數(shù)據(jù)通信的基本概念1

教學(xué)對象教學(xué)時間年月日

第2章數(shù)據(jù)通信

教學(xué)內(nèi)容

2.1數(shù)據(jù)通信的基本概念

通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，能夠正確理解數(shù)據(jù)通信的相關(guān)概念，掌握通信系統(tǒng)

教學(xué)目的

模型，深刻把握數(shù)字化是信息社會發(fā)展的必然趨勢的原因.

教學(xué)重點數(shù)據(jù)、信息、信號的定義；通信模型；模擬傳輸與數(shù)字傳輸?shù)膮^(qū)別。

教學(xué)難點理解模擬傳輸與數(shù)字傳輸?shù)倪^程、優(yōu)缺點和二者的區(qū)別。

建議學(xué)時1學(xué)時教學(xué)教具多媒體教學(xué)系統(tǒng)

教學(xué)方法講授(PPT)

2.1.1數(shù)據(jù)、信息和信號

2.1.2通信系統(tǒng)模型

演示設(shè)計2.1.3數(shù)據(jù)傳輸方式

2.1.4物理信道的連接方式

板書設(shè)計2.1.5串行通信與并行通信

2.1.6數(shù)據(jù)通信方式

2.1.7數(shù)字化是信息社會發(fā)展的必然趨勢

教學(xué)過程

介紹本章在整個課程中的基礎(chǔ)地位：

計算機網(wǎng)絡(luò)是計算機技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物；

本章介紹了數(shù)據(jù)通信的基本概念、基本原理和實用技術(shù)，是后面章節(jié)

的理論基礎(chǔ)；

數(shù)據(jù)通信技術(shù)在迅速發(fā)展。

提出學(xué)習(xí)要求：

(1)牢固掌握數(shù)據(jù)通信的基本概念；

(2)理解數(shù)據(jù)通信的基本原理；

(3)掌握數(shù)據(jù)通信的實用技術(shù)；

課程導(dǎo)入(4)了解通信技術(shù)最新發(fā)展動向，培養(yǎng)快速跟蹤網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的知

識基礎(chǔ)與能力。

提問：數(shù)據(jù)與信息有什么關(guān)系？

2.1數(shù)據(jù)通信的基本概念

2.1.1數(shù)據(jù)、信息和信號

通信是為了交換信息(Information)。信息的載體可以是數(shù)字、文字、語音、圖形和圖

像，我們常稱它們?yōu)閿?shù)據(jù)(Data)。數(shù)據(jù)是對客觀事實進行描述與記載的物理符號。信息是

數(shù)據(jù)的集合、含義與解釋。如對一個企業(yè)當(dāng)前生產(chǎn)各類經(jīng)營指標(biāo)的分析，可以得出企業(yè)生產(chǎn)

經(jīng)營狀況的若干信息。顯然，數(shù)據(jù)和信息的概念是相對的，甚至有時將兩者等同起來，此處

不多論述。

數(shù)據(jù)可分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)。模擬數(shù)據(jù)取連續(xù)值，數(shù)字數(shù)據(jù)取離散值。在數(shù)據(jù)被傳

送之前，要變成適合于傳輸?shù)碾姶判盘枺夯蚴悄M信號，或是數(shù)字信號。所以，信號(Signal)

是數(shù)據(jù)的電磁波表示形式。模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)都可用這兩種信號來及示。模擬信號是隨時

間連續(xù)變化的信號，這種信號的某種參量，如幅度、頻率或相位等可以表示要傳送的信息。

傳統(tǒng)的電話機送話器輸出的語音信號，電視攝像機產(chǎn)生的圖像信號以及廣播電視信號等都是

模擬信號。數(shù)字信號是離散信號，如計算機通信所用的二進制代碼“0”和“1”組成的信號。

模擬信號和數(shù)字信號的波形圖如圖2.1所示。

▲幅度

1.0,1.0

圖2.1模擬信號與數(shù)字信號

(a)模擬信號(b)數(shù)字信號

和信號的這種分類相似，信道也可以分成傳送模擬信號的模擬信道和傳送數(shù)字信號的

數(shù)字信道兩大類。但是應(yīng)注意，數(shù)字信號在經(jīng)過數(shù)模變換后就可以在模擬信道上傳送，而

模擬信號在經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后也可以在數(shù)字信道上傳送。

2.1.2通信系統(tǒng)模型

通信系統(tǒng)的模型如圖2.2所示，一般點到點的通信系統(tǒng)均可用此圖表示。圖中,信源是

產(chǎn)生和發(fā)送信息的一端，信宿是接受信息的一端。變換器和反變換器均是進行信號變換的設(shè)

備，在實際的通信系統(tǒng)中有各種具體的設(shè)備名稱。如信源發(fā)出的是數(shù)字信號，當(dāng)要采用模擬

信號傳輸時，則要將數(shù)字信號變成模擬信號，則用所謂的調(diào)制器來實現(xiàn)，而接收端要將模擬

信號反變換為數(shù)字信號，則用解調(diào)器來實現(xiàn)。在通信中常要進行兩個方向的通信，故將調(diào)制

器與解調(diào)器做成一個設(shè)備，稱為調(diào)制解調(diào)器，具有將數(shù)字信號變換為模擬信號以及將模擬信

號恢復(fù)為數(shù)字信號的兩種功能。當(dāng)信源發(fā)出的為模擬信號，而要以數(shù)字信號的形式傳輸時，

則要將模擬信號變換為數(shù)字信號，通常是通過所謂的編碼器來實現(xiàn)，到達接收端后再經(jīng)過解

碼器將數(shù)字信號恢復(fù)為原來的模擬信號。實際上，也是考慮到?般為雙向通信，故將編碼器

與解碼器做成一個設(shè)備，稱為編碼解碼器。信道?般用來表示向某??個方向傳送信息的媒

體。因此，一條通信線路往往包含一條發(fā)送信道和一條接受信道。一個信道可以看成是?條

線路。止匕外，信息在信道中傳輸時，可能會受到外界的干擾，我們稱之為噪聲。如信號在無

屏蔽雙絞線中傳輸會受到電磁場的干擾。

恰.“卜"?變換器,n侑道-n反交換器.卜留信宿一

(二)~~：)

Y16sligy

發(fā)送肉味聲源?I接收梅

圖2.2通信系統(tǒng)的模型

由上可見，無論信源產(chǎn)生的是模擬數(shù)據(jù)還是數(shù)字數(shù)據(jù)，在傳輸過程中都要變成適合信道

傳輸?shù)男盘栃问?。在模擬信道中傳輸?shù)氖悄M信號，在數(shù)字信道中傳輸?shù)氖菙?shù)字信號。

2.1.3數(shù)據(jù)傳輸方式

1.模擬傳輸

模擬傳輸指信道中傳輸?shù)臑槟M信號。當(dāng)傳輸?shù)氖悄M信號時，可以直接進行傳輸。當(dāng)

傳輸?shù)氖菙?shù)字信號時，進入信道前要經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器調(diào)制，變換為模擬信號。如圖2.3所示,

（a）為當(dāng)信源為模擬數(shù)據(jù)時的模擬傳輸，（b）為當(dāng)信源為數(shù)字數(shù)據(jù)時的模擬傳輸。其主要

優(yōu)點在于信道的利用率較高，但是其在傳輸過程中信號會衰減，會受到噪聲干擾，且信號放

大時噪聲也會放大。

圖2.3模擬傳輸

（a）信源為模擬數(shù)據(jù)（b）信源為數(shù)字數(shù)據(jù)

2.數(shù)字傳輸

數(shù)字傳輸指信道中傳輸?shù)臑閿?shù)字信號。當(dāng)傳輸?shù)男盘柺菙?shù)字信號時,可以直接進行傳輸。

當(dāng)傳輸?shù)氖悄M信號時，進入信道前要經(jīng)過編碼解碼器編碼，變換為數(shù)字信號。如圖2.4所

示，（a）為當(dāng)信源為數(shù)字數(shù)據(jù)時的數(shù)字傳輸，（b）為當(dāng)信源為模擬數(shù)據(jù)時的數(shù)字傳輸。其主

要優(yōu)點在于數(shù)字信號只取有離散值，在傳輸過程中即使受到噪聲的干擾，只要沒有畸變到不

可辨識的程度，均可用信號再生的方法進行恢復(fù)，也即信號傳輸不失真，誤碼率低，能被復(fù)

用和有效地利用設(shè)備，但是傳輸數(shù)字信號比傳輸模擬信號所要求的頻帶要寬的多，因此數(shù)字

傳輸?shù)男诺览寐瘦^低。

信?

2.1.4物理信道的連接方式

1.點到點連接方式

終端（或計算機）與計算機之間可以直接地或者通過調(diào)制解調(diào)器，用線路（撥號線路或

專用線路）進行連接。當(dāng)兩者之間的通信量較大時，可采用這種點到點的連接方式。

2.多點連接方式

為了提高物理信號的利用率，當(dāng)終端（或計算機）與計算機之間的通信量不大時，可選

用多點方式。即多個終端（或計算機）通過條公用總線直接或通過調(diào)制解調(diào)器與計算機相

連，如圖2.5（a）所示。在該方式中，圖中左側(cè)的計算機作為主站，其他各終端（或計算機）

均為從站，由主站統(tǒng)一控制公用總線的使用，各終端（或計算機）信息的收和發(fā)，都是在總

站的控制下進行的，終端（或計算機）不能任意發(fā)送信息，否則將在公用總線上發(fā)生信號沖

突。

3.集中式連接

當(dāng)有多個相距不遠的終端（或計算機）都要求與遠程計算機通信時，為了節(jié)省傳輸信道,

可先將多個相距不遠的終端連接到多路復(fù)用器或集線器上，再用一條傳輸線路將復(fù)用器或集

線器與計算機相連，如圖2.5（b）所示。圖中M代表調(diào)制解調(diào)器，T代表終端。如果計算

機到集線器或終端到集線器均采用雙絞線連接，并且小于100米時，則可直接相連，而不要

加調(diào)制解調(diào)器。

圖2.5物理信道的連接方式

（a）多點連接（b）集中式連接

2.1.5串行通信與并行通信

串行通信指數(shù)據(jù)流一位一位地傳送，從發(fā)送端到接收端只要一根傳輸線即可，易于實

現(xiàn)。并行通信是一次同時傳送一個字節(jié)（字符），即8個碼元。并行傳送傳輸速率高，但傳

輸設(shè)備要增加7倍，一般用于近距離范圍要求快速傳送的地方.如計算機與輸出設(shè)備打印機

的通信一般是采用并行傳送。串行傳送雖然速率低，但節(jié)省設(shè)備，是目前主要采用的?種傳

輸方式，特別是在遠程通信中一般采用串行通信方式。

在串行通信中，收、發(fā)雙方存在著如何保持比特與字符同步的問題，而在并行傳輸中，

一次傳送一個字符，因此收、發(fā)雙方不存在字符同步問題。串行通信的發(fā)送端要將計算機中

的字符進行并/串變換，在接收端再通過串/并變換，還原成計算機的字符結(jié)構(gòu)。

2.1.6數(shù)據(jù)通信方式

[.單工、半雙工與全雙工通信

（1）單〉通信方式。在單工信道上信息只能在一個方向傳送。發(fā)送方不能接收，接受

方不能發(fā)送。信道的全部帶寬都用于由發(fā)送方到接收方的數(shù)據(jù)傳送。無線電廣播和電視廣播

都是單工傳送的例子。

（2）半雙工通信方式。在半雙工信道上，通信雙方可以交替發(fā)送和接收信息，但不能

同時發(fā)送和接收。在一段時間內(nèi)，信道的全部帶寬用于一個方向上的信息傳遞。航空和航海

無線電臺以及對講機等都是這種方式通信的。這種方式要求通信雙方都有發(fā)送和接收能力，

又有雙向傳送信息的能力，因而比單工通信設(shè)備昂貴，但比全雙工便宜。在要求不很高的場

合，多采用這種通信方式。

（3）全雙工通信方式。這是一?種可同時進行信息的傳遞的通信方式。現(xiàn)代的電話通信

都是采用這種方式。其要求通信雙方都有發(fā)送和接收設(shè)備，而且要求信道能提供雙向傳輸?shù)?/p>

雙倍帶寬，所以全雙工通信設(shè)備較昂貴。

2.異步傳輸和同步傳輸

在通信過程中，發(fā)送方和接收方必須在時間上保持步調(diào)一致，亦即同步，才能準(zhǔn)確的傳

送信息。解決的方法時，要求接收端根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)的起止時間和時鐘頻率，來校正自己的時

間基準(zhǔn)與時鐘頻率。這個過程叫位同步或內(nèi)無同步。在傳送由多個碼元組成的字符以及由許

多字符組成的數(shù)據(jù)塊時,通信雙方也要就信息的起止時間取得一致，這種同步作用有兩種不

同的方式，因而也就對應(yīng)了兩種不同的傳輸方式。

（1）異步傳輸

異步傳輸即把各個字符分開傳輸，字符與字符之間插入同步信息。這種方式也叫起止式,

即在組成一個字符的所有位前后分別插入起止位，如圖2.6所示。起始位（0）對接收方的

時鐘起置位作用。接收方時鐘置位后只要在8?11位的傳送時間內(nèi)準(zhǔn)確，就能正確的接收該

字符。最后的終止位告訴接收者該字符傳送結(jié)束，然后接收方就能識別后續(xù)字符的起始位。

當(dāng)沒有字符傳送時，連續(xù)傳送終止位（1）。加入校驗位的目的是檢查傳輸中的錯誤，一般使

用奇偶校驗。

］偵.7位.］住?I彼?

起始位，字符??校驗一終止位.

圖2.6異步傳輸

（2）同步傳輸

異步傳輸不適合于傳送大的數(shù)據(jù)塊，例如磁盤文件。同步傳輸在傳送連續(xù)的數(shù)據(jù)塊時比

異步傳輸更有效。按這種方式，發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先發(fā)送一串同步字符SYN（編碼為

0010110）,接收方只要檢測到兩個以上SYN字符確認已進入同步狀態(tài)，準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)，隨

后雙方以同一頻率工作（數(shù)字數(shù)據(jù)信號編碼的定時作用也表現(xiàn)在這里），直到傳送完指示數(shù)

據(jù)結(jié)束的控制字符，如圖2.7所示。這種方式僅在數(shù)據(jù)塊前加入控制字符SYN,所以效率更

高，但實現(xiàn)起來較復(fù)雜。在短距離高速數(shù)據(jù)傳輸中，多采用同步傳輸方式。

第一數(shù)鋸塊第二數(shù)據(jù)塊

圖2.7同步傳輸*

2.1.7數(shù)字化是信息社會發(fā)展的必然趨勢

數(shù)字化是信息社會發(fā)展的大趨勢，主要原因如下。

1數(shù)字通信比模擬通信更具優(yōu)勢

模擬通信藕在傳輸贏的信號過程中，噪聲將疊加在有用的模擬信號上，接收端很難

將信號和噪聲分開，因而模擬通信系統(tǒng)的抗干擾能力比較差。相反，數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸?shù)氖?/p>

二進制信號，數(shù)據(jù)是介于數(shù)字脈沖波形的兩種狀態(tài)之中。在數(shù)字通信的接收端對每一個接收

信號進行采樣并與某個門檻電平進行比較，只要采樣時刻的信號電平不超過門檻電平，接收

端就不會形成錯判，可以正確接收數(shù)據(jù)，而不受噪聲的影響。因此，數(shù)字通信系統(tǒng)比模擬通

信系統(tǒng)的抗干擾能力更強。

同樣，模擬通信時，噪聲是疊加在有用的模擬信號上，而通信系統(tǒng)中的模擬放大器無法

將有用的信號與噪聲分開，因此只好將有用信號和噪聲同時放大。隨著傳輸距離的增加以及

模擬放大器的增多，噪聲也會越來越大。因此模擬通信系統(tǒng)中噪聲的積累，對遠距離通信的

質(zhì)量造成很大的影響。而數(shù)字通信系統(tǒng)則是采用再生中繼器的方法，在傳輸過程中信號所受

到的噪聲干擾經(jīng)過中繼器時就已經(jīng)被消除，然后再生器恢復(fù)出與原始信號相同的數(shù)字信號，

因而克服了模擬通信系統(tǒng)噪聲疊加的問題。因此數(shù)字通信系統(tǒng)比模擬通信系統(tǒng)可以更好地實

現(xiàn)高質(zhì)量的遠距離通信，這也即數(shù)字電視比模擬電視的圖像、聲音更清晰的原因。

同時由于數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸?shù)氖菙?shù)字信號，因而在傳輸過程中，可以對信號進行各種

數(shù)字處理：如存儲、轉(zhuǎn)發(fā)、復(fù)制、壓縮、計算、加密、檢錯、糾錯等。但這些處理在模擬通

信系統(tǒng)中是很難實現(xiàn)的。正因為在數(shù)字通信系統(tǒng)中可以對信號進行各種處理，因而也就可以

在數(shù)字通信系統(tǒng)中采用復(fù)雜的、非線性的長周期的密碼序列對數(shù)字信號進行加密，從而使數(shù)

字通信具有高度的保密性。而且通過對數(shù)字信號使用合適的壓縮算法，使其在傳輸過程中獲

得更高的傳輸效率，在接收端再使用相應(yīng)的解壓縮算法，以恢復(fù)到壓縮前同樣的形式，這對

解決網(wǎng)絡(luò)通信中的擁塞控制也大有幫助。

2.數(shù)字機比模擬機使用更廣泛

電子計算機從原理上可分為模擬電子計算機和數(shù)字電子計算機。模擬電子計算機問世較

早，內(nèi)部所使用的是模擬信號，處理問題的精度差，所有的處理過程均需模擬電路來實現(xiàn)，

電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，抗外界干擾能力差，因此實際使用已越來越少。數(shù)字電子計算機是當(dāng)今世界

電子計算機行業(yè)中的主流，其內(nèi)部處理的是數(shù)字信號，它的主要特點是“離散”，在相鄰的兩

個符號之間不可能有第三種符號存在。由于這種處理信號的差異，使得它的組成結(jié)構(gòu)和性能

大大優(yōu)于模擬式電子計算機。

目前的計算機絕大部分都是數(shù)字機，而數(shù)字機只能對數(shù)字數(shù)據(jù)進行存儲和處理，因此，

文字、聲音、視頻、圖像等數(shù)據(jù)，必須變換為數(shù)字數(shù)據(jù)后才能存入計算機，才能進行計算處

理，而且數(shù)字傳輸?shù)馁|(zhì)量遠高于模擬傳輸，可見數(shù)字化是信息社會發(fā)展的必然趨勢。

3.數(shù)字設(shè)備越來越便宜

計算機等數(shù)字設(shè)備的主要器件是集成電路(芯片)，它的集成度大約每18個月翻一番。

這就是在計算機領(lǐng)域人所共知的“摩爾定律”，它是英特爾公司創(chuàng)始人之一戈登?摩爾(Gordon

Moore)于1965年在總結(jié)存儲器芯片的增長規(guī)律時發(fā)現(xiàn)的。伴隨著集成電路集成度越來越

高，其造價也越來越低，集成電路在我們生活中到處可見，人們已越來越多的使用數(shù)字設(shè)備,

如數(shù)字手機、數(shù)字照相機、數(shù)字彩電、數(shù)字攝像機等等，幾乎所有的設(shè)備都在數(shù)字化。

當(dāng)然，數(shù)字通信也有缺點，最大的缺點就是占用的頻帶寬，可以說數(shù)字通信的許多優(yōu)點

是以犧牲信道帶寬為代價的。以電話為例，一路模擬電話占用4kHz信道帶寬，而一路數(shù)字

電話所需的帶寬是64kbps,所占用的帶寬遠遠大于模擬傳輸。數(shù)字通信的這一缺點限制了

它在某些信道帶寬不夠大的場合下使用。但隨著微波、衛(wèi)星、光纜等高寬帶信道的廣泛使用，

帶寬的問題就不突出了。

教學(xué)小結(jié)

本節(jié)是全章的基礎(chǔ)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中要正確的理解數(shù)據(jù)通信的基本概念，

學(xué)習(xí)指導(dǎo)

對數(shù)據(jù)通信的基本模型要全面掌握，最后對數(shù)據(jù)通信的方式要認真理解。

參閱教材教材第2章第1節(jié)

運用/http:〃/http:〃/

網(wǎng)絡(luò)資源

等搜索引擎，以數(shù)據(jù)、信息、通信模型、數(shù)字化等為關(guān)鍵字進行搜索。

作業(yè)習(xí)題2.1、2.2、2.3,2.4、2.5、2.6題

教學(xué)后記

教學(xué)對象教學(xué)時間年月日

第2章數(shù)據(jù)通信

教學(xué)內(nèi)容

2.2數(shù)字信號的頻譜與數(shù)字信道的特性

通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，能夠理解數(shù)字信號的相關(guān)概念，掌握數(shù)字信道的相

教學(xué)目的

關(guān)概念和重要特性。

信道、信號的帶寬；數(shù)字信道的特性和原理；基帶傳輸、頻帶傳輸、寬帶

教學(xué)重點

傳輸。

教學(xué)難點理解信號帶寬和信道帶寬的區(qū)別；掌握數(shù)字信道的特性概念和相關(guān)原理。

建議學(xué)時1學(xué)時教學(xué)教具多媒體教學(xué)系統(tǒng)

教學(xué)方法講授(PPT)

2.2.1傅立葉分析

演示設(shè)計

2.2.2周期矩形脈沖信號的頻譜

2.2.3數(shù)字信道的特性

板書設(shè)計

2.2.4基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸

教學(xué)過程

提問：數(shù)字信道和模擬信道是兩種不同的信道，各有什么特點？

隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的普及，學(xué)生對其都有初步的感受。通過提問，促使學(xué)

生思考，引導(dǎo)其正確認識數(shù)字信道和模擬信道的概念，并引出本節(jié)要講授

的內(nèi)容。

課程導(dǎo)入

2.2數(shù)字信號的頻譜與數(shù)字信道的特性

2.2.1傅立葉分析

任何周期信號都是由一個基波信號和各種高次諧波信號合成的。根據(jù)傅立葉分析法，可

以把一個周期為T的復(fù)雜函數(shù)g⑺表示為無限個正弦和余弦函數(shù)之和：

,力?力

gQ)=，+Z?！眘in(2^H/r)+bncos(2^z?/r)

n=ln=\

2(,._1

其中。。是常數(shù)，代表直流分量，且"°=〒k")"，/=不為基頻，兒分別是"次

諧波振幅的正弦和余弦分量：

an=yjsin(2型辿

bn=yjcos(2型)力

2.2.2周期矩形脈沖信號的頻譜

頻譜指組成周期信號各次諧波的振幅按頻率的分布圖。這種頻譜圖以/為橫坐標(biāo)，相

應(yīng)的各種諧波分量的振幅為縱坐標(biāo)，如圖2.8所示?圖中，諧波的最高頻率亦與最低頻率力

之差(力一力)叫信號的頻帶寬度，簡稱帶寬，它表示實際信道所能傳輸信號的頻率范圍。信

道帶寬山傳輸媒體和有關(guān)附加設(shè)備以及電路的頻率特性綜合決定。

周期性矩形脈沖如圖2.9(a)所示，其幅值為A,脈沖寬度為7,周期為T,對稱于縱

軸。這是?種最簡單的周期函數(shù)，實際數(shù)據(jù)傳輸中的脈沖信號要復(fù)雜的多，但對這種簡單周

期函數(shù)的分析，可以得出信道帶寬的一個重要結(jié)論。

圖2.9周期性脈沖及其頻譜

(a)周期性脈沖(b)周期性脈沖的頻譜

上.述周期矩形脈沖的傅立葉級數(shù)中只含有直流和余弦項，令。=2萬/丁，我們有

8csin(---)

,、AxT2A4T2/、

s(t)=——+)-------------cosW/)

TJTnrco

2

v—_n_r_co

令2,則上式可寫成

AT2ATsin(x)

^(0=—+2^----------cos(")

“=i'

由上式可得周期矩形脈沖的頻譜如圖2.9(b)所示。圖中橫軸用無表示，縱軸用歸?化

2Ar2ATsinxsinx

(2()=-----d=------------------

幅度。,,/口>表示(T,nTT),譜線的包絡(luò)為x,當(dāng)xf8時，其值趨于

0。由圖可知，諧波分量的頻率越高，其幅值越小?？梢哉J為信號的絕大部分能量集中在第

一個零點的左側(cè)，由于第一個零點處于x=萬，因而有〃3/2="，亦即"r=r。若取"=1,

則有r=T。我們定義周期性矩形脈沖信號的帶寬為

可見信號的帶寬與脈沖的寬度成反比，與之相關(guān)的結(jié)論是傳送的脈沖的頻率越高(即脈

沖越窄)，要求信道的帶寬也越大。信道的帶寬指信道頻率響應(yīng)曲線上幅度取其頻帶中心處

值的1/收倍的兩個頻率之間的區(qū)間寬度，如圖2.10所示。為了使信號在傳輸中的失真小些,

則信道要有足夠的帶寬。

圖2.10信道帶寬

2.2.3數(shù)字信道的特性

一個數(shù)字脈沖稱為一個碼元。如字母A的ASCII碼是1000001,可用7個脈沖來表示,

亦可認為由7個碼元組成。碼元攜帶的信息量由碼元取的離散值個數(shù)決定。若碼元取。和1

兩個離散值，則一個碼元攜帶1比特(bit)的信息。若碼元可取4個離散值，則一個碼元

攜帶2比特信息。一般的，一個碼元攜帶的信息量n(比特)與碼元取的離散值個數(shù)N具有

如下關(guān)系：

n=log,N

下面用碼元和信息量的概念說明數(shù)字信道的基本情況。

1.波特率、數(shù)據(jù)速率和信道容量

碼元速率表示單位時間內(nèi)信號波形的變換次數(shù)，即通過信道傳輸?shù)拇a元個數(shù)。若信號碼

元寬度為T秒，則碼元速率B=l/T,單位叫波特，這是為了紀念電報碼的發(fā)明者法國人波特

(Baudot),故碼元速率也叫波特率，或稱作調(diào)制速率、波形速率、符號速率。1924年奈奎

斯特推導(dǎo)出有限帶寬無噪聲信道的極限波特率，稱為奈氏定理。若信道帶寬為W,則奈氏

定理的最大碼元速率為：

B=2W(Baud)

奈氏定理指定的信道容量也叫奈氏極限，它由信道的物理特性決定。超過奈氏極限傳送

脈沖信號是不可能的。因此要進一步提高波特率，就必須改善信道的帶寬。

數(shù)據(jù)速率指單位時間內(nèi)信道上傳送的信息量(比特數(shù))。數(shù)字信道的通頻帶(即帶寬)

決定了信道中能不失真的傳輸脈沖序列的最高速率，即信道容量。在一定波特率下提高數(shù)據(jù)

速率的途徑是用個碼元表示更多的比特數(shù)。若把兩比特編碼為一碼元，則數(shù)據(jù)速率可成倍

提高，我們有公式：

R=Blog2N=2W\og2N(b/s)

式中R表示數(shù)據(jù)速率，B、N、W的含義如上所述，單位為每秒比特(bitspersecond),

記為bps或b/s,>

數(shù)據(jù)速率“比特/秒”與碼元的傳輸速率“波特”是兩個不同的概念。兩者在數(shù)量上有

上述公式所描述的關(guān)系。若1個碼元只攜帶Ibit的信息量，則兩者在數(shù)值上是相等的。即

R=B。但若使1個碼元攜帶〃bit的信息量，則MBaud的碼元傳輸速率為朋〃bps。例如,

有一個帶寬為3kHz的理想低通信道，其碼元傳輸速率為6000baud?而最高數(shù)據(jù)速率可隨編

碼方式的不同而有不同的取值。若1個碼元能攜帶2bit的信息量，則最高的數(shù)據(jù)速率為

12000bpso這些都是不考慮噪聲的理想情況下的極限值。至于有噪聲影響的實際信道，則遠

遠達不到這個極限值。

2.誤碼率

香農(nóng)（shannon）提出有噪聲信道的極限數(shù)據(jù)速率用下述公式計算

C=Wlog2（l+S/N）

式中，卬為信道帶寬，$為信號的平均功率，N為噪聲平均功率，S/N叫信噪比。實

際使用中，S與N的比值太大，故常取分貝數(shù)。例如當(dāng)S/N=1000時，信噪比為30dB（分

貝）。這個公式與信號取的離散值個數(shù)無關(guān)，也即無論用什么方式調(diào)制，只要給定了信號和

噪聲的平均功率，則單位時間內(nèi)最大的信息傳輸量就確定了。例如，信道帶寬為3000Hz,

信噪比為30dB,則最大數(shù)據(jù)速率C=300010§2（1+100。）=3000X9.97弋30000bps。這是極限值，

只有理論上的意義。實際上在3000Hz帶寬的電話線上，數(shù)據(jù)速率能達到9600bps就很不錯

了。

在有噪聲的信道中，數(shù)據(jù)速率的增加意味著傳輸中出錯的概率增加，可用誤碼率來表示

傳輸二進制時出現(xiàn)差錯的概率：

Pe=Ne/N

式中Pe表示誤碼率，Ne表示出錯位數(shù)，N為傳送的總位數(shù)。計算機通信網(wǎng)絡(luò)中，要

求誤碼率低于10",即平均傳送一百萬位才允許錯1位。當(dāng)誤碼率高于一定數(shù)值時，可用差

錯控制進行檢查和糾正。

3.信道延遲

信號在信道中從源端到達宿端需要的時間即為信道延遲，它與信道的長度及信號傳播速

度有關(guān)。電信號一般已接近光速的速度（300m/ns）傳播，但隨介質(zhì)的不同而略有差別。例

如，電纜中的傳播速度一般為光速的77%,即200m/ps左右。一般來說，考慮信號從源端

到達宿端的時間是沒有意義的，但對于?種具體的網(wǎng)絡(luò)，我們經(jīng)常對該網(wǎng)絡(luò)中相距最遠的兩

個站之間的傳播時延感興趣。這時要考慮信號傳播速度即網(wǎng)絡(luò)通信線路的最大長度。如500m

銅軸電纜的時延大約是2.52，遠離地面3.6萬公里的衛(wèi)星，上行和下行的時延均約270ms。

2.2.4基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸

1.基帶傳輸

所謂基帶指的是基本頻帶，也就是數(shù)據(jù)編碼電信號所固有的頻帶，這種信號可稱為基帶

信號。所謂基帶傳輸就是對基帶信號不加調(diào)制而直接在線路匕進行傳輸，它將占用線路的全

部帶寬，也可稱為數(shù)字基帶傳輸。后面將介紹數(shù)據(jù)可編碼成數(shù)字信號進行傳輸?shù)母鞣N編碼，

就是基帶信號的各種編碼。但是不能認為數(shù)字信號只能進行基帶傳輸，為了充分利用線路帶

寬，可對數(shù)字信號進行調(diào)制后再進行傳輸，即頻帶傳輸。

2.頻帶傳輸

進行遠距離數(shù)據(jù)傳輸時，一般要借用已有的通信網(wǎng)（如電話網(wǎng)），而數(shù)據(jù)的原始形式是

數(shù)字信號（基帶信號），它無法在帶寬較窄的通信網(wǎng)中傳輸，需要將帶寬很寬的數(shù)字信號（基

帶信號）變換為帶寬符合通信網(wǎng)要求的模擬信號，而這種模擬信號通常由某一頻率或某幾個

頻率組成，它占用了一個固有頻帶，所以稱為頻帶傳輸。

3.寬帶傳輸

寬帶的概念來源于電話業(yè)，指的是比4KHz更寬的頻帶。寬帶傳輸系統(tǒng)使用標(biāo)準(zhǔn)的有線

電視技術(shù)，可使用的頻帶高達300MHz（常常到450MHz）。由于使用模擬信號，可以傳輸近

100km,對信號的要求也沒有像數(shù)字系統(tǒng)那樣高。為了在模擬網(wǎng)上傳輸數(shù)字信號，需要在接

口處安放一個電子設(shè)備，用以把進入網(wǎng)絡(luò)的比特流轉(zhuǎn)換為模擬信號，并把網(wǎng)絡(luò)輸出的信號再

轉(zhuǎn)換成比特流。根據(jù)使用的電子設(shè)備類型,lb/s可能占用1Hz帶寬。在更高的頻率上，可以

使用先進的調(diào)制技術(shù)達到多bit/HZ?

寬帶系統(tǒng)可分為多個信道，每個信道可用于模擬電視、CD質(zhì)量聲音（1.4Mb/s）或3Mb/s

的數(shù)字比特流。通常電視廣播只需要6MHz的信道，電視信號和數(shù)據(jù)可在一條電纜上混合傳

輸。然而在計算機網(wǎng)絡(luò)中，“寬帶系統(tǒng)”常指任何使用模擬信號進行傳輸?shù)南到y(tǒng)。

教學(xué)小結(jié)

本節(jié)和上節(jié)是數(shù)據(jù)通信的基本概念比較密集的區(qū)域，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，

學(xué)習(xí)指導(dǎo)

要注意對基本概念的正確把握，對概念進行對比，強化理解。

參閱教材教材第2章第2節(jié)

運用http:〃/http:〃/http:〃/

網(wǎng)絡(luò)資源

等搜索引擎，以時域分析、頻域分析、帶寬、信道等為關(guān)鍵字進行搜索。

作業(yè)習(xí)題2.7、2.8、2.9、2.10題

教學(xué)后記

教學(xué)對象教學(xué)時間年月日

第2章數(shù)據(jù)通信

教學(xué)內(nèi)容

2.3模擬傳輸

通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，掌握模擬傳輸?shù)脑?，理解調(diào)制解調(diào)器的三種工作

教學(xué)目的

原理，熟悉調(diào)制解調(diào)器常用分類。

教學(xué)重點模擬傳輸；調(diào)制解調(diào)器工作原理。

教學(xué)難點調(diào)制解調(diào)器工作原理

建議學(xué)時1學(xué)時教學(xué)教具多媒體教學(xué)系統(tǒng)

教學(xué)方法講授（PPT）

演示設(shè)計

2.3.1模擬傳輸系統(tǒng)

2.3.2調(diào)制解調(diào)器

板書設(shè)計

教學(xué)過程

模擬信號和數(shù)據(jù)信號在通過某一介質(zhì)時，往往要進行調(diào)制和編碼，以提高

信號的傳輸性能。

提問：模擬傳輸在我們生活中有哪些應(yīng)用？

通過提問，促使學(xué)生思考，引導(dǎo)其充分認識理解模擬傳輸?shù)母拍睢?/p>

課程導(dǎo)入

2.3模擬傳輸

2.3.1模擬傳輸系統(tǒng)

電話通信系統(tǒng)是典型的模擬傳輸系統(tǒng)。目前全世界的電話機早-以上十億部。如此多的電

話要互連成網(wǎng)，唯一可行的辦法就是分級交換。我國的電話網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)分5級，上面4級是長途

電話網(wǎng)，最低一級是市話網(wǎng)。4級長途交換中心從上到下分別是：①一級中心，又稱大區(qū)中

心或省間中心。②二級中心，又稱省中心。③三級中心，又稱地區(qū)中心或縣間中心。④四級

中心，又稱縣中心。每一個上級交換局均按輻射狀與若干個下級交換局連成星形網(wǎng)。在這以

下就是市話交換局，又稱為端局，直接與其管轄范圍內(nèi)的各電話用戶相連。因此，一般屬于

同一個市話局內(nèi)的兩個電話的通信只需通過市話局的交換。但在復(fù)雜的情況下，兩個電話用

戶之間可能需要經(jīng)過多個不同級別的交換局的多次轉(zhuǎn)接。

2.3.2調(diào)制解調(diào)器

1.調(diào)制方式

進行調(diào)制時，常把正弦信號作為基準(zhǔn)信號或載波信號。調(diào)制即利用載波信號的?個或幾

個參數(shù)的變化來表示數(shù)字信號(調(diào)制信號)的過程?；谳d波信號的三個主要參數(shù)，可把調(diào)

制方式分為三種：振幅調(diào)制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制，可分別簡稱為調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相，如圖

2.11所示。

-nArxhnnnnnJ

圖2.11三種模擬調(diào)制方式

(1)調(diào)幅(AM,AmplitudeModulation)

調(diào)幅即指載波的振幅隨計算機送出的基帶數(shù)字信號變化而變化。例如數(shù)字信號0對應(yīng)與

無載波輸出，1對應(yīng)與有載波輸出。調(diào)幅也可以表述為用兩個不同的載波信號的幅值分別代

表二進制數(shù)字0和1。

(2)調(diào)頻(FM,FrequencyModulation)

調(diào)頻即指載波的頻率隨計算機送出的基帶數(shù)字信號變化而變化。例如數(shù)字信號0對應(yīng)于

頻率八，1對應(yīng)于頻率72。同樣，調(diào)頻也可表述為用兩個不同的載波信號的頻率分別代表

二進制數(shù)字0和1。

(3)調(diào)相(PM,PhaseModulation)

調(diào)相指載波的初始相位隨計算機送出的基帶數(shù)字信號變化而變化。例如數(shù)字信號0對應(yīng)

于0°,1對應(yīng)用180。。調(diào)相也可以表述為兩個不同的載波信號的初相位來代表二進制數(shù)字0

和1。這種只有兩種相位(如0?；?80。)的調(diào)制方式稱為兩相調(diào)制。為了提高信息的傳輸速

率，還經(jīng)常采用四相調(diào)制和八相調(diào)制方式，這兩種調(diào)制方式的數(shù)字信息的相位分配情況如圖

2.12所示。

數(shù)字信息00011011

相位0°（或45°）90°（或135°）180°（或225°）270°（或315°）

(a)四相調(diào)制方式的相位分配

數(shù)字信息000001010011100101110111

相位0°45°90°135°180°225°270°315°

(b)八相調(diào)制方式的相位分配

圖2.12四相位、八相位調(diào)制方式的相位分配

由上圖可以看出，在四相調(diào)制方式中，用四個不同的相位分別代表00,01,10,11或

者說每一次調(diào)制可以傳送2個比特的信息；在八相調(diào)制方式中，則每一次調(diào)制可傳送3個比

特的信息，顯然兩者都提高了信息的傳輸速率。為了達到更高的信息傳輸速率，必須采用技

術(shù)上更為復(fù)雜的多元制的振幅相位混合調(diào)制方法。

2.調(diào)制解調(diào)器的分類

調(diào)制解調(diào)器可以根據(jù)應(yīng)用環(huán)境、傳輸速率、功能先進性和調(diào)制方式等進行分類。

(1)按應(yīng)用環(huán)境分類

①音頻Modem。它將數(shù)字信號調(diào)制成頻率為0.3?3.4KHz的音頻模擬信號。當(dāng)這種模

擬信號經(jīng)過電話系統(tǒng)傳到對方后，再由解調(diào)器將它還原為數(shù)字信號。因此，用電話信道傳輸

數(shù)字信號時應(yīng)采用音頻調(diào)制解調(diào)器。

②基帶Modem。一般音頻調(diào)制解調(diào)器，功能較齊全，故價格較貴，多在進行遠距離傳

輸時使用。當(dāng)距離較近，比如只需使用市話線傳輸數(shù)據(jù)，則此時可使用基帶調(diào)制解調(diào)器，傳

輸速率較高，可達到64Kbps?2Mbps,主要用于網(wǎng)絡(luò)用戶接入高速線路中。

③無線Modem。在短波及衛(wèi)星通信中，都應(yīng)使用與信道特點相適應(yīng)的調(diào)制解調(diào)器。這

類調(diào)制解調(diào)器對差錯的檢測和糾錯能力較強，以克服無線信道差錯率較高這一缺點。

(2)按傳輸速率分類

①低速Modem。傳輸速率在600bps以下。

②中速Modem。傳輸速率在1200?9600bpds。

③高速Modem?速率在9600bps以上。

(3)按功能先進性分類

按其功能先進性可分為三類：

①人工撥號Modem,進行數(shù)據(jù)通信前，先要通過人工撥號呼叫對方。待電話局的交換

機接通對方并經(jīng)雙方確認后，便轉(zhuǎn)向利用Modem進行通信。

②自動撥號/自由應(yīng)答式Modem。用戶可通過個人計算機鍵盤撥打電話號碼或通過相應(yīng)

軟件取出存放在某磁盤文件中的電話號碼，由Modern按指定順序在指定時間自動撥號，建立

與對方的連接。

③智能Modem,在Modem中配置CPU來提高Modem的性能和增加新功能，如對Modem

的參數(shù)進行自動設(shè)置，對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)壓縮。在高檔次的Modem中還引入了網(wǎng)絡(luò)管理

功能。

(4)按調(diào)制方式分類

按調(diào)制方式可分為頻移鍵控Modem、相移鍵控Modem和相位幅度調(diào)制Modem。后者是為

了盡量提高傳輸速率又不提高調(diào)制速率，于是采用相位調(diào)制與幅度調(diào)制相結(jié)合的方法，使一

次調(diào)制能產(chǎn)生更多不同的相位和幅度，從而提高傳輸速率。這種Modem價格較貴。

教學(xué)小結(jié)

本節(jié)是本章的一個難點，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中要注意對原理的正確理解，在

學(xué)習(xí)指導(dǎo)

理解原理的基礎(chǔ)上掌握調(diào)制解調(diào)器的常見分類。

參閱教材教材第2章第3節(jié)

運用/http:〃/http:〃/

網(wǎng)絡(luò)資源

等搜索引擎，以調(diào)制、解調(diào)、模擬數(shù)據(jù)等為關(guān)鍵字進行搜索.

作業(yè)習(xí)題2.11,2.12題

教學(xué)后記

教學(xué)對象教學(xué)時間年月日

第2章數(shù)據(jù)通信

教學(xué)內(nèi)容

2.4數(shù)字傳輸

教學(xué)目的通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，掌握數(shù)字傳輸原理。

教學(xué)重點脈碼調(diào)制過程；常用的數(shù)字信號編碼。

教學(xué)難點脈碼調(diào)制的基本原理。

建議學(xué)時1學(xué)時教學(xué)教具多媒體教學(xué)系統(tǒng)

教學(xué)方法講授（PPT）

演示設(shè)計2.4.1脈碼調(diào)制

2.4.2數(shù)字數(shù)據(jù)信號編碼

板書設(shè)計2.4.3字符編碼

教學(xué)過程

提問：數(shù)字化為什么是信息社會發(fā)展的大趨勢？

數(shù)字化是信息社會發(fā)展的大趨勢，現(xiàn)在人們已越來越多使用各種數(shù)字

通信設(shè)備，如數(shù)字手機、數(shù)字照相機、數(shù)字彩電、數(shù)字攝像機等等，但是

模擬信號又怎么變成適合數(shù)字信道的信號呢？學(xué)生對脈碼調(diào)制這個專業(yè)用

詞缺乏感性認識?？梢酝ㄟ^提問，促使學(xué)生思考，幫助他們理解。

課程導(dǎo)入

2.4數(shù)字傳輸

2.4.1脈碼調(diào)制

將模擬信號變換為數(shù)字信號的常用方法是脈碼調(diào)制PCM(PulseCodeModulation)o

PCM最初并不是為傳送計算機數(shù)據(jù)用的，而是為了解決電話局之間中繼線不夠用的問題，希

望使用一條中繼線不是只傳送一路而是可以傳送幾十路的電話。由于歷史上的原因，PCM有

兩個互不兼容的國際標(biāo)準(zhǔn)，即北美的24路PCM(簡稱為T1)和歐洲的30路PCM(簡稱為El)?

我國采用的是E1標(biāo)準(zhǔn)。T1的速率是1.544Mbps,El的速率是2.048Mbps。下面結(jié)合PCM的取

樣、量化和編碼三個步驟，說明這些速率是如何得出的。

為了將模擬電話信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，必須對電話信號進行取樣。即每隔一定的時間間

隔，取模擬信號的當(dāng)前值作為樣本。該樣本代表了模擬信號在某?時刻的瞬時值。?系列連

續(xù)的樣本可用來代表模擬信號在某一區(qū)間隨時間變化的值。取樣的頻率可根據(jù)奈氏取樣定理

確定。奈氏取樣定理表述為，只要取樣頻率大于模擬信號最高頻率的2倍，則可以用得到的

樣本空間恢復(fù)原來的模擬信號。即

力=32/2max

其中f1為取樣頻率,T,為取樣周期，即兩次取樣之間的間隔,Rmax為信號的最高頻率。

標(biāo)準(zhǔn)電話信號的最高頻率為3.4KHz,為方便起見，取樣頻率就定為8KHz,相當(dāng)于取樣周期為

125Hs(l/8000s)?圖2.13表示了上述概念。

圖2.13PCM的基本原理

(a)模擬電話信號(b)取樣后的脈沖信號(c)編碼后的數(shù)字信號

(d)解碼后的脈沖信號(e)恢復(fù)后的模擬電話信號

這樣，一個話路的模擬電話信號，經(jīng)模數(shù)變換后，就變成每秒8000個脈沖信號，每個

脈沖信號再編為8位二進制碼元。因此?個話路的PCM信號速率為64Kbps。

為有效利用傳輸線路，通?？偸菍⒍鄠€話路的PCM信號用時分多路復(fù)用(見下一節(jié))

的方法裝成幀(即時分復(fù)用幀)，然后再往線路上一幀接一幀地傳輸。圖2.14說明了E1的

時分復(fù)用幀的構(gòu)成。

CHOCHO

El的一個時分復(fù)用幀(其長度T=125RS)共分為32個相等的時間間隙(簡稱時隙)，

時隙的編號為CHO?CH31。時隙CH0用作幀同步，時隙CH16用來傳送信令(如用戶的撥

號信令)。可供用戶使用的話路是時隙CH1-CH15和CH17-CH31,共30個時隙用作30

個話路。每個時隙傳送8bits。因此，整個32個時隙共傳送256bits,即一個幀的信息量。每

秒傳送8000個幀，故PCM一次群E1的數(shù)據(jù)率即為2.048Mbps,圖2.14中，在2.048Mbps

傳輸線路兩端的同步旋轉(zhuǎn)開關(guān)，表示32個時隙中比特的發(fā)送和接收必須和時隙的編號相對

應(yīng)，不能弄亂。

北美使用的T1系統(tǒng)共24個話路。每個話路的取樣脈沖用7bits編碼，然后再加上1位

信令碼元，因此一個話路也是占用8bits。幀同步是在24路的編碼之后加上Ibits,這樣每幀

共193bito因此T1一次群的數(shù)據(jù)率為1.544Mbps。

當(dāng)需要有更高的數(shù)據(jù)率時，可以采用復(fù)用的方法。例如，4個一次群就可以構(gòu)成一個二

次群。當(dāng)然，一個二次群的數(shù)據(jù)率要比4個一次群的數(shù)據(jù)率總和還要多一些，因為復(fù)用后還

需要一些同步的碼元。表2-1所示給出了歐洲和北美系統(tǒng)的高次群的話路數(shù)和數(shù)據(jù)率。日本

的一次群用T1,但自己另有一套高次群的標(biāo)準(zhǔn)。

表2-1數(shù)字傳輸系統(tǒng)高次群的話路數(shù)和數(shù)據(jù)率

系統(tǒng)類型一次群二次群三次群四次群五次群

符號E1E2E3E4E5

歐洲體制話路數(shù)3012048019207680

數(shù)據(jù)率速(Mbps)2.0488.48833368139.264565.148

符號T1T2T3T4

北美體制話路數(shù)24966724032

數(shù)據(jù)率速(Mbps)1.5446.31243.736273.176

2.4.2數(shù)字數(shù)據(jù)信號編碼

1.不歸零編碼

不歸零編碼(NRZ,Non-ReturntoZero)如圖2.15(a)所示。NRZ碼規(guī)定用負電平表

示“0”,用正電平表示“1”，亦可有其他表示方法。如果接收端無法確定每個比特從什么時候

開始，什么時候結(jié)束，則還是不能從高低電平的矩形波中讀出正確的比特串。

2.曼氏編碼

曼氏編碼(Manchester)自帶同步信號，如圖2.15(b)所示。在曼氏編碼中每個比特

持續(xù)時間分為兩半。在發(fā)送比特"0”時，前一半時間為高電平，后一半時間為低電平；在發(fā)

送比特“1”時則相反?；蛘咭部稍诎l(fā)送比特0時，前一半時間電平為低，后一半時間電平為

高；在發(fā)送比特1時則相反。

3.差分曼氏編碼

差分曼氏編碼(DifferenceManchester)是對曼氏編碼的改進。它與曼氏編碼的不同之

處主要是：每比特的中間跳變僅做同步用；每比特的值根據(jù)其開始邊界是否發(fā)生跳變決定，

每比特開始除出現(xiàn)電平跳變表示二進制“0”，不發(fā)生跳變表示二進制T”，如圖2.15(c)所

2.4.3字符編碼

數(shù)字傳輸時，在信道上傳送的數(shù)據(jù)都是以二進制位的形式出現(xiàn)的，如何組合“0”與“1”

這兩種碼元，使之代表不同的字符或信息(數(shù)據(jù)信息和控制信息)，叫做字符編碼。國際標(biāo)

準(zhǔn)化組織1967年推薦了一個7單位編碼(每個字符由七位二進制碼元組成，另外附加一位

奇偶校驗位)，即國際標(biāo)準(zhǔn)IS0646,為世界各國廣泛采用。我國1981年由國家標(biāo)準(zhǔn)總局公布

了信息處理交換用7單位編碼，與IS0646的7單位編碼一致，國標(biāo)代號GB1988-80,其字符

集標(biāo)準(zhǔn)見表2-2,該字符集與美國ASCII字符集基本一致。

表2-2部頒7位編碼字符集標(biāo)準(zhǔn)

b700001111

b600110011

b501010101

b4b3b2bl行列01234567

00000NUL空白DLE數(shù)據(jù)鏈轉(zhuǎn)義間隔0@P、P

00011SOH標(biāo)題開始DC1設(shè)備控制111AQaq

00102STX正文開始DC2設(shè)備控制22BRbr

00113ETX正文結(jié)束DC3設(shè)備控制33CScs

01004EOT傳輸結(jié)束DC4設(shè)備控制4$4DTdt

01015ENQ詢問NAK否認%5EUeu

-

01106ACK承認SYN同步6FVfV

01117BEL告警ETB組傳輸結(jié)束7GWgw

10008BS退格CAN作廢(8HXhX

10019I1T橫向制表EM媒體結(jié)束)9IYiy

101010LF換行SUB取代*JZjz

101111VT縱向制表ESC轉(zhuǎn)義+：K[k一

110012FF換頁FS文卷分隔?<LV11

110113CR回車GS群分隔-=M]m—

111014SO移出RS記錄分隔*>Ntn-

mi15SI移入US單元分隔/?0-0抹掉

教學(xué)小結(jié)

本節(jié)理論性較強，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，首先要注意思路的正確把握，對為

學(xué)習(xí)指導(dǎo)什么要進行模擬信號向數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換要有正確的認識。其次，對脈碼調(diào)

制的原理要正確的理解。

參閱教材教材第2章第4節(jié)

運用http:〃/http:〃/http:〃/

網(wǎng)絡(luò)資源

等搜索引擎，以脈碼調(diào)制、數(shù)字信號、字符編碼等為關(guān)鍵字進行搜索。

作業(yè)習(xí)題2.13,2.14,2.15,2.16題

教學(xué)后記

教學(xué)對象教學(xué)時間年月日

第2章數(shù)據(jù)通信

教學(xué)內(nèi)容