數(shù)據(jù)通信技術(shù)總復(fù)習(xí)

1、第一章 緒論1.消息、信號(hào)、信息與數(shù)據(jù)的關(guān)系消息是指能夠向人們表達(dá)客觀物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和主觀思維活動(dòng)的文字、符號(hào)、數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像等。具有以下特點(diǎn)：能夠被通信雙方理解； 可以傳遞。信號(hào)： 把消息轉(zhuǎn)換成適合于信道傳輸?shù)奈锢砹?，就是信?hào)。信號(hào)的特性可以通過(guò)幅度、頻率、相位等參量來(lái)描述，從信號(hào)的特性出發(fā)可將其分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩大類(lèi)。信息就是包含在消息中對(duì)通信方有意義的那部分內(nèi)容。數(shù)據(jù)就是賦予一定含義的數(shù)字、字母、文字等符號(hào)及其組合，它是消息的一種表現(xiàn)形式。2.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)由數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE、數(shù)據(jù)電路終結(jié)設(shè)備DCE以及傳輸信道三部分組成。3.數(shù)據(jù)通信及其特點(diǎn)數(shù)據(jù)通信是將計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信

2、技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、交換、處理等功能的通信技術(shù)，所以其含義包括利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和利用通信設(shè)備和傳輸線路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸兩方面的內(nèi)容。其特點(diǎn)： 計(jì)算機(jī)終端等機(jī)器作為主體直接參與通信 傳輸速率高，要求通信終端的響應(yīng)速度快 傳輸系統(tǒng)質(zhì)量要求高，誤碼率最大不能超過(guò)10-64.通信協(xié)議及其作用通信協(xié)議就是通信雙方事先約定好的雙方都必須遵守的通信規(guī)則，它實(shí)際上是一些通信規(guī)則集。通信協(xié)議一般由語(yǔ)法、語(yǔ)義和時(shí)序三個(gè)要素組成，語(yǔ)法即各種數(shù)據(jù)報(bào)文的封裝格式，語(yǔ)義即各種命令及應(yīng)答的含義，時(shí)序即進(jìn)程操作順序的詳細(xì)說(shuō)明。其作用：數(shù)據(jù)通信中機(jī)器要自主完成諸如通信鏈路的建立、維護(hù)和釋放，傳輸錯(cuò)誤的發(fā)現(xiàn)與糾正（差錯(cuò)控

3、制），數(shù)據(jù)流量的控制等任務(wù)。5.數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸是將數(shù)據(jù)編碼成二進(jìn)制或者多進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的形式在信道中傳輸，根據(jù)數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸模式和工作方式的不同可以細(xì)分為以下幾種傳輸方式: 基帶傳輸與頻帶傳輸 并行傳輸與串行傳輸 異步傳輸與同步傳輸 單工、半雙工與雙工傳輸6.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)質(zhì)量指標(biāo)是指用來(lái)衡量一個(gè)通信系統(tǒng)性能優(yōu)劣的技術(shù)指標(biāo)，對(duì)于數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其質(zhì)量指標(biāo)有很多種。主要指標(biāo)： 有效性是指給定信道內(nèi)傳輸信息的多少， 常通過(guò)傳輸速率、頻帶利用率來(lái)描述； 可靠性是指給定信道內(nèi)傳輸信息的準(zhǔn)確程度，常通過(guò)誤碼率、誤比特率等來(lái)描述。其他指標(biāo)： 標(biāo)準(zhǔn)性用來(lái)衡量描述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、接口、協(xié)議等的標(biāo)準(zhǔn)化程度

4、經(jīng)濟(jì)性用來(lái)描述系統(tǒng)的性能價(jià)格比 可維護(hù)性用來(lái)描述系統(tǒng)故障處理與系統(tǒng)維護(hù)的復(fù)雜程度 可用度用來(lái)描述系統(tǒng)正常工作能力的高低7.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)通常分為資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)兩部分。（1）資源子網(wǎng)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、終端、各種外圍設(shè)備以及各種信息資源庫(kù)等組成，其作用是處理網(wǎng)內(nèi)各種數(shù)據(jù)并向用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。（2）通信子網(wǎng)由通信控制處理機(jī)、通信線路等組成，主要完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸與交換等通信處理功能。8.數(shù)據(jù)通信網(wǎng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是在通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上依靠分布在各處的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、數(shù)據(jù)交換設(shè)備和通信線路所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，其根本任務(wù)是在網(wǎng)絡(luò)上透明、無(wú)錯(cuò)、快速地交換和傳輸數(shù)據(jù)，即計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的通信子網(wǎng)，對(duì)其基本要求有快速的交

5、換與傳輸、高度的標(biāo)準(zhǔn)化和完善的網(wǎng)絡(luò)管理等 。 按照有無(wú)交換可分為： 交換網(wǎng)、廣播網(wǎng) 按照交換方式的不同可以分為：電路交換網(wǎng)、報(bào)文交換網(wǎng)、分組交換網(wǎng) 9.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)就是指層次結(jié)構(gòu)、各層協(xié)議以及層間接口協(xié)議的集合。分層模型的分層通常要遵守以下幾個(gè)主要原則：(1)每層完成特定的功能；(2) 各層相對(duì)獨(dú)立；(3) 層間接口清晰，要有利于標(biāo)準(zhǔn)化，且跨越接口的信息應(yīng)盡量少；(4) 層數(shù)要適中。目前，典型的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：（1）開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型（ISO的OSI網(wǎng)絡(luò)模型）（2）Internet參考模型（TCP/IP網(wǎng)絡(luò)模型）10.標(biāo)準(zhǔn)化組織組織名稱(chēng)主要貢獻(xiàn)國(guó)際電信聯(lián)盟ITU-TCCITT X系

6、列、V系列建議國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO開(kāi)放系統(tǒng)互連基本參考模型OSI/RM電氣與電子工程師協(xié)會(huì)IEEE局域網(wǎng)IEEE802.x標(biāo)準(zhǔn)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA物理層協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)EIA-RS-232因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)局IABInternet策略與標(biāo)準(zhǔn)，TCP/IP第二章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)1. 信號(hào)的頻譜 確值信號(hào)的頻譜為其傅氏變換：或 隨機(jī)信號(hào)的頻譜常用其功率普密度表示： 功率普密度與信號(hào)平均功率的關(guān)系：2. 信號(hào)的帶寬 信號(hào)的絕對(duì)帶寬(B)通常是指信號(hào)頻譜正頻域非零部分對(duì)應(yīng)的頻率范圍，如下圖所示： 基帶數(shù)據(jù)信號(hào)的一般都具有無(wú)窮大的絕對(duì)帶寬，如下圖所示：依據(jù)信號(hào)功率譜定義了以下幾種等效帶寬：(1) 零點(diǎn)帶寬 數(shù)據(jù)信

7、號(hào)頻譜主要能量是集中在第一個(gè)零點(diǎn)之內(nèi)的，當(dāng)其旁瓣不足以引起信號(hào)失真時(shí)，定義 fb為信號(hào)的零點(diǎn)帶寬。(2) 百分比帶寬百分比帶寬由下式來(lái)定義：其中 fr稱(chēng)為百分比帶寬，可以取96%、98%、99%等值，其含義是，在該帶寬范圍內(nèi)信號(hào)的功率占總功率。(3) 矩形等效帶寬 對(duì)于具有在零點(diǎn)或中心頻率處取最大值頻譜結(jié)構(gòu)的信號(hào)，如下圖所示，可以定義矩形等效帶寬BC。其含義為：(4) 3dB帶寬 3dB帶寬又稱(chēng)半功率帶寬，如下圖所示：信號(hào)頻譜在 f0 處取最大值，且。3調(diào)制解調(diào)定義 時(shí)域定義： 調(diào)制就是用基帶信號(hào)去控制載波信號(hào)的某個(gè)或幾個(gè)參量的變化，將信息荷載在其上形成已調(diào)信號(hào)傳輸，而解調(diào)是調(diào)制的反過(guò)程，通過(guò)

8、具體的方法從已調(diào)信號(hào)的參量變化中將恢復(fù)原始的基帶信號(hào)。 頻域定義： 調(diào)制就是將基帶信號(hào)的頻譜搬移到信道通帶中或者其中的某個(gè)頻段上的過(guò)程，而解調(diào)是將信道中來(lái)的頻帶信號(hào)恢復(fù)為基帶信號(hào)的反過(guò)程。 調(diào)制解調(diào)器(Modem)就是調(diào)制和解調(diào)的統(tǒng)稱(chēng)。4調(diào)制分類(lèi)按照調(diào)制信號(hào)x(t)的類(lèi)型：模擬調(diào)制、數(shù)字調(diào)制；按照載波類(lèi)型：連續(xù)載波調(diào)制、脈沖載波調(diào)制；按照調(diào)制器功能：幅度調(diào)制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制5解調(diào)分類(lèi) 相干解調(diào)：通過(guò)本地相干載波進(jìn)行相干運(yùn)算，從已調(diào)信號(hào)的相位變化中恢復(fù)原始信號(hào)的方法。其模型如下圖所示：假設(shè)初始相位是0，則：所以經(jīng)理想低通濾波器LPF之后，輸出信號(hào)為： 非相干解調(diào)：其原理是從已調(diào)信號(hào)的幅度變化

9、中提取調(diào)制信號(hào)， 因?yàn)槠洳恍枰捷d波，所以又稱(chēng)之為非同步解調(diào)。非相干解調(diào)器通常存在門(mén)限效應(yīng)，故小信噪比輸入時(shí)并不適用。6門(mén)限效應(yīng)是指當(dāng)解調(diào)器輸入信噪比下降到一定程度時(shí)，輸出信噪比急劇惡化的現(xiàn)象。7輸出信噪比是輸出信號(hào)與輸出噪聲平均功率之比，是衡量通信可靠 性的一個(gè)指標(biāo)，與誤碼率有直接關(guān)系。8傳輸信道分類(lèi) 調(diào)制信道：從調(diào)制器出發(fā)到解調(diào)器為至的所有通信設(shè)備和傳輸媒介。 編碼信道：從編碼器出發(fā)到譯碼器為至的所有通信設(shè)備和傳輸媒介 無(wú)記憶信道是指?jìng)鬏斶^(guò)程中錯(cuò)誤碼元相互統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的信道。 有記憶信道是指錯(cuò)誤碼元之間具有某種統(tǒng)計(jì)相關(guān)性的信道。9高斯白噪聲可以從以下兩方面對(duì)高斯白噪聲下定義 ： 其任意維概率

10、密度函數(shù)都服從高斯分布(即正態(tài)分布)高斯噪聲 在整個(gè)頻域具有均勻分布的功率譜密度白噪聲10信道容量 奈奎斯特信道容量公式理想信道(無(wú)噪聲、無(wú)碼間干擾)時(shí)帶寬與速率的關(guān)系其中B為帶寬單位是Hz，M為傳輸時(shí)數(shù)據(jù)信號(hào)的取值狀態(tài)，即采用M進(jìn)制傳輸。 香農(nóng)信道容量公式其中B為帶寬，單位是Hz，S/N為信噪功率比 。11信號(hào)無(wú)失真?zhèn)鬏斒侵感盘?hào)經(jīng)過(guò)線性系統(tǒng)后只有幅度的衰減或放大，以及時(shí)延，而無(wú)波形失真。對(duì)應(yīng)的時(shí)域信號(hào)為：對(duì)應(yīng)的頻域信號(hào)為：12多路復(fù)用 頻分復(fù)用（FDM）是指將傳輸信道在頻率域分割成若干個(gè)字信道，每條字信道傳輸一路信號(hào)的復(fù)用方式。 時(shí)分復(fù)用（TDM）原理是將信道占用時(shí)間分成若干個(gè)小的時(shí)間片，稱(chēng)

11、之為時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙就是一條時(shí)分復(fù)用信道，可以傳輸一個(gè)用戶的信號(hào)。 波分復(fù)用是指在一根光纖上，同時(shí)傳送多個(gè)波長(zhǎng)不同的光載波，其基本原理與頻分復(fù)用相同，區(qū)別僅在于FDM使用的是電載波，而 WDM使用的是光載波。13奈奎斯特抽樣定理對(duì)于帶限低通信號(hào)，若以大于其最高頻率2倍的速率對(duì)其抽樣，就可以通過(guò)低通濾波器從樣值信號(hào)(PAM信號(hào))中恢復(fù)出原始信號(hào) 。14各種國(guó)際編碼標(biāo)準(zhǔn)，NO.5、NO.2、EBCDIC等。15語(yǔ)音編碼就是指模擬話音信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程，其主要有波形編碼、 參量編碼和混合編碼三種方式。（1）波形編碼 波形編碼的基本原理是將話音信號(hào)經(jīng)抽樣、量化、編碼后傳輸，接收端將接收到的信號(hào)譯碼后經(jīng)低通

12、濾波器即可恢復(fù)原始話音信號(hào)，因?yàn)檫@種方式是以重建信號(hào)波形為目的，故稱(chēng)之為波形編碼。 波形編碼的理論基礎(chǔ)是奈奎斯特低通信號(hào)抽樣定理。 波形編碼通常的編碼技術(shù)有脈沖編碼調(diào)制(PCM),增量調(diào)制(M),差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM) 和自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM)等。（2）參量編碼 參量編碼技術(shù)是以語(yǔ)音信號(hào)產(chǎn)生的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，從輸入語(yǔ)音信號(hào)分析出模型參數(shù)（主要是指表征聲門(mén)振動(dòng)的激勵(lì)參數(shù)和表征聲道特性的聲道參數(shù)），然后在解碼端根據(jù)這些模型參數(shù)來(lái)恢復(fù)語(yǔ)音。 （3）混合編碼 混合編碼是在保留參數(shù)模型技術(shù)精華的基礎(chǔ)上，應(yīng)用波形編碼準(zhǔn)則優(yōu)化激勵(lì)信號(hào)在4.89.6Knit/s的數(shù)碼率上獲得較高質(zhì)量的合成

13、語(yǔ)音。16哈夫曼編碼Huffman編碼基本思想是：出現(xiàn)概率大的字符編長(zhǎng)度較短的碼，反之出現(xiàn)概率小的字符對(duì)應(yīng)的編碼長(zhǎng)度較大。其編碼冗余最小，理論上能夠達(dá)到8：1的壓縮比。其編碼過(guò)程實(shí)際上是在依概率從樹(shù)葉到樹(shù)根構(gòu)造二叉樹(shù)，具體如下： 為每個(gè)字符指定1個(gè)只包含1個(gè)節(jié)點(diǎn)二叉樹(shù)，把字符出現(xiàn)的概率作為對(duì)應(yīng)樹(shù)的權(quán)值 ； 尋找權(quán)值最小的兩棵樹(shù)(若多于兩棵則隨機(jī)選取)，將其作為子樹(shù)，合并成一棵帶有新的根節(jié)點(diǎn)樹(shù)，新樹(shù)的權(quán)值為前兩者之和； 重復(fù)上述兩步直至只剩一棵樹(shù)。舉例分析17LZW編碼 ：基于碼本的數(shù)據(jù)壓縮編碼方式。LZ算法的滑動(dòng)窗口編碼模型，LZW算法是通過(guò)對(duì)LZ算法修正得到的，二者的區(qū)別在于LZW中的字符串

14、字典的大小是在不斷增大的，我們把這個(gè)字典稱(chēng)為串表或編碼轉(zhuǎn)換表。18游程編碼 游程：數(shù)據(jù)流流中連續(xù)出現(xiàn)同一字符的字符串； 游程編碼：針對(duì)游程長(zhǎng)度進(jìn)行壓縮編碼的方法。游程編碼就是把每個(gè)游程用一個(gè)符號(hào)再加上游程長(zhǎng)度來(lái)取代，其實(shí)現(xiàn)很容易，而且對(duì)于具有長(zhǎng)重復(fù)值的串的壓縮編碼很有效。例如對(duì)于圖像信號(hào)。19常用的數(shù)據(jù)壓縮編碼包括：哈夫曼編碼、LZW編碼、游程編碼。20同步就是指收發(fā)雙方在時(shí)間上步調(diào)一致。 按照同步的功能可以分為：載波同步、位同步、群同步和網(wǎng)同步。 按照獲取同步信息的不同可以分為：外同步和自同步。21載波同步 在接收端采用相干解調(diào)時(shí)，收端需要提供一個(gè)與接收信號(hào)的調(diào)制載波同步的本地參考載波，該載

15、波的獲取稱(chēng)之為載波提取或載波同步。22位同步 在數(shù)據(jù)通信中任何消息都是通過(guò)一串碼元序列傳輸?shù)?，所以接收時(shí)需要知道每個(gè)碼元的起止時(shí)刻，這就要求接收端必須提供一個(gè)位定時(shí)脈沖序列，要求該序列的重復(fù)頻率與碼元速率相同，相位與最佳取樣判決時(shí)刻一致，將提取這種定時(shí)脈沖序列的過(guò)程稱(chēng)為位同步。23群同步 在數(shù)據(jù)通信中，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息按照字符或一定的數(shù)據(jù)格式(幀)傳輸，接收端必須正確地區(qū)分出字符與幀，即群同步，包括字同步、句同步、幀同步等24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(chēng)符號(hào)速率或碼元速率）（或） 定義每秒傳輸信號(hào)碼元的個(gè)數(shù)，單位為波特（）。公式： （為符號(hào)間隔） （2）數(shù)據(jù)傳信速率（簡(jiǎn)

16、稱(chēng)傳信率）（或）定義每秒傳輸?shù)男畔⒘浚幢忍貍€(gè)數(shù)或二進(jìn)制碼元的個(gè)數(shù)），單位為bits等。l 數(shù)據(jù)傳信速率與調(diào)制速率之間的關(guān)系為例：設(shè)信號(hào)碼元時(shí)間長(zhǎng)度為，當(dāng)采用4電平傳輸時(shí)，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（3）數(shù)據(jù)傳送速率定義單位時(shí)間內(nèi)在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的相應(yīng)設(shè)備之間實(shí)際傳送的平均數(shù)據(jù)量，又稱(chēng)有效數(shù)據(jù)傳輸速率。單位為比特秒（bits）、字符秒或碼組秒。l 實(shí)際的有效數(shù)據(jù)傳送速率是小于數(shù)據(jù)傳信速率的。25有效性指標(biāo)頻帶利用率定義系統(tǒng)的傳輸速率系統(tǒng)的頻帶寬度（） 即26可靠性指標(biāo)傳輸?shù)牟铄e(cuò)率常用的有誤碼率、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(cuò)的比特?cái)?shù)總的發(fā)

17、送比特?cái)?shù) 誤字符（碼組）率=接收出現(xiàn)差錯(cuò)的字符（碼組）數(shù)總的發(fā)送字符（碼組）數(shù)例：某數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)調(diào)制速率為1200，采用8電平傳輸，假設(shè)100秒誤了1個(gè)比特，求誤碼率。設(shè)系統(tǒng)的帶寬為600Hz,求頻帶利用率為多少。解：數(shù)據(jù)傳信速率為 誤碼率接收出現(xiàn)差錯(cuò)的比特?cái)?shù)總的發(fā)送比特?cái)?shù)第三章 數(shù)據(jù)信號(hào)基帶傳輸1基帶傳輸中設(shè)計(jì)或選擇信號(hào)碼型對(duì)時(shí)的要求 不含直流分量，且高頻分量和低頻分量要少 便于定時(shí)與同步信息地提取 編碼方案對(duì)信源透明 碼型具有一定抗噪聲性能 碼型具有較高的編碼效率 碼型沒(méi)有或者只有很小的誤碼增值 碼型變換設(shè)備要簡(jiǎn)單可靠 2常用基帶信號(hào)：NRZ碼、雙極性碼、RZ碼、雙極性歸零碼、雙相碼、AM

18、I碼、HDB3碼、曼徹斯特碼等3基帶傳輸系統(tǒng)的組成 碼型變換器是將數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成更適合于信道傳輸?shù)拇a型 發(fā)送濾波器進(jìn)行信號(hào)波形轉(zhuǎn)換 接收濾波器完成抑制帶外噪聲、均衡信號(hào)波形等功能，使其輸出波形更有利于抽樣判決 同步系統(tǒng)作用是通過(guò)特定方法提取同步信息，并產(chǎn)生同步控制信號(hào) 抽樣判決器是在位同步脈沖的控制下對(duì)信號(hào)波形抽樣，并按照特定碼型的判決規(guī)則恢復(fù)原始數(shù)據(jù)信號(hào)4碼間干擾由于系統(tǒng)的傳輸特性不理想，致使碼元波形畸變，引起前后碼元相互干擾的現(xiàn)象。5無(wú)碼間干擾傳輸?shù)念l域條件基帶傳輸系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型：只需要對(duì)H()作合理設(shè)計(jì)，在抽樣判決器前就可以得到理想的波形。當(dāng)h(t)滿足下式時(shí)就可以消除碼間干擾。進(jìn)而得到

19、無(wú)碼間干擾傳輸?shù)念l域條件：基帶傳輸系統(tǒng)的等效傳輸特性滿足理想傳輸特性。此時(shí)系統(tǒng)的沖激響應(yīng)滿足無(wú)碼間干擾的時(shí)域條件，可實(shí)現(xiàn)無(wú)碼間干擾的傳輸。6理想低通傳輸特性當(dāng)系統(tǒng)的傳輸特性在奈氏帶寬內(nèi)就是理想低通特性。此時(shí)系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)為：7奈奎斯特第一準(zhǔn)則當(dāng)系統(tǒng)的傳輸特性在奈氏帶寬內(nèi)是理想低通特性時(shí)，若發(fā)送端以其截至頻率兩倍的速率傳輸信號(hào)，接收端仍以間隔Tb在碼元峰值處抽樣就可以消除碼間干擾，此時(shí)可以得到最大的頻帶利用率2Baud/Hz。8滾降特性 圖中N=/Tb，是奈氏帶寬 只要H1()正負(fù)頻域部分分別關(guān)于(N, 0)和(-N, 0)對(duì)稱(chēng)就可以產(chǎn)生滾降 =r /N為滾降系數(shù)，01，=0時(shí)，就是理想低通

20、特性這樣產(chǎn)生的傳輸特性對(duì)應(yīng)的在奈氏帶寬內(nèi)的等效特性能滿足無(wú)碼間干擾的要求。 升余弦特性單位沖激響應(yīng)為：頻帶利用率：帶寬：；頻帶利用率：9眼圖是一種常用估計(jì)碼間干擾大小的實(shí)驗(yàn)方法。在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)收端接收濾波器之后跨接一個(gè)示波器，然后調(diào)節(jié)示波器的水平掃描周期，當(dāng)其為碼元周期的整數(shù)倍時(shí)，示波器上就會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似眼睛的圖形。理想眼圖的模型：10改善數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)性能的幾個(gè)措施（1）部分響應(yīng)部分響應(yīng)形成系統(tǒng)是一種可實(shí)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(shí)現(xiàn)。這類(lèi)系統(tǒng)稱(chēng)為部分響應(yīng)形成系統(tǒng)。部分響應(yīng)波形頻帶利用率高，

21、且擺尾衰減速度快，由多個(gè)抽樣函數(shù)Sa(t)加權(quán)移相疊加得到，其一般表達(dá)式為：其中k1,k2,kN是N個(gè)抽樣函數(shù)的加權(quán)系數(shù)，一般取1、0、2，部分響應(yīng)波形的譜函數(shù)為：這樣合成波的表達(dá)式在分母通分之后將出現(xiàn)（或等）項(xiàng)，即波動(dòng)衰減是隨著（或等）而增加，從而加快了響應(yīng)波形的前導(dǎo)和后尾的衰減。（2）時(shí)域均衡l 時(shí)域均衡的思路是消除接收的時(shí)域信號(hào)波形的取樣點(diǎn)處的碼間干擾，并不要求傳輸波形的所有細(xì)節(jié)都與奈氏準(zhǔn)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(lái)進(jìn)行補(bǔ)償以消除取樣點(diǎn)的符號(hào)間干擾，提高判決的可靠性。 時(shí)域均衡器原理單位沖激響應(yīng)，當(dāng)x(t)輸入時(shí)均衡器輸出y(t)為。于是，在第k個(gè)碼元的抽樣時(shí)刻

22、kTb+t0就有：，簡(jiǎn)記為。上式說(shuō)明，在第k碼元的抽樣時(shí)刻得到的樣值是由2N+1個(gè)信號(hào)樣值xk-i和增益因子Ci相乘疊加組成，除k=0以外的所有yk都為零，才會(huì)消除碼間干擾。這可以通過(guò)增益因子“迫零調(diào)整”達(dá)到。l 均衡效果度量： 初始畸變值均衡器的輸入峰值畸變成為初始畸變值。 峰值畸變 峰值畸變表示所有采樣時(shí)刻得到的碼間干擾最大可能值（峰值）與k=0時(shí)刻上的樣值之比。D越小越好。 均方畸變物理意義與上相似?，F(xiàn)已證明，按照最小峰值畸變準(zhǔn)則和最小均方準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的均衡器，效果最佳。l 時(shí)域均衡器實(shí)現(xiàn)方式 預(yù)置式均衡 自適應(yīng)均衡（3）數(shù)據(jù)加擾與解擾在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，對(duì)信號(hào)有兩個(gè)基本要求：第一，希望數(shù)據(jù)信

23、號(hào)0、1比特等概率出現(xiàn)，這樣既能消除信號(hào)直流分量，又能避免載在抑制載波調(diào)制系統(tǒng)中出現(xiàn)載波泄露和頻段干擾；第二，不希望信號(hào)中出現(xiàn)長(zhǎng)連續(xù)0或長(zhǎng)連續(xù)1的形式，不利于定時(shí)同步信號(hào)的提取。因此，數(shù)據(jù)加擾就是把數(shù)據(jù)信號(hào)隨機(jī)化。與之相對(duì)應(yīng)的技術(shù)稱(chēng)為數(shù)據(jù)解擾，就是在接收端通過(guò)“去隨機(jī)化”把原始數(shù)據(jù)恢復(fù)出來(lái)。 數(shù)據(jù)加擾系統(tǒng) 使用m序列實(shí)現(xiàn)加擾的系統(tǒng)常用的數(shù)據(jù)加擾解擾方法是基于m序列，選取合理的本原多項(xiàng)式，將其作為線性移位反饋寄存器的特征多項(xiàng)式，構(gòu)造數(shù)據(jù)加擾與解擾系統(tǒng)。第四章 數(shù)據(jù)信號(hào)的頻帶傳輸1頻帶傳輸頻帶傳輸是指在發(fā)送端，經(jīng)過(guò)調(diào)制，把基帶信號(hào)變成頻帶信號(hào)傳輸，接收端再由解調(diào)器將頻帶信號(hào)恢復(fù)成基帶信號(hào)的傳輸系統(tǒng)

24、，調(diào)制解調(diào)器是頻帶傳輸系統(tǒng)的核心部分。 頻帶傳輸系統(tǒng)組成2數(shù)字調(diào)制技術(shù)有兩種方法：（1）利用模擬調(diào)制的方法去實(shí)現(xiàn)數(shù)字式調(diào)制；（2）通過(guò)開(kāi)關(guān)鍵控載波，通常稱(chēng)為鍵控法。3二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制解調(diào)的基本鍵控方式二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制解調(diào)方式：幅移鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）、相移鍵控（PSK）振幅鍵控頻移鍵控相移鍵控4振幅鍵控（2ASK）：是利用載波的幅度變化來(lái)傳遞數(shù)字信息，而其頻率和初始相位保持不變。2ASK信號(hào)的產(chǎn)生方法通常有兩種：模擬調(diào)制法和鍵控法。2ASK信號(hào)解調(diào)方法：非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波法）和 相干解調(diào)（同步檢測(cè)法）5頻移鍵控：是利用載波的頻率變化來(lái)傳遞數(shù)字信息。2FSK信號(hào)的產(chǎn)生方法：（1）采用

25、模擬調(diào)頻電路來(lái)實(shí)現(xiàn)：（2）采用鍵控法來(lái)實(shí)現(xiàn)。2FSK信號(hào)的解調(diào)方法：非相干解調(diào)和相干解調(diào)。6相移鍵控（2PSK）：利用載波的相位變化來(lái)傳遞數(shù)字信息，而振幅和頻率保持不變。二進(jìn)制絕對(duì)相移方式：以載波的不同相位直接去表示相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式。二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK）：是利用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化傳遞數(shù)字信息，所以又稱(chēng)相對(duì)相移鍵控。相應(yīng)的2DPSK信號(hào)的波形如下：7通信系統(tǒng)的抗噪聲性能是指：系統(tǒng)克服加性噪聲影響的能力。8在數(shù)字通信系統(tǒng)中可能使碼元產(chǎn)生錯(cuò)誤，錯(cuò)誤程度通常用誤碼率來(lái)衡量。9二進(jìn)制調(diào)制系統(tǒng)的性能比較（1） 誤碼率調(diào)制方式解調(diào)方式誤碼率公式2ASK非相干檢測(cè)相干檢測(cè)2

26、FSK非相干檢測(cè)相干檢測(cè)2PSK相干檢測(cè)2DPSK差分檢測(cè)表中表示解調(diào)器輸入信噪比。在抗加性高斯白噪聲方面，相干2PSK性能最好，2PSK其次，2ASK最差（2）頻帶寬度2ASK系統(tǒng)和2PSK(2DPSK)系統(tǒng)的頻帶寬度2FSK系統(tǒng)的頻帶寬度（3）對(duì)信道特性變化的敏感性如果抗噪聲性能是最主要的：則考慮相干2PSK和2DPSK，而2ASK最不可??；如果要求較高的頻帶利用率：則應(yīng)選擇相干2PSK、2DPSK及2ASK，而2FSK最不可取；如果要求較高的功率利用率：則應(yīng)選擇相干2PSK和2DPSK，而2ASK最不可??；若傳輸信道是隨參信道：則2FSK具有更好的適應(yīng)能力；若從設(shè)備復(fù)雜程度考慮：則非相干

27、方式比相干方式更適宜。10多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制解調(diào)多進(jìn)制幅移鍵控MASK，頻帶利用率多進(jìn)制頻移鍵控MFSK多進(jìn)制相移鍵控MPSK幅相聯(lián)合調(diào)制MQAM， MQAM頻帶利用率 11調(diào)制解調(diào)器兩線雙工技術(shù) 頻分雙工 時(shí)分雙工 回波抵消法 基本思想允許收發(fā)雙方同時(shí)把信號(hào)送到二線用戶環(huán)路上即線路上同時(shí)存在收發(fā)兩端的信號(hào)，接收端根據(jù)信道特性和發(fā)送信號(hào)特性，自動(dòng)估算出接收信號(hào)中包含本端發(fā)送信號(hào)分量，并將其從接收信號(hào)中減去，即得到對(duì)端發(fā)來(lái)的信號(hào)。 回波抵消法原理示意圖12ADSL系統(tǒng)結(jié)構(gòu)13ADSL的帶寬分配模式 FDM方式 回波抵消法方式14ADSL數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制方式CAP調(diào)制（無(wú)載波幅度相位調(diào)制）DMT調(diào)制（離散

28、多音頻調(diào)制）第五章差錯(cuò)控制與信道編碼1差錯(cuò)控制通過(guò)某種方法，發(fā)現(xiàn)并糾正傳輸中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。2香農(nóng)信道編碼定理在具有確定信道容量的有擾信道中，若以低于信道容量的速率傳輸數(shù)據(jù)，則存在某種編碼方案，可以使傳輸?shù)恼`碼率足夠小。3基于信道編碼的差錯(cuò)控制在發(fā)送端根據(jù)一定的規(guī)則，在數(shù)據(jù)序列中按照一定的規(guī)則附加一些監(jiān)督信息，接收端根據(jù)監(jiān)督信息進(jìn)行檢錯(cuò)或者糾錯(cuò)。4差錯(cuò)可以分為兩類(lèi)：隨機(jī)差錯(cuò)；突發(fā)差錯(cuò)5錯(cuò)誤圖樣，E中，“0”表示正確，“1”表示錯(cuò)誤6信道編碼的基本思想將信息序列按照k位碼元的長(zhǎng)度分成若干個(gè)信息碼組M，再將信息碼組輸入到信道編碼器，信道編碼器按照一定的算法，產(chǎn)生一個(gè)新的n位碼字A輸出，nk；收端根據(jù)A

29、中的相關(guān)性判斷接收是否正確，并將其恢復(fù)成M。編碼效率為k/n，即所謂編碼效率是指信道編碼后碼字中信息碼元的數(shù)目與碼字總碼元數(shù)目之比。7信道編碼的冗余信息碼組M由k個(gè)二進(jìn)制碼元（即比特）組成，所以就有2k個(gè)M；A長(zhǎng)度為n，n位長(zhǎng)度的碼字共有2n個(gè)，信道編碼實(shí)質(zhì)是通過(guò)一定的規(guī)則，從2n個(gè)長(zhǎng)度為n的碼字中選擇了其中的2k個(gè)，每個(gè)被選中的碼字稱(chēng)為許用碼字；未被選中的2n-2k個(gè)n長(zhǎng)的碼字稱(chēng)為禁用碼字，反映冗余大小。8信道編碼的分類(lèi) 線性碼和非線性碼 分組碼和卷積碼 系統(tǒng)碼和非系統(tǒng)碼9幾個(gè)概念 碼長(zhǎng) 碼字的碼元數(shù)目，例如(n，k)分組碼的碼長(zhǎng)為n 碼重 指碼字中“1”的數(shù)目，記作W(A)。例如W(110

30、110)=4 碼距（漢明距） 兩個(gè)等長(zhǎng)碼對(duì)應(yīng)位不同的數(shù)目，記作d(A，B) 碼距與碼重的關(guān)系 d(A，B)=W (A+B) 最小碼距（最小漢明距）(n，k)分組碼總共有2k個(gè)碼字，記作Ai（i=0,1,2k-1）,則這些碼字兩兩之間都有一個(gè)碼距，定義該(n，k)分組碼的最小碼距為：一個(gè)(n，k)分組碼的糾檢錯(cuò)能力由其最小碼距決定：當(dāng)最小碼距d0e+1時(shí)，能夠發(fā)現(xiàn)e個(gè)錯(cuò)誤碼元當(dāng)最小碼距d02t+1時(shí)，能夠糾正t個(gè)錯(cuò)誤碼元當(dāng)最小碼距d0t +e +1時(shí)，能夠糾正t個(gè)錯(cuò)誤碼元，同時(shí)發(fā)現(xiàn)e個(gè)錯(cuò)誤碼元(et) 10基于信道編碼的差錯(cuò)控制方式 反饋糾錯(cuò)（ARQ）方式采用檢錯(cuò)碼，接收端發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后，給發(fā)送端一

31、個(gè)反饋信號(hào)，要求重新發(fā)送，直到正確為止。 前向糾錯(cuò)（FEC）方式采用糾錯(cuò)碼,收端發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后自動(dòng)糾正。 混合糾錯(cuò)（HEC）方式采用糾檢錯(cuò)碼，是ARQ和FEC方式的折衷方案11常用的簡(jiǎn)單信道編碼 奇偶監(jiān)督碼碼重為奇數(shù)或偶數(shù)的(n , n-1)系統(tǒng)分組碼 行列監(jiān)督碼對(duì)水平方向(共L行)和垂直方向(共M列) ,同時(shí)進(jìn)行奇偶監(jiān)督的碼，記作（LM+L+M+1 , LM）。 恒比碼該碼的特點(diǎn)是碼字中1，0數(shù)目恒定，亦即1，0數(shù)目之比恒定。 重復(fù)碼重復(fù)碼只有一位信息碼元，監(jiān)督碼元是信息碼元的重復(fù)，所以僅有兩個(gè)碼字。例如(3，1)重復(fù)碼兩個(gè)碼字為000和111，其最小碼距為3。 正反碼（要求會(huì)編碼、譯碼、檢驗(yàn)）

32、信息碼組中1的數(shù)目為奇數(shù)時(shí)，監(jiān)督碼是信息碼的重復(fù)即正碼；信息碼組中1的數(shù)目為偶數(shù)時(shí)，監(jiān)督碼是信息碼的反碼。12線性分組碼（1）定義對(duì)于一個(gè)(n，k)線性分組碼，其編碼過(guò)程是從GF(2)上的n維矢量空間Vn中，尋找其中遵循某種編碼規(guī)則的一個(gè)子空間，而這個(gè)子空間中的所有碼字正好構(gòu)成了一個(gè)加法交換群，所以線性分組碼又稱(chēng)為群碼。（2）線性分組碼性質(zhì) 封閉性 具有零元 具有負(fù)元 滿足結(jié)合率和交換率（3）線性分組碼編碼原理（n，k）線性分組碼，其碼字通常記作：A=an-1an-2 a0 1n信息碼組M記作：M=mk-1mk-2 m1m0 1k生成矩陣G記作編碼過(guò)程（4）生成矩陣和監(jiān)督距陣的關(guān)系 生成矩陣典

33、型陣一般形式 監(jiān)督矩陣 生成矩陣和監(jiān)督距陣的關(guān)系或（5）(n，k)碼的一般編碼過(guò)程 根據(jù)需要選定一監(jiān)督關(guān)系確定H陣； 求由H距陣和陣的關(guān)系確定G陣； 由A=MG生成所有碼字。（6）伴隨式與檢錯(cuò)原理 伴隨式伴隨式S和錯(cuò)誤圖樣E的關(guān)系二者并不是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，因?yàn)殄e(cuò)誤圖樣有2n種表現(xiàn)形式，而伴隨式僅有2r種表現(xiàn)形式，（注意r=n-kn），且其中=0說(shuō)明傳輸無(wú)錯(cuò)，這在該(n，k)分組碼用于檢錯(cuò)時(shí)已足夠。但發(fā)生了錯(cuò)誤卻不能檢出是完全有可能的。13漢明碼 漢明碼定義根據(jù)伴隨式和錯(cuò)誤圖樣的關(guān)系，單個(gè)錯(cuò)誤時(shí)的伴隨式恰好與H的一個(gè)列矢量對(duì)應(yīng)，只要H的各個(gè)列矢量不為0矢量，且各不相同，則可以糾正單個(gè)錯(cuò)誤。14實(shí)例分析(7，4)漢明碼首先其監(jiān)督矩陣，此時(shí)監(jiān)督矩陣為H37， 3位二進(jìn)制碼元的組合有8種： 000、001、010、011、100、101、110、111 其中不全為零的7個(gè)正好可用作監(jiān)督矩陣的列,可得到監(jiān)督矩陣：將其轉(zhuǎn)化成典型陣的形式，并由其可以得到生成矩陣G