數(shù)據(jù)通信原理復(fù)習(xí)資料(期末考試)

第一章概述

I、數(shù)據(jù)通信一一依照通信協(xié)議,利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在兩個(gè)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(hào)碼IA5（7單位代碼）一一ASCII碼（常在后面加1位奇偶校驗(yàn)碼）

?國際電報(bào)2號(hào)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(gòu)成

?數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE

?數(shù)據(jù)輸入、輸出設(shè)備一一數(shù)據(jù)——?數(shù)據(jù)信號(hào)

?傳輸控制器一一主要執(zhí)行與通信網(wǎng)絡(luò)之間的通信過程控制（即傳輸控制），包括過失控制、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）。

?數(shù)據(jù)電路

?傳輸信道一一為數(shù)據(jù)通信提供傳輸通道

?數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（DCE）（《綜合練習(xí)習(xí)題與解答》簡(jiǎn)答題第2題）一一是DTE與傳偷信道之間

的接口設(shè)備，其主要作用是將來自DTE的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行變換，使

之適合信道傳輸。

當(dāng)傳輸信道為模擬信道時(shí)，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(hào)進(jìn)行調(diào)

制，將其頻帶搬移到話音頻帶上（同時(shí)變成模擬信號(hào)）再送往信道上傳，收端進(jìn)行相

反的變換。

I當(dāng)傳輸信道是數(shù)字信道時(shí)，DCE是數(shù)字接口適配器，其中包含數(shù)據(jù)效勞單元與信道效勞單元。前

者執(zhí)行碼型和電平轉(zhuǎn)換、定時(shí)、信號(hào)再生和同步等功能：后者那么執(zhí)行信道均衡、信

號(hào)整形等功能C

?中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

r主機(jī)一一進(jìn)行數(shù)據(jù)處理

1通信控制器（乂稱前置處理機(jī)）一一用于管理與數(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。

?數(shù)據(jù)電路與數(shù)據(jù)鏈路的關(guān)系一一數(shù)據(jù)鏈路由數(shù)據(jù)電路及兩端的傳輸控制器組成。

?只有建立了數(shù)據(jù)鏈路通信雙方才能有效、可靠地進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

4、信道類型

雙絞線

物理實(shí)線

同軸電纜

網(wǎng)傳輸信道；

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸信道;

5、傳輸損耗

傳輸衰減二網(wǎng)絡(luò)的輸入端功率-輸出端功率;

傳輸損耗：O=101g生堂；

P

年收

信噪比：f—1=l（）lg（空空］;

（N，1P噪聲J

6、計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)包含數(shù)據(jù)通信網(wǎng)；計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)不等于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，前者明顯地參與管理；

7、數(shù)據(jù)傳輸方式

?并行傳輸與串行傳輸（按代碼傳輸?shù)捻樞蚍郑?/p>

1、并行傳輸

概念一一并行傳輸指的是數(shù)據(jù)以成組的方式，在多條并行信道上同時(shí)進(jìn)行傳輸。

優(yōu)/點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)一一不需要額外的措施來實(shí)現(xiàn)收發(fā)雙方的字符同步。

I缺點(diǎn)一一必須有多條并行信道，木錢比擬高，不適宜遠(yuǎn)距離傳輸。

適用場(chǎng)合一一計(jì)算機(jī)等設(shè)備內(nèi)部或兩個(gè)設(shè)備之間距離比擬近時(shí)的外線上采用。

2、串行傳輸

概念一一串行傳輸指的是組成字符的假設(shè)十位二進(jìn)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(diǎn)［優(yōu)點(diǎn)一一只需要一條傳輸信道，易于實(shí)現(xiàn)。

I缺點(diǎn)——要采取措施實(shí)現(xiàn)字符同步。

適用場(chǎng)合一一是目前外線上主要采用的一種傳輸方式。

?異步傳輸和同步傳輸（按同步方式分〕

1、異步傳輸

概念一一異步傳輸方式一般以字符為單位傳輸，每個(gè)字符的起始時(shí)刻可以是任意的。

為了正確地區(qū)分一個(gè)個(gè)字符，不管字符所采用的代碼為多少位，在發(fā)送每一個(gè)字符時(shí)，都要在前面

加上一個(gè)起始位，長(zhǎng)度為一個(gè)碼兀長(zhǎng)度，極性為“0”，表示一個(gè)字符的開始；后面加上一個(gè)終止位，

長(zhǎng)度為1,1.5或2個(gè)碼元長(zhǎng)度，極性為“1”，表示一個(gè)字符的結(jié)束。

以國際5號(hào)碼為例：

1XXXXXXX"2

（起始位）（信息碼）（終止位）

優(yōu)缺點(diǎn)!優(yōu)點(diǎn)一一實(shí)現(xiàn)字符同步比擬簡(jiǎn)單，收發(fā)雙方的時(shí)鐘信號(hào)不需要嚴(yán)格同步。

I缺點(diǎn)一一對(duì)每個(gè)字符都需參加起始位和終止位，因而信息傳輸效率低。

例：如字符采用國際5號(hào)碼，終止位為1位，并采用1位奇偶校驗(yàn)位，求傳輸效率。

解：傳輸效率為

7/（7+1+14-1）=70%.

2、同步傳輸

概念一一同步傳輸是以固定的時(shí)鐘節(jié)拍來發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的，因此在一個(gè)串行數(shù)據(jù)流中，各信號(hào)碼元

之間的相對(duì)位置是固定的（即同步）。

優(yōu)缺點(diǎn)J優(yōu)點(diǎn)一一傳輸效率較高。

.缺點(diǎn)一一接收方為了從接收到的數(shù)據(jù)流中正確地區(qū)分一個(gè)個(gè)信號(hào)碼元，必須建立準(zhǔn)確的

時(shí)鐘同步等，實(shí)現(xiàn)起來比擬復(fù)雜。

?單工、半雙工和全雙工傳輸1按數(shù)據(jù)電路的傳輸能力分）

1、單工傳輸一一傳輸系統(tǒng)的兩端數(shù)據(jù)只能沿單一方向發(fā)送和接收。

2、半雙工傳輸一一系統(tǒng)兩端可以在兩個(gè)方向上進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸，但兩個(gè)方向的傳輸不能同時(shí)進(jìn)

行，當(dāng)其中一端發(fā)送時(shí)，另一端只能接收，反之亦然.

3、全雙工傳輸一一系統(tǒng)兩端可以在兩個(gè)方向.上同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，即兩端都可以同時(shí)發(fā)送和接收

數(shù)據(jù)。

8、主要性能指標(biāo)

?工作速率一一衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)通信能力

I.調(diào)制速率（又稱符號(hào)速率或碼元速率）Na/（或，）

定義一一每秒傳輸信號(hào)碼元的個(gè)數(shù)，單位為波特（Bd）。

公式：^DBU（1=~為符號(hào)間隔）

?數(shù)據(jù)傳信速率（簡(jiǎn)稱傳信率）R（或人）

定義一一每秒傳輸?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bit/s等。

數(shù)據(jù)傳信速率與調(diào)制速率之間的關(guān)系為

R=N汝log2M

例：設(shè)信號(hào)碼元時(shí)間長(zhǎng)度為833x10-6$,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

Nl{,=-=——!--=12008d

T833x10-6

數(shù)據(jù)傳信速率為

R=心log2M=1200log24=2400bit/s

?數(shù)據(jù)傳送速率

定義一一單位時(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，又稱有效數(shù)據(jù)傳輸速

率。單位為比特/秒（bit/s）、字符/秒或碼組/秒。

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。

?有效性指標(biāo)一一頻帶利用率

定義一一〃=系統(tǒng)的傳輸速率/系統(tǒng)的頻帶寬度（B）（2-3）

即”當(dāng)

Bd/Hz

?7=—bit/（s-Hz）

?可靠性指標(biāo)一一傳輸?shù)倪^失率

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)過失的比特?cái)?shù)/總的發(fā)送比特?cái)?shù)

誤字符（碼組）率=接收出現(xiàn)過失的字符（碼組）數(shù)/總的發(fā)送字符（碼組）數(shù)

?信道容量

c=帶寬?log2（l+信噪比）;

無噪聲數(shù)字信道的信道容量:C=2Blog2;W；

第二章數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸

一、數(shù)據(jù)信號(hào)及特性描述

1、數(shù)據(jù)序列的電信號(hào)表示

單極性不歸零信號(hào)：1為正,0為平；

單極性歸零信號(hào)：1為正零,0為平；

雙極性不歸零信號(hào)：1為正,0為負(fù)；

雙極性歸零信號(hào)：1為正零,0為負(fù)零;

偽三進(jìn)制：1為正零或負(fù)零,0為零；

差分信號(hào)：電位變化為正，不變?yōu)榱?

（注：圖（f）中的差分信號(hào)是“I”一一電平改變,“0”一一電平不變，其規(guī)那么也可以相反。）

例1：二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列為1010110,以矩形脈沖為例，畫出雙極性歸零信號(hào)的波形圖［設(shè)1=172）。

解：

_FL^_FL1yFLFL^

MSI

例2：二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列為1100101,以矩形脈沖為例，畫出差分信號(hào)的波形圖（假設(shè)“1”一一電平改變,

“0”——電平不變;初始電平為0）

解：

用圖2

二、傳輸信道及數(shù)據(jù)信號(hào)的根本傳輸方法

?基帶傳輸

?領(lǐng)帶傳輸（或稱調(diào)制.傳輸）

?數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸

基帶數(shù)據(jù)信號(hào)的頻譜特性

單極性碼一一既有連續(xù)譜，也有離散譜；

雙極性碼一一只有連續(xù)譜，沒有離散譜；

不歸零碼一一連續(xù)譜第一個(gè)零點(diǎn)為人=；；

歸零碼一一連續(xù)譜的第一個(gè)零點(diǎn)為2fs；

第二節(jié)數(shù)據(jù)信號(hào)的基帶傳輸

基帶傳輸一一不搬移基帶數(shù)據(jù)信號(hào)頻譜的傳輸方式稱為基帶傳輸。

一、基帶傳輸系統(tǒng)構(gòu)成模型（能畫出以下圖）

Mffi9（S3-8）

波形形成一一信號(hào)從1點(diǎn)到2點(diǎn)的過程叫波形形成。

各局部的作用：

發(fā)送濾波器一一限制信號(hào)頻帶并起波形形成作用；

信道一一是信號(hào)的傳輸媒介，可以是各種形式的電纜；

接收濾波器一一用來濾除帶外噪聲和干擾，并起波形形成作用:

均衡器一一用來均衡信道特性的不理想。

網(wǎng)孔均衡一一用來消除“1”與5（。的誤差。

二、理想低通形成網(wǎng)絡(luò)

1、理想低通形成網(wǎng)絡(luò)特性

\H（f）\一一幅度特性，“（/）一一相位特性

”（/）=I?產(chǎn)叫|/|<fN（3-10）

0|/|>fN

式中，人為截止頻率，%為固定時(shí)延。

H（f）圖參見教材P54圖3-9

sin2小”一^)

h⑴=2打(3-11)

2小Ud)

設(shè)〃=0,a"）波形如教材P55圖3T0所示。

理想低通沖激響應(yīng)h{t）的特點(diǎn)是:

①零點(diǎn)的位置，=（0+）焉,左=±1,±2,±3……

②波形“尾巴”（即波形的前導(dǎo)和后尾）以1〃的速度衰減。

2、無符號(hào)間干擾的條件

h（kT）=/1（歸一化值）2=（）1本碼判決點(diǎn)）

0ZwO（非本碼判決點(diǎn)）

3、奈氏第一準(zhǔn)那么奈氏第一準(zhǔn)那么用文字詳細(xì)表述是：如系統(tǒng)等效網(wǎng)絡(luò)具有理想低通特性，且截

止頻率為/N時(shí)，那么該系統(tǒng)中允許的最高碼元（符號(hào)）速率為2/,「這時(shí)系統(tǒng)輸出波形在峰值點(diǎn)上不

產(chǎn)生前后符號(hào)間干擾。

奈氏第一準(zhǔn)那么的三個(gè)重要參量：

'fN——奈氏頻帶"二九）一才7=與=3=2&//法（極限）￡=2心-

/BfN

<一奈氏速率

T=\/2于N一一奈氏間隔

例1：在比特速率相同下，采用多電平傳輸?shù)姆?hào)速率要___________,從而使碼元間隔

T,最后導(dǎo)致奈氏帶寬九o

答：（R=N/og2”）

下降增大下降

例2：一個(gè)理想基帶傳輸系統(tǒng)，假設(shè)奈氏帶寬￡v不變，采用8電平傳輸時(shí)的傳信速率（與1電平傳輸

時(shí)的傳信速率&的關(guān)系為（）

答：奈氏帶寬.冊(cè)不變——的號(hào)速率"如=2人，那么不變

寵4=N8dlog24

仆=心log28

3

所以《二二七

2

?理想低通形成網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：

‘滿足奈氏第一準(zhǔn)那么（無符號(hào)間干擾）。

頻帶利用率到達(dá)2瓦//”2的極限。

,波形"尾巴”衰減較慢——A對(duì)定時(shí)脈沖的精度要求較高。

物理上不可實(shí)現(xiàn)。

三、具有幅度滾降特性的低通形成網(wǎng)絡(luò)一一滾降低通

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)a二人/人,,0<aW1（a=0時(shí)是理想低通）

B=一力=，=/J,：,=f—（Bd/Hz）

滾降低通形成網(wǎng)絡(luò)是否滿足無符號(hào)間干擾的條件？

結(jié)論：假設(shè)滾降低通網(wǎng)絡(luò)的幅度特性|”（7）|以C點(diǎn)（/丫,1/2）呈奇對(duì)稱滾降，那么其輸出響應(yīng)波形/?（1）

在取樣判決點(diǎn)無符號(hào)間干擾（即滿足奈氏第一準(zhǔn)那么）O

例1：一滾降低通網(wǎng)絡(luò)的幅度特性如卜圖，試判斷此滾降低通網(wǎng)絡(luò)是否滿足無符號(hào)間干擾的條件。

（《綜合練習(xí)習(xí)題與解答》簡(jiǎn)答題第5題）

解：此滾降低通網(wǎng)絡(luò)不滿足無符號(hào)間干擾的條件。

因?yàn)椋弘m然它的幅度特性呈奇對(duì)稱滾降，但滾降的對(duì)稱點(diǎn)不是（八1/2）,而是

例2：一形成濾波器幅度特性如以下圖所示。

①如果符合奈氏第一準(zhǔn)那么，其符號(hào)速率為多少？a為多少？

②采用八電平傳輸時(shí)，傳信速率為多少？

③頻帶利用率n為多少8d/”z?

解：①如果符合奈氏第一準(zhǔn)那么，|H（7）|應(yīng)以C點(diǎn)（4，0.5）呈奇對(duì)稱滾降，由圖示可得:

九二2。。。+40（）（,明3。。。牝

符號(hào)速率/=2fN=2x3000=6000及/

但嘰工的4000-30001000

滾降系數(shù)。=------------=-----

300030003

②傳信速率/?=/Jog2M=6000xlog28=18000bit/s

③頻帶利用率,；=A=^222=I.5^//HZ

B4000

例3：按奈氏第一準(zhǔn)那么設(shè)計(jì)一個(gè)基帶傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用4電平傳輸，滾降系數(shù)。=0.2,傳信速

率為128妨萬/s。試定性畫出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)幅度特性，并標(biāo)出。-。）九,九,（1+。）人位置。

解：R=心1。82M

N如=——=128x10=640003d

log2Mlog24

逅=空=32。。訴

fN=

22

(l-cz)/；v=(1-O.2)x32(w=25600Hz

(1+a)fN=(I+0.2)x32000=38400Hz

HKHz)

2、升余弦滾降低通

表達(dá)式參見教材P56(3-18)

升余弦滾降低通|"(/)|特性參見教材P56圖372

sin2燈JcosaR/T

g)=2f(319)

N\-^a2t2IT

力")波形參見教材P57圖373

?滾降低通形成網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：

?可滿足無符號(hào)間干擾的條件。

?領(lǐng)帶利用率不能到達(dá)28〃也的極限。

?波形“尾巴”衰減較快。

?物理上可實(shí)現(xiàn)。

四、局部響應(yīng)形成系統(tǒng)

概念一一局部響應(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，乂可近似地物理實(shí)現(xiàn)。

這類系統(tǒng)稱為局部響應(yīng)形成系統(tǒng)。

形成思路一一如果形成波形是兩個(gè)(或兩個(gè)以上)在時(shí)間錯(cuò)開的力/所組成,例如

2叭t

sm2%f戶口2力NQ-T),這樣合成波的表達(dá)式在分母通分之后將出現(xiàn)〃(或“等)

2/f2叭(t-T)

項(xiàng)，即波動(dòng)衰減是隨著產(chǎn)(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。

1、第一類局部響應(yīng)形成系統(tǒng)［余弦低通)

(1)〃?)公式

(3-21)

g?）g?）g2?）=。-）

⑵H(f)

參見教材P58圖375(a)

|,2(/)|特性參見教材P59圖3-16

H(/)|特性參見教材P59圖3-17

"-7—

2cos可—?P2工〃()<f<f

〃(/)='2/N'J-八(余弦低通)

0J>/N

>

B=fN-----7=—=—=2BJ/Hz

BfN

1T

⑶分析/?(1)特性

參見教材P58圖3T4

設(shè)…

波形的特點(diǎn)：

①零點(diǎn)的位置r=—k=±3,±5,±7……

4fv

②波形的“尾巴”以1/『的速度衰減

力?）波形是否無碼間干擾？

結(jié)論：第一類局部響應(yīng)形成系統(tǒng)的力”）波形有碼間干擾。但假設(shè)取樣判決點(diǎn)選在波峰往前（或往后）T/2

處，只有前（或后）一個(gè)碼元對(duì)它有干擾，此干擾是固定的，可以消除的。

但有誤碼擴(kuò)散問題。解決的方法是采用有預(yù)編碼的第一類局部響應(yīng)系統(tǒng)。

(4)有預(yù)編碼的第一類局部響應(yīng)系統(tǒng)(余弦低通)［《綜合練習(xí)習(xí)題與解答》計(jì)算題第3題)層

參見教材P58圖3-15(b)

4—4預(yù)編碼與女=4十限［(3-22)

4->q相關(guān)編碼q=々十4-(3-23)

例：

%110101110010

%。100110100011

q110121110012發(fā)端

以110121110012收端(設(shè)無誤碼，q=ck)

磯110101110010

?力的規(guī)律?"=°'“=°或之g是偽三電平)

ak=1,ck=1

?第一類局部響應(yīng)系統(tǒng)的特點(diǎn)：

?有碼問干擾，但是固定的，可以消除的。

?頻帶利用率能到達(dá)2&//”z的極限。

?波形“尾巴”衰減較快。

?物理上可實(shí)現(xiàn)。

2、第四類局部響應(yīng)形成系統(tǒng)(正弦低通)

(1)4Q)公式

sinsin2小(t-2T)

九⑴=%(/)-/?,(/)=(3-26)

2叭，2%(t-2T)

g⑺?⑺g2⑺

⑵H(f)

參見教材P59圖3-18

向2(/)|參見教材P60圖3T9

H(7)|參見教材P60圖3-20

的)=卜啜/，。/八

(正弦低通)

Ik/>/v

H屋f)

B=fN>7==2Bcl/Hz

BZv

（3）分析〃（1）特性

〃（f）波形的特點(diǎn):

①波形的“尾巴”以1/產(chǎn)的速度衰減

②第四類局部響應(yīng)形成系統(tǒng)的a（。波形有碼間干擾。但是固定的，可以消除的。也有誤內(nèi)擴(kuò)散問題,

解決的方法是采用有預(yù)編碼的第四類局部響應(yīng)系統(tǒng)。

（4）有預(yù)編碼的第四類局部響應(yīng)系統(tǒng)（正弦低通）Q

B3-18

%=4十%.2

(3-29)(3-30)

q=4一比2

例：%iioiioiioiioo

々00h00100100101

ck：1o-l1o-l10-1100發(fā)端

c；jio-llo-l10-1100收端（設(shè)無誤碼，q'=qj

a[S101101101100

cif.—0,c,f—0

q的規(guī)律《（q是偽三電平）

q=i，q=±i

?第四類局部響應(yīng)系統(tǒng)的特點(diǎn)：

?有碼間干擾，但是固定的，可以消除的。

?頻帶利用率能到達(dá)2氏〃Hz的極限。

?波形“尾巴”衰減較快。

?物理上可實(shí)現(xiàn)。

王、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的時(shí)域均衡

1、時(shí)域均衡的作用(《綜合練習(xí)習(xí)題與解答》簡(jiǎn)答題第8題)

時(shí)域均衡的思路一一是消除接收的時(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)那么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(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。

2、時(shí)域均衡的根本原理Q

?時(shí)域均衡的均衡目標(biāo)一一調(diào)整各增益加權(quán)系數(shù)Q,使得除〃=0以外的)，“值為零，這就消除了符

號(hào)間干擾。

例；一個(gè)三抽頭的時(shí)域均衡器，其輸入波形如以下圖所示，其

匚2=0/，九一1=42,/=1,否=0.4,工2=-。2當(dāng)悶＞2時(shí)，xk=0,求當(dāng)輸出波形y(f)滿足無

符號(hào)間干擾的條件時(shí)，各增益加權(quán)系數(shù)應(yīng)為多少？

N

解?：)’”二Z，”

k=-N

&=-l

=C_1X0+C0X_1+"_2

%=。_內(nèi)+%%+。也

Jl=c.lx2+c0Al+c,x0

滿足無符號(hào)間干擾時(shí)，有：

c_1-0.2c()+O.lC]=0

0.4c」+%-0.2C[=1

一().2c_[+O.4co+G=0

解方程求得：

c_,=0.20

c。=0.85

C)=—0.3()

l注：教材中的例如假設(shè)x(f)只有3個(gè)取值，即當(dāng)網(wǎng)＞1時(shí)，8=0)

?數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的眼圖

最正確采樣時(shí)刻：在眼睛張開得最大的地方代表最正確采樣時(shí)刻;

垂直張開度：反映系統(tǒng)對(duì)噪聲的容限：

水平張開度：反映了傳輸系統(tǒng)的過門限點(diǎn)失直：

正負(fù)不對(duì)稱度：表示系統(tǒng)所存在的非線性失真的程度：

定時(shí)抖動(dòng)靈敏度：斜率，反映了系統(tǒng)對(duì)定時(shí)偏差的靈敏度;

第三節(jié)數(shù)據(jù)信號(hào)的頻帶傳輸

頻帶傳輸一一又稱調(diào)制傳輸，它是需要對(duì)基帶數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行謊制以實(shí)現(xiàn)頻帶搬移，即將基帶數(shù)據(jù)信號(hào)

的頻帶搬到話音默帶上再傳輸。

數(shù)字調(diào)制的根本方法有三種：

■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

各局部的作用：

?1點(diǎn)：數(shù)據(jù)信號(hào)為單或雙極性不歸零碼

單■住

MB23

?發(fā)送低通一一數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)發(fā)送低通根本上形成所需要的基帶信號(hào)（2點(diǎn)的信號(hào)叫基帶信號(hào)§（/）；發(fā)送

低通一般是基帶形成濾波器的一局部，2點(diǎn)的功率譜近似為基帶形成濾波器的〃（/）形

狀）

?調(diào)制一一將基帶信號(hào)的頻帶搬到載頻（載波頻率）附近的上下邊帶，實(shí)現(xiàn)雙邊帶調(diào)制。

假設(shè)基帶形成濾波器為第?類局部響應(yīng)系統(tǒng)，2點(diǎn)的功率譜P、⑺與調(diào)制后的雙邊功率譜及"）如附圖

27所示。

0j<?Xhf

ran

（匕⑺中有直流分量一〃（/'）中便有載頻/;分量，直流分量調(diào)到。處J

?發(fā)送帶通一一形成信道可傳輸?shù)男盘?hào)頻譜（取單或雙邊帶等傳輸）。

?接收帶通一一除去信道中的帶外噪聲。

?解調(diào)一一是調(diào)制的反過程，解調(diào)后的信號(hào)中有基帶信號(hào)和高次產(chǎn)物。

?接收低通一一除去解調(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

另一局部）。

?取樣判決一一對(duì)恢復(fù)的基帶信號(hào)取樣判決復(fù)原為數(shù)據(jù)序列。（8點(diǎn)的信號(hào)要滿足無符號(hào)間干擾的條件）

?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(shí)現(xiàn)信號(hào)

的頻帶搬移，調(diào)制和解調(diào)合起來稱為Modem。

?從信號(hào)傳輸?shù)慕嵌?，一個(gè)頻帶傳輸系統(tǒng)就相當(dāng)于一個(gè)等效的基帶傳輸系統(tǒng)。

?符號(hào)速率，=2人

二、數(shù)字調(diào)幅

概念一一以基帶數(shù)據(jù)信號(hào)控制?個(gè)載波的幅度，稱為數(shù)字調(diào)幅，又稱幅移鍵控，簡(jiǎn)寫為ASK。

1、ASK信號(hào)及功率譜分析

2ASK——1不變，0歸零；

抑制載頻的2ASK一—1不變，0相反；

2ASK信號(hào)的帶寬是基帶信號(hào)帶寬的兩倍；

?調(diào)制后實(shí)現(xiàn)了雙邊帶調(diào)制

’數(shù)據(jù)序列是單極性碼一一八（一）中有直流分量一一七（/）中有載頻分量MASK）

V

數(shù)據(jù)序列是雙極性碼一一Ps（J）中無直流分量一一七（一）中無載頻分量

（抑制載頻的2ASK）

?調(diào)制后的帶寬3時(shí)=28甚

=2C]+a）fN（設(shè)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(hào)波形（設(shè)

工=2￡

解:

*????W]\[00「\0

（■.-徑不白零,）-----w-w--------v------wwm-------

2TA；—%w\?一

“-q-L—!-x-2-2--：-2-4

（鬣■.=不日零.]_I___I

-wwwvvvm

bTWWWWW

ms3i

三、數(shù)字調(diào)相

概念一一以基帶數(shù)據(jù)信號(hào)控制載波的相位，稱為數(shù)字調(diào)相，又稱相移鍵控，簡(jiǎn)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(duì)調(diào)相一一參考相位：未調(diào)載波

相對(duì)調(diào)相一一參考相位：前一符號(hào)的已調(diào)載波相位

1、二相數(shù)字調(diào)相

畫圖方法：

1、信息代碼今2PSK波形規(guī)律：“異變，同不變”，指：假設(shè)本碼元與前一碼元相異，那么本碼元內(nèi)2PSK

信號(hào)的初相位相對(duì)于前一碼元內(nèi)2PSK信號(hào)的末相變化n；否那么不變。

2、信息代碼T2DPSK波形規(guī)律：“1變，。不變”，指：信息代碼（絕對(duì)碼）為1時(shí)，本碼元內(nèi)2DPSK信

號(hào)的初相位相對(duì)于前一碼元內(nèi)2JPSK信號(hào)的末期相變化”；否那么不變。

解：

_rn_?j**L±-m

-wvvw:wvm

-wwwm

-WVWVWVWM

mn37

例2：2DPSK的波形如以下圖所示,設(shè)初始相位為0.數(shù)據(jù)信號(hào)為“0”時(shí),載波相位改變0.數(shù)據(jù)信號(hào)

為“1”時(shí)，載波相位改變“。試寫出所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)序列（設(shè)AuN"“）.

解：所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)序列為：010010

（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。

8=2（1+。）八

〃=------bit/（s?Hz）

\+a

例1：四相調(diào)相的相位變化如附圖40所示，假設(shè)基帶數(shù)據(jù)信號(hào)序列為0111001001,試寫出4DPSK已調(diào)

波對(duì)應(yīng)的相位，并畫出其矢量圖（假設(shè)初始相位為0）。

M940

《綜合練習(xí)習(xí)題與解答》畫圖題第8題）層

解：

解題思路：

首先將數(shù)據(jù)信號(hào)序列以二位數(shù)字為單位進(jìn)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冗/4=3n/4）,11的相位為（前一相位3冗/4+n/4=n）,00的相位為（前一相位兀+5兀

/4=9Ji/4=n/4）,依此類推。

基帶數(shù)據(jù)信號(hào)序列0111001001

相位（初始相位為0）3n/4JIn/403n/4

矢量圖（一）\/—?\

例2：4DPSK已調(diào)波對(duì)應(yīng)的相位如下表所示（假設(shè)初始相位為0,相位變化規(guī)那么按B方式工作），寫出所

對(duì)應(yīng)的基帶數(shù)據(jù)信號(hào)序列。

相位（初始相位為0）JT/4JT33T/40

基帶數(shù)據(jù)信號(hào)序列

解：

相位（初始相位為0）~~JT/4~~nJT~~W3JI4/4~~00

基帶數(shù)據(jù)信號(hào)序列11011000

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(kuò)大一倍；

相位不連續(xù)的2FSK：1不變，。頻率擴(kuò)大一倍，且0的初始相位為0；

第三章過失控制

第一節(jié)過失控制的根本概念

一、過失分類和錯(cuò)誤圖樣

1、過失分類

過失可以分為兩類：

?隨機(jī)過失

?突發(fā)過失

三、過失控制方式

1、檢錯(cuò)重發(fā)或叫自動(dòng)反應(yīng)重發(fā)(ARQ)實(shí)時(shí)性差；

2、前向糾錯(cuò)(FEC)監(jiān)督碼多

3、混合糾錯(cuò)檢錯(cuò)(HEC)前兩者的混合，效率折中

4、信息反應(yīng)又稱1可程校驗(yàn)(IRQ)發(fā)送端不需要糾錯(cuò)能力

第二節(jié)檢錯(cuò)和糾錯(cuò)的根本概念

一、過失控制的根本原理

?碼的糾檢錯(cuò)能力是靠信息的冗余度換取的。

信息碼+監(jiān)督碼二碼組

k+r-n

?監(jiān)督碼t一碼的糾檢錯(cuò)能力t

—?信道的傳輸效率［編碼效率)I

?編碼效率R=&(4-6)

n

二、碼距與檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力

I、幾個(gè)概念

-碼組的重量

-碼距

?漢明距離

例：一碼組集合

311010

2

此碼組集合的漢明距離dmm^2

2,漢明距離與檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力的關(guān)系

為檢測(cè)e個(gè)錯(cuò)碼，要求最小碼距為：

4面淮+1

為糾錯(cuò)t個(gè)錯(cuò)碼，要求最小碼距為：

為糾錯(cuò)I個(gè)錯(cuò)碼，同時(shí)檢測(cè)e個(gè)錯(cuò)碼，要求最小碼距為：

dmin2e+t+l

三、糾錯(cuò)編碼的分類

(1)按碼組的功能分一一有檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼兩類。

(2)按碼組中監(jiān)督碼元與信息碼元之間的關(guān)系分-一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(guān)系一一可分為分組碼和卷積碼(前后假設(shè)干組的信息碼元有關(guān))

兩類。

(4)按照信息碼元在編碼前后是否保持原來的形式不變一一可劃分為系統(tǒng)碼和非系統(tǒng)碼。

(5)按糾正過失的類型一一可分為糾正隨機(jī)錯(cuò)誤的碼和糾正突發(fā)錯(cuò)誤的碼。

(6)按照每個(gè)碼元取值來分一一可分為二進(jìn)制碼與多進(jìn)制碼。

第三節(jié)簡(jiǎn)單的過失控制編碼

一、奇偶監(jiān)督碼(r=b左不一定)

1、概念

?偶監(jiān)督碼一一信息碼與監(jiān)督碼合在一起“1”的個(gè)數(shù)是偶數(shù)

?奇監(jiān)督碼一一信息碼與監(jiān)督碼合在一起“1”的個(gè)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：10110111(偶)

(H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(cuò)能力

(1)只能檢測(cè)奇數(shù)個(gè)錯(cuò)誤，而不能檢測(cè)出偶數(shù)個(gè)錯(cuò)誤。

(2)適合檢測(cè)隨機(jī)過失。

二、水平奇偶監(jiān)督碼

1、構(gòu)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(shí)那么按列的順序

傳輸，接收端仍將碼元排成發(fā)送時(shí)方陣形式，然后按行進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。

例:數(shù)據(jù)序列1101101011101001……（設(shè)每4位碼元為一組）

1101I（以偶監(jiān)督為例）

10100

11101

10010

監(jiān)督碼

發(fā)送的數(shù)據(jù)序列為：

2、槍錯(cuò)能力

（1）可發(fā)現(xiàn)某一行上所有奇數(shù)個(gè)錯(cuò)誤。

（2）能檢測(cè)出所有長(zhǎng)度不大于方陣中行數(shù)的突發(fā)錯(cuò)誤。

例：某系統(tǒng)采用水平奇監(jiān)督碼，其信息碼元如下表，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(cè)突發(fā)過失的長(zhǎng)度最大為多少？

信息碼元監(jiān)督碼元

1000011101

0001000010

1101001101

1110011000

1100111011

解:

信息碼元監(jiān)督碼元

10000111010

00010000101

11010011011

11100110000

11001110110

發(fā)送的數(shù)據(jù)序列為：

01100

能檢測(cè)突發(fā)過失的長(zhǎng)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)督根底上對(duì)方陣中每一列再進(jìn)

行奇偶校驗(yàn)（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(shí)方陣形式，然后每一行每一列都進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。

例:數(shù)據(jù)序列1100101011101001（設(shè)每4位碼元為一組）

11000［以偶監(jiān)督為例）

10100

11101

10010

00011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）:

2、檢錯(cuò)能力

(1)可發(fā)現(xiàn)某行或某列上奇數(shù)個(gè)錯(cuò)誤。

(2)能檢測(cè)出所有長(zhǎng)度不大于方陣中行數(shù)［或列數(shù))的突發(fā)錯(cuò)誤。

(3)能檢測(cè)出偶數(shù)個(gè)錯(cuò)誤。但假設(shè)偶數(shù)個(gè)錯(cuò)誤恰好分布在矩陣的四個(gè)頂點(diǎn)上時(shí)，這樣的偶數(shù)個(gè)錯(cuò)

誤是檢測(cè)不出來的。

(4)可以糾正一些錯(cuò)誤，當(dāng)某行某列均不滿足監(jiān)督關(guān)系而判定該行該列交叉位置的碼元有錯(cuò)，從而糾

正這一位上的錯(cuò)誤。

例1：某系統(tǒng)采用水平垂直偶校驗(yàn)碼，試填出以下矩陣中5個(gè)空白碼位。

01011010

1110000()

000()1100

10()11101

0000()01()

解：

01011010

1110000(1)

000(0)1100

10(1)11101

0000(1)01(0)

例2：如果水平垂直奇偶校驗(yàn)碼中的碼元錯(cuò)誤情況如以下圖所示，試問能否檢驗(yàn)出來？

解：不能檢驗(yàn)出來

第四節(jié)漢明碼及線性分組碼息

一、漢明碼(《綜合練習(xí)習(xí)題與解答》計(jì)算題第10題)

1、5M)漢明碼

n為碼長(zhǎng)，k為信息位數(shù)，監(jiān)督位數(shù)廠n-k；

/?與〃的關(guān)系為

2「一■〃或2'NZ+r+114-⑵

例1：

n=15->r>4,)1=15-4=11

n=7->r>3,A=7-3=4

例2：如信息位為7位,要構(gòu)成能糾正1位錯(cuò)碼的漢明碼，至少要加幾位監(jiān)督碼？其編碼效率為

多少？

解：k=7

2r-\>n=k+r=7+r

2r>8+r

根據(jù)估算得出〃24

kk7

編碼效率為R=-=-^―=——=63.6%

〃k+r7十4

或者說R<63.6%

2、(7,4)漢明碼(〃=7次=4/=3)

(1)監(jiān)督方程(可產(chǎn)生(7,4)漢明碼)

參見教材PU3(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：信息碼為1101,求所對(duì)應(yīng)的(7,4)漢明碼。

解：由監(jiān)督方程求監(jiān)督碼

a2=/十。5十。4=1十1十0=0

4=4十“5十%=1十1十1=1

=。6十〃4十〃，二1十0十1=()

此(7,4)漢明碼為1101010

(2)糾檢錯(cuò)

方法一一接收端收到(7,4)漢明碼，由下述方程計(jì)算較正子S=(S「S2，S3),然后查表4-4可知此(7,

4)漢明碼是否有錯(cuò)以及過失確實(shí)切位置。

S［二4十十十a(chǎn)2

邑二氏十"5十”3十“I(4~13)s(4-15)

a

S3=%十〃4十。3十0

表4-4參見教材Pl12

例：接收端收到某(7,4)漢明碼為1001010,此(7,4)漢明碼是否有錯(cuò)？錯(cuò)碼位置為何？

解：計(jì)算較正子

S1=C"十十十“2=1十0十0十0=1

S2=。"十/十十。］=1十0十1十1=1

S3=〃6十。4十。3十。0=1十()十1十()=0

較正子為110,此(7,4)漢明碼有錯(cuò)?，錯(cuò)碼位置為〃5。

?(7,4)漢明碼的4面=3—能檢錯(cuò)2位或糾錯(cuò)1位

k4

?(7,4)漢明碼的/?=一二一=57%

n7

?漢明碼屬于線性分組碼

一、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(duì)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(zhì)

(1)封閉性

所謂封閉性，是指一種線性碼中的任意兩個(gè)碼組之模二和仍為這種碼中的一個(gè)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(zhì)可求出表4-5的(7,4)漢明碼的4n出=3

例2：一個(gè)線性分組碼的碼組集合為：

000000,001110,010101,011011,100011,101101,110110,111000

求該碼組集合的漢明距離。

解：根據(jù)線性分組碼的性質(zhì)可以求出此碼組集合的漢明距離為3。

第五節(jié)循環(huán)碼Q

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(yàn)：

Sl=a6+a5+a4+a2;

S2=a6+a5+a3+a!;

S3=a6+a4+a3+a0;

S1S2S3指出錯(cuò)碼；

1、碼的多項(xiàng)式

碼組A=an_}an_2....a/。

nln2

多項(xiàng)式A(x)=an_}x-+an_2x-......+(4-38)

例1：4=1011011

A(x)=1+x4+/+x+1

例2：A(X)=X6+X5+X3+1,寫出對(duì)應(yīng)的碼組。

解：4=1101001

2、循環(huán)特性

循環(huán)性一一即循環(huán)碼中任一許用碼組經(jīng)過循環(huán)移位后1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PU7表4-6

例：17,3)循環(huán)碼的一個(gè)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

"64%%生/?0a6%44a3a2a}

0010111

解:

信息位監(jiān)督位信息位監(jiān)督位

aaaaa

。605。32\0牝4。32\。0

00101111110010

0101110110()101

10111001001011

01110010000000

3.5卷積碼

其監(jiān)督位不僅取決于這段時(shí)間中的k個(gè)信息位，而且還取決于前N-1段規(guī)定時(shí)間內(nèi)的信息位。

3.6簡(jiǎn)單過失控制協(xié)議

?停止等待協(xié)議

重更幀是一種不允許出現(xiàn)的過失，解決方法是使發(fā)送端給每一個(gè)數(shù)據(jù)幀帶上不同的發(fā)送序號(hào);

發(fā)送緩沖M要保存該數(shù)據(jù)幀的副本備用；

?自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求（ARQ）

自動(dòng)重發(fā)方式一一返回重發(fā)，即出錯(cuò)幀后的各幀都要重發(fā);

選擇重發(fā)一一只重發(fā)出錯(cuò)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

傳輸效率比擬高最高

控制方式比擬簡(jiǎn)單比擬復(fù)雜

緩沖存儲(chǔ)器發(fā)送端有發(fā)送、接收端都有

本錢較低較高

?滑動(dòng)窗口協(xié)議

意義一一限制已經(jīng)發(fā)送的但未被確認(rèn)的數(shù)據(jù)幀的數(shù)目;

發(fā)送窗口尺寸與編號(hào)比特?cái)?shù)n的關(guān)系：WT<T-\；

第四章數(shù)據(jù)交換

,"十"空分交換（空間不同）

1.電路交換方式4.；

時(shí)分交換（占用不同的忖隙）

建立一條實(shí)際的物理鏈路；