第講數據通信和編碼技術

數據通信和編碼技術

1數據通信概述

2數據傳輸方式3傳輸介質4數據編碼技術1數據通信概述數據通信系統(tǒng)基本概念數據通信系統(tǒng)的模型數據通信系統(tǒng)的技術指標1.1數據通信系統(tǒng)基本概念數據（Data）——數據通信中傳輸的二進制代碼，是傳輸信息的載體信息（Information）——數據的內容和解釋信號(Signal)——數據在傳輸過程中的電磁波表示形式模擬信號——隨時間連續(xù)變化的物理量數字信號——相對于時間和幅值而言都是不連續(xù)的，即離散的物理量模擬信號數字信號信號周期信號——信號在一段可測量的時間內完成一種模式，并且在隨后同樣長的時段內不斷重復這種模式周期T——完成一個完整模式所需要的時間，其值是固定的信號非周期信號——在隨時間變化的過程中，不會出現重復的模式信號模擬的和數字的數據、信號模擬數據模擬信號放大器整形器模擬數據數字信號

PCM編碼器數字數據模擬信號調制器數字數據數字信號數字發(fā)送器1.1數據通信系統(tǒng)基本概念數據通信：在兩點或多點之間以二進制形式進行信息交換信源：一次通信中發(fā)送信息的一端信宿：一次通信中接收信息的一端信道：信源和信宿之間的通信線路通信線路輸入信息輸入數據發(fā)送的信號接收的信號輸出數據源點終點發(fā)送器接收器調制解調器PC機公用電話網調制解調器數字比特流數字比特流模擬信號模擬信號正文正文數據通信系統(tǒng)信源源系統(tǒng)信宿目的系統(tǒng)信道傳輸系統(tǒng)輸出信息PC機1.2數據通信系統(tǒng)模型一個數據通信系統(tǒng)由信源、信道和信宿三個部分組成。1.3數據通信系統(tǒng)的技術指標數據傳輸速率帶寬時延信道容量

數據傳輸速率比特率：單位時間內所傳送的二進制碼的有效位數，單位bps。波特率：是脈沖信號經過調制后的傳輸速率，它是指單位時間內傳輸的碼元數目，單位波特（Baud）。碼元：一個數字脈沖信號。一個碼元可以攜帶K種狀態(tài)比特率與波特率的換算關系為：R(bps比特率)＝B（波特率）log2K誤碼率：二進制碼在傳輸過程中出現錯誤的概率。

誤碼率=傳輸中發(fā)生差錯的碼元數/傳輸總碼元數設信號的波特率為600Baud，采用4相DPSK（相鍵控調控）調制，則信道支持的最大數據速率為___。

A.300b/s

B.600b/s

C.800b/sD.1200b/s答案：D600*log24=1200例題帶寬對于模擬信號而言，帶寬又稱為頻寬，以赫茲（Hz）為單位。對于數字信號而言，帶寬是指單位時間內鏈路能夠通過的數據量。為了與模擬信道的帶寬進行區(qū)分，數字信道的帶寬一般直接用波特率或符號率來描述。信號從源端發(fā)送到宿端所需要的時間發(fā)送時延傳播時延處理時延時延(delay或latency)發(fā)送時延（傳輸時延）發(fā)送數據時，數據塊從結點進入到傳輸媒體所需要的時間。發(fā)送時延=數據塊長度（比特）信道帶寬（比特/秒）時延傳播啞時延電磁毀波在福信道喂中需訪要傳讓播一狐定的兔距離挪而花條費的遷時間棚。信號傳輸煙速率（即彎發(fā)送翼速率脂）和侄信號自在信苗道上灰的傳播貌速率是完融全不醋同的修概念剛。傳播時延=信道長度（米）信號在信道上的傳播速率（米/秒）時延處理濁時延交換精結點典為存問儲轉毅發(fā)而桶進行附一些開必要教的處戴理所塘花費獵的時成間。結點奸緩存郵隊列元中分戲組排隊所經傲歷的處時延恨是處釣理時釘延中練的重鉗要組訂成部澤分。處理鍛時延殘的長鋪短往詢往取脊決于昆網絡膚中當時皆的通兄信量。有時理可用怨排隊典時延啦作為殺處理月時延嘉。時延數據斑經歷夏的總懸時延舒就是互發(fā)送頸時延模、傳伶播時辛延和漫處理孩時延迎之和瘡：總時改延=發(fā)送撕時延+傳播隨時延+處理租時延時延三種紅時延悔所產擇生的勢地方1都0早1地1辨0洋0統(tǒng)1…發(fā)送其器隊列在鏈路上產生傳播時延結點B結點A在發(fā)貫送器攏產生篇發(fā)送狀時延在隊列中產生處理時延數據從結秒點A向結筒點B發(fā)送用數據鏈路容易拿產生鞏的錯憲誤概也念對于選高速望網絡概鏈路宜，我溝們提涉高的載僅僅兩是數落據的發(fā)送變速率而不光是比注特在穴鏈路飽上的傳播威速率。提高萌鏈路與帶寬頑減小漫了數油據的殲發(fā)送坑時延荒。往返群時延RT省T往返糾時延RT嚴T抵(R鹽ou枯nd賓-T泉ri房誠p秤Ti僵me撿)表示濤從發(fā)蓮送端輪發(fā)送駁數據躬開始欠，到什發(fā)送脖端收塞到來龍自接披收端痰的確蔬認（決接收漆端收鋪到數涂據后勞立即均發(fā)送偶確認首），眼總共鋼經歷凍的時住延。信道匯容量信道竟容量腎：單傻位時菜間內幟，信最道上著所能您傳輸淺的最吉大比共特數志，用bp牢s表示箭。當諸傳輸豆速率喉超過秀信道例容量被時，管會產邀生信滔號失經真香農源定理C=作Wl皇og2(1佩+S尿/N陷)C:信道飾的極確限數蜜據傳發(fā)輸速袖率W:信道遭帶寬夾（Hz）帶寬堪為6K肅Hz，信款噪比蠢為20銳dB的信養(yǎng)道，獅發(fā)送運二進憶制信碧號時欲的最凡大數華據傳叼輸率愚是多距少？S:信道礦內信扒號的譽平均片功率N:信道吵內的弟噪聲拌功率打。有線父傳輸賀介質杯：雙盡絞線炒、同誰軸電睛纜和垮光導碌纖維無線雹傳輸踢介質評：微連波、勝紅外今線等傳輸輛介質寧的選去擇和危連接灘是網懸絡接恒口層涼的重掙要工格作之蓄一。2傳輸芹介質雙絞瘦線——傳輸脅模擬駱信號/數字居信號非屏籌蔽雙逢絞線睡（UT送P）屏蔽允雙絞潮線（ST返P）傳輸訊速率鍬：10怖0M呆bp綿s最大累布線絡長度椅：10妙0m2.抽1有線嚼傳輸介渠質雙絞顆線雙絞芹線接佛法直連挑線：捏計算參機與牛通信險設備押連接繡（集旺線器椒、交混換機被、路多由器犯等）交叉手線：等兩臺炮計算艇機直倘接連帶接2.忍1有線為傳輸介齒質直連爐線計算撇機與匆通信喇設備輪連接兩端蒼的線排列爬相同瀉，T5徑68浮B連接信方法添是：1——橙白2——橙色3——綠白4——藍色5——藍白6——綠色7——棕白8——棕色2.才1有線蛋傳輸介牛質交叉線兩臺拍計算協機直擇接連制接電纜腐線兩賄個RJ容-4少5插頭曲交叉忽具體祥的連答接方內法：電纜淘線的蘿一端甩電纜渡線的棍另一咸端針腳1——場——慢——嫩—針腳3針腳2——內——酷——密—針腳6針腳3——翼——向——椒—針腳1針腳6——體——合——蛇—針腳24.著1有線漠傳輸介臂質同軸叔電纜——傳輸迅模擬箏信號/數字獵信號細同暴軸電例纜—數字客信號吸傳輸絞，組劈燕建局痰域網匹。傳輸確速率恒：10型Mb健ps最大預布線祝長度膊：18膏5m粗同亞軸電拴纜—模擬研信號紛傳輸隙，有盲線電維視網傳輸途速率級：10紙Mb旱ps最大牢布線上長度摸：50鑄0m2.超1有線簽傳輸介他質光導咳纖維傳導想光脈構沖來際進行微通信光傳犧輸系進統(tǒng)：紛光纖北傳輸爭介質路、光耐源和分檢測賣器發(fā)送紫方：經發(fā)光汪二極栽管/激光圖，電鄉(xiāng)豐信號—光信跑號2.棟1有線僑傳輸介億質多模曉光纖:多條電入射遲角不屢同的擠光線足在光退纖內舞傳輸單模起光纖:直徑緣瑞只有冶一個挑光波烈長只倒傳導妙一路灘光波傳輸介質物理特性連通性地理范圍抗干擾性價格雙絞線由按規(guī)則螺旋結構排列的2根或4根絕緣線組成可用點對點連接，也可用于多點連接作遠程中繼線最多15km;在10Mb/s局域網中100m低頻時相當于同軸電纜；10~100kHz時低于同軸纜低于其他傳輸介質同軸電纜兩根導體組成，內導體實芯，外導體是紡織的，用屏蔽物包著應用于點到點和多點配置基帶電纜最遠限于數公里，寬帶可到數十公里抗干擾能力較強介于雙絞線和光纖的成本之間光纜直徑細、質地柔軟的能傳導光波的介質用在點到點鏈路上在6至8公里距離內可不使用中繼器實現高速率數據傳輸不受電磁干擾或噪聲的影響較貴電磁循波，參根據租其頻譜可分最為無死線電漢波、衡微波泊、紅短外線遲和激胡光等2.洽2無線傳輸伐介質3數據洋傳輸服方式根據曠數據采在通吐信信朵道上虜的信克號類妄型劃錄分—基帶吧傳輸和寬帶米傳輸根據放同時碎在通痰信信乒道上曲傳輸視的數夕據位雕數劃鹽分—并行塵傳輸和串行旨傳輸根據田通信價的方籌向劃滋分—單工、半雙沒工和全雙斑工根據炎通信傭時對拋信道市的使言用方卷式劃奇分—共享礙通信和點對走點通簡信3.婆1基帶鵲傳輸膜和寬更帶傳攝輸基帶駐傳輸—數字要信道朋傳輸脆數字感信息，以0、1數字胃形式傳輸技術每簡單勞，設寸備投垮資小傳輸煩距離切有限寬帶隙傳輸—利用匪模擬倚信號破傳輸役數字鋤信號發(fā)送索方將數字賢信號調制成模地擬信限號傳捐輸接收損方將耕模擬票信號還原成數皂字信曾號3.撇2并行些傳輸與和串教行傳環(huán)輸并行傳輸—同時商傳輸毛一組比特寄，每膠個比海特使戴用單腔獨的究一條劉線路。（嘴計算數機和去打印壤機之災間的肉通信廈）傳輸記速度浙快短距掏離串行益?zhèn)鬏敗皇狗加靡环Q條線川路，同時宏只傳匹輸一咽比特位。造價友低，由可靠秀性好長距啞離異步聞傳輸遭與同幻玉步傳速輸數據佩通信駕的同糧步技均術同步劑：要猶求通堡信收心發(fā)雙賭方在息時間慨基準摔上保綠持一厚致異步假傳輸個模式謀（起-止式剩同步死傳輸）數據染的傳堅送以閣一個碧字符梨為單謝位，譜在每絕個字鑒符作些為一貞個獨謎立的很整體偏來發(fā)琴送，臥每個墻字符睡前面蒼都要截加上筑一個起始枯位，其邀長度株為一專個碼拐元，延極性阿為0，表粒示一爽個字昂符的程開始禍；字負符后算面要計加上肚一個停止乘位，長協度可弓選為1、1.嚇5或2個碼量元，柴極性綿為1，表診示一芳個字肆符的景結束歉。10守01仿01點01兆——010儀01京01騙011（1）異步向傳輸伏模式偏（起-止式出同步余傳輸）傳輸澇字符振間的驕時間每間隔損是隨拒機的脅、不森同步英的。在傳秀輸一腸個字蓄符的稀時段壇內，集收發(fā)藏雙方渠須依深據比選特流搏保持萄同步遠（位同規(guī)步）。數據音通信棋的同哭步技挨術異步互傳輸實現擾簡單柴。但迷需在液每個柜字符油的首備尾附本加起扶始位膏和停厚止位莖，額吳外開員銷大似，傳辨輸效嬌率低辜。適箏于低炊速數斬據傳椒輸。數據那通信嘆的同置步技密術同步鼠傳輸以數跡據塊居為傳四輸單沖位，遣每個桿數據等塊包由含送末多個祝連續(xù)秤字符怪。每個踐數據末塊前耗加上延一個附前文攪，稱潛為同凍步信零號，患數據途結束禾后加聽上一孟個后遠文，既稱為頌后同晶步信籠號。接收律方根禾據同貓步信避號來震確定穿數據域塊的污起始駛和終孩止每個古字符貍內不血需添晌加附焦加位單工扔通信蘿：只能挑有一角個方椅向的千通信姥而沒碼有反員方向殘的交衰互。廣播頑、遙訴控通漫信AB數據監(jiān)視信號3.堆3單工挺、半朋雙工栽和全蘿雙工半雙工怖通信怕：通信險的雙多方都袖可以清發(fā)送異信息呆，但凱不能樣雙方晉同時喚發(fā)送圈（當層然也納就不連能同脫時接覽收）賢。AB數據監(jiān)視信號3.譽3單工室、半菜雙工洲和全纖雙工全雙僑工通濫信：通信誰的雙零方可叉以同景時發(fā)打送和慘接收興信息誤，一煤般采貸用四線會式結雄構語音碧通信AB數據監(jiān)視信號3.病3單工仍、半點雙工家和全慈雙工3.贊4共享鐘通信鳳和點說對點槽通信共享代通信多個催結點越可以裂共享越傳輸則介質粒進行孝通信絨，通攏過一兩定的領分配該策略段（介質旺訪問乳控制殼協議）把雁傳輸番介質幟分配胸到多悔個結織點供戰(zhàn)其輪流使用可以訂節(jié)省推傳輸么介質潤，但獎是會章有沖暖突發(fā)海生3.烈4共享窯通信吐和點飯對點獵通信點對貴點通旦信兩個淚結點概獨占若傳輸儀介質圍的通摘信地下揭鐵系銀統(tǒng)、銷交換插網絡4數據漸編碼技技術數字肉數據閥調制抽為模唇擬信鏈號數字難數據母編碼潛為數柴字信指號模擬體數據殃編碼仆為數宴字信蒙號4.盟1數字簽調制論技術調制——數字崗數據括轉換把為模甜擬信赤號，喊即選質取某驕一頻航率的庭正（炎余）封弦波浪作為趟載波倘，來砍運載范需傳因輸的末數字卡數據A：信覆號振大幅；f：信脖號頻河率，歐單位江時間郵內信感號變杠化次河數，南周/秒T=1草/fΦ：初缸始相海角，休單位憲為弧鍛度y(t)=數據巖經過稼模擬房誠傳輸酬系統(tǒng)龜后會蝕出現陡差錯弊。出現差錯010010100還原后的數據t接收到的失真信號010011100t發(fā)送的基帶信號t采樣時刻調制垮解調擔器調制悔解調奸器調制垂解調商器(m孫od書em動)包括丘：調制疲器(M旺od曠ul使at偉or裝)：把掠要發(fā)務送的徐數字牙信號吃轉換該為頻戰(zhàn)率范削圍在30變0~敲34蔽00睜H撞z之間恐的模經擬信姥號，盯以便愁在電擱話用時戶線鏟上傳攪送。解調隨器(D錢EM望od蒸ul信at伸or稻)：把旅電話狼用戶側線上征傳送碰來的必模擬昌信號跑轉換喂為數雅字信咳號。調制隔器的吳主要洗作用極就是天個波形源變換進器，它鉗把基相帶數楊字信駛號的尾波形層變換命成適旦合于嚴模擬寫信道漿傳輸盜的波晚形解調班器的香作用呢就是垮個波形頭識別亞器，它緒將經彩過調腦制器救變換絨過的榨模擬柄信號西恢復嘴成原槳來的乒數字故信號若識臺別不猛正確槳，則鋤產生漿誤碼頑。在調逃制解抱調器送中還傳要有卻差錯慨檢測鋸和糾捏正的刃設施瀉。調制顆解調氧器根據塌正弦批波的3個控充制參配數（肯振幅A，頻贊率f和相腐位φ）有3種基茶本調觸制技傷術：振幅股調制陰（AM）頻率嚼調制妖（FM）相位騾調制谷（PM）正交用調幅合（QA棒M）4.恒1數字傲調制僻技術4.邪1.寸1振幅嚼調制振幅塌調制—幅移洋鍵控拾（AS彎K）改變胞載波海信號屑的振個幅來攔表示革二進嬌制0和1，頻慎率和認相位榴保持牽不變4.連1.飼2頻率雷調制頻率低調制—頻移拉鍵控關（FS鬼K）改變星載波碎信號藝的頻逼率來逗表示蛛二進嫁制0和1，振滿幅和針相位透保持塊不變4.出1.孩3相位筍調制相位續(xù)調制—相移補鍵控做（PS渾K）改變語載波徒信號截的相掀位來喇表示接二進儀制0和1，振戀幅和洞頻率肚保持灘不變相對鉤相位急調制絕對宮相位懼調制用載另波信首號相挎位的煉相對梢變化縣來表壘示數閉字0和1相對劑相位嫩調制用載波供信號捧的不導同相版位直前接表正示數苦字0和1絕對房誠相位距調制4.呆1.淺5正交熟調幅結合普使用匯載波混信號椅中的洽振幅沈和相揚位變擔化，圈為每涼個比特配組合分配衰一個囑給定糞的振貞幅和悅相位壁信號勢?？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