现代信息技术概论_ch2_ 数字通信技术基础
02_数据通信技术基础
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传输特性：光在光纤中传输满足“ 传输特性：光在光纤中传输满足“全反射原 光从光密介质 折射率较大的介质） 光密介质（ 理”；即：光从光密介质（折射率较大的介质） 射向光疏介质 光疏介质时 如果入射角增大到一定程度， 射向光疏介质时，如果入射角增大到一定程度， 光就会发生全反射。 光就会发生全反射。 传输模式： 多模突变（光沿不同角度反谢）、 传输模式：有多模突变（光沿不同角度反谢）、 多模渐变（通过改变光芯的折射率）、 ）、单模 多模渐变（通过改变光芯的折射率）、单模 （光沿一条路径反谢）三种。 光沿一条路径反谢）三种。 光传输系统： 电光转换器、光纤和 光传输系统：由电光转换器、光纤和光电转换 等组成。 器等组成。
韶关学院计算机系程细柱
数字数据 LF（低频） LF（低频） MF（中频） （中频） HF（高频） （高频） VHF（甚高频） （甚高频） UHF（特高频） （特高频） SHF（超高频） （超高频） EHF（极高频） （极高频）
主要应用 导航 商用调幅无线电 短波无线电 VHF电视，调频无线电 电视， 电视 UHF电视，陆地微波 电视， 电视 地面微波， 地面微波，卫星微波 实验短距离点对点
韶关学院计算机系程细柱
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1. 频分复用FDM 频分复用FDM
◆频分复用：即在发送端通过调制的方法将各路信 发送端通过调制的方法将各路信 频分复用：即在发送端通过调制的方法 道的频谱搬移到不同的载波频率上， 接收端通过 道的频谱搬移到不同的载波频率上，在接收端通过 带通滤波器将不同载波频率上的信号分离 将不同载波频率上的信号分离， 带通滤波器将不同载波频率上的信号分离，解调后 交付给各个输出线路。 交付给各个输出线路。 应用于： 传输模拟信号； 有线电视、广播。 ◆应用于： 传输模拟信号；如：有线电视、广播。 注：1）当传输介质的有效带宽大于被传输信号 的有效带宽时，就可以使用FDM FDM。 的有效带宽时，就可以使用FDM。 当把FDM的原理应用于光纤上，就称为波分 FDM的原理应用于光纤上 2）当把FDM的原理应用于光纤上，就称为波分 复用。即在光纤内同时传送各种不同颜色的光信号， 复用。即在光纤内同时传送各种不同颜色的光信号， 每种颜色都有一条单独的数据通道。 每种颜色都有一条单独的数据通道。
数据通信技术基础知识
数据通信技术基础知识数据通信技术基础知识随着信息时代的到来，数据通信技术正在成为我们日常生活中不可或缺的一部分。
无论是工作、学习还是娱乐，我们都需要通过数据通信技术进行信息交流。
本文将介绍数据通信技术的基础知识，包括通信协议、传输介质、数据编码和数字信号处理等方面。
一、通信协议通信协议是数据通信网络中非常重要的一部分，它规定了数据的传输方式、格式和内容。
通信协议的实现需要通过软件和硬件两个层面进行。
在软件层面，常见的通信协议有TCP/IP 协议、HTTP协议等。
在硬件层面，通信协议主要包括传输层协议、网络层协议和物理层协议等。
1.传输层协议：主要负责数据包的分段和重组、数据包的传输可靠性控制等任务。
常见的传输层协议包括TCP、UDP等。
2.网络层协议：主要负责数据包的路由和寻址、分组重组等任务。
常见的网络层协议有IP协议、ARP协议等。
3.物理层协议：主要负责数据的传输介质选取和数据的传输速率、传输距离等参数的控制。
常见的物理层协议有以太网、无线电波等。
二、传输介质传输介质是数据通信技术中承载数据传输的媒介。
按照传输介质的不同，可以将其分为有线传输介质和无线传输介质两类。
1.有线传输介质：主要包括电缆和光缆。
电缆包括双绞线、同轴电缆等。
光缆包括单模和多模两种类型，其中单模光缆的传输速率更高、传输距离更远，适用于长距离的数据传输。
2.无线传输介质：主要包括无线电波、红外线等。
无线电波传输具有无线化、灵活性、便携性等优点，但受信号干扰、传输距离等限制。
三、数据编码数据编码是将数据转化为数字数据的过程。
它是数据通信技术中非常重要的一部分，它的好坏直接关系到数据的传输质量和传输速率。
常见的数据编码方式包括二进制编码、格雷码编码等。
1.二进制编码：将数据按照二进制进行编码，即用0和1表示。
它是数字电路中最常用的编码方式。
二进制编码具有明确、简单、易实现等特点。
2.格雷码编码：是一种反转码，相邻的数码之间只有一个比特位发生变化。
数字通信技术基础知识概述
折叠二进制码 011 010 001 000 100 101 110 111
PCM信号形成过程示意图
提纲
模拟信号数字化 时分复用
时分复用的基本概念 PCM30/32路系统 时分复用的同步技术
数字复接技术
2021/7/19
通信网基础
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时分复用的基本概念
复用：为了提高信道利用率，使多个信号沿 同一信道传输而互相步干扰，这种通信方式 称为复用
16帧、2ms F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15
32时隙256bit、125¦Ìs
TS 0
1
2
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4
5
6
7
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9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。11:48:3411 :48:341 1:487/1 9/2021 11:48:34 AM
11、一个好的教师，是一个懂得心理 学和教 育学的 人。21. 7.1911:48:3411 :48Jul- 2119-Ju l-21
12、要记住，你不仅是教课的教师， 也是学 生的教 育者， 生活的 导师和 道德的 引路人 。11:48:3411:4 8:3411:48Mon day , July 19, 2021
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。21.7.1921.7.1 911:48:3411:48 :34July 19, 2021
14、谁要是自己还没有发展培养和教 育好， 他就不 能发展 培养和 教育别 人。202 1年7月 19日星 期一上 午11时 48分34 秒11:4 8:3421. 7.19
Ch2 数据通信基础知识
数字信号通过实际的信道
• 失真不严重
实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真）
输入信号波形
• 失真严重 实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真）
输出信号波形 (失真不严重)
输入信号波形
输出信号波形 (失真严重)
2.1.3 传输
• 传输是指将信号从发送传到接收端，并且在接收 端进行恢复
• 模拟传输和数字传输 • 数字传输优点
PCM 编码器
模拟信号 数字信号
数字数据 数字数据
调制器
数字 发送器
模拟信号 数字信号
通信的基本要求
• 通信的双方完成一次通信需要满足三个基 本要求：
–一是双方有通信的愿望 –二是通信的双方之间有信息传递的信道，也即
是说通信要经过传输介质以及有关的传输设备 –三是通信双方要遵循通信的规则和约定，即通
双绞线图示
无屏蔽双绞线 UTP
屏蔽双绞线 STP
聚氯乙烯 套层
绝缘层 铜线
聚氯乙烯 套层
屏蔽层 绝缘层
铜线
双绞线图示及UTP-5的线序
2.3.2 同轴电缆
• 基带电缆（10 Mbps）
– 粗缆
• 非中继传输距离500米 • 需要使用收发器和收发电缆 • AUI接口
– 细缆（便宜的同轴电缆）
• 非中继传输距离185米 • BNC接口
• 数字数据
– 计算机存储的文本文件（例如：*.doc） – 编解码后的多媒体文件（例如：*.mp3）
2.1.2 信号
• 信号
–信号是数据的电子或电磁编码，数据必须经过 编码转换为电信号后才能在传输介质中传输
– 模拟信号与数字信号
模拟信号和数字信号
模拟的和数字的数据、信号
现代通信技术基础理论教学教案
现代通信技术基础理论教学教案一、教学目标1. 了解现代通信技术的基本概念和发展历程。
2. 掌握通信系统的基本组成和工作原理。
3. 熟悉数字通信和模拟通信的特点和应用。
4. 理解现代通信技术在日常生活和工作中的重要性。
二、教学内容1. 通信技术的基本概念通信的定义和分类通信系统的组成通信技术的发展历程2. 通信系统的基本组成发送端传输介质接收端3. 通信技术的工作原理信号的调制与解调信号的编码与解码信号的multiplexing 与demultiplexing4. 数字通信与模拟通信的特点和应用数字通信的特点模拟通信的特点数字通信与模拟通信的应用领域5. 现代通信技术在日常生活和工作中的应用移动通信互联网技术无线局域网技术三、教学方法1. 讲授法：讲解通信技术的基本概念、原理和应用。
2. 案例分析法：分析具体的通信系统实例，让学生更好地理解通信技术。
3. 讨论法：引导学生探讨通信技术的发展趋势和应用前景。
四、教学资源1. 教材：现代通信技术基础理论教材。
2. 多媒体课件：用于展示通信系统的工作原理和应用实例。
3. 网络资源：用于查找通信技术的最新发展和应用。
五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的出勤、课堂表现和作业完成情况。
2. 期中考试：测试学生对通信技术基础理论的掌握程度。
3. 课程报告：让学生选择一个通信技术应用实例进行分析，培养学生的实际操作能力。
六、教学安排1. 第1-2周：通信技术的基本概念和发展历程2. 第3-4周：通信系统的基本组成和工作原理3. 第5-6周：数字通信与模拟通信的特点和应用4. 第7-8周：现代通信技术在日常生活和工作中的应用5. 第9-10周：案例分析与讨论七、教学活动1. 课堂讲解：讲解通信技术的基本概念、原理和应用。
2. 课堂讨论：引导学生探讨通信技术的发展趋势和应用前景。
3. 实验操作：让学生动手实践，加深对通信技术的理解。
4. 小组合作：开展小组项目，共同研究通信技术的实际应用。
现代通信技术基础理论教学教案
现代通信技术基础理论教学教案一、教学目标1. 了解通信技术的基本概念、发展历程和分类。
2. 掌握现代通信系统的组成、工作原理和主要技术指标。
3. 熟悉数字通信技术、光纤通信技术、卫星通信技术和移动通信技术的基本原理。
4. 能够分析现代通信系统中的信号传输、调制解调、编码解码等关键技术。
二、教学内容1. 通信技术的基本概念和发展历程通信技术的定义通信技术的发展阶段通信技术的分类2. 通信系统的组成和模型通信系统的基本组成通信系统的模型及各个部分的功能3. 通信系统的技术指标信道容量和误码率信号的调制与解调信号的编码与解码4. 数字通信技术数字通信的基本原理数字信号的传输和处理数字通信系统的性能评估5. 光纤通信技术光纤通信的基本原理光纤通信系统的组成和关键技术光纤通信的优点和应用领域三、教学方法1. 采用讲授法，讲解通信技术的基本概念、原理和技术指标。
2. 利用案例分析法，分析具体的通信系统实例，让学生更好地理解通信技术的应用。
3. 运用实验教学法，让学生动手实践，掌握通信系统的组成和关键技术。
4. 开展课堂讨论，引导学生思考通信技术的发展趋势和挑战。
四、教学资源1. 教材：《现代通信技术基础》2. 课件：通信技术的基本概念、原理和技术指标3. 实验设备：通信系统实验装置4. 网络资源：相关学术论文、新闻报道和产业发展动态五、教学评价1. 平时成绩：课堂表现、作业和实验报告2. 考试成绩：期末考试，包括选择题、填空题、简答题和计算题3. 综合评价：学生的理解能力、分析问题和解决问题的能力及创新能力六、教学安排1. 课时：共计32课时，其中包括16次课堂教学、8次实验教学和8次课堂讨论。
2. 教学进度安排：第1-4课时：通信技术的基本概念和发展历程第5-8课时：通信系统的组成和模型第9-12课时：通信系统的技术指标第13-16课时：数字通信技术第17-20课时：光纤通信技术第21-24课时：卫星通信技术第25-28课时：移动通信技术第29-32课时：通信技术的应用与未来发展七、教学实践1. 实验教学：安排8次实验教学，让学生动手实践，加深对通信系统的理解和掌握。
数据通信技术基础的知识点整理3篇
数据通信技术基础的知识点整理第一篇：物理层基础一、数据通信基础概念1. 数据通信：指在两个或多个设备之间传输数据所使用的技术和方法。
2. 信号：数据在传输过程中所采用的电、光等物理形式。
3. 信道：数据通过的传输媒介。
4. 带宽：信道所能够传输的数据量。
5. 波特率：信号每秒钟变化的次数。
6. 编码：将数据转换为特定的电信号或光信号。
二、模拟信号与数字信号1. 模拟信号：连续的信号，可以取得任意一连串数值。
2. 数字信号：离散的信号，只能取到有限的数值。
三、调制与解调1. 调制：将数字信号转化为模拟信号的过程。
2. 解调：将模拟信号重新转化为数字信号的过程。
四、常见的调制方法1. 幅度调制（AM）：将数字信号调制到载波中的幅度上。
2. 频率调制（FM）：将数字信号调制到载波中的频率上。
3. 相位调制（PM）：将数字信号调制到载波中的相位上。
五、数字通信系统中的编码方式1. 非归零编码：0对应低电平，1对应高电平。
2. 归零编码：每个位周期的中间都有一次电平变化，0对应低电平，1对应高电平。
3. 曼彻斯特编码：每个比特都由一个位周期内两次电平跳变组成。
4. 差分曼彻斯特编码：每个比特的位周期内第一次电平跳变表示1，否则表示0。
六、常见传输介质1. 双绞线：应用广泛，可分为UTP和STP两种。
2. 同轴电缆：常用于有线电视和以太网。
3. 光纤：传输速度快，适用于远距离传输。
4. 无线电波：适用于无线网络和移动通信。
七、多路复用技术1. 时分复用（TDM）：将时间分成若干时隙，不同的信号在不同的时隙进行传输。
2. 频分复用（FDM）：将频率带宽分成若干频道，不同的信号在不同的频道进行传输。
3. 波分复用（WDM）：利用光的不同波长来实现频分复用。
4. 码分复用（CDM）：每个用户分配唯一的码，所有用户共用相同频率带宽，通过解码来实现分离。
八、数据的传输方式1. 单工传输：只有一个方向的传输，如广播电视。
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。
现代通信技术基础》第2章
内容简介
❖2.5 调制技术 ▪ 2.5.1 调制的基本概念 ▪ 2.5.2 模拟调制技术 ▪ 2.5.3 基本数字调制技术 ▪ 2.5.4 现代数字调制技术
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内容简介
❖2.6 差错控制技术 ▪ 2.6.1 差错控制的概念 ▪ 2.6.2 差错控制编码
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2.1 概 述
❖ 通信系统是构成各种通信网的基础。数字通信已成为现代 通信技术的主流。数字通信系统中融合了计算机软硬件技 术，是构成现代通信网的基础。
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内容简介
❖2.3 信道复用 ▪ 2.3.1 信道复用概述 ▪ 2.3.2 多路复用技术 ▪ 2.3.3 同步技术 ▪ 2.3.4 数字复接技术 ▪ 2.3.5 同步数字系列（SDH）
返号的基带传输 ▪ 2.4.1 数字信号传输的基本概念 ▪ 2.4.2 再生中继与均衡技术 ▪ 2.4.3 数字传输的常用码型
现代通信技术基础
第二版
Introduction to Modern Communication Technology
第2章 通信网基础技术
本章学习目标
❖ 理解数字通信系统的基本概念。 ❖ 理解信源编码中的信号处理过程。 ❖ 了解信道编码中多路复用、复接与同步等技术应用。 ❖ 了解数字信号传输的主要内容。 ❖ 了解数字调制技术基本类型及应用。 ❖ 了解差错控制编码技术应用。
❖ 抽样目的：实现信号的时分多路复用。 ❖ 如图2-2所示。
模拟信号的数字化处理
2. 量化
❖ 量化过程：抽样把模拟信号变成了时间上离散的脉冲信号， 但脉冲的幅度仍是连续的，还需进行离散化处理（即对幅值 进行化零取整的处理），才能最终用数字来表示。
❖ 量化方法：把样值的最大变化范围划分成若干个相邻的间隔。 当某样值落在某一间隔内，其输出数值就用此间隔内的某一 固定值来表示。
数据通信技术的基础知识
数据通信技术的基础知识数据通信技术是现代社会中极其重要的一种技术手段，它使得人们能够在远距离之间传递信息、分享资源。
在当今信息化社会中，数据通信技术得到了广泛的应用，成为了信息交流的基础。
本文将讨论一些数据通信技术的基础知识，包括通信的方式、信号传输、调制与解调、信道编码与纠错等。
一、通信的方式数据通信通常是通过电信、无线电、光纤等传输介质实现的。
通信方式可以分为有线通信和无线通信两种方式。
有线通信是指利用电缆等有线传输介质传输数据。
有线通信的优点是速率高，可靠性强，但需要铺设电缆，一旦故障难以修复。
无线通信是指利用无线电波或红外线等无线传输介质传输数据。
无线通信的优点是建设成本低，可灵活移动，但受到信号质量影响较大。
二、信号传输在数据通信中，信号传输是指将信息转换成电磁信号通过传输介质进行的过程。
信号可以是模拟信号或数字信号。
模拟信号是一种连续的信号，通常表示为正弦波形式。
在传输过程中，由于传输介质和信道的干扰，会导致信号的失真和噪声增加，降低了传输质量。
数字信号是一种离散的信号，由一系列的数字组成。
数字信号能够更好地抵御干扰和噪声，同时能够实现更高效率的传输。
三、调制与解调调制是将数字信号转换成模拟信号的过程，利用调制可以将数字信号发送到更远的地方。
调制的方式很多，如频率调制、振幅调制、相位调制等。
在调制的过程中，需要确定调制的频谱、速率和波形等参数。
解调是从调制信号中恢复原始数字信号的过程。
解调的方式通常与调制的方式相对应，如频率解调、振幅解调、相位解调等。
解调的关键是确定解调参数，如带宽、采样速率等参数。
四、信道编码与纠错信道编码是一种将数据加以处理、并对其进行纠错的方法。
在传输过程中，受到干扰和噪声等因素的影响，会导致数据失真或丢失。
利用信道编码可以使传输的数据更加可靠，同时也能够提高传输速率。
常见的信道编码方法包括海明码、环码、卷积码等。
这些编码方法能够通过增加冗余信息来提高传输的可靠性。
现代通信技术概论 第4版 第2章 数字通信系统
第2章 数字通信系统
2.1 数字通信概述 2.2 模拟信号数字化 2.3 数字信号的基带传输 2.4 数字信号的频带传输 2.5 数字同步与复接技术 2.6 数字传输的差错控制
2
2.1 数字通信概述
传输数字信号的通信系统称为数字通信系统。 数字通信以其抗干扰能力强、无噪声累积、便于 计算处理、便于加密、易于小型化、集成化等优 势，成为当代通信领域的主流技术。
国际上有两种标准化制式的多路数字电话通信系 统，即PCM 30/32路制式（E体系）和PCM 24 路制式（T体系），我国和欧洲采用E体系。
下面以PCM30/32多路数字电话通信系统为例， 具体说明模拟话音数字化传输过程。
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小视频3：展示数字通信设备
机房、长途交换机、PCM设备、计算机终端管理 设备等
模拟信号的数字化需经过抽样、量化、编码三 个阶段。常用的技术包括脉冲编码调制（PCM）、 差值脉冲编码（DPCM）和增量调制（DM）等。
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2.2.1 模数（A/D）变换
抽样量化编码二进制数字序列： ✓ 抽样：在时间上将模拟信号离散化。 ✓ 量化：在幅度上将抽样信号离散化。 ✓ 编码：把量化幅度值用二进制数值来表示。 整个过程称为脉冲编码调制（PCM）。
8
抽样
抽样定理：如果一个连续信号f(t)所含有的最高频 率不超过fh，则当抽样频率fs≥2fh时，抽样后得到的 离散信号就包含了原信号的全部信息。
f(t)
o u(t)
o fu(t)
o
输入信号 t
t 抽样脉冲
t 样值序列
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量化
量化就是进行“舍零取整”处理。将抽样信号在 某个抽样时间点的瞬时幅度值近似为最接近该点幅 值的某个固定整数电平值上就完成了量化。
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。
ch2数据通信基础.ppt课件
频率、频谱和带宽
▪ （1） 时域概念 电磁信号是连续或离散的； 正弦波：s（t）=A sin（2πft+∮）（注：少一个字符） （A） 振幅（A）：信号对比时间的峰值，单位：伏特或
瓦特 （B） 频率（f）：信号重复的速度，单位：周/秒或赫兹
（HZ） （C） 周期（T）：信号重复一次所需的时间，单位：秒
误码位
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▪ Shannon公式：用于有噪声干扰信道
C = W log2 （1+S/N）
C: 传输率，单位b/s W: 带宽，单位Hz S/N: 信噪比
▪ 例：信道带宽W=3.1kHz，S/N=2000，则
C = 3100×log2（1+2000）≈ 34kb/s 即该信道上的最大数据传输率不会大于34kb/s。
据传输速率提供了依据。
• 例如，话音级线路的带
M 2
最大数据率 6200 b/s
宽约为3.1kHz，根据上 式计算的信道最大数据 传输率如右表所示
4
12400 b/s
18600 b/s
16
24800 b/s
32
31000 b/s
28
▪ 非理想信道
• 传实输际数据的：信道上0 存1 在0损1耗、1 延0 迟0 、1噪1声。0 0 1 0 1 0
信噪比的单位也可用分贝(dB)表示： S/NdB=10log10 S/N 所以，若S/NdB=30dB ，则S/N=1000。
30
Nyquist公式和Shannon公式的比较
▪ C = 2W log2M
• 用于理想信道（这样的信道存在吗？） • 数据传输率随信号编码级数增加而增加。
▪ C = W log2（1+S/N）
第二章数据通信技术基础
（2）并行数据传输
并行传输指可以同时传输
一组比特，每个比特使用单独
一条线路（导线）。这些线路
通常被捆扎在一条电缆里。并
行传输非常普遍，特别是应用
于两个短距离和设备之间。
11
2.3 数据通信方式-பைடு நூலகம்步与同步
2
2.1 数据通信的基本概念
4、信道
在数据通信系统中，信道是传输信号的通道。 逻辑上，信道一般都是用来表示向某一个方向 传送信息的“介质”。一般来说，一条通信线路至 少包含两条信道，一条用于发送的信道和一条用于 接收的信道。 信道可分为适合传送模拟信号的模拟信道和适 合传送数字信号的数字信道。
3
2.1 数据通信的基本概念
半双工通信由要频繁调换信道方向，故效率低，但可节省 传输线路。
19
2.3 数据通信方式-传输方向
3．全双工通信（双向同时通信 ） 全双工通信是指能同时做双向通信。如图所示。这种方
式适用于普通电话、手机以及计算机——计算机间高速数据 通信。
全双工与半双工比较,全双工通信效率高，控制简单，但 是结构较复杂，成本较高。
例如，一般不发字符时线路保持“1”状态，当发送一个 字符代码时，字符前面要加一个起始信号，极性为“0”，即 空号极性，预告字符的信息代码即将开始。在数据位和校验 位结束后面要加一个终止符号，极性为“1”，即传号极性， 表示该字符已结束。
异步方式实现起来简单容易，每个字符都为该字符的位同步
提供了时间基准，对线路和收发器要求较低。缺点是通信开销较
(2)如果不是二进制码元，必须折合成二进制来计算。 传输延迟 数据从信源（源计算机）到信宿（目的计算机）所花 费的时间。
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抽样定理
一个在 频谱区间( m , m )以外为零的频带有限信号
1 2fm
(带限信号f ) (t ) ，可以唯一地由其均匀时间间隔 TS TS
上的取样值f(nTS ) 确定。
当取样频率f 大于或等于信号带宽的两倍时，即 fS 2fm
S
时，可以从 fS (t ) 中恢复原信号。
位同步示意图
帧同步
帧同步的作用是实现语音信号的正确分路。 接收端不仅需要正确的区分哪8路比特是一组 ，代表一个抽样值，而且还要正确区分出它 是代表哪路话音信号的。
常用方法：同步码***
PCM帧通过TS0时隙传送同步码：10011011 ，收端一旦识别出帧同步码10011011 ：便可 知随后的8位码为一个码字且是第一话路的， 以此类推可以正确接收每一路信号。
ITU－T两类数字速率和复接等级
为促进数字通信设备的通用化，ITU-T推 荐了两类数字速率和复用等级，下表显示 出北美，日本，欧洲和中国一次群、二次 群、三次群、四次群的速率。 我国一、二、三、四次群（分别称为 E1 、E2、E3、E4）的速率常简称为2Mbit/s 、8Mbit/s、32Mbit/s、140Mbit/s。 北美和日本一次群（以T1表示）的速率 简称为1.5Mbit/s。
模拟信号数字化 时分复用
时分复用的基本概念 PCM30/32路系统 时分复用的同步技术
数字复接技术
2016/12/15
通信网基础
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时分复用的基本概念
复用：为了提高信道利用率，使多个信号沿 同一信道传输而互相步干扰，这种通信方式 称为复用 复用方式：时分复用、频分复用、空分复用 等 时分复用：各路信号在同一信道上占有不同 时间间隙的通信方式 时隙：每一路所占有的时间间隔
一个采样周期（125us）内，每个话路的PCM 信号按时分复用方式顺序出现一次所形成的时 分复用信号称为帧。
16帧、2ms F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15
32时隙256bit、125¦ Ì s
TS 1 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
自然二进制码：简单易行；缺点：由3变成4 的时候每一位都要变； 格雷码：相邻电平间转换，只有一位发生变 化；缺点：每一位码没有确定大小； 折叠二进制码：沿中心电平上下对称，适于 表示正负对称的双极性码；
解码：在收信端将收到的二进制码序列还原 成相应幅度的量化值，又称数模变换
二进制码、格雷码、折叠二进制码
均匀量化的特点
量化器的量化噪声随着量化级数M的增加而提高， 量化级数的选取是根据量化器的量化信噪比的要求确 定的。
无论信号大小，若量化间隔相等，量化的噪声功率 不变。=> （幅度）小信号的量化信噪比太小，不能 满足通信质量要求，大信号的信躁大，远远满足要求。 为解决小信号的量化信噪比太小，需要加大量化级 数M；M过大，大信号的信噪比过大，同时编码复杂， 信道利用率过低。
非均匀量化
非均匀量化的量化原理是量化级间隔随信号幅度 的大小自动调整。相对来说，在不增大量化级数 的条件下，非均匀量化能使信号在较宽的动态范 围内的信噪比达到要求。
非均匀量化的特点
信号幅度小时，量化幅度小，量化误差也 小； 信号幅度大时，量化间隔大，量化误差也 大
3．编码和解码
编码：把量化后的信号样值变换成对应的二 进制码组，又称模数变换
抗干扰能力强、无噪声积累 便于加密处理、保密性强 便于存储、处理、交换 采用时分复用实现多路通信 设备便于集成化、微型化 便于构成综合数字网和综合业务数字网
模拟信号与数字信号的转换
模拟信号转换成数字信号：A/D转换
经过抽样、量化、编码3个处理步骤
数字信号转换成模拟信号：D/A转换
为什么使用数字复接代替PCM复用？
PCM复用瓶颈 在PCM 30/32路系统中，将30路话音信号分别用8kHz 抽样频率进行抽样，然后对每个抽样值编8位码，其数 码率为30×8×8000＝1920kbit/s，若传送120路话路， 其数码率将达到120×8×8000＝7680kbit/s。 平均到每 个样值的编码时间仅1µ s多一点，对编码电路速度及对 元器件的精度 要求很高，不太容易实现。 克服瓶颈的技术——数字复接 把若干个经过PCM复用的信号（如30/32路机群系统） 进行时分复用以形成更多路数的数字通信，这一过程称 为数字复接。
帧定位时隙 1 0 0 1 1 0 1 1 复帧定位码组 保留给国际用 (目前固定为1) 1 1 0 1 1 1 1 1 1 奇 帧 识 别 码 保留给国内用 帧 对 (目前固定为1) 告 码
TS1～TS15 用于话路 偶帧TS0
标志信号时隙 F0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 复帧对 复帧定 告和备 位码组 用比特 F1 a b c d a b c d 第1路 第16路
提纲
模拟信号数字化 时分复用
时分复用的基本概念 时分复用的同步技术 PCM30/32路系统
数字复接技术
2016/12/15
通信网基础
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数字复接技术——定义
数字复接技术就是把两个或两个以上分支数字 信号按时分复用方式汇接成为单一的复合数字 信号的过程。具体来说，通过数字复接技术把 PCM数字信号由低次群逐级合成为高次群以适 应在高速线路中传输。
第二章 数字通信技术基础
参考教材第二章
提纲
模拟信号数字化
模拟信号和数字信号 数字通信的特点 脉冲编码技术
时分复用 数字复接技术
模拟信号
模拟信号：波形模拟着信息的变化而编号 特点：幅度连续
数字信号
数字信号：幅值被限制在有限个数值之内，它不是连续的而是离散 的。
数字信号的特点
2．量化（Quantizing）
• 将幅度连续变化的信号变成离散信号的处理 过程称为量化 • 实质：一个化零取整的过程 • 方法：样值的最大变化范围划分成若干个相 邻的间隔。当某样值落在某一间隔内，其输 出数值就用此间隔内的某一个固定值来表示 • 两种量化方法：均匀量化和非均匀量化
均匀量化
把输入信号的取值域按等距离分割的量化称 为均匀量化 ，也称线性量化。 任何一个量化器都有一定的量化范围，通常 取-u~+u。 量化级数N与量化间隔Δ的关系：Δ=2u/N 取量化间隔的中间值为量化值，量化最大误 差为Δ/2。
时分复用的同步技术
同步是数字通信的基本要求之一。如果收 端和发端不能很好的同步，数字通信是无
法进行的。同步包括位同步、帧同步、复
帧同步和网同步。
位同步
位同步的基本含义是收发两端的时钟频率必 须同频、同相，这样接收端才能正确接收和 判决发送端送来的每一个码元。 数字通信系统中消息是一串相继的信号码元 序列，接收端必须知道每个码元的出现时刻 ，从而对码元进行判别。 同频就是要求发送 端发送了多少个码元，接收端必须产生同样 多的判决脉冲。
低通滤波 抽样(合路门) 1路 2 2路
K1
分路门 1路
低通重建
1பைடு நூலகம்
n 量化 编码 信道 解 码
1
n
K2
2
2路
分配器 n路
分配器 n路
发端
时分多路通信模型
收端
PCM30/32路系统的帧结构
完成数字通信全过程，除对各个话路进行编、 解码外，还必须有定时、同步等措施。在数字 通信系统中，各种信号（包括加入的定时、同 步等信号）都是严格按时间关系进行的。在数 字通信中把这种严格的时间关系称为帧结构。
电影（24帧/秒）：感觉是连续活动的景象； 印刷照片：由很多细小的网点组成，看起来空间 连续；
抽样定理的提出
是不是所有时间间隔的理想取样都能反映原 连续信号的基本特征呢？ 抽样的时间间隔取多大合适？
目标：在保留原连续时间信号的全部信息的条件 下抽取尽可能少的数据
方法：时域抽样定理
抽样 量化 编码与解码
1．抽样（sampling）
定义：将在时间和幅度上都是连续的话音信
号在时间上离散化的过程
实现：由抽样门完成
抽样速率？由抽样定理确定
图2-9 抽样过程
图2-10 正弦波的抽样
抽样定理的作用
近年来通信系统向数字化发展，模拟－>数 字的转换的基础：抽样定理； 作用：在一定条件下，一个连续时间信号完 全可以用该信号在等时间间隔点上样本来表 示，并且可用这些样本值把信号全部恢复出 来
PCM 30/32的帧周期为125us，每一帧有32时 隙，每个时隙为：125/32=3.9us。其中TS0 是传送帧同步信号，TS16传送信令，其他 30路是话音信号。 PCM 30/32系统每个话路语言信号抽样频率 为：4000×2hz，每个样值经过量化后编为8 位码，每个话路的码速率为64kbit/s； PCM30/32D 总码速率为：2.048Mbit/s，一 般记为2M，也称一次群速率，基群速率。
量化电平 0 1 2 3 4 5 6 7 自然二进制码 000 001 010 011 100 101 110 111 格雷码 000 001 011 010 110 111 101 100 折叠二进制码 011 010 001 000 100 101 110 111
PCM信号形成过程示意图