第4章4.1 数字通信入门

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数据通信基础

数据通信基础
在计算机网络中,由于传输的需要,数据信号必领进行调制或编码,使得与传输介质及协议相适应。通常,有4种数据的调制和编码方法:模拟数据的模拟调制、数字数据的模拟调制、数字数据的数字编码、模拟数据的数字编码。
数据编码技术
1.数字数据的数字编码
数字数据的数字编码问题是研究如何把数宇数据用物理信号(妇电信号)的波形表示。
数据、信息和信号
数据通信的目的是交换信息,信息的载体可以是数字、文宇、语音、图形或图像等。计算机产生的信息一般是数字、文字、语音、图形或图像的组合。为了传送这些信息,首先要将数字、文字、语音、图形或图像用二进制代码的数据(数字数据)来表示。因此,在数据通信技术中,信号 (signal)、信息(information) 与数据(data)是十分重要的概念。
3.信号变换器
直州信号变换器的作用是将信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号。对应不同的信源和信道,信号变换器有不同的组成和变换功能。发送端的信号变换器可以是编码器或调制器,接收端的信号变换器相对应的就是译码器或解调器。
编码器的功能是把信源或其他设备输人的二进制数宇序列作相应的变换,使之成为其他形式的数字信号或不同形式的模拟信号。编码的目的有两个:一是将信源输出的信息变换后便于在信道上有效传输,此为信源编码;二是将信源输出的信息或经过信源编码后的信息再
根据一定规则加人一些冗余码元,以便在接收端能正确识别信号,降低信号在传输过程中可能出现差错的概率,提高信息传输的可靠性,此为信道编码。译码器是在接收端完成编码的反过。
调制器把信源或编码器输出的二进制脉冲信号变换(调制)成模拟信号,以便在模拟信道上进行远距离传输;解调器的作用是把接收端接收的模拟信号还原为二进制脉冲数宇信号。
按照在传输介质上传输的信号类型,可将信号分为模拟信号和数字信号两类。

数字通信入门

数字通信入门

通信原理与交换技术一、数字通信简介1.通信的三要素各种信息的传递均可称为通信,但现代通信指的是使用电波或光波传递信息的技术,通常称为电信,如电报、电话、传真等。

通信的基本任务是传递信息,因而至少需由3个要素组成,即信息的发送者(称为信源)、信息的接收者(称为信宿)及信息的传输通道(称为信道),如图6-1所示。

图6-1 通信三要素2.通信技术的分类(1)按传输介质划分有线通信:传输介质为架空明线、电缆、光缆等形式的通信。

有线通信的特点是受干扰较小,可靠性,保密性强,但建设费用高。

无线通信:传输消息的介质采用的是无线电波的一种通信形式。

目前无线通信主要有3种技术:微波、红外线、激光。

无线通信已被广泛用于电话领域构成蜂窝式无线电话网。

无线通信基于物理学的电磁波理论,即电磁波是发射天线感应电流而产生的电磁振荡辐射,电磁波在自由空间传播,被接收天线感应,从而达到信息传输的目的。

微波是波长1mm~1m(相应的频率为300MHz~300GHz)的电磁波,其工作频率很高,可同时传送大量信息。

例如,一个带宽2MHz的频段可容纳500条语音线路,用来传输数字信号,可达若干Mb/s。

微波有两个重要特性:①微波是直线传播的;②大气条件和障碍物妨碍微波的传播。

由于地球表面是曲面的,微波在地面的传播距离有限,为了使微波通信传输更远的距离,需要建立若干中继站。

中继站配备信号放大器和安装双向天线,这些双向天线以点到点方式聚集其他点发出的电磁波或无线电波能量。

卫星传输是微波传输的一种,需通过在地球上空的同步地球卫星做中继站转发微波信号,才可以克服地面微波传输距离的限制。

另外,两种无线通信技术也像微波通信一样,有很强的方向性,沿直线传播。

所不同的是,红外通信和激光通信把要传输的信号分别转换为红外光信号和激光信号,直接在空间传播。

移动通信也是微波通信的一种,如手机、无绳电话、寻呼系统等。

最有代表性的移动通信是手机——个人移动通信系统,由移动台(手机)、基站、移动电话交换中心组成。

第四章--模拟信号的数字化(通信原理)

第四章--模拟信号的数字化(通信原理)

2021/3/29
19
抽样信号的恢复:
当 时2
S
c
(a)原连续信号频谱
H( j)
T
s 2
0
s 2
(c)理想低通滤波器
2021/3/29
恢复信号的频谱没有被破坏,从 频域的观点,它没有丢失原信号 的信息。 (b)采样信号频谱
(d)恢复信号频谱
20
抽样信号的恢复:
当 2时
S
c
恢复信号的频谱改变,从频域的 (a)原连续观信号点频,谱 它丢失了原信号的(b部)采分样信号的频谱
(b) 128×256
24 (d) 32×256
低通模拟信号的抽样
通常是在等间隔T上抽样 理论上,抽样过程 = 周期性单位冲激脉冲
模拟信号 实际上,抽样过程 = 周期性单位窄脉冲
模拟信号
25
带通型连续信号的抽样速率
带通型信号(频带受限于(fL, fH),B= fH – fL ) fH = nB, n为整数
ln x ky k
y 1 1 ln x k
由上式看出,为了保持信号量噪比恒定,在理论上要求 压缩特性为对数特性 。
对于电话信号,ITU制定了两种建议,即A压缩律和
压缩律,以及相应的近似算法 - 13折线法和15折线法。
38
非均匀量化
A压缩率
y
11
Ax ln ln
, A Ax
1 ln A
,
0x 1 A
1 x1 A
式中,x为压缩器归一化输入电压; y为压缩器归一化输出电压; A为常数,决定压缩程度。
A律中的常数A不同,则压缩曲线的形状不同。它 将特别影响小电压时的信号量噪比的大小。在实用中, 选择A等于87.6。

《数字通信原理》第4章 信息论基础

《数字通信原理》第4章 信息论基础

不确定性:是指收到该消息之前,对其中的内容出现与否,具 有不确定的因素;不确定的因素可以通过通信来加以消除或部 分消除。
4.2 信息的度量
第4章 信息论基础

信息度量的概念
(1) 某消息的信息量=获得该消息后不确定性的消除量; 不确定性可能性概率问题: 信息量可用概率的某种函数来度量 (2) 不同的消息有信息量的多少的区别,因此 信息的度量方式应满足信息量的可加性 信息量应该是满足可加性的概率的函数。
(3)收到一则消息后,所得的信息量,在数量上等于获得 消息前后“不确定性”的消除量;
(4)通信的目的在与传送信息。
第4章 信息论基础

消息与信息(续)
通信系统传递信息的机制和本质
形式化:通信的基本任务是在接收端把发送端发出的消息从形 式上恢复出来,而对消息内容的理解和判断,不是通信的任务。
非决定论:通信过程传递的消息中所包含的内容,对接收者来 说事先是无法预料的。
4
X:
0
1
2
3
1.906
比特 符号
熵的单位:比特/符号

离散信源的熵(续)
第4章 信息论基础
示例(续):若上述离散信源发送独立的符号序列: 201 020 130 213 001 203 210 100 321 010
023 102 002 10 312 032 100 120 210
(1)求总的信息量;(2)利用熵估计总的信息量。 解:(1)
M N


i 1 p xi log pxi j 1 p y j log p y j H X H Y
第4章 信息论基础

两随机变量的联合熵(续)

计算机理论基础

计算机理论基础

第一章:信息技术概述1.1:信息与信息技术1.1.1信息与信息处理控诉论的创始人:维纳信息就是信息;既不是物质也不是能量..信息的定义:客观世界中各种事物运动运动状态和变化内容的反映;是认识主体对客观事物状态和变化的感知..客观世界的三大构成要素:信息、物质与能量..人信息处理的过程:获取信息、传递信息、加工处理信息和施用信息..缺点:算不快;记不住;传不远;看不清;听不清..信息处理包括哪些行为和活动:A.信息的收集:信息的感知;测量;获取;输入B.信息的加工:分类;计算;分析;综合;转换;管理C.信息的存储:书写;摄影;录音;录像D.信息的传递:邮寄;出版;电话;广播电视;短息;博客;微信E.信息的施用:控制;显示;导航;机器人信息技术:用来扩展人们信息器官功能;协助人们更有效地进行信息处理的一门技术..现代信息技术的主要特征:以数字技术为基础;软件与通信技术为核心;采用微电子和光电子器件..信息产业:从事信息技术开发;设备与产品的研制生产以及提供信息服务的若干部门的总称..A信息设备制造 B信息服务 C信息内容产业 D信息基础设备信息化的作用:A对传统产业进行改造;极大地提高了传统产业的劳动生产率;B孕育和催生了许多新兴产业;C推进了管理扁平化和社会的信息化;D推动经济全球化..1.2数字技术基础比特比特符号b只有两种状态“0”“1”;中文为二进位数字例如:电平的高低;电流的有无等每个字节包含八个比特字节的符号B1.比特的存储A比特存储在触发器里一种双稳电子线路一个触发器可以存储一个比特B电容器C利用盘片在光滑表面上的微小凹坑记录2.比特与二进位3.信息在计算机中的表示(1)无符号整数自然码(2)带符号整数 0~2n-1;“0”表示正数+ “1”表示-;正数为负的需要用补码原码取反加1缺点:不直观3文字符号的表示西文字符ASCII码:美国信息交换标准码;一共有128个字符;包括96个可打印字符和32个控制字符..每个字符使用七个二进位进行编码;最高位在计算机内部保持为0;采用“奇偶校验位”4.比特的运算逻辑加;逻辑乘和取反..有1便是1——逻辑加;有0表示0——逻辑乘1.3:微电子技术简介1.3.1微电子技术与集成电路微电子技术:实现电子电路和电子系统超小型化及微型化的技术..是信息技术的关键;是发展电子信息产业和各项高技术的基础..A集成电路微电子技术的核心:小规模集成电路SSI电子元件数目小于100;中规模集成电路MSI电子元件数目在100~3000;大规模集成电路LSI在3000~10万;超大规模集成电路VLSI在10万~100万;极大规模集成电路ULSI超过100万..通常VLSI和ULSI统称为VLSI..例如:手机数码相机计算机等电子设备使用的微处理器存储器图片加速芯片等都是超大规模和极大规模集成电路..B按照晶体管结构电路和工艺的不同分为双极型集成电路金属氧化物半导体MOS集成电路双极——金属氧化物半导体集成电路C根据功能:数字集成电路模拟集成电路D用途:通用集成电路专用集成电路1.3.3集成电路的发展趋势特点:体积小功能低速度快可靠性高工作速度主要取决于组成逻辑门电路的晶体管的尺寸..发展趋势:晶体管尺寸缩小硅抛光片面积增大..Moore定律:单块集成电路的集成度平均每18~24个月翻新一次..1.3.4IC卡IC的特点:防盗保密性强存储信息大IC卡中的集成电路芯片分为两类:A存储器卡校园卡之类BCPU卡SIM卡银行卡IC卡使用方式的两种分类:A接触式IC卡 B非接触式IC.第二章计算机组成原理2.1 计算机的组成与分类2.1.1计算机的发展与作用现在的计算机发展正迈向智能化;以知识处理为核心;模拟或部分代替人的智能活动为目标..1.计算机的作用和影响计算机是一种通用的信息处理工具特点:速度快通用性强存储容量大互连互通和互操作影响:A应用于科学;大大增加了人类认识自然以及开发改造和利用自然的能力;促进现代科技的发展;B手工农业;显着提高了人类物质生产水平和社会劳动生产率;促进了科技的高速发展;C社会服务;全面扩展和改善了服务范围与质量;提高了工作效率;推动了社会进步;D教育文化;为人类传承并创造知识与文化提供了现代化工具;改变了人们创造和传播文化的凡是和方法;大大扩展了人类文化活动的领域;丰富了文化内容;提高了质量;E办公和家庭;改变了人们的工作和生活方式..危机:A个人隐私 B信息欺骗和计算机犯罪 C知识产权的保护 D不良和有害信息肆意传播和泛滥 E产生大量电子垃圾污染环境破坏生态..2.1.2计算机的逻辑组成计算机硬件:计算机系统中所用实际物理装置的总称;计算机软件:计算机运行过程中各种程序及其数据的处理和相关的文档..数据:程序所处理的对象;文档:软件设计报告;操作使用说明等逻辑上硬件主要包括:中央处理器CPU 主存储器辅助存储器输入设备和输出设备;它们通过总线互相连接..外围设备外设:输入输出设备和辅助存储器特点:复杂性多样性层次性模块化变化:集中到分散;存储器到主辅助存储器;CPU通信到总线通信..1输入设备:用于向计算机输入命令、数据、文本、声音、图像和视频等信息;如键盘、鼠标、扫描仪等..二进位表示键盘鼠标触摸屏麦克风传感器条码磁卡 IC卡的扫描仪和读卡器等2中央处理器CPU:承担系统软件和应用软件运行任务的处理器一台计算机的核心组成部件..处理器:能够高速执行指令;完成二进制数据的算术逻辑运算和数据传送的部件..特点:A数字电路组成的结构很复杂;B超大规模的集成电路微处理器:所有电路都集中在一块几个平方厘米的半导体芯片上的处理器..CPU和CPU芯片的区别:CPU逻辑上是一片:CPU芯片是两个四个甚至更多个CPU在同一个芯片上..(1)主存储器和辅助存储器两者的区别3输出设备:把计算机中用“0”和“1”表示的信息转换成人可直接识别和感知的形式如:文本、语音、音乐、图像、动画等形式;例如显示器、打印机、扬声器等..4总线与I/O接口总线:连接CPU 主存辅存和各种输入/输出设备CPU总线:用于连接CPU和主存的总线I/O总线:连接主存和I/O的总线2.1.3计算机的分类:内部逻辑结构:16位机32位机或64位计算机;计算机的性能和用途1巨型计算机——超级计算机;2大型计算机;3服务器:网络中专门为其他计算机提供资源和服务的那些计算机;4个人计算机:台式和便携式;5嵌入式计算机:嵌入式计算机促进了各种消费电子产品的快速发展和更换时代例如:手表手机玩具游戏机照相机音响录放像机微波炉通讯设备..2.2 CPU的结构与原理2.2.1CPU的作用与组成CPU的作用:从内存中一条一条地取出指令和相应数据;按指令操作码的规定;对数据进行数据处理;直到程序执行完毕为止..CPU的根本任务是执行指令;它按照指令的要求完成对数据的基本运算和处理..CPU的结构分为三部分组成:1寄存器组:速度快;临时存放参与运算的数据和运算得到的中间或最后结果..需要运算器处理的数据先从内存传到寄存器组;运算结果不需要继续参加运算时就从寄存器保存到内存..2运算器;3控制器:用来存放CPU正在执行指令的地址..2.2.2指令与指令系统指令:构成程序的基本单位;采用二进位(1)操作码:2操作数地址执行指令的过程:取指令指令译码执行指令修改指令2.2.3CPU的性能指标:字节主频高速缓存的容量与结构指令系统逻辑结构 CPU核的个数提高CPU的措施增加核的数量;增加地址码:加快主频频率;增加容量第三章:计算机软件3.1概述3.1.1 什么是计算机软件程序:告诉计算机做什么和如何执行指令特点:1.完成某一确定的信息处理任务;2使用计算机语言描述如何完成该任务;存储在计算机中;并启动运行被CPU执行后才能起作用数据:计算机中程序所处理的对象和处理后所得到的结果;必须使用的一些参数..程序和数据具有相对性软件:程序及程序有关的的数据和文档文档:与程序开发;维护和操作有关的的一些资料..程序和软件本质上是相同的..3.1.2 计算机软件的特征1.不可见性2.适用性3.依附性4.复杂性5.无磨损性6.易复制性7.不断演变性8.有限责9.脆弱性:系统软件和应用软件系统软件:1.为用户管理与使用计算机提供方便;2.给应用软件与运行提供支持:3.为了安全有效地使用计算机系统基本系统软件:基本输入输出系统BIOS;操作系统Windows iOS;程序设计语言处理系统C语言编译器;数据库管理系统ORACLE;Access;常用的实用程序磁盘清理程序;备份程序;杀毒软件特征:1.与计算机硬件关系密切;对硬件资源进行统一的控制调度和管理:2.基础性和支撑作用;应用软件的运行平台;3.是通用计算机必不可少的;4.供应商会提供一些程序软件..应用软件:是专门为用户解决各种具体应用;完成特定任务的软件..分类:通用应用软件;定制应用软件通用应用软件:文字处理软件;电子表格软件;演示软件;网页浏览软件;音视频播放软件;通信与社交软件;个人信息管理软件;购物及支付软件;游戏软件定制应用软件:是按照不同领域用户的特定用户的特定应用要求而专门设计开发的软件..商品软件:付费才能够使用版权;共享软件:买前免费试用;允许拷贝和散发;;自由软件:在规定协议下用户可以共享软件;用户修改代码后也必须向所有用户公开;免费软件:大多数自由软件都是免费软件;但并非软件并不都全是自由软件..3.2操作系统1.操作系统的作用:1为计算机中运行的应用程序管理和分配各种资源;2为用户操作使用计算机提供友善的人机接口;3为程序的开发和运行提供一个高效率的平台..2.操作系统的组成操作系统:一种规模庞大;技术复杂的软件产品组成:操作系统内核和其他许多附加的配套软件操作系统内核:提供任务管理存储管理文件管理和设备管理等功能的一组软件模块..内核通常都驻留在内存中;以CPU的最高优先级运行;能执行系统中的特权指令;具体直接访问各种外设和全部主存空间的特权;负责对系统资源进行管理和分配..3.操作系统的启动:加电自检;检查工作状态是否正常;自举;将BIOS引导装入程序;COMSS进行辅助3.1.什么是多任务处理操作系统支持多个任务同时在计算机中进行..计算机的三种状态:未运行状态;前台状态;后台状态1.存储管理的任务:1为每个任务分配内存空间;任务终止之后再回收内存空;2对内存空间进行保护:保护操作系统所在区域不被应用程序随意访问和修改;保护每个任务的私有区域不被其他任务随意访问和修改;3提供内存空间共享:允许一些存储区域被多个任务共享任务;提高内存的利用率;4对内存空间进行扩充;是任务的存储空间不受实际内存容量大小的限制..2.虚拟存储技术:操作系统中解决存储管理的有效方案3.2..4文件管理1.文件及其属性文件扩展名:Windows中可执行程序:exe;图像文件:jpg;音频文件:mp3;视频文件:mp4;文本文件:txt2.文件目录文件夹树状文件1.Windows操作系统类型:WindowsNT WindowsXP Windows8 Windows10发展过程:由商业化转型为家庭私人特点:Windows8既支持PC又支持平板电脑;缺点:系统不稳定情况多;系统对用户操作响应越来越慢;甚至死机;容易受到病毒等的攻击..中央国家机关采购中曾规定“所有计算机类产品不允许安装Wingdows8操作系统..2.UNIK和Linus操作系统1.什么是算法:解决问题的方法啊和步骤..特点:明确性;有穷性;能行性;输出2.算法设计举例(1)理解和确定问题;2寻找解决问题的方法与规则;并将其表示成算法;3使用程序设计语言表达算法;4运行程序;寻找问题的解答;5对算法进行评估以求改进..:人与计算机之间的通讯分类:机器语言;汇编语言;高级语言机器语言:类似于CPU指令系统;是一种在计算机上编写语言;并直接被计算机执行..汇编语言:利用助记符来代替机器指令中的操作代码;但是不够直观简便..高级语言:提高编写程序和维护程序的效率而产生的一种接近人们的自然语言的的程序设计语言..3.几种程序设计语言介绍(1)FORTRAN语言:面向过程的数值计算的语言(2)BASIC和VB语言BASIC:是初学者通用符号指令代码..简单易学VB:在BASIC的基础上建立的;使用广泛4.Java语言:用于网络的面向对象的程序设计语言;许多APP都是由Java编写的..5.C语言 C++语言和Objective-CUNIX操作系统就是由C语言编写的C++语言既有数据抽象和面向对象能力;运行性能高;又能与C语言兼容..第四章:计算机网络与互联网4.1数字通信入门通信:各种信息之间的传递电信:使用光波或电波传递信息的技术4.1..1通信的基本概念1.通信系统的简单模型通信的基本任务是传递信息;因此至少需要三个要素组成;即信息的发送者信源信息的接收者新宿;携带了信息的电光信号以及信息的传输通道信道电光信号的两种形式:模拟信号和数字信号..模拟信号:传输过程中易受到干扰;传输质量也不够稳定..数字信号:抗干扰能力强;差错可控制;可靠性好;方便对信号加密和安全性能够得到保证..2.有线通信根据传输的介质:有线通信和无线通信有线通信使用金属导体或光导纤维..金属导体利用电流传输信息;光导纤维通过光波传输信息;无线信息通过电磁波在空间传播..(1)电缆通信双绞线:成本低;易受到外部高频电磁波干扰;误码频率高;传输距离有限屏蔽双绞线:远距离的数据传送;无屏蔽双绞线:价格便宜同轴电缆:传输特性和屏蔽特性良好;可作为传输干线长距离传输载波信号;但成本较高..(2)光纤通信:传输损耗小;通讯距离长;容量大;屏蔽特性好;不易被窃听;重量轻;便于铺设;稍差;精确连接两根光纤比较困难..3.无线通信(1)微波通信:利用电磁波在空间进行信息的传输..自由空间:建设费用低;抗灾能力强;容量大;无线接入使得通信更加方便;容易被窃听和感受到干扰..(2)移动通信代表——手机个人移动通信系统过程:1.调解解调技术载波:高频正弦波信号携带的信息..调制:信息传输时;利用信源信号去调整改变载波的某个参数幅度频率或相位的过程..解调:调制后的载波携带着被传输的信号在信号道中进行长距离传输;到达目的地时;接收端再把载波所携带的信号检测出来恢复为原始信号的形式的过程..载波信号:频率比被传输信号称为基带信号或调制信号高得多的正弦波调制的三种方法:幅度调制频率调制和相位调制..调制解调器:调制器和解调器集成在一起的设备..2.多路复用技术:为了提高传输线路的利用率;让多路信号同时共用一条传输线进行传输的技术称多路复用技术..“时分多路复用”:以事先规定的顺序轮流使用同一传输线路进行数据或信号传输..频分多路复用:及那个每个信号源发送的信号调制在不同频率的载波上;通过多路复用技术将它们复合成一个信号在传输线路上进行传输..波分多路复用频分多路复用技术异步时分多路复用1.电路交换与分组交换电路交换技术特点:在通话的全部时间内用户开始占用端到端的传输信号..分组交换技术:针对数据通信的的特点而提出的一种交换技术..交换:从通信资源分配角度来看;就是按照某种方式动态地分配传输线路..过程:源计算机把要传输的数据划分为若干适当大小的数据块;为每个数据块加上收发双方的地址数据块的编号检验信息等有关信息头部;组成一个一个的“包”分组;然后以包为单位通过网络向目的计算机发送..到达目的计算机之后;由计算机接受和处理..2.分组交换机与存储转发分组交换机的基本工作模式是存储转发:每当交换机从端口收到一个包去;就检查该数据包要送达的目的计算机地址;然后查表决定应该由哪个端口转发去..存储转发技术:端口每发送完一个包;就从缓冲区中提取下一个包进行发送..计算机网络采用分组交换和存储转发技术的好处:(1)传输线路的利用率高2数据通信可靠3灵活性好3.分组交换的应用几乎所有数据通信网都采用分组交换技术由于用途不同;传输技术不同;拓扑结构不同等因素;不同类型网络对于帧包的格式和计算机编址方案等均有不同的规定..4.2计算机网络基础1.计算机网络及分类(1)数据通信2资源共享3实现分布式信息处理4提高计算机系统的可靠性和可用性网络的分类:局域网LAN 城城网MAN市域网广域网WAN远程网2.计算机网络的组成(1)计算机终端设备2数据通信链路3网络协议4网络操作系统和网络应用软件..目前网络操作系统主要三大类:Windows系统的服务器版本;UNIX系统;稳定性和安全性好;Linux操作系统;源代码开放3.计算机网络的工作模式服务器:提供资源的计算机客户机:使用资源的计算机对等P2P模式和客户/服务器C/S模式特点:为一个单位所拥有;自建自管;地理范围有限;使用专门铺设的传输介质进行连网和数据通信;数据传输速率高;延迟时间短;误码率低1.局域网组成 MAC地址与数据帧计算机局域网的逻辑组成:网络工作站PC 智能手机网络服务器网络打印机网络接口卡传输介质双绞线光缆无线电波网络互联设备通信控制器如集线器交换机传输介质:有线无线;拓扑结构:星型环形总线混合;访问控制方法:以太网 FDDI网和令牌网1.共享式以太网2.交换式以太网;采用星型拓扑结构3.千万兆位以太网:学校企业等采用性能由高到低的树状网4.无线局域网4.3互联网的组成1.网络为什么要分层:灵活好用:各层之间相互独立:层与层可以分割;实现和维护;能促进标准化2.TCP/IP网络协议国际标准分七层;TCP/IP分为四层:应用层传输层网络互联层和网络接口层1.IP地址主机:互联网的终端网络号:A类1~126;B类128~191;C类192~223主机号:子网掩码是一个32位的代码;其中与IP地址中的网络号对应位置处的二进位是“1”;与主机号对应位置的二进位是“0”2.IP数据报:头部和数据区头部信息:为了确定在网络中进行数据传输的路由器;内容包括:发送数据报的计算机的IP地址;接受数据报的计算机的IP地址;IP协议的版本号目前使用的还是IPv4——四个字节32个进位;头部长度以32未为单位指出数据报头部的长度;数据报长度整个数据报的长度;即头部长度加上数据区的长度;服务类型指出发送数据的计算机对数据传输的要求3.路由器:异构网络的关键设备..一个路由器通常连接两个以上的网络;连接哪个及分配到那个IP地址1.互联网的发展:起源于美国国防部ARPANET计划后来覆盖了全美国主要的大学和研究所;最后演变到了商业运营..互联网的三层结构:第一层覆盖国家;第二层用户;第三层是地区性..对于单位:ISP通常分配一批地址;单位的网络中心再对网络中的每一台主机指定其子网号和主机号;是每台计算机都有固定的IP地址;对于家庭用户:ISP一般不会分配固定的IP地址;而是采用动态分配的方法..即上网时分配一个临时的IP地址;下线时收回给其他用户使用..2.主机地址和域名系统IP地址可以用4个十进制数表示.. 主机名nju网络号edu机构名cn国家/地区名城域网的主干是采用光纤传输技术的高速宽带网;一方面与国家主干网连接;提供城市的宽带IP出口;另一个方面又汇聚着若干个接入网..1.电话拨号接入2.ADSL接入特点:一条电话可同时接听拨打电话并进行数据传输;两者互不影响;虽然是用原来的电话线;但是ADSL传输的数据并不通过电话交换机;所以ADSL上网不需要额外的电话费;ADSL的数据传输速率是根据线路的情况自动调整;所以是以尽力而为的方式进行数据传输..3.有线电视接入4.光纤接入5.无线接入4.4互联网提供的服务1.电子邮件每一个电子邮件都有一个唯一的邮件地址;组成:头部正文..执行SMTP协议或者是POP3或IMAP4协议2.即时通信和微信3.文件传输服务FTP什么是FTP 把网络上一台计算机中的文件移动或拷贝到另一台计算机上..文件传输协议FTP万维网环球网 Web网3W网1.网站和网页网站:互联网上用于展示特定内容的一组相关网页的集合..网页:一种超文本文档;由文字图像音频视频脚本程序等组成..2.URL和HTTP协议HTTP协议传输的网页数据是未加密的;也就是说用明文进行传输的..1.静态网页与动态网页静态网页是内容基本不变的网页;且每个网页还是一个单独的文件..动态网页是网页向用户提供的数据随时都可能发生更改..4.5网络信息安全(1)真实性鉴别;2访问控制;3数据加密;4数据完整性;5数据可用性;6防止否认;7审计管理1.数据加密目的:在网络通信即使被窃听的情况下也能保证数据安全..加密的基本思想:改变符号排列方式或按照某种规律进行替换..加密系统的组成部分:1未加密的报文;2加密后的报文;3加密解密算法;4加密解密的密钥加密算法:每一个英文字母被替换为字母表中排列在其后的第k个字母;解密算法:每个英文字母被替换为字母表中在其后前面的第k字母..2.数字签名1.防火墙:用于将互联网的子网与互联网的其余部分相隔离以维护网络内部信息安全的一种软件或硬件设备..2.入侵检测:主动保护系统免受攻击的一种网络安全技术..1.计算机病毒:有人蓄意在计算机中编制的一种有自我复制能力;寄生性;破坏性的计算机程序..(1)破坏性;2隐蔽性;3传染性和传播性;4潜伏性危害:1.可能破坏文件内容;造成磁盘中数据丢失;2.可以删除一些计算机中重要的程序;3.可以修改或破坏系统的设置;给用户造成不可弥补的损失..。

精品课件-数字通信原理PPT课件

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(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网 X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网) X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
微波中继通信的主要发展方向是数字微波,同时要不断增加 系统容量,增加容量的途径是向多电平调制技术发展。目前采用 的调制方式有16QAM和64QAM,并已出现256QAM、1024QAM 等超多电平调制的方式。采用多电平调制,在40 MHz的标准频道 间隔内,可传送1920至7680路PCM数字电话
C B
我国近几年来光纤通信已得到了快速发展,目前光缆长度累计近几 十万km。我国已不再敷设同轴电缆,新的工程将全部采用光纤通信新 技术。
1.2.3发展状况
数字通信 计算机技术 集成制造及发展 1、网络化 各类网络互换互通 2、高速化 信息处理,传输,交换,存储高速化 3、业务多元化 目前仍以语言通信为主,数据业务大大增加 4、标准化 制定国际通用标准的组织主要有

数据通信技术基础的知识点整理

数据通信技术基础的知识点整理

数据通信技术基础的知识点整理数据通信技术基础是计算机科学与技术中的重要领域,主要研究计算机之间的数据传输,包括信号传输、数字编码、调制解调、传输介质、网络传输协议等方面。

以下是对数据通信技术基础的知识点整理。

一、数字信号传输数字信号传输是指将数据转换成数值信号后,以数字模式传输。

在数字信号传输过程中,需要选择合适的传输介质、信号调制方式,以及正确的信号编码方式等。

数字信号传输的主要知识点有:1.二进制编码二进制编码是将数据转换为二进制形式的编码方式。

二进制编码有 ASCII码、BCD码、格雷码等形式。

2.信号调制信号调制是将数字信号转换为模拟信号的过程,主要有模拟调制和数字调制两种方式。

在数字调制中,常用的调制方式有ASK、FSK和PSK等。

3.传输介质传输介质是数字信号传输的物理媒介,包括电缆、光纤、无线电波、卫星、载波等。

不同的传输介质具有不同的传输速度、误码率等特性。

4.差错控制差错控制是数据传输过程中一种重要的技术,它主要是指如何在传输过程中检测和纠错错误,以保证数据的可靠传输。

常用的差错控制方式有循环冗余检验(CRC)和海明码等。

二、模拟信号传输模拟信号传输是指将连续的信号以模拟的方式传输。

在模拟信号传输过程中,需要选择合适的传输介质、信号调制方式,以及正确的信号编码方式等。

模拟信号传输的主要知识点有:1.模拟调制模拟调制是将模拟信号经过调制器调制为可以传输的信号形式。

在模拟调制中,常用的调制方式有调幅、调频和调相等。

2.传输介质传输介质也是模拟信号传输的物理媒介,常用的传输介质包括电缆、无线电波等。

3.信噪比信噪比是指传输信号和噪声信号之间的比例。

在模拟信号传输中,信号的质量主要是通过信噪比来衡量的。

4.线路衰减线路衰减是指随着传输距离的增加,信号的功率逐渐减弱的现象。

在模拟信号传输中,最容易受到线路衰减影响的是高频信号。

三、计算机网络计算机网络是连接两台或多台计算机的互联网络,主要分为局域网、广域网和互联网三大类。

4.1数字通信入门

4.1数字通信入门

保护层
防止光泄漏的吸收外壳 起保护作用的防护层
9
4.1 数字通信入门
光纤通信的优点
• 光纤通信系统的优点
光具有极大的通信容量 抗辐射能力强 保密性强 传输损耗小 重量轻
10
4.1 数字通信入门
(3)微波通信
微波:300MHz~300GHz范围内的电 磁波,波长为1 m~1mm
传输数字信号
内层导线
金属屏蔽
外绝缘层
宽带同轴电缆(75Ω )
传输模拟信号
绝缘体
同轴电缆
8
4.1 数字通信入门
(2)光纤通信
光导纤维(光线的入射角足够大 时,就会出现全反射,重复此过 程,光就沿着光纤传播下去)
光波 包层 保护层
光波在光纤中的传播 光线
纤芯
光缆
多根光纤 光 纤 保 护 层 外绝缘层
什么是移动通信?
处于移动状态的对象相互间的通信,如手机、无绳电话、寻呼系 统等 优点:克服通信终端位置对用户的限制,快速和及时地传递信息
移动电 话交换 中心 基站 移动台 (手机) 14
公用电 话网
4.1 数字通信入门
第一代 移动通信
每10km~20km的区域称为单元(形似蜂 窝),单元的中央建有一个基站,该单 元内所有手机都向该基站发送信号并接 收基站发给的信号 所有单元既相互分割,又彼此有所交叠, 连成整个移动通信服务网 所有基站都通过微波或电缆、光缆与移 动交换中心通信 手机每个时刻都处于某个特定单元的基 站控制之下,通话时使用两个频率(一 个上行频率,一个下行频率),同一单 元内同一时刻的不同手机使用不同的频 率进行通信,相互不影响
17
4.1 数字通信入门

数字通信 基础与应用 pdf

数字通信 基础与应用 pdf

数字通信基础与应用 pdf1. 什么是数字通信数字通信是一种使用数字信号来传输信息的通信方式。

与模拟通信相比,数字通信具有更好的抗干扰性能和更广泛的应用范围。

数字通信的应用领域包括无线通信、光纤通信、计算机网络等。

数字通信所用的技术包括调制解调、编码解码、信道编码等。

2. 数字通信的基本原理数字通信的基本原理是将原始信号(如声音、图像等)通过采样、量化、编码等处理后转换为数字信号,再通过数据传输介质(如电缆、光纤、无线信道等)传输到接收端,接收端再将数字信号转换为原始信号,以实现信息交流。

数字信号的特点是包含离散时间和离散幅度,可以通过数字信噪比(SNR)来度量信号质量。

为了提高数字信号的质量,常常采用误码率(BER)来衡量传输的可靠性。

3. 数字调制解调技术数字调制解调(Digital Modulation and Demodulation)是数字通信中的重要技术,用于将数字信号调制为模拟信号,便于在模拟信道中传输。

数字调制解调技术包括ASK、FSK、PSK等多种调制方式,通过选择合适的调制方式可以有效提高信号的抗干扰性能和传输效率。

4. 数字信号编码解码技术数字信号编码解码(Digital Coding and Decoding)是数字通信中的另一重要技术,用于将数字信号编码为二进制数列,以便传输和存储。

数字信号编码和解码的方式有很多,常用的编码方式包括差分编码、霍夫曼编码、压缩编码等。

5. 数字信道编码技术数字信道编码(Digital Channel Coding)是数字通信中的一项重要技术,用于通过在发送端对信号进行编码,在接收端对接收到的信号进行译码来提高抗干扰能力。

数字信道编码技术包括卷积码、纠错码等,可以提高信号传输的可靠性。

6. 数字通信的应用数字通信在现代通信领域中应用广泛,包括无线通信、光纤通信、计算机网络、数字电视、数字广播等。

数字通信的高效传输、良好的抗干扰性能和广泛的应用领域,使得数字通信在现代社会中发挥着越来越重要的作用。

数字通信原理04-调制与解调_范

数字通信原理04-调制与解调_范

1 J (m ) 2 3 f
n FM 1
c
m
J n ( FM ) 0.1

1 J (m ) 2 2 f 1 2 3 4 5 6 f-fc fm
1 J (m ) 2 0 f - 1 J3(mf ) 2 1 J (m ) 2 1 f
BFM 2( FM 1) f m
卡森公式
调频信号的频谱(mf=5 )
4.2 数字调制与解调
基带信号指基本的、固有的信号,即数字终端 设备发往信道的“0”、“1”信号,这些“0”、“1” 信号是频带分布在低频段、未经调制的信号。 频带信号指分布于某段频带的信号(也可称为 带通信号),这段频带应该大于或等于信号要传输 的信号的信道的带宽(这样信号才能畅通无阻的在 信道中传输),所以频带信号指经过调制后的信号, 频带传输指数字基带信号经调制后在信道中传输。
基带信号就是从数据设备中产生的二进制序 列。如图3-1所示,由矩形电脉冲组成的信号, 高电平代表“1”,低电平代表“0”。这些 信号往往含大量的低频分量,因而称之为数 字基带信号。
图3-1基带信号
第4章 调制解调
4.1 模拟调制与解调
第4章 调制解调
4.1 模拟调制与解调
基带信号不能在大多数信道中直接传输,因为 大多数信道具有带通特性。因此,基带信号在通 信系统的发送端需要进行调制,再送入信道传输, 在接收端则进行相反的变换,即解调。
第4章 调制解调
4.1.3 角度调制与解调
(1) FM信号时域表达式
频率调制(FM,Frequency Modulation)是已 调信号的瞬时角频率受调制信号的控制。频率调制 FM信号的一般表达式为 t S FM (t ) A cos[c t K FM f ( )d ]

数据通信的基础知识

数据通信的基础知识

数据通信的基础知识数据通信是一个广泛的领域,它涵盖了很多与数据传输和通信相关的知识和技术。

数据通信的基础知识包括以下几个方面:1.数据通信的定义和作用数据通信通常是指通过某种通信媒介(如电缆、光纤、无线电波)传输数字数据的过程。

它可以使得不同的设备(如计算机、路由器、交换机)之间进行数据交换,并使得人们能够访问远程网络。

数据通信的作用在于促进信息的传输和共享,提高工作效率和信息化程度。

2.数字信号与模拟信号在数据通信中,数字信号和模拟信号是两个基本概念。

数字信号是由一系列离散的数字来表示的信号,它在传输和处理过程中具有较强的抗干扰能力和可靠性。

而模拟信号则是由连续的模拟波形来表示的信号,容易受到噪声和干扰的影响。

3.编码和解码技术在数据通信中,编码和解码技术是非常重要的技术手段。

编码技术是将数字信息转换为某种信号格式的过程,常见的编码技术有曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等。

解码技术则是将接收到的信号解析成原来的数字信息的过程,常见的解码技术有线性解码、非线性解码等。

4.数据传输的基本方式数据传输的基本方式主要包括点对点传输、广播传输和多播传输三种方式。

点对点传输是指数据只能在两个设备之间进行传输,所需的网络带宽和传输速度较高。

广播传输则是指数据可以在网络中的所有设备之间进行传输,但会占用大量的网络资源。

多播传输则是指数据可以在网络中的一个组中的所有设备之间进行传输,而不影响其他设备。

总的来说,了解数据通信的基础知识对于我们理解和应用网络技术以及保障信息安全都具有重要的意义。

在日常生活和工作中,我们需要更多地学习和掌握有关数据通信的知识,以不断提高自己的技能水平和工作效率。

数据通信基础培训教材

数据通信基础培训教材

目录第一部分通信基础知识第一章概述第二章传输基础知识第三章交换基础知识第四章分层通信体系结构第二部分通信网络第一章概述第二章电话网第三章ISDN综合业务数字网第四章DDN网第五章帧中继网第六章ATM第七章接口和接入网第八章信令网第九章同步网第十章管理网第三部分计算机网络第一章概述第二章局域网第三章TCP/IP协议族第四章网络连接设备及网络软件第五章交换式网络第六章INTERNET第四部分数据固定网网络拓朴图第一节ATM网网络拓朴图第二节VOIP网网络拓朴图第三节193长途网网络拓朴图第四节广西165网网络拓朴图第五部分各县组网结构第一节各县组网结构和当前现状第二节各县组网结构示意图第三节专线故障处理流程第四节数据业务故障处理表第六部分数据专员工作职责及考核要求第七部分设备维护常识及常见故障处理第一节县、镇级基本网络组网方式第二节设备故障判断方法第八部分数据网运行维护制度第一节安全操作规程第二节机房管理和安全保密规定第三节障碍处理和障碍报告制度第一部分通信基础知识第一章概述通信的目的是为了信息的传递。

携带信息的信号可分为模拟信号(如话音)和数字信号(计算机输出的信号)。

信息的传递由通信系统来完成。

1.1通信系统的组成通信系统由硬件和软件组成。

硬件包括终端、传输和交换三大部分。

●终端:包括普通电话、移动电话、计算机、数据终端、可视电话、会议电视终端等。

●传输系统:信息传递的通道,一般叫信道。

●交换系统:完成接入交换节点链路的汇集、转接和分配。

●通信系统软件:为能更好完成信息的传递和转接交换所必须的一整套协议、标准,包括网络结构、网内信令、协议和借口以及技术体制、接口标准等。

☞注释1.2通信系统的分类按照系统所传输的信号来分类,则系统可分为模拟通信系统和数字通信系统。

●模拟通信系统:用模拟信号传递消息的系统。

●数字通信系统:用数字信号传递消息的系统。

由于光纤通信的普及和集成工艺的发展,数字通信系统具有抗干扰能力强,数字信号可再生,可综合各种业务,便于和计算机系统连接,易于集成等优点,所以逐渐取代了模拟通信系统。

数通基础知识介绍

数通基础知识介绍

数通基础知识介绍数字信号是一种离散的信号,它通过在一定的时间间隔内对连续信号进行采样和量化而得到。

在数字通信中,数据通过将其转换为数字信号的形式来传输。

数字信号由离散的样本值组成,每个样本值以离散的时间间隔出现。

在数字信号中,每个样本值都用二进制数字表示。

数字信号可以通过数模转换器(DAC)将其转换为模拟信号,反之亦然。

调制是一种将数字信号转换为模拟信号的过程。

通过调制,可以将数字信号在模拟信号载波中传输。

最常见的调制技术之一是脉冲调制(PWM)。

在脉冲宽度调制中,数字信号的幅度被编码为矩形脉冲的宽度。

模拟信号可以通过解调技术将其恢复为数字信号。

解调是将模拟信号转换为数字信号的过程。

解调器接收传输的模拟信号,并将其转换为数字信号以供进一步处理。

解调器将模拟信号与参考信号进行比较,并通过量化和抽样将其转换为数字信号。

解调器还会纠正传输中的误差,例如时钟偏移和相位偏移。

信道编码是一种通过增加冗余信息来改善数据传输品质的技术。

在数字通信中,数据传输经常受到信道噪声、干扰和衰减等影响。

为了增强数据传输的可靠性,可以对数据进行编码。

常见的信道编码技术包括汉明码、卷积码和纠错码。

这些编码技术在发送端添加冗余信息,而接收端则通过解码过程来纠正错误并恢复原始数据。

除了以上介绍的基础知识,数字通信还涉及其他重要概念,如多路复用和调制解调器。

多路复用是一种将多个信号合并在一起传输的技术。

调制解调器是数字通信系统中的关键设备,它负责将数字信号转换为模拟信号以供传输,并将传输的模拟信号解调为数字信号以供接收和处理。

总之,数字通信是通过使用数字信号来传输数据的通信方式。

它包括数字信号、调制与解调、信道编码等基础知识。

这些知识对于理解和设计数字通信系统至关重要,它们在现代通信技术中起着重要作用。

希望本文可以为读者提供有关数字通信基础知识的全面介绍。

数据通信基础

数据通信基础

数据通信基础什么是数据通信?数据通信是指通过网络或其他通信介质,将消息、音频、视频等形式的数据从一个地方传输到另一个地方的过程。

在现代社会中,数据通信已经成为人们日常生活和工作的重要组成部分。

无论是通过互联网发送电子邮件还是通过移动电话上网浏览网页,数据通信都在支持着人们的日常活动。

数据通信的基本原理数据通信的基本原理可以归结为数据的发送、传输和接收。

下面详细介绍每个步骤:1. 数据发送数据发送是指源设备将要发送的数据转换为能在通信介质上传输的信号。

这个过程主要包括以下几个步骤:•数据编码:将源数据转换成二进制形式,使其能够通过通信介质传输。

•数据分段:将较大的数据分成多个较小的数据块,以便更高效地传输。

•错误检测:为了保证数据的准确传输,通常在发送数据之前会附加一些冗余信息,用于检测和纠正传输过程中可能发生的错误。

2. 数据传输数据传输是指通过物理介质将数据从发送方传输到接收方。

数据传输的过程可能会受到多种因素的影响,如信号衰减、传输介质的噪声等。

为了保证数据的有效传输,常常采取以下措施:•信号放大:在信号传输过程中,可能会因为信号衰减而导致信号变得非常微弱,因此需要使用信号放大器来增大信号的强度。

•信号调制:为了适应传输介质的特性,常常会对数据信号进行调制,使其能够在特定频率范围内传输。

•多路复用:为了提高传输效率,常常会将多个数据流合并在一个物理传输介质中,这就需要使用多路复用技术。

3. 数据接收数据接收是指接收设备将传输过来的数据转换为能够被目标设备理解的形式。

这个过程包括以下几个步骤:•数据解码:将传输过来的二进制数据转换为目标数据的形式。

•数据重组:将接收到的多个数据块重新组合成完整的数据。

•错误检测和纠正:接收设备会对接收到的数据进行检测,并尝试纠正传输过程中可能发生的错误。

常见的数据通信协议为了能够在网络中进行数据通信,需要定义一系列的协议来规定数据的传输方式和数据格式。

下面介绍几个常见的数据通信协议:•TCP/IP协议:是互联网上数据通信的基本协议。

数据通信基础培训教材资料

数据通信基础培训教材资料

数据通信基础培训教材资料一、引言在当今数字化的时代,数据通信已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。

从手机通话、视频会议到物联网设备之间的信息传输,数据通信技术无处不在。

为了帮助大家更好地理解数据通信的基本原理和应用,我们编写了这份培训教材资料。

二、数据通信的基本概念(一)数据与信息数据是对事实、概念或指令的一种形式化的表示,可以是数字、文字、图像、声音等。

而信息则是数据所包含的意义或内容。

(二)信号信号是数据的电磁或电气表现形式,分为模拟信号和数字信号。

模拟信号是连续变化的,如音频信号;数字信号则是离散的,只有有限的取值,如计算机中的二进制数据。

(三)信道信道是信号传输的通道,可以是有线的,如电缆、光纤;也可以是无线的,如电磁波。

三、数据通信系统的组成(一)源系统包括源点(产生数据的设备)和发送器(对数据进行编码和调制,以便在信道上传输)。

(二)传输系统可以是各种传输介质和相关的转换设备。

(三)目的系统包括接收器(对接收的信号进行解调和解码)和终点(接收数据的设备)。

四、数据通信的方式(一)并行通信与串行通信并行通信是同时传输多个比特的数据,速度快但成本高;串行通信则是逐位传输数据,成本低但速度相对较慢。

(二)同步通信与异步通信同步通信要求发送方和接收方的时钟严格同步,数据传输效率高;异步通信则在每个字符前后添加起始位和停止位,实现数据的异步传输。

五、数据传输速率与带宽(一)数据传输速率通常用比特率(每秒传输的比特数)来衡量,单位有 bps(比特每秒)、Kbps(千比特每秒)、Mbps(兆比特每秒)等。

(二)带宽指信道能够传输的频率范围,单位是赫兹(Hz)。

带宽越大,能够传输的数据量就越大。

六、编码与调制技术(一)数字数据的数字编码如不归零编码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等。

(二)数字数据的模拟调制包括幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)等。

(三)模拟数据的数字编码通过采样、量化和编码将模拟信号转换为数字信号。

数字通信技术教学大纲

数字通信技术教学大纲

数字通信技术教学大纲一、课程简介数字通信技术是通信工程、电子信息工程、计算机科学与技术等专业的重要专业课程,主要介绍数字通信的基本原理、技术和系统。

本课程旨在培养学生掌握数字通信技术的理论知识和实践技能,为后续专业课程的学习和从事相关领域的工作打下坚实的基础。

二、课程目标1. 掌握数字通信的基本概念、原理和技术;2. 了解数字调制、解调、同步等关键技术;3. 熟悉数字通信系统的组成、工作原理和性能评估;4. 掌握数字通信系统的设计和优化方法;5. 培养学生的分析能力、解决问题的能力以及创新思维能力。

三、课程内容第一章:数字通信概述1.1 数字通信的定义和特点1.2 数字通信系统的组成和分类1.3 数字通信技术的发展和应用第二章:数字调制技术2.1 数字调制的基本原理2.2 线性调制技术2.3 非线性调制技术2.4 数字调制的应用和优化第三章:数字解调技术3.1 数字解调的基本原理3.2 线性解调技术3.3 非线性解调技术3.4 数字解调的应用和优化第四章:数字同步技术4.1 数字同步的基本原理4.2 锁相环技术4.3 载波同步技术4.4 位同步技术4.5 数字同步的应用和优化第五章:数字通信系统性能评估5.1 信噪比和误码率的概念5.2 误码率的性能评估5.3 频谱效率和数据速率的性能评估5.4 数字通信系统的优化设计第六章:数字通信系统设计和实现6.1 数字通信系统的设计流程和方法6.2 基于MATLAB的数字通信系统设计和模拟6.3 基于FPGA的数字通信系统设计和实现6.4 基于ARM的数字通信系统设计和实现6.5 数字通信系统的调试和优化方法介绍。

通信电子中的数字通信基础知识

通信电子中的数字通信基础知识

通信电子中的数字通信基础知识一、前言随着科技的不断发展,通信电子已经成为现代社会中不可或缺的一部分。

其中,数字通信技术在通信电子领域中扮演着重要的角色。

本文将深入讲解数字通信基础知识,让读者对数字通信技术有更深入的了解。

二、数字通信的定义数字通信是指利用数字信号进行信息传输的通信方式。

它通过采样、量化、编码等方式把模拟信号转化为数字信号,然后在传输过程中逐一传送数字信号的不同部分,最后再把这些数字信号重新转换为模拟信号。

三、数字通信的原理数字通信技术的基本原理是将模拟信号转换成数字信号,再从发送端传送到接收端,最后再将数字信号转化为模拟信号,使接收方收到的信号与发送方发送的信号尽可能一致。

数字通信主要包括以下几个部分:采样、量化、编码、调制和解调。

首先,采样是指对模拟信号进行离散化。

通过周期性的采样,将模拟信号转化为数字信号。

其次,量化是指对采样后的信号进行量化,把信号幅度离散化,以便在数字信号中传输。

第三步,编码是指对量化后的信号做单一编码,以便在数字传输的过程中保证信号的完整性和正确性。

调制是指把编码后的信号转化为调制信号,方便在传输过程中传输。

解调是指接收方将调制信号转化为数字信号的过程。

四、数字通信的优点相对模拟通信,数字通信有以下优点:1.数字信号更容易处理和储存:数字信号可以很容易地用计算机数码处理、存储和传输,而模拟信号需要经过一系列的处理才能适应计算机处理,也更难储存。

2.数字信号传输的误差小:数字通信技术能够更好地容忍传输过程中的噪声和干扰,而且可以通过纠错编码等技术减少误码率。

3.数字通信更加安全:数字通信使用加密技术可以更好地保障信息的安全与保密。

4.具有灵活性:相对模拟通信,数字通信的参数可以根据不同的需求进行调整,实现不同的通信效果。

五、数字通信在生活中的应用数字通信技术已经广泛应用于各行各业。

例如,在电信行业中,数字通信技术已经成为主流通信技术。

数字通信技术不仅能够提供更好的通信服务,而且能够为人们提供互联网和手机通信等各种便利服务。

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35800公 里
周期相同,在地面上看这种卫星好似静止不 动。一颗同步轨道卫星覆盖约120°, 3颗同 步定点轨道卫星可以覆盖地球的几乎全部面
地球
卫星 卫星
积,进行二十四小时的全天候通信
4.1 数字通信入门
14
选讲:
卫星通信的重要应用——GPS
例——美国研制GPS系统
24颗卫星在1.2万公里高空以12小时的周期 绕地球运行 地面任意点在任何时刻都可同时观测到4颗 以上卫星
传输 信号
调制器
调制后的 载波信号
调制后的 载波信号
解调器
传输 信号
载波信号
载波信号 4.1 数字通信入门
24
小结1: 远距离通信必须使用MODEM
• 通信一般是双向进行的,收发双方都需要调制器与解调 器,它们通常做在一起,称为调制解调器(MODEM)
信号
信源(宿)
调制 (解调)器 载波
调制后 的载波 信道
中国电信
中国联通
CDMA2000 (天翼), (180、189)
W-CDMA (沃-WO)(185、186)
3G的优点: (1)提供高质量的语音通信、数据通信和高分辨率图像通信 (2)提供足够的系统容量,具有高保密性和优质的服务 不足:发展慢、比例低(4.6%),按流量收费费用高 4G移动通信:室内: 1Gbps,高速移動时: 100Mbps 我国沿海7个城市正在建设试验网(TD-LTE)
微波:300MHz~300GHz范围内 的电磁波,波长为1 m~1mm
特点:
直线传播,不能沿地 球表面传播(无绕射 性),需要每隔几十 公里设立一个中继站 容量大、可靠性高 建设费用低
抗灾能力强
应用:长途电话、蜂窝移 动电话、全数字高清晰度 电视(HDTV)等
13
4.1 数字通信入门
19
4.1 数字通信入门
第三代移动通信系统(3G)
使用的频段:1885 MHz ~2025MHz,2110MHz~2200MHz 传输速率:室内:1~3Mb/s,步行:384kb/s,快速移动:114kb/s 我国采用的3种技术标准:
中国移动 TD-SCDMA (G3), 自主知识产权(157、187、188、147)
优点:
通信容量大:一束光每秒能传输2.5G或10Gb信息! 传输距离远:无中继距离超过几十公里 保密性强,信息不易泄露 4.1
11
数字通信入门
无线通信
无线通信:利用电磁波携带信息在自由空间中传播,进行通 信 电磁波的种类与频率范围
无线电波:104 中波: 短波: 超短波: 微波: 红外线: 可见光: 紫外线: 104 105
光缆
无 线 通 信
8
自由空间
易被窃听、易受干扰
4.1 数字通信入门
双绞线和同轴电缆
原理:利用电流(电压)传输信息 双绞线分类
3类线(10 Mb/s);5类线(100Mb/s); 6类线(200Mb/s)
信号线 地线 无屏蔽双绞线
套管
无屏蔽双绞线 (UTP);屏蔽双绞线 (STP)
同轴电缆分类
(1) 通信的基本模型
3
4.1 数字通信入门
什么是通信(communication)?
广而言之,通信就是信息的(远距离)传递与交流 现代通信——使用电波或光波传递信息的技术,也称为电 信(telecommunication),如电报、电话、传真、电子邮 件、BBS、QQ等
通信的要求:远距离、高速度、低成本、安全、可靠、方 便
16
4.1 数字通信入门
个人移动通信
移动对象相互间的通信,如手机、无绳电话、寻呼系统等
移动电 话交换 中心
基站
公用电话网
移动台 (手机)
17
4.1 数字通信入门
移动通信原理
每10km~20km的区域称为单元(形似 蜂窝),每个单元中心高处建有一个 基站,所有单元既相互分割,又彼此 交叠,形成整个移动通信服务网
接收到 的载波
(调制) 解调器 载波
信号
信宿(源)
信源信号通过调 制器 调整载波 的某个参数(幅 度、频率或相位)
经过调制后的载波 信号,携带着被传 输的信号在信道中 进行长距离传输
到达目的地后,使用 解调器把载波所携带 的信号检测出来,恢 复为原始信号的形式
25
4.1 数字通信入门
例:ADSL宽带上网
输出 电路
电信号
发送单元(电/光转换)
传输单元
接收单元(光/电转换)
数字信号(电信号)驱动 一个光源(半导体激光器 或发光二极管),发出光 信号
调制后的光信号通过光纤 进行传输,为补偿光纤线 路的损耗,每隔一定距离 要接入中继器
光信号经放大后由光检测 器(半导体光电管)进行 检测、解调,再转换成电 信号之后输出
息的载波,把数字信号放在(调制在)载波上传输,则可比直接 传输的距离远得多
23
4.1 数字通信入门
数字信号的三种调制方法
载波信号
(高频正弦波)
调制信号 (两个状态) 幅移键控 (ASK) 频移键控 (FSK) 相移键控 (PSK)
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
0Байду номын сангаас
实现信号调制与解调的设备分别称为“调制器”和“解调器”:
通信的发展历史:
电 报 电 话
越洋 无线 电报
无线 广播
黑白 电视
彩色 电视
计算机 网络
1836
4
1876
20世纪初
1918
1938
1940’s
1960’s
4.1 数字通信入门
通信系统的模型 信道的任务是迅速、可靠而
通信的三要素:
信源(宿)
发送信息 的设备 准确地将信号从信源传输到 信宿
信 号
光缆 (包含多根光纤)
多根光纤 保护层 防止光泄漏的吸收外壳 起保护作用的防护层 外绝缘层 保 护 层 光 纤
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4.1 数字通信入门
光纤通信原理
0/1信号对光波进行调制
光纤 驱动 电路 光源 光调 制器 中继器 光纤
光波
光纤通信:利用光波携带信息在光纤中传输,达到通信目的
电信号
放大 电路
光检 测器
原理:
由于卫星的位置是精确可知的,通过地面 接收机可测得与卫星的距离,利用三维坐 标中的距离计算公式,就可以推导出接收 机的地理位置(经度、纬度和高程)
定位精度:
民用大约十米 军用可高得多
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4.1 数字通信入门
选讲:
GPS卫星接收机
根据用途有:导航型、测地型、授时 型等 产品形式:独立的GPS导航仪,也可 集成在电脑、手机、MP3(MP4)播放 器、甚至手表中
卫星通信
卫星通信: 中继站在人造地球卫星上的
通信卫星
一种微波通信
优点:通信距离远、频带宽、容量大、 抗干扰强、通信稳定 缺点:造价高、技术复杂、有较大延时、 同步轨道卫星数目仅180颗
卫星 地 球 地面站1 地面站2
赤道上方高度为35800公里的地方为地球同 步轨道,卫星的运行周期与地球自转一圈的
基带同轴电缆(50Ω )
以前在以太网中使用
金属屏蔽
外绝缘层
宽带同轴电缆(75Ω )
有线电视网使用
内层导线 绝缘体
同轴电缆
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4.1 数字通信入门
光纤与光缆
光导纤维(光线的入射角足够大时,就会出现全反射, 重复此过程,光就沿着光纤传播下去)
纤芯 包层 保护层 光波
光波在光纤中的传播
4.1 数字通信入门
信道构成
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模拟信号与数字信号
通信系统中被传输的信息必须转换成某种电信号(或光信号) 才能进行传输 电信号(或光信号) 有两种形式:
模拟信号形式: 通过连续变化的物理 量(如信号的幅度)来表示信息,例 如人们打电话或者播音员播音时声音 经话筒(麦克风)转换得到的电信号;
移动 交换 中心 电话交 换中心
位于某单元内的所有手机都向该基站
发送信号,并接收基站发给它的信号 所有基站都通过微波或光缆与移动交换中心通信
手机每个时刻都处于某个特定单元的基站控制之下,同一单元内 同一时刻的不同手机使用不同的频率与基站进行通信,相互不影 响
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4.1 数字通信入门
第二代移动通信(2G)
双绞线
~ 1011 (Hz) 0.3 ~ 3 (MHz) 3 ~ 30 (MHz) 30 ~ 300 (MHz) 0.3 ~ 300 (GHz) 11 ~ 1014 (Hz) 10 1014 (Hz) 14 ~ 1016 (Hz) 10 108 109 1010 1011 1012
无线广播
电视 通信
使用频段:900MHz/1800MHz,传输的是数字化的语音/文字信号 我国使用的2种标准(制式): GSM(欧洲移动通信系统,也称全球通、全数字系统)
中国移动、中国联通经营的GSM网已基本覆盖县级市 移动的接入号段有:134~139、150~152、158、159
联通的接入号段有:130-132、155-156
信道
信 号
信宿(源)
举例:
信源/信宿
信号形式
被传输的信息都必须以 某种电(或光)信号的形 式才能进行传输
接收信息 的设备
有线电话
电话座机
话音经电话机转 换成为变化的电 流信号 电话线和中继器 等传输设备
移动电话
手机
计算机通信
计算机
话音经电话机转换成为 编码并打包后的数字信 压缩编码后的数字信号 号 无线电波、基站等 双绞线、集线器、路由 器、光纤等
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