《计算机网络与通信》PPT课件
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第二章数据通信基础
本章主要介绍数据通信的基本概 念、数据传输技术、多路复用技 术、数据交换技术及差错控制技 术
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1
2.1 数据通信的基本概念
数据通信系统的基本组成 数据通信的几个基本概念 模拟传输和数字传输 数据通信系统的质量指标
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2
2.1.1 数据通信系统的基本组成
1、通信系统的基本模型
5
2.1.2 数据通信的几个基本概念
1、信号频带及频谱分析 （2）周期性非正弦信号的傅氏级数及频谱特性
现在给出一个数学描述。假设s(t)是一个周期为P的周期函数。 依据傅立叶变换的其中一种形式：
s(t)a 2 0i 1[a i co 2 P is)t (b i si2 n P i)t(]
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8
2.1.2
我们来看一个列子，令s(t)为:
s(t) 1 1
0t;2t3;4t5;... t2;3t4;5t6;...
这是一个周期为2π的方波。
s(t)
1
t
2 3 4 5 6 7
8
-1
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9
2.4.2 模拟信号
1. 傅立叶变换
因为它是一个周期函数（周期为2），所以可以把它写成一个傅立叶级数。 在这里，所有的常量ai(i≥0 )都为0。常量bi定义为
6
2.1.2 数据通信的几个基本概念
1、信号频带及频谱分析 （2）周期性非正弦信号的傅氏级数及频谱特性
（还有其他的形式，但这种更适合我们这里的需要。）
其中的系数ai和bi被定义为:
ai
2 P/2s(t)cos2(it)dt
P P/2
P
bi
P/2
2 s(t)si P
P/2
n2(it)dt
P编辑ppt
bi
0
4
i
若i为偶数 若i为奇数
Hale Waihona Puke 我们用微积分算出这些结果。由它可以把周期函数写成
s(t)
i1且 i为
4
奇数 isi
ni(t)
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10
2.4.2
右图分别给出 了具有1、3、 5、11和21个 项的近似值的 曲线图。如图 所示，只有几 个项的近似值 与原函数相差 很远。但随着 项的个数的增 多，每个时间 间隔内的曲线 将更加平滑， 在1和-1之间 的跳变也更加 快速。
i 1,2,3,4,...
i 1,2,3,4,...
7
2.1.2 数据通信的几个基本概念
傅立叶变换:
能解释各种不同的通信媒体的局限性。
每一个周期信号都是具有不同的频率和振幅的 模拟信号的叠加。
由傅立叶变换得出一个结论：
媒体发送和分解一个模拟信号的能力取决于它
能够处理的频率的范围（带宽）。
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2、数据信号 （3）模拟通信与数字通信
模拟信号：传输模拟信号的通信方式。 数字信号：传输数字信号的通信方式。 数字通信相对于模拟通信有如下优点：抗干扰能力强、差 错可以控制、易于实现保密通信。
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20
2.1.3 模拟传输和数字传输
在将数据从信源送到信宿的过程中，必须对数 据的性质和用来传输数据的信号进行区分。
傅立叶变换也可以应用于硬件的设计。
比如，一个滤波器（Filter）可以挡住某一 频率，而让其他的频率通过。它有非常广泛 的应用。
1K 2K 3K 4K 5K 6K 7K 8K 9K 10K 11K 12K 13K 14K 15K 16K 17K
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13
2.1.2 数据通信的几个基本概念
1、信号频带及频谱分析 （3）非周期性信号的频谱特性
信号带宽=1/信号代码宽度
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2.1.2 数据通信的几个基本概念
1、信号频带及频谱分析 （6）信号时间特性和频率特性间的关系
信号周期T减小，谱线间隔就会变大，谱线占有频率范围变 大，信号频带就会增加，反之亦然。
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2.1.2 数据通信的几个基本概念
2、数据信号 （1）模拟数据与数字数据
信息源 和输入 转换器
发送 设备
信道
噪声
接收 设备
输出转 换器和 受信者
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3
2.1.1 数据通信系统的基本组成
2、数据通信系统的组成
数据终端设备
DTE
数据 输入 输出 设备
传 输 控 制 器
接 DCE
口
数据 电路 终接 设备
传输信道
数据电路
DCE 接
口
数据 电路 终接
设备
计算机系统
传
输 控 制
数据的性质
信号的传播方式
模拟数据
数字数据
数字信号
模拟信号
模拟信道 数字信道
模拟数据
数字数据
基带或调制编码 调制编码
脉冲调制编码 数字信号编码
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21
2.1.3 模拟传输和数字传输
主 机
器
数编据辑链ppt 路
4
2.1.2 数据通信的几个基本概念
1、信号频带及频谱分析
（1）周期信号 信号的周期就是信号完成一个循环所需要的时
间。 信号周期 = p 信号的频率 = f 信号每秒振荡的周期数。其
量度单位是周期每秒，即赫兹(Hz)。 频率和周期的关系式是：f=1/p
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2.1.2
傅立叶变换是学习通信的基础。 在一个带宽有限的媒体上传送一个复 杂的模拟信号就和用傅立叶级数来近 似一个函数一样。
高保真音响 30Hz到20000～30000Hz
30Hz～300Hz
普通电话机 300Hz～3300Hz
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3300Hz～30000Hz
12
2.4.2
傅立叶变换的应用
模拟数据：数据的状态是连续变化和不可数的。 数字数据：数据的状态是离散和可数的。
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2.1.2 数据通信的几个基本概念
2、数据信号 （2）模拟信号与数字信号
模拟信号：电信号的参量对应于模拟数据而取连续值。 数字信号：电信号的参量对应于数字数据而取离散值。
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2.1.2 数据通信的几个基本概念
非周期性信号可以看成是P∞周期信号：频谱无限密集，其频 谱变为连续频谱。
s(t)a 2 0i 1[a i co 2 P is)t (b i si2 n P i)t(]
s (t) a 2 0[a i co 0 ) s b i (si0 ) n ]a 2 (0a i
i 1
i 1
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2.1.2 数据通信的几个基本概念
1、信号频带及频谱分析 （4）信号的频带
由于谐波振幅具有收敛性，所以次数过高的谐波分量非常小， 对于一个信号并没有什么意义。对于一个信号，从零频开始到 需要考虑的最高频率分量之间的频率范围称为信号的带宽。
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2.1.2 数据通信的几个基本概念
1、信号频带及频谱分析 （5）二进制数字信号的频谱特性
本章主要介绍数据通信的基本概 念、数据传输技术、多路复用技 术、数据交换技术及差错控制技 术
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2.1 数据通信的基本概念
数据通信系统的基本组成 数据通信的几个基本概念 模拟传输和数字传输 数据通信系统的质量指标
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2.1.1 数据通信系统的基本组成
1、通信系统的基本模型
5
2.1.2 数据通信的几个基本概念
1、信号频带及频谱分析 （2）周期性非正弦信号的傅氏级数及频谱特性
现在给出一个数学描述。假设s(t)是一个周期为P的周期函数。 依据傅立叶变换的其中一种形式：
s(t)a 2 0i 1[a i co 2 P is)t (b i si2 n P i)t(]
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8
2.1.2
我们来看一个列子，令s(t)为:
s(t) 1 1
0t;2t3;4t5;... t2;3t4;5t6;...
这是一个周期为2π的方波。
s(t)
1
t
2 3 4 5 6 7
8
-1
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2.4.2 模拟信号
1. 傅立叶变换
因为它是一个周期函数（周期为2），所以可以把它写成一个傅立叶级数。 在这里，所有的常量ai(i≥0 )都为0。常量bi定义为
6
2.1.2 数据通信的几个基本概念
1、信号频带及频谱分析 （2）周期性非正弦信号的傅氏级数及频谱特性
（还有其他的形式，但这种更适合我们这里的需要。）
其中的系数ai和bi被定义为:
ai
2 P/2s(t)cos2(it)dt
P P/2
P
bi
P/2
2 s(t)si P
P/2
n2(it)dt
P编辑ppt
bi
0
4
i
若i为偶数 若i为奇数
Hale Waihona Puke 我们用微积分算出这些结果。由它可以把周期函数写成
s(t)
i1且 i为
4
奇数 isi
ni(t)
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2.4.2
右图分别给出 了具有1、3、 5、11和21个 项的近似值的 曲线图。如图 所示，只有几 个项的近似值 与原函数相差 很远。但随着 项的个数的增 多，每个时间 间隔内的曲线 将更加平滑， 在1和-1之间 的跳变也更加 快速。
i 1,2,3,4,...
i 1,2,3,4,...
7
2.1.2 数据通信的几个基本概念
傅立叶变换:
能解释各种不同的通信媒体的局限性。
每一个周期信号都是具有不同的频率和振幅的 模拟信号的叠加。
由傅立叶变换得出一个结论：
媒体发送和分解一个模拟信号的能力取决于它
能够处理的频率的范围（带宽）。
编辑ppt
2、数据信号 （3）模拟通信与数字通信
模拟信号：传输模拟信号的通信方式。 数字信号：传输数字信号的通信方式。 数字通信相对于模拟通信有如下优点：抗干扰能力强、差 错可以控制、易于实现保密通信。
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20
2.1.3 模拟传输和数字传输
在将数据从信源送到信宿的过程中，必须对数 据的性质和用来传输数据的信号进行区分。
傅立叶变换也可以应用于硬件的设计。
比如，一个滤波器（Filter）可以挡住某一 频率，而让其他的频率通过。它有非常广泛 的应用。
1K 2K 3K 4K 5K 6K 7K 8K 9K 10K 11K 12K 13K 14K 15K 16K 17K
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2.1.2 数据通信的几个基本概念
1、信号频带及频谱分析 （3）非周期性信号的频谱特性
信号带宽=1/信号代码宽度
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16
2.1.2 数据通信的几个基本概念
1、信号频带及频谱分析 （6）信号时间特性和频率特性间的关系
信号周期T减小，谱线间隔就会变大，谱线占有频率范围变 大，信号频带就会增加，反之亦然。
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2.1.2 数据通信的几个基本概念
2、数据信号 （1）模拟数据与数字数据
信息源 和输入 转换器
发送 设备
信道
噪声
接收 设备
输出转 换器和 受信者
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2.1.1 数据通信系统的基本组成
2、数据通信系统的组成
数据终端设备
DTE
数据 输入 输出 设备
传 输 控 制 器
接 DCE
口
数据 电路 终接 设备
传输信道
数据电路
DCE 接
口
数据 电路 终接
设备
计算机系统
传
输 控 制
数据的性质
信号的传播方式
模拟数据
数字数据
数字信号
模拟信号
模拟信道 数字信道
模拟数据
数字数据
基带或调制编码 调制编码
脉冲调制编码 数字信号编码
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2.1.3 模拟传输和数字传输
主 机
器
数编据辑链ppt 路
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2.1.2 数据通信的几个基本概念
1、信号频带及频谱分析
（1）周期信号 信号的周期就是信号完成一个循环所需要的时
间。 信号周期 = p 信号的频率 = f 信号每秒振荡的周期数。其
量度单位是周期每秒，即赫兹(Hz)。 频率和周期的关系式是：f=1/p
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2.1.2
傅立叶变换是学习通信的基础。 在一个带宽有限的媒体上传送一个复 杂的模拟信号就和用傅立叶级数来近 似一个函数一样。
高保真音响 30Hz到20000～30000Hz
30Hz～300Hz
普通电话机 300Hz～3300Hz
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3300Hz～30000Hz
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2.4.2
傅立叶变换的应用
模拟数据：数据的状态是连续变化和不可数的。 数字数据：数据的状态是离散和可数的。
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2.1.2 数据通信的几个基本概念
2、数据信号 （2）模拟信号与数字信号
模拟信号：电信号的参量对应于模拟数据而取连续值。 数字信号：电信号的参量对应于数字数据而取离散值。
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2.1.2 数据通信的几个基本概念
非周期性信号可以看成是P∞周期信号：频谱无限密集，其频 谱变为连续频谱。
s(t)a 2 0i 1[a i co 2 P is)t (b i si2 n P i)t(]
s (t) a 2 0[a i co 0 ) s b i (si0 ) n ]a 2 (0a i
i 1
i 1
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2.1.2 数据通信的几个基本概念
1、信号频带及频谱分析 （4）信号的频带
由于谐波振幅具有收敛性，所以次数过高的谐波分量非常小， 对于一个信号并没有什么意义。对于一个信号，从零频开始到 需要考虑的最高频率分量之间的频率范围称为信号的带宽。
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2.1.2 数据通信的几个基本概念
1、信号频带及频谱分析 （5）二进制数字信号的频谱特性