数据通信原理2
数据通信原理(第2版)课后习题)答案
１－６ 异步传输中，假设终止位为 １ 位，数据位为 ８ 位，无奇偶校验位，求传输效率。 解：传输效率为
８／（８＋１＋１）＝８０％。
１－７ 在 ９ ６００bit / s 的线路上进行 １ 个小时的连续传输，测试结果为有 １５０ bit 的差错，问该
数据通信系统的误码率是多少？
某数据通信系统调制速率为 １２００ Bd ，采用 ８ 电平传输，假设 １００ 秒误了 １ 个比特，①求误
１－３ 设数据信号码元时间长度为 833 调制速率。 解： T=833 10-6s， M=8 调制速率NBd=1/T=1200Bd
10—6S，如果采用8 电平传输，试求数据传信速率和
数据传信速率 R＝NBdlog2M=1200 log28=3600bit／s
１－４ 什么是单工、半双工、全双工数据传输？ 答：单工传输——传输系统的两端数据只能沿单一方向发送和接收。
相位（初始相位为 ０） ５π／４ ０
π／４
３π／２
５π／４
矢量图（→）
↙
→ ↗
↓
↙
2-9 考虑一理想基带传输系统，若要求传输误码率不高于 10-5 时，试求二电平传输和传输时 所要求的奈氏频带内的信噪比，并比较两种传输方式。 解：？？？
2000
2000 5
（２）传信速率 R = N Bd log 2 M = 4000 × log 2 4 = 8000bit / s
（３）频带利用率
h
=
R B
=
8000 (1+ 1/ 5)2000
= 3.33bit /(s ⋅ Hz)
2-6 某一调相系统占用频带为 600~3 000Hz，其基带形成滚降系数 a =0.5，若要传信率为 4800bit/s，问应采用几相的相位调制？ 解：（参见 P65 例 2-7） B=3000-600=2400 Hz fN＝B/(2(1+a ))=2400/(2(1+0.5))＝800 Hz NBd=2fN＝2×800＝1600Bd R= NBdlog2M –> log2M=R/NBd=4800/1600=3 M=23=8
第二章数据通信基础知识数据通信原理
•学习要求
• 1. 了解信号分类方式，掌握信号频谱与带宽的概念。 • 2. 了解调制解调的基本原理 • 3. 了解信道噪声的种类及特点，掌握信道容量公式。 • 4. 了解各种信道的特点。 • 5. 了解话音信道传输数据信号的基本要求。 • 6. 掌握频分复用、时分复用技术的基本原理。 • 7. 掌握语音压缩比编码和数据压缩编码的基础知识。 • 8. 掌握数据通信系统同步类型及其实现方式
• 奈奎斯特研究了理想信道(无噪声、无码间干扰)时带宽与速率的 关系，并得到以下结论：
•其中 B为带宽单位是Hz， • M为传输时数据信号的取值状态，即采用M进制传输
•2. 香农信道容量公式•
• 香农研究了用模拟信道传输数字信号时的信道容量问题，并得出 了著名的香农公式：
•其中B为带宽，单位是Hz，S/N为信噪功率比 。
第二章数据通信基础知识数据通信原 理
•2.2.3 信道噪声 •3. 高斯白噪声
• 可以从以下两方面对高斯白噪声下定义 ： 其任意维概率密度函数都服从高斯分布(即正态分布)——高斯噪声 在整个频域具有均匀分布的功率谱密度——白噪声
第二章数据通信基础知识数据通信原 理
•2.2.4 信道容量
•1.奈奎斯特信道容量公式
其对应的误码率公式为:
第二章数据通信基础知识数据通信原 理
•2.2.2 传输介质 •1. 双绞线
双绞线由两根相互绝缘的铜线以均匀的扭矩对称扭绞在一起形成。
绞合的目的: (1) 减少线对之间的相互干扰， (2) 同时还增强了机械和电气稳定性
分类
第二章数据通信基础知识数据通信原 理
•2.2.2 传输介质 •2. 同轴电缆
•调制信道 •编码信道 •有线信道
《数据通信原理》课程
(学时： 50 )数据通信原理课程是面向电子信息工程、网络工程等专业开设的一门必修的专业基础课程，是该专业的主干课程，共 50 学时， 3.0 学分，其中实验课程 10 学时。
本课程在电子信息工程专业教学计划中是一门专业基础课程，又是一门专业的数字信号传输的理论课，它是为满足通信领域对应用人材的需要而设置的。
通过本课程的学习，为以后学习计算机通信网络和计算机通信接口技术等后继课程打下必备的基础，并且为以后从事计算机通信工作提供一定的技术支持。
1．基本要求通过本课程的学习，要求学生掌握数据通信的构成原理和工作方式；掌握数据信号的传输理论：基带传输和频带传输；掌握差错控制的基本原理和工作方式，理解常用差错控制码的构成原则；理解数据交换的原则，掌握分组交换的基本内容，了解分组交换网的构成。
本课程是一门原理性的课程，要求学生掌握数据通信较完整的概念和构成。
2．基本方法本课程的教学方式和方法主要以课堂讲授为主，并以课堂讨论和习题课为辅。
1．授课教材《数据通信原理》詹仕华主编，中国电力出版社(2022 年第 1 版)。
2．主要参考书目《数据通信技术教程》蒋占军编著，机械工业出版社(2022 年第 2 版)。
《数据通信原理》毛京丽等编著，北京邮电大学出版社(2000 年第二版)；《数据通信原理》杨世平等编著，国防大学出版社(2001年第一版)；《现代通信原理》钱学荣编，清华大学出版社(1999 年)。
本课程共 3.0 学分，总教学共 50 学时，具体学时分配如下表：各章节内容学时数第一章：绪论 4第二章：数据通信基础知识 6第三章：数据信号的基带传输 8第四章：数据信号的频带传输 8第五章：差错控制与信道编码 8第六章：物理层接口与传输控制规程 2第七章：分组交换数据网 4实验 10第一章绪论(4 学时)1、目的要求：本章介绍数据通信有关的重要概念和定义，要求理解数据通信系统的构成、数据传输速率、方式、质量和信道容量的基本内容。
数据通信原理（最终版）
数据通信原理（最终版）1）数据通讯：依照通信协议，利用数据传输技术在两个功能单元之间传递数据信息，他可以实现：计算机与计算机，计算机与终端，终端与终端之间的数据信息传递。
2）数据信号的基本传输方式：基带传输，频带传输，数字传输。
3）数据通信系统：是通过数据电路将分布在远地的数据终端设备与计算机系统连接起来，实现数据传输、交换、存储和处理的系统。
4）数据终端设备（DTE ）：数据输入设备，数据输出设备和传输控制器组成。
5）传输信道：通信线路、通信设备（模拟通信设备、数字通信设备）。
6）通信控制器：数据电路和计算机系统的接口。
7）数据通信系统中的信道（按传输方式分）：物理实线传输媒介信道（双绞线电缆、同轴电缆、光纤）、电话网传输信道、数字数据传输信道。
8）传输损耗：D=10 lg01P P 。
（P 0为发送功率，P 1为接收功率，单位dB ）9）信噪比：（NS ）dB =10 lg （s nP P ）。
（P s 为信号平均功率，P n 为噪声平均功率）10）数据传输方式：??传输顺序：并行传输、串行传输同步方式：异步传输、同步传输数据传输的流向和时间关系：单工、半双工、全双工11）数据传输系统的有效性指标：调制速率，数据传信速率、数据传送速率。
12）调制速率：N Baud =)(1s T 。
（N Baud 为每秒传输信号码元的个数，又称波特率，单位Baud ，T(s)为码元持续时间。
13）数据传信速率：每秒所传输的信息量，单位bit/s （二进制）。
当信号为M 进制时，传信速率（R ）与调制速率（N ）的关系为R=Nlog 2M 。
14）频带利用率：η=频带速率符号速率（Baud/Hz ），η=频带宽度信息传输速率[bit/(s ·Hz)]。
15）差错率：用误码率、误字符率、误码组率来表示。
误码率：接收出现差错的比特数/总的发送比特数。
误字符率：接收出现差错的字符（码组）数/总的发送字符（码组）数。
数据通信原理
数据通信原理
数据通信原理是指计算机网络中两台计算机之间如何传输数据信息的原理。
数据通信遵循四个基本步骤：发送，传输，接收和确认。
首先，发送方需要将数据编码成一种可以传输的格式，最常用的编码格式是ASCII（American Standard Code for Information Interchange），它是一种用于交换文本信息的格式，编码后的数据将被放入报文中，报文是一种能够被计算机识别和接收的消息单位。
其次，将报文传输到接收方，网络传输一般分为物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层，报文在这几个层之间传输，直至到达接收方。
然后，接收方收到报文，并将报文中的数据解码，这一过程称为解码。
解码后的数据可以被计算机识别，此时报文的传输任务就完成了。
最后，发送方和接收方之间进行确认，确认数据是否完整无误地传输到接收方，这一过程称为确认。
确认完成后，数据传输过程就完成了。
总之，数据通信原理包括发送，传输，接收和确认四个步骤，通过这些步骤可以将报文中的数据完整无误地传输到接收方。
数据通信基本技术.
2. 数字通信系统
₪ 信道译码器：对收到的信号进行纠错，消除信道编码器插 入的多余码元，信源译码器把得到的数字信号还原为原始 的模拟信号称为数/模(D/A)转换，提供给信宿使用。
₪ 当然数字信号也可采取频带传输方式，这时需用调制器和 解调器对数字信号进行调制，将其频带搬移到光波或微波 频段上，利用光纤、微波、卫星等信道进行传输。
₪ 数据通信系统都是由数据终端子系统、数据传输子系 统和数据处理子系统三部分组成的。
2.2通信编码技术
₪ 数据编码技术：
■ 一个模拟物理量（如电流、电压、温度、长度等等）及文字、 图像、图形、声音等都有自己的表示方式。而各种信号在计 算机中存储和传输都必须转换为二进制数据。确切地讲是模 拟数据数字信号编码技术。
2.3数据传输方式
串行数据信号在传输线上的传输方向有三种方案： 1. 单工通信（双线制） 2. 半双工通信（双线制＋开关） 3. 全双工通信（四线制）
2.3数据传输方式
1. 单工通信（双线制）
■ 单工（Simplex）通信只允许传输的信息始终向一个 方向流动，就像道路交通上的单行道一样。实际应用 中，单工通信的信道采用双线制，一个用于传输数据 的主信道，一个用于传输控制信息的监测信道。例如， 听广播和看电视，信息只能从广播电台和电视台发射 （传输）到用户，而用户不能将数据传输到广播台或 电视台，BP机也是单工通信的例子。
■ 量化过程通常使用一种叫做A/D转换器（模拟数字转换器）的 器件来完成。
3. 编码
取得量化数值以后，要把它们转换成为 二进制数据，这个过程叫做编码。
4. 采样定理
在把一个模拟信号通过“采样”变成在时间上“离 散”的信号以后，能不能保留原有信号的特征，或 者说能不能由它来恢复出原有信号就非常重要了。
数据通信原理
数据通信原理数据通信原理是指通过传输介质将数据从一个地点传递到另一个地点的过程。
在数据通信中，数据被分割为一系列的数据包，并通过网络传输到目的地。
数据通信原理主要涉及以下几个方面：1.调制解调：调制解调是将要传输的数据从数字信号转换为模拟信号的过程，然后将模拟信号传输到接收方后再进行解调还原为数字信号。
调制的目的是将数字信号转换为适合传输的频率范围内的模拟信号，解调则是将接收到的模拟信号转换为可供使用的数字信号。
2.传输介质：数据通信中使用的传输介质有多种，包括电缆、光纤、无线信号等。
不同的传输介质具有不同的特点和适应场景，如电缆传输适合短距离高带宽传输，光纤传输适合长距离高速传输等。
3.编码和解码：为了提高数据传输的可靠性和效率，数据在传输过程中会进行编码和解码。
编码将原始数据转换为特定编码格式，使其具备一定的容错能力，能够纠正一定数量的传输错误；解码则是将接收到的编码数据转换为原始数据。
4.传输协议：数据通信中使用的传输协议规定了数据在网络中的传输方式和规则。
常见的传输协议包括TCP/IP协议，用于互联网传输；以太网协议，用于局域网传输等。
5.差错控制：在数据通信过程中，可能会因为传输噪声、干扰等原因导致数据传输错误。
差错控制技术可用于检测和纠正传输过程中的错误，常见的差错控制技术包括奇偶校验、CRC校验等。
6.流量控制：为了保证数据传输的平稳进行，需要对数据的传输速度进行控制。
流量控制技术可用于调节发送方的传输速度，防止接收方无法及时处理数据导致的数据丢失或堆积等问题。
7.路由选择：在数据通信中，如果传输路径有多个选择，需要选择最佳的传输路径。
路由选择技术可用于确定数据传输的最佳路径，提高数据传输的效率和稳定性。
数据通信原理包括调制解调、传输介质、编码和解码、传输协议、差错控制、流量控制和路由选择等方面的内容，对于数据的可靠传输和高效传输起着重要的作用。
数据通信的基本原理
• Caption: An Ascend Pipeline ISDN modem.
• Caption: Two examples of PCMCIA fax/modem/Ethernet adapters.
2 数据通信技术 ( 8 )
• 根据载波 Asin(t + )的三个特性：幅度、频率、相位，产生常用 的三种调制技术：
– 幅移键控法 Amplitude-shift keying (ASK) – 频移键控法 Frequency-shift keying (FSK) – 相移键控法 Phase-shift keying (PSK)
2 数据通信技术 ( 9 )
1）幅移键控法（调幅） 幅移就是把频率、相位作为常量，而把振幅作为变量，即：
最大数据传输率 = 2Hlog2V (bps) 任意信号通过一个带宽为Ｈ的低通滤波器，则每秒采样２Ｈ次就能完 整地重现该信号，信号电平分为Ｖ级。
1948年，香农（C. Shannon）把奈魁斯特的工作扩大到信道受到随机 （热）噪声干扰的情况。
热噪声出现的大小用信噪比（信号功率与噪声功率之比）来衡量。
1 数据通信的理论基础 ( 6 )
音频线路的截止频率为3000Hz N = fc / f1 = 3000/(B/8) = 24000/B
Fig. 2-2
结论：即使对于完善的信道，有限的带宽限制了数据的传输速率。
1 数据通信的理论基础 ( 7 )
1.3 信道的最大数据传输速率
1924年，奈魁斯特（H. Nyquist）推导出无噪声有限带宽信道的最大数 据传输率公式：
bn = n
[sin(3n/4) - sin( n/4) + sin(7 n/4) -
第二章数据通信的基本原理和技术
例如EIA电子业协会RS—232—C串口，用高电平表 示0，低电平表示1，7个比特为一个字符。类似于NRZ 码，其最大问题是当信号中出现一长串连续的1或连续 的0信号时，接收方无法提取比特位同步信号。
24
速度高；
②允许用户传送非8位组成的数据； ③能够与采用同步方式通信的大型机进行通信；
④由于同步通信的软、硬件价格较高，所以目前只 应用于商业上。
同步传输与异步传输的区别：
①异步传输是以一个字节为单位发送的，对字符是 同步的，但字符间是不同步的；
②同步传输则是以成块数据传送的，可以是多个字 节，也可以是多个位，因此，可以传送文字、声音和 图象。
20
2.2.3 异步传输与同步传输 在串行数据传送中，接收方必须与发送方以相同
的速率在相同的起止时间内接收数据，才能保证接收 到的数据是准确的。相同的速率可以预先定义，相同 的起止时间需要在发送时告知接收方，这样的措施称 为同步。常用的同步方式有：异步方式和同步方式。
1．异步传输 异步传输：是一次传输一个字符(5—8位)，在每个 字符前加一个起始位，在结尾加一个（1位或2位）停 止位，用于对传输的字符进行同步。见图2.2.5（a）
这种方式，每个字符所含位数是相同的，起始位
22
和停止位对字符起了同步作用，但字符间的间隔没有 规定，因此对字符间来说是不同步的，所以称为异步 传输。
为了防止发送方和接收方的时钟漂移，它们的时 钟必须同步。一种方法是在发送方和接收方之间提供 一条单独的时钟线。另一种方法是把时钟信息放入数 据信号中，对于数字信号，可以用曼彻斯特编码完成， 对于模拟信号，可以根据载波频率的相位与接收方同 步。
数据通信原理(第2版)课后习题 (1~3章)答案
《数据通信原理》（毛京丽等编著，年第二版）习题解答（）１－１ 数据通信的定义是什么？画出数据通信系统的基本构成框图，并说明其三大组成部分。
答：数据通信的定义是：依照通信协议，利用数据传输技术在两个功能单元之间传递数据信息，它可实现计算机与计算机、计算机与终端、终端与终端之间的数据信息传递。
数据通信系统的基本构成见教材图—数据通信系统主要由中央计算机系统、数据终端设备（）和数据电路三大部分组成。
数据终端设备：ＤＴＥ相当于人和机器（计算机）之间的接口。
数据电路：数据电路由传输信道（传输线路）及其两端的数据电路终接设备（ＤＣＥ）组成。
数据电路位于ＤＴＥ与计算机系统之间，它的作用是为数据通信提供数字传输信道。
传输信道包括通信线路和通信设备。
ＤＣＥ是ＤＴＥ与传输信道的接口设备。
调制解调器（ｍｏｄｅｍ）是最常见的ＤＣＥ，它是调制器和解调器的结合。
中央计算机系统：中央计算机系统由通信控制器、主机及其外围设备组成，具有处理从数据终端设备输入的数据信息，并将处理结果向相应的数据终端设备输出的功能。
通信控制器（或前置处理机）是数据电路和计算机系统的接口，控制与远程数据终端设备连接的全部通信信道，接收远端ＤＴＥ发来的数据信号，并向远端ＤＴＥ发送数据信号。
主机又称中央处理机，由中央处理单元（ＣＰＵ）、主存储器、输入输出设备以及其他外围设备组成。
其主要功能是进行数据处理。
１－２ 什么是数据电路？它的功能是什么？数据电路与数据链路的关系是什么？答：数据电路由传输信道及其两端的数据电路终接设备（）组成，它的作用是为数据通信提供数字传输信道。
数据电路加上两端的传输控制器构成数据链路。
１－３ 设数据信号码元时间长度为—，如果采用电平传输，试求数据传信速率和调制速率。
解：，调制速率20072010.09P312DTE DCE 833106S 8 T=83310-6s M=8N Bd =1/T=1200Bd第章概述习题及解答1 l l l l l l l •~•~数据传信速率＝／１－４什么是单工、半双工、全双工数据传输？答：单工传输——传输系统的两端数据只能沿单一方向发送和接收。
通信原理第二版
通信原理第二版
通信是指信息的传递和交流过程。
在通信系统中，信息通常以信号的形式传输。
通信的基本原理有两大方面，即信号传输和信号处理。
信号传输是指将信息转化为能够在传输媒介中传播的信号，并将其传输到接收端。
信号传输可以通过无线方式或有线方式进行。
无线方式包括无线电波、红外线、激光等；有线方式包括电磁波、光纤等。
在信号传输过程中，常常会受到传输媒介的限制和噪音的干扰。
信号处理是指将接收到的信号进行处理和解码，还原为原始的信息。
信号处理包括滤波、调制解调、编码解码等。
滤波可以去除信号中的噪音和干扰；调制解调是将原始信号调制到载波信号上进行传输，并在接收端进行解调还原；编码解码是将信息进行编码，使其更容易传输和还原。
通信系统还包括发送端和接收端之间的协议。
协议规定了通信中信息的格式和传输方式，确保了信息的正确传递和解码。
常用的通信协议有TCP/IP协议、HTTP协议等。
通信原理是现代社会中各种通信系统的基础，包括无线通信、有线通信、互联网等。
通过对通信原理的研究和应用，可以实现人与人、人与物、物与物之间的信息传递和交流，促进社会的发展和进步。
数据通信原理.ppt
光线的分类
按照传输模式分类
单模光纤。只能传输一种光波模式，纤芯直径仅几 个毫米。
多模光纤。能传输多种模式，纤芯直径远大于光波 波长。
2、传输介质的特点
五、差错控制
1、定义：在数据通信网络中进行检错和纠错， 即差错控制。
2、传输错误及可靠性指标
突发错误
由突发噪声引起，误码连续成片。 由随机噪声（白噪声）引起，误码与
几种常用的数据表示方法：
单极性不归零,高电平1,低电平0 双极性不归零,正脉冲1,低电平0 双极性归零码,正脉冲1,负脉冲0 差分码,电平跳变1,不跳变0 极性交替码,正负电平交替变化
1,不变化0
2、载带传输中的数据表示方法 载带传输是传输基带信号调制的载波信号。 载波信号是正弦波信号，公式：
式中A ——载波的振幅；
f ——载波频率；
φ——载波相位。
三种调制方式：调幅、调频和调相。
高振幅表示1， 低振幅表示0.
高频率表示1， 低频率表示0. 180°相位表示1， 0 °相位表示0.
三、数据交换方式 1、线路交换方式 通信节点间建立一条实际的物理连接。 通信过程为：线路建立→→数据通信
第二章 数据通信
2.1 数据通信原理 2.2 通信协议
2.1 数据通信原理
通信：信息从一处传输到另一处的过程。 通信系统的基本组成：
一、基本概念及术语 1、数据信息：具有一定编码、格式、字长的
数字信息被称为数据信息。 2、传输速率 指信道在单位时间内传输的信息量。
单位：bps。 一般DCS的传输速率为0.5~100mbps左右。
3、传
直进接行将传脉输在冲就一用在信是条基信号基信带 道通带道信 上过 传上号 传信 输同调 输道 。时制 调传载 制送波 后多后 的路，载载波信号。 波信号就是载带传输。适
数据通信的基本原理
数据通信的基本原理
数据通信是指在网络中通过传输媒介进行信息交流的过程。
其基本原理可以归纳为以下几点：
1. 数据格式：数据通信的第一步是确定数据的格式。
不同的应用领域和通信协议对数据格式有不同的要求，通常使用二进制、文本等格式来表示数据。
2. 数据传输媒介：数据通信需要借助传输媒介来进行信息传递，常见的传输媒介包括电缆、光纤、无线等。
不同的传输媒介有不同的传输速率、传输距离和传输可靠性。
3. 编码与调制：数据在传输过程中需要经过编码与调制的处理。
编码将数据转换为适合传输的信号格式，如数字信号或模拟信号。
调制是将信号调整为适合传输媒介的形式，如将数字信号调制为模拟信号以便通过模拟传输媒介传输。
4. 传输原理：数据通信的传输原理包括串行传输和并行传输。
串行传输是指逐位地传输数据，适用于低速率和长距离传输；并行传输是指同时传输多位数据，适用于高速率和短距离传输。
5. 数据传输控制：为了确保数据的可靠传输，数据通信中需要采取一系列的控制手段。
例如，数据帧的起始和结束标记、差错检测和纠错等技术可以保证数据的完整性和正确性。
6. 协议与路由：在数据通信中，通信双方需要遵循相应的通信协议进行数据交换。
通信协议定义了数据交换的规则和格式，
确保通信的顺利进行。
同时，路由技术可以在网络中将数据从发送端传输到接收端，确保数据能够正确到达目的地。
综上所述，数据通信的基本原理包括了确定数据格式、选择传输媒介、进行编码与调制、选取传输原理、采取数据传输控制措施以及遵循通信协议和路由技术等方面。
数据通信原理2
2.3.1频带传输系统的构成 频带传输系统与基带传输系统的区别 在于在发送端增加了调制，在接收端增加了 解调，以实现信号的频带搬移，调制和解调 合起来称为Modem。
1点功率谱
1点信号叫基带数据信号
发送低通的三种情况
实际发送低通一般采用此情况
调制
(以调幅为例)
发送带通、接收带通、解调
2.2.3 具有幅度滚降特性的低通网络波形形成
一、滚降低通特性 (这种缓变过渡特性称为滚降
特性)
讨论频带利用率
B (1 ) f N fS 2 fN 2 ( Bd / Hz ) B (1 ) f N (1 ) 1,与 成反比 2，1 2。
（3） 推导 H（f）
(4) h(t)波形的特点
例题
2.2.5 数据序列的扰乱与解扰
1. 扰乱与解扰的作用及基本原理 所谓扰乱,就是将输入数据序列按某种规律变换成长 周期序列,使之具有足够的随机性。经过扰乱的数据序列通 过系统传输后,在接收端还要还原成原始数据序列,这就需要 在接收端进行扰乱的逆过程一一解扰。 最有效的数据序列扰乱方法是用一个随机序列与输 入数据序列进行逻辑加,这样就能把任何输入数据序列变换 为随机序列。扰乱器与解扰器原理如图2-25所示。 2.实用的扰乱器与解扰器 图2-26 (a)给出一个扰乱器原理图,图2-26(b)为相应的 解扰器。图中经过一次移位,在时间上延迟一个码元时间,用 运算符号D表示。
讨论
2.3.2数字调幅 以基带数据信号控制一个载波的幅度，称为 数字调幅，又称幅移键控，简写为ASK。 1. ASK信号及功率谱分析 图2-35所示是数字调幅系统基本构成框图， 这里的调制信号是经过基带形成的数据序列。
数字通信原理 (2)
数字通信原理
数字通信原理是指利用数学和计算机科学的原理，实现数字信号在通信过程中的传输、编码、调制和解调等操作。
其基本原理包括以下几个方面：
1. 数字信号编码：将模拟信号转换成二进制数字信号的过程。
常见的编码方式有脉冲编码调制（PCM）、差分编码等。
2. 调制和解调：将数字信号转换成适合于传输的模拟信号的过程。
调制是指将数字信号转换成模拟信号的操作，解调则是将模拟信号转换回数字信号的操作。
常见的调制方式有频移键控（FSK）、相移键控（PSK）和振幅键控（ASK）等。
3. 信道编码和误码控制：为了提高传输质量和可靠性，通信系统会对数字信号进行信道编码和误码控制。
信道编码
是指对数字信号进行冗余编码，以便在传输过程中检测和
纠正错误。
误码控制是指通过控制误码率来保证传输质量。
4. 多路复用和多址技术：为了提高通信效率，数字通信系
统常常使用多路复用和多址技术。
多路复用是指将多个信
号在时间、频率或码分等维度上复用到同一个传输信道上。
多址技术是指多个用户共享同一个传输信道，通过合理的
协议和调度机制实现数据的互不冲突传输。
5. 数字信号处理：数字信号处理是指利用数字计算机进行
信号处理的技术。
通过数字信号处理，可以对数字信号进
行滤波、调制解调、频谱分析等操作，提高数字通信系统
的性能。
数字通信原理是现代通信系统中的基础，可以应用于各种
通信领域，如移动通信、有线通信、卫星通信等。
它具有
传输效率高、抗干扰能力强、数据压缩和处理灵活等优点，是现代通信系统的关键技术之一。
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2 s
n
PG (nf ) (1 P)G (nf )
1 s 2 s
2
( f nfs ) 离散谱
f s P(1 P) G1 ( f ) G2 ( f )
2
连续谱
分析
P( f ) f s [G( f )]
2
若
1 P .则G1 ( f ) G2 ( f ) G( f ) 2
T ( f ) R( f ) H ( f )
1 2
2 基带传输的误码性能分析
误码率与信噪比成反比
基带传输小结
2.3 数据信号的频带传输
频带传输又称调制传输。电话网传输信道是带通 型信道，通带范围是300~3400,带通型信道不适 合于直接传输基带信号，需要对基带信号进行调 制以实现频谱搬移使信号频带适合于信道频带。
图2-7 理想低通传输特性 其传递函数可表示为
据信号与传输理论可知，网络对单位冲激脉 冲的响应，就是网络传递函数的傅立叶反变 换，即
=
2 fN
sin 2f N (t t d ) 2f N (t t d )
响应的波形
主瓣 前导 后尾
图2-8 理想低通网络单位冲激脉冲的响应
如用冲激脉冲序列加到低通滤波器的输入， 则按叠加定理，每个冲激脉冲在滤波器输出 都产生一个如图2-8的波形。
1/
2.2 数据信号的基带传输
2.2.1 基带数据传输构成模型
基带传输系统的基本原理框图,如图2-6所示。
基带传输系统的基本原理框图
图2-6
！波形形成
对形成网络的要求
2.2.2 理想低通网络波形形成，奈奎斯特第一准 则
假定图2-6中1--2点的系统传输特性是理想低通传输特性，如图2-7所示。
合成波的分母将出现t2项，使波形衰减加快。
一、第一类部分响应形成系统（余弦低通） 分析思路
（1）给出h(t)公式
（2）画出方框图
第一类部分响应形成系统（余弦低通）的幅频 特性 如图2-17所示。
f j f 2 fN e ,0 f f N 2 cos H( f ) 2 fN 0, f f N
2 Bd / Hz是极限频带利用率
无符号间干扰条件
可以证明，幅度特性以C点（ fN,1/2）（！） 为中心呈奇对称，则其输出响应波形在抽样判 决点无码间干扰（即满足奈氏第一准则）或： 只要是按奇对称条件所构成滚降特性低通网 络，其冲激脉冲响应的前导和后尾仍是每隔 T 时间经过零点，从而满足按间隔 T 的取样间隔 取样不产生码间干扰的要求。
2.2.6 基带传输中的时域均衡 1. 时域均衡的作用 时域均衡的思路是消除接收的时 域信号波形的取样点处的码间干扰,并不要 求传输波形的所有细节都与奈氏准则所要 求的理想波形完全一致。
2.时域均衡的基本原理 时域均衡器主要是由横截滤波器构成, 它是由多级抽头迟延线、可变增益电路和求和 器组成的线性系统,
(3) QAM的频带利用率 QAM方式的主要特点是有较高的频带利用率。现 在来分析如何考虑MQAM的频带利用率，这里的M为 星点数。
几个关系
MQAM的频带利用率为
log2 M 1
讨论
例
解
2.3.3数字调相
以基带数据信号控制载波的相位，称为 数字调相，又称相移键控，简写为PSK。
参图2-45，基带信号加高次产物
（2）表示方法
A,B二元码共有四种组合，即00，01，11，10。这 四种组合所对应的相位矢量关系如图2-44 (b)所示。 下面我们是用矢量表示QAM信号。
②星座表示法 图2-47 正交调幅信号产生电路方框图及星座 图
如果只画出矢量端点，则如图2-44 (b)所示， 称为 QAM的星座表示。如星座图上有四个 星点，则称为4QAM。
1 T 2 fN
续
通常，采用较多的是升余弦形状的幅频特性
二、升余弦滚降低通
升余弦滚降低通幅频特性 其中只画出正频域部分。
升余弦幅频特性网络的冲激响应，波形特点
t sin cos 1 T T h(t ) 2 T t 2 t 1 4 2 T T
t
滚降低通形成网络的特点
2.2.4 部分响应形成系统
概念：是一种可实现的传输系统，它允许存 在一定的、受控的码间干扰，而在接收端可 以加以消除，这样的系统既能使频带利用率 提高到理论上的最大值，又可近似地物理实 现。这类系统称为部分响应形成系统。
形成思路
如果形成波形采用两（几）个在时间错 sin 2f N t 开的波形相加，如系统的冲激响应为 2f N t
上述的 H ( f ) 特性称为余弦低通特性。并从式(2-19)和图 (2-17)可以看出系统带宽
B fN
则可有
。
fs 2 fN 2 Bd / Hz B fN
时延为
（4） h(t)特性
h(t)特性
h(t)波形的特点
误码扩散
（5）
例
解
讨论
特点
二 第四类部分响应形成系统（正弦低通）
数字调相信号功率谱密度就是载波频率为fc 的抑制载波的双边带谱，与抑制载波的 2ASK功率谱相同，也是双边带带宽。
2.二相调相信号的产生和解调
(1) 2PSK信号的产生和解调
图2-50 给出的是一种用相位选择法产生2 PSK信号的原理框图。
平方
图2-50 2PSK信号的产生和解调
二分频
k
g (t kT )
g1 (t kT ) g (t kT ) g 2 (t kT )
g1： 码以概率P出现 "0" g 2： 码以概率1-P出现 "1"
2. 基带数据信号的功率谱密度
（某频率处单位频带的平均功率） (1) 基本分析 利用随机信号的分析方法可得随机数据信号 序列的功率谱密度表示式为
2.2.3 具有幅度滚降特性的低通网络波形形成
一、滚降低通特性 (这种缓变过渡特性称为滚降
特性)
讨论频带利用率
B (1 ) f N fS 2 fN 2 ( Bd / Hz ) B (1 ) f N (1 ) 1,与 成反比 2，1 2。
1. PSK信号及功率谱密度
按PSK的基本定义可画出如图2-49所示数 据信号与PSK信号的对应波形。图中2-49 (a)是信号序列；2-49 (b)是未调载波信 号 cos ct ，2-49(c)为二相绝对调相信号， 记为2PSK；2-49 (d)为二相对调相信号， 或称差分调相信号，记为2DPSK。
讨论
ASK波形
2 数字调幅分类
3. 正交幅度调制
两路抑制载频（相位正交）的双边带幅度调 制，
图2-45 正交幅度调制信号产生和解调原理图
功率谱
即
y1 (t ) [ s1 (t ) cos ct s2 (t ) sin ct ]cos ct 1 1 s1 (t ) [ s1 (t ) cos 2ct s2 (t ) sin 2ct ] 2 2 y2 (t ) [ s1 (t ) cos ct s2 (t ) sin ct ]sin ct 1 1 s2 (t ) [ s1 (t ) sin 2ct s2 (t )co s 2ct ] 2 2
几种数据序列的功率谱密度 （1）双极性归零序列 功率谱密度为
（2）双极性不归零序列 功率谱密度为
（3）单极性归零序列 功率谱密度为
几种常见序列的功率谱
几种常见序列的功率谱
数据序列的功率谱归纳 单极性码：既有连续谱，也有离散谱 双极性码：只有连续谱 不归零码：连续谱的第一个零点fs 归零码：连续谱的第一个零点2 频带传输系统与基带传输系统的区别 在于在发送端增加了调制，在接收端增加了 解调，以实现信号的频带搬移，调制和解调 合起来称为Modem。
1点功率谱
1点信号叫基带数据信号
发送低通的三种情况
实际发送低通一般采用此情况
调制
(以调幅为例)
发送带通、接收带通、解调
矢量图
波形
波形
此例为A方式，且绝对：“0”-π，“1”-0； 相对： ：“0”- π ，“1”-0
例
相对调相与绝对调相的关系： an的相对调相就是Dn绝对调相 即：相对调相的本质就是相对码数据序列的绝 对调相 an -------->Dn 以符号间隔为单位，载波相位改变
已知数据序列画波形或反之
意义：衡量信号的传输质量
2.2.9 基带传输的最佳化和系统 性能分析
发送滤波器和接收滤波器的最佳分配 所谓最佳化就是要在有噪声条件下,发送 滤波器和接收滤波器不仅满足形成滤波器特 性的要求,又能使接收滤波器的输出有最大信 噪比,以保证系统误码率最小,传输可靠性最高。 可以证明,如考虑引入信道噪声是均值为 零的高斯白噪声,则最佳化的条件简化为
无符号间干扰的条件
例题
满足条件时， 无码间干扰
奈氏第一准则
如系统等效网络具有理想低通特性，且截 止频率为fN时，则该系统中允许的最高码元 速率为2 fN ，这时系统输出波形在峰值点上 不产生符号间干扰。
理想低通形成网络的特点
满足奈氏第一准则（无符号间干扰） 频带利用率达2Bd/Hz的极限 波形“尾巴”衰减较慢→对定时脉冲的精度 要求较高 物理上不可实现
讨论
2.3.2数字调幅 以基带数据信号控制一个载波的幅度，称为 数字调幅，又称幅移键控，简写为ASK。 1. ASK信号及功率谱分析 图2-35所示是数字调幅系统基本构成框图， 这里的调制信号是经过基带形成的数据序列。
图2-35 数字调幅系统基本构成框图
功率谱
实际中只用正频域
若假设无发送低通，调制后的功率谱