数据通信基本技术.

道中直接传输，因此要经过信道编码器进行码型变换，形成信道码， 以提高传输的有效性及可靠性。
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。
2.3数据传输方式
数据传输方式:并行传输、串行传输
2.3.1并行传输
■ 并行传输是指数据以成组的方式在多个并行的信道上 同时传输，相应地需要若干根传输线。并行传输一般 用于计算机内部或者近距离设备的数据传输，如计算 机和打印机之间进行的通信一般通过计算机上的并行 端口（LPT）进行。它以字符（8个二进制位）为单 位，一次传输一个字节的信号，所以传输信道需要8 根数据线，同时还需要其他的控制信号线（如图2-10 所示）。由于并行传输一次只能传输一个字符，所以 收发双方没有字符同步的问题。
2.3数据传输方式
₪ 优点是速度快 ₪ 缺点是费用高。因为并行传输需要一组传输线，所以并
行传输一般用在短距离范围且传输速度要求高的场合。
2.3数据传输方式
2.3.2串行传输
■ 串行传输是指数据在信道上一位一位的逐个传输，从 发送端到接收端只需一根传输线，成本少，易于实现， 是计算机网络中普遍采用的传输方式。由于计算机内 部操作大多使用并行传输方式，因此当数据通信采用 串行传输方式的时候，发送端需要通过并/串转换装置 将并行数据位变为串行数据位流，然后送到信道上传 输，在接收端再通过串/并转换，还原成8位并行数据 流。PC和外界进行串行通信是通过串行端口（COM） 完成的。
ω是正弦波的频率值，单位是弧度/秒， 亦称为角频率；
t为时间，单位是秒；
Ф0是当t=0时正弦波所处的相位，叫做 起始相位角，也叫做初相位角，单位也 是弧度。
1. 振幅键控方式
■ 在振幅键控方式（ASK，Amplitude Shift Keying）中，根据 信号的不同，调节正弦波的幅度。由于只有两种幅度，好像是 由开关控制一样，所以称为“键控”。利用控制振幅来表示信 号的控制方式用得极其广泛，例如日常的中短波广播、电视的 图像信号传播。只不过信号不只是0和1 ，而是连续信号（模拟 信号）或是多级信号（如16级或更多，用于数字信号）。
第2 章
数据通信基本技术
2.1 数据通信原理
₪ 数据通信是指在两点或多点之间通过通信系统 以某种数据形式进行信息交换的过程，它可以 把信息从某一处安全可靠地传送到另一处。
2.1.1通信系统模型
₪ 通信系统由信源、发信终端、传输媒介、收信终端和 信宿组成。
通信系统模型组成框图
₪ 信源提供的语音、数据、图像等待传递信息由发信终端设备变换 成适合于在传输媒介上传送的通信信号发送到传输媒介上传输， 当该信号经传输媒介进行传输时，被叠加上了各种噪声干扰，收 信终端将收到的信号经解调等逆变换，恢复成信宿适用的信息形 式，这一过程就是对通信系统工作原理的简单描述。
3. 移相键控方式
■ 相移频键控方式相比，移相键控方式（PSK，Phase Shift Keying）具有更多的优点。其中最主要的是正 弦波的相位变化在一个波形周期中就可以测量出来， 而移频键控方式则要求的周期数多一些。再有，使用 移相键控方式传输数据时，只需要一种频率，所占用 的带宽小，外界干扰对于调相的影响也最小。因而在 通信中这种方式得到了广泛的应用。然而这种方法在 技术实现上更为复杂，目前也仅用于通信领域。在实 际应用中，经常把调频和调相方式结合起来使用，以 取得更高的调制效果。
₪ 数字编码技术：
■ 二进制数据在线路中传输时，必须使得接收方能够辨别出发 送方所传来的数据，这就要求收发双方依据一定的方式将数 据表示成某种编码。
₪ 数字数据的数字信号编码：
■ 利用数字信号传递数字数据。
₪ 数字数据的调制编码：
■ 利用模拟信号传递数字数据叫做
2.2.1模拟数据数字信号编码技术
₪ 模拟数据数字信号编码技术的典型方法是脉冲编码调制 方法（PCM，Pulse Code Modulation）。一个模拟 数据要通过这种方法变成数字数据要经过三个步骤：采 样、量化和编码。
2.1.2数据通信系统
₪ 数据通信是指依据通信协议，利用数据传 输技术(模拟传输或数字传输)在两个功能单 元之间传递信息。数据通信离不开计算机 技术，从某种意义上说，数据通信可以看 成是数字通信的特例。
₪ 两方面内容：
■ 信道的组成、连接、控制及其使用； ■ 信号如何在信道上传输和控制。
2.1.2数据通信系统
2. 移频键控方式
■ 移频键控方式（FSK，Frequency Shift Keying）的 信号频率在信源端受调制信号的调制发生移动（即为 移频），产生不同频率的正弦波信号。调制后的某种 频率的正弦波形一旦由信源端发出以后，在传输过程 中尽管信号幅度会因各种原因发生变化，但是信号频 率不会发生变化，只要信宿端能够正确辨别信号的频 率，就能得到正确的数据。所以所传输的数据不容易 发生差错，也就是移频键控方式的优点在于信号的抗 干扰能力强。移频方式因为具有这种优点，也用于可 以保证音质的调频广播，同样，这时的信号不只是数 字0和1，而是连续信号或多级数字信号。移频键控方 式的实现比振幅键控方式在技术上要复杂得多。
₪优点：传输信号的频带占用比较窄，信道的利用率较高。 ₪缺点：抗干扰能力差、保密性差、设备不易大规模集成，不适应
计算机通信的需要。
2. 数字通信系统
₪ 信源编码器
■ 作用1： ■ 将信源发出的模拟信号变换为数字信号，称为模/数(A/D)转换，经过
A/D转换后的数字信号称为信源码。 ■ 作用2： ■ 实现压缩编码，使信源码占用的信道带宽尽量小。信源码不适于在信
■ 全宽单极码以高电平（或者有电流）表示数据“1”，以低 电平（或者没有电流）表示数据“0”。因为这种方法不使 用负电平，所以称为单极码，又因为无论是“0”或者是 “1”，信号波形都是在一个码元的全部时间内发出，所以 称为“全宽”。
（2）全宽双极码
■ 全宽双极码以正电平（或者正向电流）表示数据“1”，以 负电平（或者反向电流）表示数据“0”。双极码的优点是 有正负信号可以相互抵消其直流成分。在线路中，尤其是 在长距离线路中，是不希望有直流成分存在的。
彻斯特编码
■ 曼彻斯特编码在一个码元之内既有高电平，也有低电平， 在一个码元的中间位置发生跳变。可以制定一项标准， 确定是以码元的前半部分为信号的值还是以码元的后半 部分为信号的值。例如图2.7中是以后半部分为准。
4. 差分曼彻斯特编码
■ 差分曼彻斯特编码和曼彻斯特编码相似，只不过是以一 个码元开始时是否发生相对于前一个码元的跳变来确定 数据的值。图2-7中是以没有发生跳变为“1”，发生跳变 为“0”。
半双工通信原理
2.3数据传输方式
3. 全双工通信（四线制）
■ 全双工（Full Duplex）通信是指在同一时刻，能同 时进行双向通信，即通信的一方在发送信息的同时也 能接受信息。它相当于两个方向相反的单工通信组合， 通常采用四线制。
■ 人们使用的电话就是采用全双工通信的方式。
全双工通信原理
2.4多路复用技术
数字数据信号波形
2.2.3数字数据的调制编码
调制:改变模拟信号的若干参数来代表二进制数据的方法 解调:从模拟信号中把二进制数据提取出来的过程。 在线路中传输的的模拟数据都是经过调制的正弦波。
正弦波的三个参量
u(t)为正弦波的瞬时值，即对应于任一 确定时刻的正弦波的幅度值；
Um是正弦波的最大幅度值；
₪ 这两种编码方式都是在一个码元的全部时间 内发出信号电平。如果两个码元数据相同 （例如都是1），则电平保持不变。而这种 情况下要求区分每个码元的电平就必须对每 个码元的占用时间做精确确定，换句话说， 不容易区分码元之间的界限。
2. 归零码
■ 归零码避免了不归零码的缺陷。在这种编码方式中，信 号电平在一个码元之内都要恢复到零，所以称为归零码。 也正因为如此，可以很方便地确定每个码元的界限和信 号电平。
1. 采样
■ 一个模拟信号在时间上是连续的，而数字信号要求在时间上是 离散的。这就要求系统每经过一个固定的时间间隔（采样周期） 对模拟信号进行测量。这种测量就叫做采样。这个时间间隔就 叫做采样周期。采样周期的长度可以依据采样定理来确定。