差错控制技术

第二章 数据通信基础
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2.1 概述
一、基本概念
•信息：客观事物属性和相互联系特性的表征，它反 映了客观事物的存在形式和运动形态。有用的才叫信 息。 •数据：信息的数字化形式，数字化的信息形式，分 为模拟数据和数字数据 •信号：携带信息的传输介质，比如电信号，光信号， 脉冲信号等。信息是以（介质的）某种特性参数的变 化来代表信息的。根基信号参量的取值不同信号也可 以分为模拟信号和数字信号。
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•信道:在发送设备和接收设备之间用于传输信号的介质, 传输信息的必经之路。分为物理信道和逻辑信道。 •物理信道：传送信号或者数据的物理通路。物理信道 由传输介质和物理设备组成。网络中两个节点之间的 物理通路称为通信链路。 •逻辑信道：在物理信道基础上实现的逻辑连接，通常 称为连接。
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信 源
信 源 编 码
信 道 编 码
信道
信 道 解 码
信 源 解 码
信 宿
图3 数字通信系统模型 •优点是：抗干扰能力强，便于加密，易于实现保密通 信，易于实现集成化，使通信设备的体积小，功耗低， 数字信号便于存储，交换，处理，便于和计算机连接， 也便于进行计算机管理。
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•最常用3类线和5类线。 •3类UTP及其端接设备的传输特性定义为16MHz（模 拟），用于10Mbps的以太网（数字） •5类UTP及其端接设备的传输特性定义为100MHz， 用于10/100/1000Mbps以太网
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2.2
数据传输介质
•传输媒体也称为传输介质或传输媒介，它就是数据传 输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。传输媒体 可分为两大类，即导向传输媒体和非导向传输媒体。在 导向传输媒体中，电磁波被导向沿着固体媒体(铜线或 光纤)传播，而非导向传输媒体就是指自由空间，在非 导向传输媒体中电磁波的传输常称为无线传输。
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一、有线传输介质
1、双绞线 •由两根分别包有绝缘材料的铜线螺旋型地绞在一起，芯线为 软铜线，线径为0.4∽1.4mm不等，两线绞合的目的是可减少 相邻线对间的电磁干扰。分为8芯与4芯两种：RJ-45，RJ-11 接头。可以传输模拟和数字数据 •UTP无屏蔽双绞线和STP屏蔽双绞线 •长距离传送数字信号可达几个Mbps，短距离传送可达1Gbps。 传输模拟信号，带宽可以到约1MHZ。 •在电话系统中用的最广 •可支持10/100/1000Mbps以太网 •传输衰减受频率影响很大，对干扰和噪声很脆弱。
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•信道上的信号传输可以有基带传输，频带传输，宽 带传输。
•基带传输：数字信号“0”，“1”直接在通信线路上 传输。
•频带传输：数字信号经过调制后在通信线路上进行 传输。 •宽带传输：传输介质频带较宽，采用复用技术传输。
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信源
变换器
信道
逆变换器
信宿
噪声源 图2 通信系统模型
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不归零制
1
0
1
1
0
0
曼彻斯特编码
差分曼彻斯特 编码
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四、数字数据的模拟信号编码 •用模拟信号传输数字数据
幅移键控ASK
频移键控FSK
相移键控PSK
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五、模拟数据的数字信号编码 模拟信号在数字通信系统中传输





采样：把时间上连续的模拟信号转换成时间上离散的 采样信号 采样定理：一个频带限制在f HZ内的连续时变信号， 如果采样频率不小于2 f HZ，对他进行等间隔采样， 则该连续时变信号将被所得到的采样值完全的确定。 量化：把幅度上连续的模拟信号转换成幅度上离散的 量化信号。 编码：用二进制表示量化后的采样值的过程。 举例：PCM用于数字化语音系统。声音的频率范围为 3100HZ，所以采样频率取为8KHZ，将声音分为256 个量化级，每个量化级用8位二进制编码表示。 编码器和解码器进行模拟信号和数字信号的互相转换
•从通信双方的信息交互的角度可以分为：单工通信， 半双工通信，双工通信。 •物理信道的连接方式： •点－点连接 •多点式连接：多个终端与计算机连接，终端作 为从站，计算机控制信息的收与发 •集中式连接：集中器（多路复用器）连接多个 终端，并与计算机连接
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二、数据通信系统的主要质量指标 •模拟通信系统的质量指标：
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六、多路复用技术 •为了有效的利用通信线路，提高信道利用率。 •多路复用技术分为时分复用，频分复用，波分复 用和码分复用。
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图5 波分多路复用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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•码分复用 码分复用CDM (Code Division Multiplexing)是另 一种共享信道的方法。实际上，人们更常用的名词 是码分多址CDMA (Code Division Multiple Access) 每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行 通信。由于各用户使用经过特殊挑选的不同码型， 因此不会造成干扰。码分复用最初是用于军事通信， 因为这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其 频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。
•有效性：用有效传输带宽来度量。对相同的信息 采用不同的调制方式，则频带宽度越窄，有效性 越好。
•可靠性：用接收端的输出信噪比来衡量，信噪比 越大，通信质量越高。
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•数字通信系统的质量指标：
•有效性通过传输速率来衡量，传输速率有两种 表示方法：信号速率和调制速率。
•信号速率S：单位时间内传输的二进制的位数单 位是Bit/s。
•调制速率B：脉冲信号调制以后的传输速率，单 位是波特。 •S=B log2 N •可靠性用误码率衡量，通常小于10-6
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三、数字数据的数字信号编码


不归零制编码：高电平表示1，低电平表示0 曼彻斯特编码：自同步编码，包含数据信息和时钟信 息，高电平跃变到低电平表示0，低电平跃变到高电平 表示0 差分曼彻斯特编码：若一个码元的前半个周期与上一 个码元的后半个周期电平相同表示1，若电平相反则为 0