第三讲物理层2
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调相也可以表述为两个不同的载波信号的初相位来代表二进制数字0和 1。这种只有两种相位（如0o或180o）的调制方式称为两相调制。
ASK方式容易受增益变化的影响，是一种低效的调制技术。
在FSK方式下，在电话线路上，使用FSK可以实现全双工操作。
在PSK方式下，用载波信号相位移动来表示数据。PSK可以使用二相或 多于二相的相移，利用这种技术，可以对传输速率起到加倍的作用。
2020年6月7日星期日
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9
在通信过程中，发送方和接收方必须在时间上 保持步调一致，亦即同步，才能准确的传送信 息。
要求接收端根据发送数据的起止时间和时钟频 率，来校正自己的时间基准与时钟频率。这个 过程叫位同步或码元同步。在传送由多个码元 组成的字符以及由许多字符组成的数据块时， 通信双方也要就信息的起止时间取得一致，这 个过程叫字符同步。
将接收端模拟数据信号还原成数字数据 信号的过程称为解调，将解调设备称为 解调器（demodulator）；
同时具备调制与解调功能的设备称为调 制解调器（modem）。
2020年6月7日星期日
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30
u（t）= um·sin（ωt+φ0）
3个可以改变的电参量： — 振 幅 um — 角频率 ω —相 位 φ
位同步包括内同步和外同步。
字符同步包括同步和异步。
2020年6月7日星期日
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10
2.6 什么是异步传输与同步传输？ 其主要差别是什么？
2020年6月7日星期日
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11
异步传输即把各个字符分开传输，字符与字符 之间插入同步信息。这种方式也叫起止式，
可以通过变化3个电参量，来实现模拟数据信号 编码的目的。
2020年6月7日星期日
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31
1.振幅键控（amplitude shift keying , ASK） 2.移频键控（ frequency-shift keying ，FSK ） 3.移相键控（phase-shift keying，PSK）
22
微波波段频率很高，其频段范围也很宽，因此其通信 信道的容量很大；
微波传输质量较高；
微波接力通信的可靠性较高；
微波接力通信与相同容量和长度的电缆载波通信比较， 建设投资少，见效快。
当然，微波接力通信也存在如下的一些缺点：
●相邻站之间必须直视，不能有障碍物。
●微波的传播有时也会受到恶劣气候的影响；
●与电缆通信系统比较，微波通信的隐蔽性和保密 性较差；
●对大量的中继站的使用和维护要耗费一定的人力 和物力。
2020年6月7日星期日
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23
2.12 什么是卫星通信？其主要特点 什么？
2020年6月7日星期日
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24
面试主管：你对电脑懂多少？
应聘者：懂一点，我戴过电子表，玩过任天堂，房间有一台电视…… 还有，我看过同学用DOS开机，两次…
6
2.4 什么是单工、半双工、全双工 通信？他们分别在哪些场合下使用？
2020年6月7日星期日
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7
（1）单工通信方式。
• 在单工信道上信息只能在一个方向传送。发送方不能接收，接受 方不能发送。无线电广播和电视广播都是单工传送的例子。
（2）半双工通信方式。
• 在半双工信道上，通信双方可以交替发送和接收信息，但不能同 时发送和接收。航空和航海无线电台以及对讲机等都是这种方式 通信的。这种方式要求通信双方都有发送和接收能力，又有双向 传送信息的能力，因而比单工通信设备昂贵，但比全双工便宜。 在要求不很高的场合，多采用这种通信方式。
2020年6月7日星期日
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12
2.7 数据信息的调制编码有几种形 式?优缺点是什么？
2020年6月7日星期日
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13
不归零编码（NRZ，Non-Return to Zero）NRZ 码 规 定 用 负 电 平 表 示 “ 0” ， 用 正 电 平 表 示 “1” 。接收端无法确定每个比特从什么时候 开始，什么时候结束。
28
3.3.2 模拟数据编码方法
数据
0
1
0
ω
(a)ASK ω2
(b)FSK π
(c)PSK(绝对)
+0 (d)PSK(相对)
ω1 0 +π
ω2 π +0
0
ω1 π +0
1 ω ω2 0 +π
0
ω1 π +0
2020年6月7日星期日
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29
将发送端数字数据信号变换成模拟数据 信号的过程称为调制，将调制设备称为 调制器（modulator）；
数字传输指信道中传输的为数字信号。当传输的信号 是数字信号时，可以直接进行传输。当传输的是模拟 信号时，进入信道前要经过编码解码器编码，变换为 数字信号。其主要优点在于数字信号只取有离散值， 在传输过程中即使受到噪声的干扰，只要没有畸变到 不可辨识的程度，均可用信号再生的方法进行恢复， 也即信号传输不失真，误码率低，能被复用和有效地 利用设备，但是传输数字信号比传输模拟信号所要求 的频带要宽的多，因此数字传输的信道利用率较低。
❖教学难点:
➢数据编码
➢基带传输的基本概念
2020年6月7日星期日
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27
3.3 数据编码技术
3.3.1 数据编码类型
数据编码方法
2020年6月7日星期日
振幅键控ASK
模拟数据编码
移频键控FSK
移相键控PSK
非归零码NRZ
数字数据编码
曼彻斯特编码
差分曼彻斯特编码
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即每隔一定的时间间隔，取模拟信号的当前值 作为样本。
对取样信号幅度的连续变化进行离散处理，称 之为量化。通常采用“四舍五入”的方法进行 分级取整，将样值取成某一规定的标准值，
以便后面能用一定位数的二进制代码来一一对 应地表示其脉冲幅值。
2020年6月7日星期日
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18
2020年6月7日星期日
信号（Signal）是数据的电磁波表示形 式。
2020年6月7日星期日
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2
2.2 什么是模拟通信，什么是数字 通信？模拟传输和数字传输各有何 优缺点？
2020年6月7日星期日
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wk.baidu.com
3
模拟传输指信道中传输的为模拟信号。当传输的是模 拟信号时，可以直接进行传输。当传输的是数字信号 时，进入信道前要经过调制解调器调制，变换为模拟 信号。其主要优点在于信道的利用率较高，但是其在 传输过程中信号会衰减，会受到噪声干扰，且信号放 大时噪声也会放大。
2020年6月7日星期日
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4
2.3 为什么数字化是今后通信的发 展方向？
2020年6月7日星期日
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5
1。数字通信与模拟通信相比具有明显的优点：
• 首先是抗干扰能力强。模拟信号在传输过程中和叠加的噪 声很难分离，噪声会随着信号被传输、放大、严重影响通
2020年6月7日星期日
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14
2.8 什么是调制？解释常用的三种 调制方式。优缺点是什么？
2020年6月7日星期日
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15
（1）调幅（AM，Amplitude Modulation）
调幅即指载波的振幅随计算机送出的基带数字信号变化而变化。例如 数字信号0对应与无载波输出，1对应与有载波输出。调幅也可以表述
面试主管：很好，明天开始上班。你的配车在地下二楼，附车位， 这是钥匙……
2020年6月7日星期日
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25
❖教学目的：
掌握:数据编码技术 了解：基带传输的基本概念。 掌握：频带传输的基本概念。
2020年6月7日星期日
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26
❖教学重点：
➢数据编码技术 ➢基带传输的基本概念。 ➢频带传输的基本概念。
为用两个不同的载波信号的幅值分别代表二进制数字0和1。（2） 调频（FM，Frequency Modulation）
调频即指载波的频率随计算机送出的基带数字信号变化而变化。调频 也可表述为用两个不同的载波信号的频率分别代表二进制数字0和1。
（3）调相（PM，Phase Modulation）
调相指载波的初始相位随计算机送出的基带数字信号变化而变化。
（3）全双工通信方式。
• 这是一种可同时进行信息的传递的通信方式。现代的电话通信都 是采用这种方式。其要求通信双方都有发送和接收设备，而且要 求信道能提供双向传输的双倍带宽，所以全双工通信设备较昂贵。
2020年6月7日星期日
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8
2.5 为什么研究同步技术？它包括哪 俩方面？实现方法是什么？
必答题 2.1 什么是数据、信息和信号？
2020年6月7日星期日
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1
通信是为了交换信息（Information）。 信息的载体可以是数字、文字、语音、 图形和图像，我们常称它们为数据 （Data）。数据是对客观事实进行描述 与记载的物理符号。信息是数据的集合、 含义与解释。
2020年6月7日星期日
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16
2.9 什么是脉码调制PCM？可分为 几步？
2020年6月7日星期日
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17
将模拟信号变换为数字信号的常用方法是脉码 调制PCM（Pulse Code Modulation）。PCM的 取样、量化和编码三个步骤。
采用大规模集成电路，便于实现加密处理，便于实现通信 网的计算机管理等优点。
• 由于人们对各种通信业务的需求迅速增加，数字通信正向 着小型化、智能化、高速大容量的方向迅速发展，最终必
将取代模拟通信。
2. 数字机比模拟机使用更广泛
3. 数字设备越来越便宜
2020年6月7日星期日
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19
2020年6月7日星期日
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20
抢答题
2.10 试比较双绞线、同轴电缆、光 缆三种传输介质的特性。
2020年6月7日星期日
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21
2.11 微波通信有何优缺点？
2020年6月7日星期日
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曼氏编码（Manchester）自带同步信号，在曼 氏编码中每个比特持续时间分为两半。前一半 时间为反码，后一半时间为原码。
差分曼氏编码（Difference Manchester）是 对曼氏编码的改进。它与曼氏编码的不同之处 主要是：每比特的中间跳变仅做同步用；每比 特的值根据其开始边界是否发生跳变决定，每 比特开始除出现电平跳变表示二进制“0”，不 发生跳变表示二进制“1” 。
异步传输不适合于传送大的数据块，例如磁盘 文件。同步传输在传送连续的数据块时比异步 传输更有效。按这种方式，发送方在发送数据 之 前 先 发 送 一 串 同 步 字 符 SYN （ 编 码 为 0010110），接收方只要检测到两个以上SYN字 符确认已进入同步状态，准备接收数据，随后 双方以同一频率工作（数字数据信号编码的定 时作用也表现在这里），直到传送完指示数据 结束的控制字符。这种方式仅在数据块前加入 控制字符SYN，所以效率更高，但实现起来较 复杂。在短距离高速数据传输中，多采用同步 传输方式。
面试主管：下一位！ 面试主管：你对电脑懂多少？
应聘者：嗯，那要看是哪一种电脑了。一般的超次掌上型矽单晶片 时脉输出电脑（电子表）比较简单，我小学时候常常使用他的解译 编码作业流程（闹铃功能）。至于多功能虚拟实境模拟 器（任天堂）就复杂得多，不过我曾经完整测试过许多静态资料储 存单体（只玩卡带破关）。 长大后我对复频道超高频无线多媒体接收仪器（电视）开始产生兴 趣，每天晚上都会追踪特定频道的资料(指八点档电视剧)。 至于传 统的电脑，我手下的一位工作伙伴（同学）经常在我的监控之下进 行主储存矽单体与磁化资料存取器之间的信号交换（指用DOS开 机）……
信质量。数字通信中的信息是包含在脉冲的有无之中的，
只要噪声绝对值不超过某一门限值，接收端便可判别脉冲 的有无，以保证通信的可靠性。
• 其次是远距离传输仍能保证质量。因为数字通信是采用再 生中继方式，能够消除噪音，这样通信质量便不受距离的
影响，可高质量地进行远距离通信。
• 此外，它还具有适应各种通信业务要求（如电话、电报、 图像、数据等），便于实现统一的综合业务数字网，便于
ASK方式容易受增益变化的影响，是一种低效的调制技术。
在FSK方式下，在电话线路上，使用FSK可以实现全双工操作。
在PSK方式下，用载波信号相位移动来表示数据。PSK可以使用二相或 多于二相的相移，利用这种技术，可以对传输速率起到加倍的作用。
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在通信过程中，发送方和接收方必须在时间上 保持步调一致，亦即同步，才能准确的传送信 息。
要求接收端根据发送数据的起止时间和时钟频 率，来校正自己的时间基准与时钟频率。这个 过程叫位同步或码元同步。在传送由多个码元 组成的字符以及由许多字符组成的数据块时， 通信双方也要就信息的起止时间取得一致，这 个过程叫字符同步。
将接收端模拟数据信号还原成数字数据 信号的过程称为解调，将解调设备称为 解调器（demodulator）；
同时具备调制与解调功能的设备称为调 制解调器（modem）。
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u（t）= um·sin（ωt+φ0）
3个可以改变的电参量： — 振 幅 um — 角频率 ω —相 位 φ
位同步包括内同步和外同步。
字符同步包括同步和异步。
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2.6 什么是异步传输与同步传输？ 其主要差别是什么？
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异步传输即把各个字符分开传输，字符与字符 之间插入同步信息。这种方式也叫起止式，
可以通过变化3个电参量，来实现模拟数据信号 编码的目的。
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1.振幅键控（amplitude shift keying , ASK） 2.移频键控（ frequency-shift keying ，FSK ） 3.移相键控（phase-shift keying，PSK）
22
微波波段频率很高，其频段范围也很宽，因此其通信 信道的容量很大；
微波传输质量较高；
微波接力通信的可靠性较高；
微波接力通信与相同容量和长度的电缆载波通信比较， 建设投资少，见效快。
当然，微波接力通信也存在如下的一些缺点：
●相邻站之间必须直视，不能有障碍物。
●微波的传播有时也会受到恶劣气候的影响；
●与电缆通信系统比较，微波通信的隐蔽性和保密 性较差；
●对大量的中继站的使用和维护要耗费一定的人力 和物力。
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应聘者：懂一点，我戴过电子表，玩过任天堂，房间有一台电视…… 还有，我看过同学用DOS开机，两次…
6
2.4 什么是单工、半双工、全双工 通信？他们分别在哪些场合下使用？
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（1）单工通信方式。
• 在单工信道上信息只能在一个方向传送。发送方不能接收，接受 方不能发送。无线电广播和电视广播都是单工传送的例子。
（2）半双工通信方式。
• 在半双工信道上，通信双方可以交替发送和接收信息，但不能同 时发送和接收。航空和航海无线电台以及对讲机等都是这种方式 通信的。这种方式要求通信双方都有发送和接收能力，又有双向 传送信息的能力，因而比单工通信设备昂贵，但比全双工便宜。 在要求不很高的场合，多采用这种通信方式。
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2.7 数据信息的调制编码有几种形 式?优缺点是什么？
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不归零编码（NRZ，Non-Return to Zero）NRZ 码 规 定 用 负 电 平 表 示 “ 0” ， 用 正 电 平 表 示 “1” 。接收端无法确定每个比特从什么时候 开始，什么时候结束。
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3.3.2 模拟数据编码方法
数据
0
1
0
ω
(a)ASK ω2
(b)FSK π
(c)PSK(绝对)
+0 (d)PSK(相对)
ω1 0 +π
ω2 π +0
0
ω1 π +0
1 ω ω2 0 +π
0
ω1 π +0
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将发送端数字数据信号变换成模拟数据 信号的过程称为调制，将调制设备称为 调制器（modulator）；
数字传输指信道中传输的为数字信号。当传输的信号 是数字信号时，可以直接进行传输。当传输的是模拟 信号时，进入信道前要经过编码解码器编码，变换为 数字信号。其主要优点在于数字信号只取有离散值， 在传输过程中即使受到噪声的干扰，只要没有畸变到 不可辨识的程度，均可用信号再生的方法进行恢复， 也即信号传输不失真，误码率低，能被复用和有效地 利用设备，但是传输数字信号比传输模拟信号所要求 的频带要宽的多，因此数字传输的信道利用率较低。
❖教学难点:
➢数据编码
➢基带传输的基本概念
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3.3 数据编码技术
3.3.1 数据编码类型
数据编码方法
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振幅键控ASK
模拟数据编码
移频键控FSK
移相键控PSK
非归零码NRZ
数字数据编码
曼彻斯特编码
差分曼彻斯特编码
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即每隔一定的时间间隔，取模拟信号的当前值 作为样本。
对取样信号幅度的连续变化进行离散处理，称 之为量化。通常采用“四舍五入”的方法进行 分级取整，将样值取成某一规定的标准值，
以便后面能用一定位数的二进制代码来一一对 应地表示其脉冲幅值。
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信号（Signal）是数据的电磁波表示形 式。
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2.2 什么是模拟通信，什么是数字 通信？模拟传输和数字传输各有何 优缺点？
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模拟传输指信道中传输的为模拟信号。当传输的是模 拟信号时，可以直接进行传输。当传输的是数字信号 时，进入信道前要经过调制解调器调制，变换为模拟 信号。其主要优点在于信道的利用率较高，但是其在 传输过程中信号会衰减，会受到噪声干扰，且信号放 大时噪声也会放大。
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1。数字通信与模拟通信相比具有明显的优点：
• 首先是抗干扰能力强。模拟信号在传输过程中和叠加的噪 声很难分离，噪声会随着信号被传输、放大、严重影响通
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（1）调幅（AM，Amplitude Modulation）
调幅即指载波的振幅随计算机送出的基带数字信号变化而变化。例如 数字信号0对应与无载波输出，1对应与有载波输出。调幅也可以表述
面试主管：很好，明天开始上班。你的配车在地下二楼，附车位， 这是钥匙……
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❖教学重点：
➢数据编码技术 ➢基带传输的基本概念。 ➢频带传输的基本概念。
为用两个不同的载波信号的幅值分别代表二进制数字0和1。（2） 调频（FM，Frequency Modulation）
调频即指载波的频率随计算机送出的基带数字信号变化而变化。调频 也可表述为用两个不同的载波信号的频率分别代表二进制数字0和1。
（3）调相（PM，Phase Modulation）
调相指载波的初始相位随计算机送出的基带数字信号变化而变化。
（3）全双工通信方式。
• 这是一种可同时进行信息的传递的通信方式。现代的电话通信都 是采用这种方式。其要求通信双方都有发送和接收设备，而且要 求信道能提供双向传输的双倍带宽，所以全双工通信设备较昂贵。
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必答题 2.1 什么是数据、信息和信号？
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通信是为了交换信息（Information）。 信息的载体可以是数字、文字、语音、 图形和图像，我们常称它们为数据 （Data）。数据是对客观事实进行描述 与记载的物理符号。信息是数据的集合、 含义与解释。
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采用大规模集成电路，便于实现加密处理，便于实现通信 网的计算机管理等优点。
• 由于人们对各种通信业务的需求迅速增加，数字通信正向 着小型化、智能化、高速大容量的方向迅速发展，最终必
将取代模拟通信。
2. 数字机比模拟机使用更广泛
3. 数字设备越来越便宜
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2.11 微波通信有何优缺点？
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曼氏编码（Manchester）自带同步信号，在曼 氏编码中每个比特持续时间分为两半。前一半 时间为反码，后一半时间为原码。
差分曼氏编码（Difference Manchester）是 对曼氏编码的改进。它与曼氏编码的不同之处 主要是：每比特的中间跳变仅做同步用；每比 特的值根据其开始边界是否发生跳变决定，每 比特开始除出现电平跳变表示二进制“0”，不 发生跳变表示二进制“1” 。
异步传输不适合于传送大的数据块，例如磁盘 文件。同步传输在传送连续的数据块时比异步 传输更有效。按这种方式，发送方在发送数据 之 前 先 发 送 一 串 同 步 字 符 SYN （ 编 码 为 0010110），接收方只要检测到两个以上SYN字 符确认已进入同步状态，准备接收数据，随后 双方以同一频率工作（数字数据信号编码的定 时作用也表现在这里），直到传送完指示数据 结束的控制字符。这种方式仅在数据块前加入 控制字符SYN，所以效率更高，但实现起来较 复杂。在短距离高速数据传输中，多采用同步 传输方式。
面试主管：下一位！ 面试主管：你对电脑懂多少？
应聘者：嗯，那要看是哪一种电脑了。一般的超次掌上型矽单晶片 时脉输出电脑（电子表）比较简单，我小学时候常常使用他的解译 编码作业流程（闹铃功能）。至于多功能虚拟实境模拟 器（任天堂）就复杂得多，不过我曾经完整测试过许多静态资料储 存单体（只玩卡带破关）。 长大后我对复频道超高频无线多媒体接收仪器（电视）开始产生兴 趣，每天晚上都会追踪特定频道的资料(指八点档电视剧)。 至于传 统的电脑，我手下的一位工作伙伴（同学）经常在我的监控之下进 行主储存矽单体与磁化资料存取器之间的信号交换（指用DOS开 机）……
信质量。数字通信中的信息是包含在脉冲的有无之中的，
只要噪声绝对值不超过某一门限值，接收端便可判别脉冲 的有无，以保证通信的可靠性。
• 其次是远距离传输仍能保证质量。因为数字通信是采用再 生中继方式，能够消除噪音，这样通信质量便不受距离的
影响，可高质量地进行远距离通信。
• 此外，它还具有适应各种通信业务要求（如电话、电报、 图像、数据等），便于实现统一的综合业务数字网，便于