数据通信.pptx

数字数据，数字信号
数字
数字
1010
数字编码
三种基本调制方法
根据调制过程中所采用的载波的特性不 同，分为三种基本调制方法：
y=A sin(ω t+φ)
幅移键控（ASK, Amplitude-Shift Keying） 频移键控（FSK ,Frequency-Shift Keying） 相移键控（PSK ,Phase-Shift Keying）
计算机
D/A转换
模拟信道
A/D转换
计算机
发送模拟信号 信道带宽 接收模拟信号
2.1.2 数据通信基础理论
• 信号的频谱与带宽
– 信号具有时域和频域两种最基本的表现形式和特性 – 时域特性反映信号随时间变化的情况。信号的时域特性表示出
信号随时间变化的情况。如正弦信号就可以表示为： f(t) =ASin( 2лft + θ )
“1”。，又称调相(phase modulation)
按照使用相位的绝对值或相位的相对偏移两大表示分 为绝对调相和相对调相；
三种调制方式的比较
幅移键控 ： 技术简单，抗干扰能力差
频移键控： 技术简单，抗干扰能力强
相移键控： 技术较复杂，抗干扰能力强 ，编码效率
高 目前在网络中广为使用的调制方式是上述三 种基本方式的变种。
其中： A：振幅 f：频率 θ：初始相位
– 幅度、频率以及相位是周期信号f (t)的3个重要特性
• 信号的频谱与带宽
– 傅立叶变换：任何一个周期为T 的函数f (t)都是由无穷多个正弦 函数和余弦函数合成：
f (t) C / 2 (anSin2nft bnCos2nft) AnCos(2nft n)
三种基本调制方法（续）
幅移键控ASK ：
通过载波信号的振幅变化来表示二进制 “0”与“1” ；
又称调幅(amplitude modulation)
幅移键控FSK
改变载波信号的频率来表示二进制 “0”与“1” ； 又称调频(frequency modulation)
相移键控PSK
通过改变载波信号的相位值表示二进制 “0”和
第2章 数据通信
2.1.1 基本概念
• 信号与通信
– 信号：以时间为自变量，以表示消息(或数据)的某个参量(振幅、频 率或相位)为因变量。信号按其因变量的取值是否连续可分为模拟信 号和数字信号
– 模拟信号：信号的因变量完全随连续消息的变化而变化的信号。模拟 信号的自变量可以是连续的，也可以是离散的；但其因变量一定是连 续的
– 数字信号：表示消息的因变量是离散的，自变量时间的取值也是离散 的信号
– 通信：将表示消息的信号从发送方(信源)传递到接收方(信宿)。既然 信号可分为模拟信号和数字信号，与之相对应的，通信也可分为模拟 通信和数字通信
ƒ(t) a) 模拟信号
x(nT)
t
nT
1 0011 0 11
b) 数字信号
数据通信系统模型
2.1.3数据编码技术
• 不同类型的信号在不同类型的信道上传输 有4种情况： 数据：模拟数据 数字数据
信号：模拟信号 数字信号
信道：模拟信道 数字信道
• 模拟传输和数字传输所使用的技术
模拟数据，模拟信号
话音
模拟
移频,调制
模拟数据，数字信号
模拟
数字
PCM编码
数字数据，模拟信号
数字 1010
模拟
调制
信源
信号 转换器
通信信道
信号 转换器
信宿
发送信号
信道带宽 系统噪声
接收信号
数据通信系统由信源、信宿和信道三部分 组成。
信源、信宿和信道
信源与信宿：
通常将数据的发送方称为信源，而将数据的接收 方称为信宿。
信源和信宿一般是计算机或其它一些数据终端 设备。
信道：
在信源和信宿之间所建立的用于传送信号的物理 通道，被称为物理信道，简称信道。
按传输介质的类型来划分，信道被分为有线信 道和无线信道；
按信道中所传输的信号类型来划分，信道可被 分为模拟信道和数字信道。
数字通信系统和模拟通信系统
计算机
编/解码器
数字信道
编/解码器
计算机
发送数字信号 信道带宽 接收数字信号
在数字通信系统中，信号转换器的主要功能是分别在发送端和接收端完成数字数 据的编码和解码； 在模拟通信系统中，信号转换器的主要功能是分别在发送端和接收端完成数/模 （D/A)和模/数(A/D)转换功能。
介质的带宽
数字数据编码
采用基带信号进行传输适用的是数字通信系统 的模型。 该系统要解决的关键问题是数字数据的编码和 解码问题
在发送端，要解决如何将二进制数据序列通过某种编码（ encoding）方式转化为可直接传送的数字信号；
在接收端，则要解决如何将收到的数字信号通过解码 (Decoding)恢复为与发送端相同的二进制数据序列。
n1
n0
其中：
an 2
T
f (t)Sin(2nft)dt
T0
bn 2
T
f (t)Cos(2nft)dt
ຫໍສະໝຸດ Baidu
T0
T
C 0 f(t)dt
a b An
2 2
n
n
n arctg(an / bn)
矩形脉冲信号的傅里叶分析 (图示)
数据通信基础理论
• 信号的频谱与带宽
– 频谱：f (t)各次谐波的振幅An 按照频率高低依次排列起来所形 成的谱状图形
基带传输
基带：基本频带，调制前信号所占有的 频带。 基带传输：在通信电缆上原封不动的传 输由通信终端设备产生的0和1数字脉冲 信号 基带传输被广泛应用于局域网信号的传 输，以太网就是采用基带信号的。
基带传输
特点：
➢ 抗噪声能力强，成本低，传输速率高 ➢ 信号衰减严重，只能利用有线介质近距离
传输 ➢ 基带信号频带宽，传输时要占用整个传输
– 绝对带宽：信号频谱所覆盖的频率范围
– 有效带宽(简称带宽)：信号的大部分能量都集中在一个较小的 范围之内，这段频带称为带宽
– 信号的带宽越大，利用这种信号传送数据的速率就越高，要求 传输介质的带宽也越大
– 常见信号的频谱和带宽：声音信号的频谱大致在20 Hz ～20kHz 的范围(低于20 Hz 的信号为次声波，高于20 KHz的信号为超声 波)，但用一个窄得多的带宽就能产生可接受话音的重现，因而 话音信号的标准频谱为300 Hz ～3400 Hz ，其带宽为3 kHz 。电 视信号的频谱为0 ～4 MHz ，因此其带宽为4 MHz
三种常见的数字数据编码
➢ 不归零编码
➢ 曼彻斯特编码 ➢ 差分曼彻斯特编码
不归零编码
规则：
以高电平表示逻辑“1”，低电平表示逻辑 “0”。