網(wǎng)不等于計算機網(wǎng)絡，前者明顯地參與管理；7、 數(shù)據(jù)傳輸方式l 并行傳輸與串行傳輸（按代碼傳輸?shù)捻樞蚍郑?、并行傳輸概念并行傳輸指的是數(shù)據(jù)以成組的方式，在多條并行信道上同時進行傳輸。優(yōu)缺點 優(yōu)點不需要額外的

4、措施來實現(xiàn)收發(fā)雙方的字符同步。缺點必須有多條并行信道，成本比較高，不適宜遠距離傳輸。適用場合計算機等設備內(nèi)部或兩個設備之間距離比較近時的外線上采用。2、串行傳輸概念串行傳輸指的是組成字符的若干位二進制碼排列成數(shù)據(jù)流以串行的方式在一條信道上傳輸。優(yōu)缺點 優(yōu)點只需要一條傳輸信道，易于實現(xiàn)。缺點要采取措施實現(xiàn)字符同步。適用場合是目前外線上主要采用的一種傳輸方式。l 異步傳輸和同步傳輸（按同步方式分）1、異步傳輸概念異步傳輸方式一般以字符為單位傳輸，每個字符的起始時刻可以是任意的。為了正確地區(qū)分一個個字符，不論字符所采用的代碼為多少位，在發(fā)送每一個字符時，都要在前面加上一個起始位，長度為一個碼元長度，

5、極性為“0”，表示一個字符的開始；后面加上一個終止位，長度為1，15或2個碼元長度，極性為“1”，表示一個字符的結束。以國際5號碼為例：1 ××××××× 12 （起始位）（信息碼） (終止位）優(yōu)缺點 優(yōu)點實現(xiàn)字符同步比較簡單，收發(fā)雙方的時鐘信號不需要嚴格同步。 缺點對每個字符都需加入起始位和終止位，因而信息傳輸效率低。例：如字符采用國際5號碼，終止位為1位，并采用1位奇偶校驗位，求傳輸效率。解：傳輸效率為7（7111）70。2、同步傳輸概念同步傳輸是以固定的時鐘節(jié)拍來發(fā)送數(shù)據(jù)信號的，因此在一個串行數(shù)據(jù)流中，各信號碼元之間的

6、相對位置是固定的（即同步）。優(yōu)缺點 優(yōu)點傳輸效率較高。 缺點接收方為了從接收到的數(shù)據(jù)流中正確地區(qū)分一個個信號碼元，必須建立準確的時鐘同步等，實現(xiàn)起來比較復雜。l 單工、半雙工和全雙工傳輸（按數(shù)據(jù)電路的傳輸能力分）1、 單工傳輸傳輸系統(tǒng)的兩端數(shù)據(jù)只能沿單一方向發(fā)送和接收。2、 半雙工傳輸系統(tǒng)兩端可以在兩個方向上進行雙向數(shù)據(jù)傳輸，但兩個方向的傳輸不能同時進行，當其中一端發(fā)送時，另一端只能接收，反之亦然。3、 全雙工傳輸系統(tǒng)兩端可以在兩個方向上同時進行數(shù)據(jù)傳輸，即兩端都可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。8、 主要性能指標l 工作速率衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)通信能力1調(diào)制速率（又稱符號速率或碼元速率）（或） 定義每秒傳

7、輸信號碼元的個數(shù)，單位為波特（）。公式： （為符號間隔） l 數(shù)據(jù)傳信速率（簡稱傳信率）（或）定義每秒傳輸?shù)男畔⒘浚幢忍貍€數(shù)或二進制碼元的個數(shù)），單位為bits等。數(shù)據(jù)傳信速率與調(diào)制速率之間的關系為 例：設信號碼元時間長度為，當采用4電平傳輸時，求數(shù)據(jù)傳信速率和調(diào)制速率。解：調(diào)制速率為 數(shù)據(jù)傳信速率為 l 數(shù)據(jù)傳送速率定義單位時間內(nèi)在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的相應設備之間實際傳送的平均數(shù)據(jù)量，又稱有效數(shù)據(jù)傳輸速率。單位為比特秒（bits）、字符秒或碼組秒。實際的有效數(shù)據(jù)傳送速率是小于數(shù)據(jù)傳信速率的。l 有效性指標頻帶利用率定義系統(tǒng)的傳輸速率系統(tǒng)的頻帶寬度（） （2-3） 即 l 可靠性指標傳輸?shù)牟铄e率常

8、用的有誤碼率、誤字符率、誤碼組率等。它們的定義分別為： 誤碼率接收出現(xiàn)差錯的比特數(shù)總的發(fā)送比特數(shù) 誤字符（碼組）率=接收出現(xiàn)差錯的字符（碼組）數(shù)總的發(fā)送字符（碼組）數(shù) l 信道容量；無噪聲數(shù)字信道的信道容量：；第2章 數(shù)據(jù)信號的傳輸一、數(shù)據(jù)信號及特性描述 1、數(shù)據(jù)序列的電信號表示單極性不歸零信號：1為正，0為平；單極性歸零信號：1為正零，0為平；雙極性不歸零信號：1為正，0為負；雙極性歸零信號：1為正零，0為負零；偽三進制：1為正零或負零，0為零；差分信號：電位變化為正，不變?yōu)榱悖?（注：圖（f）中的差分信號是“1”電平改變，“0”電平不變，其規(guī)則也可以相反。）例1：已知二進制數(shù)據(jù)序列為101

9、0110，以矩形脈沖為例，畫出雙極性歸零信號的波形圖（設=T/2）。解： 例2：已知二進制數(shù)據(jù)序列為1100101，以矩形脈沖為例，畫出差分信號的波形圖（假設“1”電平改變，“0” 電平不變；初始電平為0）解： 二、傳輸信道及數(shù)據(jù)信號的基本傳輸方法 ·基帶傳輸 ·頻帶傳輸（或稱調(diào)制傳輸） ·數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸基帶數(shù)據(jù)信號的頻譜特性單極性碼既有連續(xù)譜，也有離散譜；雙極性碼只有連續(xù)譜，沒有離散譜；不歸零碼連續(xù)譜第一個零點為；歸零碼連續(xù)譜的第一個零點為2fs；第二節(jié) 數(shù)據(jù)信號的基帶傳輸基帶傳輸不搬移基帶數(shù)據(jù)信號頻譜的傳輸方式稱為基帶傳輸。一、基帶傳輸系統(tǒng)構成模型（能畫出下圖）

10、波形形成信號從1點到2點的過程叫波形形成。 各部分的作用：發(fā)送濾波器限制信號頻帶并起波形形成作用；信道是信號的傳輸媒介，可以是各種形式的電纜；接收濾波器用來濾除帶外噪聲和干擾，并起波形形成作用；均衡器用來均衡信道特性的不理想。網(wǎng)孔均衡用來消除“1”與的誤差。 二、理想低通形成網(wǎng)絡1、 理想低通形成網(wǎng)絡特性 幅度特性，相位特性 （3-10） 0 式中，為截止頻率，為固定時延。 圖參見教材P54圖3-9 （3-11）設，波形如教材P55圖3-10所示。理想低通沖激響應的特點是： 零點的位置 波形“尾巴”（即波形的前導和后尾）以的速度衰減。2、無符號間干擾的條件 1（歸一化值） （本碼判決點） 0

11、（非本碼判決點） 3、奈氏第一準則 奈氏第一準則用文字詳細表述是：如系統(tǒng)等效網(wǎng)絡具有理想低通特性，且截止頻率為時，則該系統(tǒng)中允許的最高碼元（符號）速率為2，這時系統(tǒng)輸出波形在峰值點上不產(chǎn)生前后符號間干擾。 奈氏第一準則的三個重要參量： 奈氏頻帶（） （極限） 奈氏速率 奈氏間隔 例1：在比特速率相同下，采用多電平傳輸?shù)姆査俾室猒，從而使碼元間隔 _，最后導致奈氏帶寬_。答： （）下降 增大 下降例2：一個理想基帶傳輸系統(tǒng)，若奈氏帶寬不變，采用8電平傳輸時的傳信速率與4電平傳輸時的傳信速率的關系為（ )答： 奈氏帶寬不變 符號速率 則不變 所以 l 理想低通形成網(wǎng)絡的特點： 滿足奈氏第一準則（

12、無符號間干擾）。頻帶利用率達到的極限。波形“尾巴”衰減較慢 對定時脈沖的精度要求較高。物理上不可實現(xiàn)。三、具有幅度滾降特性的低通形成網(wǎng)絡滾降低通1、滾降低通特性滾降低通特性參見教材P56圖3-11滾降系數(shù)（時是理想低通） 滾降低通形成網(wǎng)絡是否滿足無符號間干擾的條件？結論：若滾降低通網(wǎng)絡的幅度特性以C點（）呈奇對稱滾降，則其輸出響應波形在取樣判決點無符號間干擾（即滿足奈氏第一準則）。例1：一滾降低通網(wǎng)絡的幅度特性如圖所示，試判斷此滾降低通網(wǎng)絡是否滿足無符號間干擾的條件。（綜合練習習題與解答簡答題第5題） 解：此滾降低通網(wǎng)絡不滿足無符號間干擾的條件。因為：雖然它的幅度特性呈奇對稱滾降，但滾降的對稱

13、點不是（），而是（）。 例2：一形成濾波器幅度特性如下圖所示。 如果符合奈氏第一準則，其符號速率為多少？為多少？ 采用八電平傳輸時，傳信速率為多少？頻帶利用率為多少？ 解：如果符合奈氏第一準則，應以C點( ,0.5)呈奇對稱滾降，由圖示可得： 符號速率 滾降系數(shù) 傳信速率 頻帶利用率 例3：按奈氏第一準則設計一個基帶傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用4電平傳輸，滾降系數(shù)，傳信速率為。試定性畫出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)幅度特性，并標出位置。解： 2、升余弦滾降低通表達式參見教材P56（3-18） 升余弦滾降低通特性參見教材P56圖3-12 （3-19）波形參見教材P57圖3-13l 滾降低通形成網(wǎng)絡的特點：·

14、可滿足無符號間干擾的條件。·頻帶利用率不能達到的極限。·波形“尾巴”衰減較快。·物理上可實現(xiàn)。四、部分響應形成系統(tǒng) 概念部分響應形成系統(tǒng)是一種可實現(xiàn)的傳輸系統(tǒng)，它允許存在一定的、受控的碼間干擾，而在接收端可以加以消除，這樣的系統(tǒng)既能使頻帶利用率提高到理論上的最大值，又可近似地物理實現(xiàn)。這類系統(tǒng)稱為部分響應形成系統(tǒng)。形成思路如果形成波形是兩個（或兩個以上）在時間錯開的所組成，例如+，這樣合成波的表達式在分母通分之后將出現(xiàn)（或等）項，即波動衰減是隨著（或等）而增加，從而加快了響應波形的前導和后尾的衰減。1、第一類部分響應形成系統(tǒng)（余弦低通）（1）公式 （3-21） （

15、）（） （2） 參見教材P58圖3-15(a)特性參見教材P59圖3-16特性參見教材P59圖3-17 （余弦低通） （3）分析特性 參見教材P58圖3-14設 波形的特點： 零點的位置 波形的“尾巴”以的速度衰減波形是否無碼間干擾？ 結論：第一類部分響應形成系統(tǒng)的波形有碼間干擾。但若取樣判決點選在波峰往前（或往后）T/2處，只有前（或后）一個碼元對它有干擾，此干擾是固定的，可以消 除的。但有誤碼擴散問題。解決的辦法是采用有預編碼的第一類部分響應系統(tǒng)。（4）有預編碼的第一類部分響應系統(tǒng)（余弦低通）（綜合練習習題與解答計算題第3題）% 參見教材P58圖3-15（b） 預編碼 （3-22） 相關編

16、碼 （3-23）例： 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 00 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 2 1 1 1 0 0 1 2 發(fā)端 1 1 0 1 2 1 1 1 0 0 1 2 收端（設無誤碼，） 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0l 的規(guī)律 （是偽三電平）l 第一類部分響應系統(tǒng)的特點： ·有碼間干擾，但是固定的，可以消除的。 ·頻帶利用率能達到的極限。·波形“尾巴”衰減較快。·物理上可實現(xiàn)。2、第四類部分響應形成系統(tǒng)(正弦低通)（1）公式 （3-26） （2） 參見教材P59圖3-18 參見教材P

17、60圖3-19參見教材P60圖3-20 （正弦低通） （3）分析特性波形的特點： 波形的“尾巴”以的速度衰減 第四類部分響應形成系統(tǒng)的波形有碼間干擾。但是固定的，可以消除的。也有誤碼擴散問題，解決的辦法是采用有預編碼的第四類部分響應系統(tǒng)。（4）有預編碼的第四類部分響應系統(tǒng)（正弦低通）% （3-29）（3-30）例： 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 00 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0-1 1 0-1 1 0-1 1 0 0 發(fā)端 1 0-1 1 0-1 1 0-1 1 0 0 收端（設無誤碼，） 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0l 的規(guī)律

18、（是偽三電平）l 第四類部分響應系統(tǒng)的特點： ·有碼間干擾，但是固定的，可以消除的。 ·頻帶利用率能達到的極限。·波形“尾巴”衰減較快。 ·物理上可實現(xiàn)。五、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的時域均衡1、 時域均衡的作用（綜合練習習題與解答簡答題第8題）時域均衡的思路是消除接收的時域信號波形的取樣點處的碼間干擾，并不要求傳輸波形的所有細節(jié)都與奈氏準則所要求的理想波形完全一致。因此可以利用接收波形本身來進行補償以消除取樣點的符號間干擾，提高判決的可靠性。2、時域均衡的基本原理%l 時域均衡的均衡目標調(diào)整各增益加權系數(shù)，使得除以外的值為零，這就消除了符號間干擾。例：一個三抽頭

19、的時域均衡器，其輸入波形如下圖所示，其當2時，0，求當輸出波形滿足無符號間干擾的條件時，各增益加權系數(shù)應為多少？ 解： 滿足無符號間干擾時，有： 解方程求得： （注：教材中的示例假設只有3個取值，即當1時，0）l 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的眼圖最佳采樣時刻：在眼睛張開得最大的地方代表最佳采樣時刻；垂直張開度：反映系統(tǒng)對噪聲的容限；水平張開度：反映了傳輸系統(tǒng)的過門限點失真；正負不對稱度：表示系統(tǒng)所存在的非線性失真的程度；定時抖動靈敏度：斜率，反映了系統(tǒng)對定時偏差的靈敏度；第三節(jié) 數(shù)據(jù)信號的頻帶傳輸頻帶傳輸又稱調(diào)制傳輸，它是需要對基帶數(shù)據(jù)信號進行調(diào)制以實現(xiàn)頻帶搬移，即將基帶 數(shù)據(jù)信號的頻帶搬到話音頻帶上再傳輸

20、。數(shù)字調(diào)制的基本方法有三種： ·數(shù)字調(diào)幅（ASK） ·數(shù)字調(diào)相（PSK） ·數(shù)字調(diào)頻（FSK） 一、 頻帶傳輸系統(tǒng)參見教材P69圖3-33各部分的作用：·1點：數(shù)據(jù)信號為單或雙極性不歸零碼 ·發(fā)送低通數(shù)據(jù)信號經(jīng)發(fā)送低通基本上形成所需要的基帶信號（2點的信號叫基帶信號；發(fā)送低通一般是基帶形成濾波器的一部分，2點的功率譜近似為基帶形成濾波器的形狀） ·調(diào)制將基帶信號的頻帶搬到載頻（載波頻率）附近的上下邊帶，實現(xiàn)雙邊帶調(diào)制。假設基帶形成濾波器為第一類部分響應系統(tǒng)，2點的功率譜與調(diào)制后的雙邊功率譜如附圖27所示。 （中有直流分量中便有載頻分量

21、，直流分量調(diào)到處）·發(fā)送帶通形成信道可傳輸?shù)男盘栴l譜（取單或雙邊帶等傳輸）。·接收帶通除去信道中的帶外噪聲。·解調(diào)是調(diào)制的反過程，解調(diào)后的信號中有基帶信號和高次產(chǎn)物。·接收低通除去解調(diào)中出現(xiàn)的高次產(chǎn)物，并起基帶波形形成的作用（接收低通是基帶形成濾波器的另一部分）。·取樣判決對恢復的基帶信號取樣判決還原為數(shù)據(jù)序列。（8點的信號要滿足無符號間干擾的條件）l 頻帶傳輸系統(tǒng)與基帶傳輸系統(tǒng)的區(qū)別在于在發(fā)送端增加了調(diào)制，在接收端增加了解調(diào)，以實現(xiàn)信號的頻帶搬移，調(diào)制和解調(diào)合起來稱為Modem。l 從信號傳輸?shù)慕嵌龋粋€頻帶傳輸系統(tǒng)就相當于一個等效的基帶傳輸

22、系統(tǒng)。 l 符號速率二、數(shù)字調(diào)幅概念以基帶數(shù)據(jù)信號控制一個載波的幅度，稱為數(shù)字調(diào)幅，又稱幅移鍵控，簡寫為ASK。1、ASK信號及功率譜分析2ASK1不變，0歸零；抑制載頻的2ASK1不變，0相反；2ASK信號的帶寬是基帶信號帶寬的兩倍；l 調(diào)制后實現(xiàn)了雙邊帶調(diào)制數(shù)據(jù)序列是單極性碼中有直流分量中有載頻分量（2ASK） 數(shù)據(jù)序列是雙極性碼中無直流分量中無載頻分量（抑制載頻的2ASK）l 調(diào)制后的帶寬（設基帶形成濾波器為滾降低通）例：發(fā)送數(shù)據(jù)序列為100110，分別畫出單極性不歸零和雙單極性不歸零調(diào)制的2ASK信號波形（設）。解： 三、數(shù)字調(diào)相概念以基帶數(shù)據(jù)信號控制載波的相位，稱為數(shù)字調(diào)相，又稱相移

23、鍵控，簡寫為PSK。 二相調(diào)相 分類 四相調(diào)相 多相調(diào)相 八相調(diào)相 十六相調(diào)相 絕對調(diào)相參考相位：未調(diào)載波 相對調(diào)相參考相位：前一符號的已調(diào)載波相位1、二相數(shù)字調(diào)相畫圖方法：1、信息代碼à2PSK波形規(guī)律：“異變，同不變”，指：若本碼元與前一碼元相異，則本碼元內(nèi)2PSK信號的初相位相對于前一碼元內(nèi)2PSK信號的末相變化；否則不變。2、信息代碼à2DPSK波形規(guī)律：“1變，0不變”，指：信息代碼（絕對碼）為1時，本碼元內(nèi)2DPSK信號的初相位相對于前一碼元內(nèi)2DPSK信號的末期相變化；否則不變。解： 例2：已知2DPSK的波形如下圖所示，設初始相位為0，數(shù)據(jù)信號為“0”時，載

24、波相位改變0，數(shù)據(jù)信號為“1”時，載波相位改變。試寫出所對應的數(shù)據(jù)序列（設）。 解：所對應的數(shù)據(jù)序列為： 0 1 0 0 1 0 （3）二相調(diào)相的功率譜密度及頻帶利用率 二相調(diào)相（包括2PSK和2DPSK）的功率譜密度及頻帶利用率與抑制載頻的2ASK的功率譜密度及頻帶利用率相同。 例1：四相調(diào)相的相位變化如附圖40所示，假設基帶數(shù)據(jù)信號序列為0111001001，試寫出4DPSK已調(diào)波對應的相位，并畫出其矢量圖（假設初始相位為0）。 綜合練習習題與解答畫圖題第8題）%解：解題思路：首先將數(shù)據(jù)信號序列以二位數(shù)字為單位進行分組，然后再求每組數(shù)字的相位，如下題：01的相位為（初始相位為0+3/4=3

25、/4），11的相位為（前一相位3/4+/4=），00的相位為（前一相位+5/4=9/4=/4），依此類推。 基帶數(shù)據(jù)信號序列 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 相位(初始相位為0) 3/4 /4 0 3/4 矢量圖() 例2：已知4DPSK已調(diào)波對應的相位如下表所示（假設初始相位為0，相位變化規(guī)則按B方式工作），寫出所對應的基帶數(shù)據(jù)信號序列。 相位(初始相位為0) /4 3/4 0 基帶數(shù)據(jù)信號序列 解： 相位(初始相位為0) /4 3/4 0 基帶數(shù)據(jù)信號序列 1 1 0 1 1 0 0 0四、數(shù)字調(diào)頻畫圖方法：相位連續(xù)的2FSK：1不變，0頻率擴大一倍；相位不連續(xù)的2FSK：1不變，

26、0頻率擴大一倍，且0的初始相位為0；第3章 差錯控制第一節(jié) 差錯控制的基本概念一、差錯分類和錯誤圖樣1、差錯分類 差錯可以分為兩類：·隨機差錯·突發(fā)差錯三、差錯控制方式1、 檢錯重發(fā)或叫自動反饋重發(fā)（ARQ）實時性差；2、 前向糾錯（FEC）監(jiān)督碼多3、 混合糾錯檢錯（HEC）前兩者的混合，效率折中4、 信息反饋又稱回程校驗（IRQ）發(fā)送端不需要糾錯能力第二節(jié) 檢錯和糾錯的基本概念一、差錯控制的基本原理l 碼的糾檢錯能力是靠信息的冗余度換取的。 信息碼+監(jiān)督碼=碼組 + = l 監(jiān)督碼碼的糾檢錯能力 信道的傳輸效率（編碼效率） l 編碼效率 （4-6）二、碼距與檢錯和糾錯能

27、力1、 幾個概念·碼組的重量 ·碼距 ·漢明距離 例：一碼組集合 3 1 0 1 1 1 3 1 1 0 0 1 4 0 0 0 1 0 2 3 1 1 0 1 0 2 此碼組集合的漢明距離=2 2、 漢明距離與檢錯和糾錯能力的關系為檢測e個錯碼，要求最小碼距為：為糾錯t個錯碼，要求最小碼距為：為糾錯t個錯碼，同時檢測e個錯碼，要求最小碼距為：三、糾錯編碼的分類（1）按碼組的功能分有檢錯碼和糾錯碼兩類。（2）按碼組中監(jiān)督碼元與信息碼元之間的關系分有線性碼和非線性碼兩類。（3）按照信息碼元與監(jiān)督碼元的約束關系可分為分組碼和卷積碼（前后若干組的信息碼元有關）兩類。（4

28、）按照信息碼元在編碼前后是否保持原來的形式不變可劃分為系統(tǒng)碼和非系統(tǒng)碼。（5）按糾正差錯的類型可分為糾正隨機錯誤的碼和糾正突發(fā)錯誤的碼。（6）按照每個碼元取值來分可分為二進制碼與多進制碼。第三節(jié) 簡單的差錯控制編碼一、 奇偶監(jiān)督碼（=1，不一定）1、概念 ·偶監(jiān)督碼信息碼與監(jiān)督碼合在一起“1”的個數(shù)是偶數(shù) ·奇監(jiān)督碼信息碼與監(jiān)督碼合在一起“1”的個數(shù)是奇數(shù)2、監(jiān)督方程·偶監(jiān)督方程 ·奇監(jiān)督方程 例： 1 0 1 1 0 1 1 1（偶） 0（奇） 收端根據(jù)監(jiān)督方程是否滿足可判斷是否有誤碼最小碼距為2；3、檢錯能力（1）只能檢測奇數(shù)個錯誤，而不能檢測出偶數(shù)

29、個錯誤。 （2）適合檢測隨機差錯。二、水平奇偶監(jiān)督碼1、 構成思路將經(jīng)過奇偶監(jiān)督編碼的碼元序列按行排成方陣，每行為一組奇偶監(jiān)督碼，但發(fā)送時則按列的順序傳輸，接收端仍將碼元排成發(fā)送時方陣形式，然后按行進行奇偶校驗。例：數(shù)據(jù)序列 1101 1010 1110 1001（設每4位碼元為一組） 1 1 0 1 1 （以偶監(jiān)督為例） 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 監(jiān)督碼發(fā)送的數(shù)據(jù)序列為： 111110100110100110102、 檢錯能力（1） 可發(fā)現(xiàn)某一行上所有奇數(shù)個錯誤。（2） 能檢測出所有長度不大于方陣中行數(shù)的突發(fā)錯誤。 例：某系統(tǒng)采用水平奇監(jiān)督碼，其信息碼元如下

30、表，試填上監(jiān)督碼元，并寫出發(fā)送的數(shù)據(jù)序列，這樣的發(fā)送數(shù)據(jù)序列能檢測突發(fā)差錯的長度最大為多少？ 信息碼元 監(jiān)督碼元1 0 0 0 0 1 1 1 0 10 0 0 1 0 0 0 0 1 01 1 0 1 0 0 1 1 0 11 1 1 0 0 1 1 0 0 01 1 0 0 1 1 1 0 1 1 解： 信息碼元 監(jiān)督碼元1 0 0 0 0 1 1 1 0 10 0 0 1 0 0 0 0 1 01 1 0 1 0 0 1 1 0 11 1 1 0 0 1 1 0 0 01 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 發(fā)送的數(shù)據(jù)序列為： 10111001110001001100

31、00001100111011110100010011010101100 能檢測突發(fā)差錯的長度最大為5 二、 二維奇偶監(jiān)督碼（又稱行列監(jiān)督碼、方陣碼或水平垂直奇偶監(jiān)督碼）1、 思路二維奇偶監(jiān)督碼是將水平奇偶監(jiān)督碼推廣而得。它的方法是在水平監(jiān)督基礎上對方陣中每一列再進行奇偶校驗（即將數(shù)據(jù)序列排成方陣，每一行每一列都加奇或偶監(jiān)督碼），發(fā)送按列（或行）的順序傳輸。接收端仍將碼元排成發(fā)送時方陣形式，然后每一行每一列都進行奇偶校驗。例：數(shù)據(jù)序列 1100 1010 1110 1001（設每4位碼元為一組） 1 1 0 0 0 （以偶監(jiān)督為例） 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0

32、 0 0 1 1 監(jiān)督碼 監(jiān)督碼發(fā)送的數(shù)據(jù)序列為（按列的順序傳輸）：11110101000110000011001012、 檢錯能力 (1) 可發(fā)現(xiàn)某行或某列上奇數(shù)個錯誤。(2)能檢測出所有長度不大于方陣中行數(shù)（或列數(shù)）的突發(fā)錯誤。（3） 能檢測出偶數(shù)個錯誤。但若偶數(shù)個錯誤恰好分布在矩陣的四個頂點上時，這樣的偶 數(shù)個錯誤是檢測不出來的。(4)可以糾正一些錯誤，當某行某列均不滿足監(jiān)督關系而判定該行該列交叉位置的碼元有錯，從而糾正這一位上的錯誤。例1：某系統(tǒng)采用水平垂直偶校驗碼，試填出下列矩陣中5個空白碼位。0 1 0 1 1 0 1 01 1 1 0 0 0 0( ) 0 0 0( )1 1 0

33、 0 1 0( )1 1 1 0 1 0 0 0 0( )0 1( ) 解： 0 1 0 1 1 0 1 01 1 1 0 0 0 0(1) 0 0 0(0)1 1 0 0 1 0(1)1 1 1 0 1 0 0 0 0(1)0 1(0) 例2：如果水平垂直奇偶校驗碼中的碼元錯誤情況如下圖所示，試問能否檢驗出來？ 解：不能檢驗出來第四節(jié) 漢明碼及線性分組碼%一、漢明碼（綜合練習習題與解答計算題第10題）1、漢明碼 n為碼長，k為信息位數(shù)，監(jiān)督位數(shù)r=n-k； 與的關系為 （4-12）例1： 例2：如信息位為7位，要構成能糾正1位錯碼的漢明碼，至少要加幾位監(jiān)督碼？其編碼效 率為多少？解： 根據(jù)估

34、算得出編碼效率為 或者說 2、（7，4）漢明碼 （）（1） 監(jiān)督方程 （可產(chǎn)生（7，4）漢明碼） 參見教材P113（4-16）或（4-17）由此監(jiān)督方程可求出監(jiān)督碼，附在信息碼后即可得到（7，4）漢明碼 例：已知信息碼為1101，求所對應的（7，4）漢明碼。解：由監(jiān)督方程求監(jiān)督碼 此（7，4）漢明碼為1101010（2）糾檢錯方法接收端收到（7，4）漢明碼，由下述方程計算較正子，然后查表4-4可知此（7，4）漢明碼是否有錯以及差錯的確切位置。 （4-13）（4-15） 表4-4參見教材P112例：接收端收到某（7，4）漢明碼為1001010，此（7，4）漢明碼是否有錯？錯碼位置為何？解：計算較

35、正子 較正子為110，此（7，4）漢明碼有錯，錯碼位置為。l （7，4）漢明碼的 能檢錯2位或糾錯1位l （7，4）漢明碼的l 漢明碼屬于線性分組碼二、線性分組碼1、 概念 線性碼是指信息位和監(jiān)督位滿足一組線性方程的碼；分組碼是監(jiān)督碼僅對本碼組起監(jiān)督作用，既是線性碼又是分組碼稱為線性分組碼。2、線性分組碼的主要性質（1）封閉性所謂封閉性，是指一種線性碼中的任意兩個碼組之模二和仍為這種碼中的一個碼組。（2）碼的最小距離等于非零碼的最小重量例1：根據(jù)此性質可求出表4-5的（7，4）漢明碼的例2：已知一個線性分組碼的碼組集合為： 000000，001110，010101，011011，100011，

36、101101，110110，111000 求該碼組集合的漢明距離。解：根據(jù)線性分組碼的性質可以求出此碼組集合的漢明距離為3。第五節(jié) 循環(huán)碼%循環(huán)碼是線性分組碼中一類重要的碼。一、循環(huán)碼的循環(huán)特性校正子的校驗：S1=a6+a5+a4+a2;S2=a6+a5+a3+a1;S3=a6+a4+a3+a0;S1S2S3指出錯碼；1、 碼的多項式碼組 多項式 （4-38）例1：=1011011例2：已知，寫出對應的碼組。解：=11010012、 循環(huán)特性循環(huán)性即循環(huán)碼中任一許用碼組經(jīng)過循環(huán)移位后（將最右端的碼元移至左端，或反之） 所得到的碼組仍為它的一許用碼組。 參見教材P117表4-6例：已知（7，3）

37、循環(huán)碼的一個許用碼組，試將所有其余的許用碼組填入下表。 信 息 位 監(jiān) 督 位 信 息 位 監(jiān) 督 位 0 0 1 0 1 1 1解： 信 息 位 監(jiān) 督 位 信 息 位 監(jiān) 督 位 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 3.5卷積碼其監(jiān)督位不僅取決于這段時間中的k個信息位，而且還取決于前N-1段規(guī)定時間內(nèi)的信息位。 3.6簡單差錯控制協(xié)議l 停止等待協(xié)議重復幀是一種不允許出現(xiàn)的差錯，解決辦法是使發(fā)送端給每一個

38、數(shù)據(jù)幀帶上不同的發(fā)送序號；發(fā)送緩沖區(qū)要保留該數(shù)據(jù)幀的副本備用； l 自動重發(fā)請求（ARQ）自動重發(fā)方式返回重發(fā)，即出錯幀后的各幀都要重發(fā)；選擇重發(fā)只重發(fā)出錯幀；連續(xù)ARQ協(xié)議選擇重發(fā)ARQ協(xié)議發(fā)送方式連續(xù)發(fā)送連續(xù)發(fā)送傳輸效率比較高最高控制方式比較簡單比較復雜緩沖存儲器發(fā)送端有發(fā)送、接收端都有成本較低較高l 滑動窗口協(xié)議意義限制已經(jīng)發(fā)送的但未被確認的數(shù)據(jù)幀的數(shù)目；發(fā)送窗口尺寸與編號比特數(shù)n的關系： ；第四章 數(shù)據(jù)交換 1.電路交換方式；建立一條實際的物理鏈路；與傳統(tǒng)電話網(wǎng)相比：不需要調(diào)制解調(diào)器；采用的信令格式和通信過程不同；主要設備； 優(yōu)點：信息的傳輸時延??；交換機對用戶的數(shù)據(jù)信息不存儲、分析和

39、處理；信息的編碼方法和信息格式由通信雙方協(xié)調(diào)，不受網(wǎng)絡限制； 缺點：電路持續(xù)時間較長；電路資源被通信雙方獨占；電路交換機不具備變碼、變速等功能；有呼損，當對方用戶終端忙活交換網(wǎng)負載過重而交不通，則出現(xiàn)呼損；傳輸質量較差；2、 報文交換方式存儲轉發(fā)方式，不是交互式和實時的，不過可以設置優(yōu)先級；組成；不利于實時通信，適用于大眾電報和電子信箱業(yè)務；3、 分組交換報文交換的切割板；一般終端需經(jīng)過分組裝拆設備PAD才能接入分組交換網(wǎng)；最基本的思想是實現(xiàn)通信資源的共享，具體采用統(tǒng)計時分復用； 優(yōu)點：傳輸質量高；（差錯控制、流量控制）可靠性高（自由選擇傳輸路徑）；為不同種類的終端相互通信提供方便(以X.25

40、建議的規(guī)程向用戶提供統(tǒng)一的接口）；能滿足通信實時性要求（傳輸時延小，變化范圍不大）；可實現(xiàn)分組多路通信（每個分組都有控制信息）；經(jīng)濟性好（交換機的大存儲容量，降低了網(wǎng)內(nèi)設備的費用，還有中繼線的使用費用）； 缺點：網(wǎng)絡附加的控制信息較多，傳輸效率較低；要求交換機有較高的處理能力；傳輸方式：l 數(shù)據(jù)包方式（UDP）：以報文形式發(fā)送，每個分組獨立尋找路徑，在網(wǎng)絡終點需要重新排序；分組型終端有排序功能，一般沒有；對網(wǎng)絡擁塞或故障的適應能力較強，l 虛電路方式：在終端之間建立邏輯上的連接，不獨占線路和交換機的資源；終端與交換機，交換機之間（來源不同）的邏輯信道號都不一樣；特點：一次通信具有呼叫建立、數(shù)據(jù)

41、傳輸和呼叫清除3個階段，對于數(shù)據(jù)量較大的通信傳輸效率高；終端之間的路由在數(shù)據(jù)傳送前已被決定；不需對分組重新排序，時延較小，不容易造成分組丟失；重連接：在源節(jié)點處保留用戶呼叫的信息；由源節(jié)點處開始建立新的虛電路；每個節(jié)點都保留用戶呼叫的信息，在故障線路的點處繼續(xù)建立新的虛電路； 分組長度的選?。悍纸M長度：L=h+x；分組交換機發(fā)送一個分組的時間為； 分組長度和交換機費用：存儲器費用與分組長度成正比分組處理費用與分組數(shù)量成正比；最佳分組長度與誤碼率：；最高信道利用率：；分組長度以164096B之間的2的n次方字節(jié)為標準分組長度；4、幀方式分組交換的一種，在數(shù)據(jù)鏈路陳上使用簡化的方式傳送和交換數(shù)據(jù)單

42、元的一種方式；簡化了分組交換網(wǎng)中分組交換機的功能，從而降低了傳輸時延，節(jié)省了開銷，提高了信息傳輸效率；5、 幾種交換方式的比較電路交換報文交換分組交換網(wǎng)絡時延最小大較小可靠性一般較高高統(tǒng)計時分復用不是是是突發(fā)業(yè)務適用性無較好好電路利用率低高高異種終端相互通信不可以可以可以實時性會話業(yè)務適用不適用適用開銷最小大最大第5章 通信協(xié)議1、 通信協(xié)議事先制定一些通信雙方共同遵守的規(guī)則、約定；2、 開放系統(tǒng)互連參考模型服務指某一層及其以下各層通過接口提供給上層的一種能力；物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層運輸層會話層表示層應用層；物理層的典型協(xié)議：RS-232C，RS-449/422/423,V.24,V.28,X

43、.20和X.21等；數(shù)據(jù)鏈路層的常用協(xié)議：基本型傳輸控制規(guī)程和高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程HDLC；網(wǎng)絡層的協(xié)議是X.25分組級協(xié)議；3、 物理接口標準的基本特性機械特性描述連接器即接口接插件的插頭、插座的規(guī)格，尺寸、針的數(shù)量與排列情況，主要由ISO制定；電氣特性描述了接口的電氣連接方式；功能特性描述了接口電路的名稱和功能定義；V.24、X.24規(guī)程特性描述了接口電路間的相互關系、動作條件、及在接口傳輸數(shù)據(jù)需要執(zhí)行的時間順序；CCITT V.24、V.55、V.54；4、 數(shù)據(jù)鏈路傳輸控規(guī)程概述為了保證DTE與網(wǎng)絡之間或DTE與DTE之間有效、可靠地傳輸數(shù)據(jù)信息。功能：l 幀控制封裝成幀；l 透明傳輸；l 差錯控制采用糾錯編碼技術；l 流量控制對鏈路上的信息流量進行調(diào)節(jié)；l 鏈路管理對控制信息的基本管理；l 異常狀態(tài)的恢復當鏈路發(fā)生異常時，能夠自動重新啟動恢復到正常工作狀態(tài)；5、 基本型傳輸控制規(guī)程l 特征