第三章数据信号基带传输
数据通信原理课程
(学时： 50 )数据通信原理课程是面向电子信息工程、网络工程等专业开设的一门必修的专业基础课程，是该专业的主干课程，共 50 学时， 3.0 学分，其中实验课程 10 学时。
本课程在电子信息工程专业教学计划中是一门专业基础课程，又是一门专业的数字信号传输的理论课，它是为满足通信领域对应用人材的需要而设置的。
通过本课程的学习，为以后学习计算机通信网络和计算机通信接口技术等后继课程打下必备的基础，并且为以后从事计算机通信工作提供一定的技术支持。
1．基本要求通过本课程的学习，要求学生掌握数据通信的构成原理和工作方式；掌握数据信号的传输理论：基带传输和频带传输；掌握差错控制的基本原理和工作方式，理解常用差错控制码的构成原则；理解数据交换的原则，掌握分组交换的基本内容，了解分组交换网的构成。
本课程是一门原理性的课程，要求学生掌握数据通信较完整的概念和构成。
2．基本方法本课程的教学方式和方法主要以课堂讲授为主，并以课堂讨论和习题课为辅。
1．授课教材《数据通信原理》詹仕华主编，中国电力出版社(2022 年第 1 版)。
2．主要参考书目《数据通信技术教程》蒋占军编著，机械工业出版社(2022 年第 2 版)。
《数据通信原理》毛京丽等编著，北京邮电大学出版社(2000 年第二版)；《数据通信原理》杨世平等编著，国防大学出版社(2001 年第一版)；《现代通信原理》钱学荣编，清华大学出版社(1999 年)。
本课程共 3.0 学分，总教学共 50 学时，具体学时分配如下表：各章节内容学时数第一章：绪论 4第二章：数据通信基础知识 6第三章：数据信号的基带传输 8第四章：数据信号的频带传输 8第五章：差错控制与信道编码 8第六章：物理层接口与传输控制规程 2第七章：分组交换数据网 4实验 10第一章绪论(4 学时)1、目的要求：本章介绍数据通信有关的重要概念和定义，要求理解数据通信系统的构成、数据传输速率、方式、质量和信道容量的基本内容。
计算机网络(第3章)
码元 基本波形
编码
信号
25
不同的编码方案
表示不同数字数据的码元的形式不同，产生出 不同的编码方案。 1.单极性遍码 2.双极性编码 3.曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码
26
1.单极性编码
所谓单极性编码，是指在每一码元时间间隔内，有电流发出表 示二进制“1”，无电流发出表示二进制“0”。 （1）如果整个码元时间内维持有效电平，则属于全宽码，称 为单极性不归零型编码（NRZ）； （2）如果逻辑“1”只在该码元时间维持一段时间就变成0电 平，称为单极性归零型编码（RZ）。
量、数据通信的基本方式、 多路复用技术、 数据交换 方式和差错校验和控制等技术。
信息 信源
信息 传输媒体与通信技术
信息 信宿
数据通信系统构成与功能示意图
4
3、数据通信系统的模型
数据通信系统的模型 1、一个数据通信系统可以划分为三大部分：源系统、传输系统
和目的系统；
2、源系统一般包括源点和发送器两部分；目的系统一般包括接 收器和终点两部分。
振幅
f1
f2 频率
振幅频谱图
18
10、基带信号和宽带信号
直接来自信源的、没有经过调制（进行频谱搬移和变 换）的原始电信号称为基带信号，即基本频率信号。
调制分为基带调制和带通调制。 1.仅对基带信号的波形进行交换，使它能够与信道特 性相适应，变换后的信号还是基带信号，称为基带调 制； 2.利用载波信号将基带信号搬移到较高频段进行传输， 调制后的信号称为带通信号（也称宽带信号），这类 调制称为带通调制。 3.基本的调制方法有调幅（AM）、调频（FM）和调 相（PM）。
清华大学的《计算机通信与网络教程》：从高到低的跳变是 1 从 低到高的跳变是 0 。
通信原理-基带脉冲与数字信号
100
111
0
Tb
t
Ts 输入二进制波形
w2(t) 7
6
5
4
3 2
Ts
1
-1 -2 -3 -4 -5 -6 -7
输出八进制极性NRZ波形
t
12
第三章 基带脉冲与数字信号
参数变换 Tb 为传一个二进制比特的时间 Ts 为传一个多进制符号的时间 R 比特率 D 符号率 l 二进制位数
R= 1 Tb
D= 1 = 1 = R Ts lTb l
以前面所述的8进制极性码为例，假设输入二进制1和0等 概分布，则多进制an的取值也为等概分布。
an Î {-7,-5,-3,-1,1,3, 5, 7} 各符号概率为1/8
å R(0) =
8 i=1
(an )i2 Pi
=
1 8
´
72
´2+
1 8
´ 52
´2+
1 8
´ 32
´2+
1 8
´12
´2
=
21
14
对于多进制NRZ码，第一零点带宽为B = R/l，于是有，
= l b/s/Hz。
16
第三章 基带脉冲与数字信号
可以看出，随着l的增大，多进制信号的频谱效率增高。但 是l的增大伴随着数字信号抗噪声能力的减弱。实际环境中 不可能没有噪声，不能任意增大l。
在有噪声的条件下，香龙公式给出了频谱效率的极限：
第三章 基带脉冲与数字信号
当k>0时，R(k)=0。(an均值为0，各符号独立)
Ts = 3Tb,
F(t) = Ts
sin p fTs p fTs
= 3Tb
计算机网络通信技术第03章 调制解调和多路复用技术
调制解调技术
在频带系统中，调制器、解调器是核心，调制解 调技术也是通信学科中的关键技术和重要内容。
在频带系统中还有功率放大器、混频器、馈线系 统、天线等部分，这些部分从原理角度看对信号不会 产生有本质变化，不列在频带系统中。
调制解调技术（2）
数据信号的调制是指利用数据信号来控制一定 形式高频载波的参数，以实现其频率搬移的过程。
高频载波的参数有幅度、频率和相位，因此， 就形成了幅移键控（ASK）、频移键控（FSK） 和相移键控（PSK）三种基本数字调制方式。
幅移键控（ASK）（ 1.定义 ）
幅移键控（ASK， Amplitude Shift Keying）又称幅度键控，
上，让载波通过；0信号时开关S断开，载波不能通过。这
种通过开关的通断达到载波的有无（实质上是改变载波的
幅度）所形成的信号也叫 OOK（On－off Keying）信号。
3．波形
由定义和实现逻辑都可画出2ASK信 号的波形，如图所示。
第03章 调制解调和多路复用技术
第03章 调制解调和多路复用技术
内容提要：
调制与解调 基带传输 频带传输 PSK、FSK、ASK 多路复用技术
调制和解调
在计算机与打印机之间的近距离数据 传输、在局域网和一些域域网中计算机间 的数据传输等都是基带传输。
基带传输实现简单，但传输距离受限。
④.抽样判决器：带有噪声的数据波形恢复成标准的数据基带信号。
1．理想基带传输系统
理想基带传输系统的传输特性具有理想低通特 性，其传输函数为
理想基带传输系统
数字基带信号
数字信号基带传输
3. 双极性不归零信号 双极性是指用正、负两个极性来表示数据信号的“1”或“0”；在“1”和
“0”等概率出现的情况下双极性序列中不含有直流分量，对传输信道的直 流特性没有要求；如图4.1(c)所示。 4. 双极性归零信号
“1”码和“0”码在一个码元周期Tb内，高电位只维持一段时间就返回零 位；如图4.1(d)所示。这种波形的每一个码元最后都要回到零电位。由于 正负极性均归零，所以包含有比单极性归零波形更多的同步信息，无论是 连续的1还是连续的0，均可以方便地在接收端识别出来。 5. 伪三元信号
AMI码对应的基带信号是正负极性交替的脉冲序列，而0电位持不变的规律。 AMI码的优点是，由于+1与-1 交替， AMI码的功率谱中不含直流成分，高、低频 分量少，能量集中在频率为1/2码速处。此外，AMI码的编译码电路简单，便于利 用传号极性交替规律观察误码情况。鉴于这些优点，AMI码是CCITT建议采用的 传输码性之一。
AMI码的不足是，当原信码出现连“0”串时，信号的电平长时间不跳变，造成 提取定时信号的困难。解决连“0”码问题的有效方法之一是采用HDB3码。
2. HDB3码 HDB3码的全称是3阶高密度双极性码，它是AMI码的一种改进型， 其目的是为
了保持AMI码的优点而克服其缺点， 使连“0”个数不超过3个。其编码规则如下：
数字信号基带传输
图4.1 常用数字序列电信号形式
数字信号基带传输
1.2 数字基带信号的常用码型
在实际的基带传输系统中，并不是所有代码的电波形都能在信道中传输。 例如，前面介绍的含有直流分量和较丰富低频分量的单极性基带波形就不适 宜在低频传输特性差的信道中传输，因为它有可能造成信号严重畸变。又如， 当消息代码中包含长串的连续“1”或“0”符号时，非归零波形呈现出连续的固 定电平，因而无法获取定时信息。单极性归零码在传送连“0”时，存在同样 的问题。因此，对传输用的基带信号主要有下面几个方面的要求： (1) 线路传输码型的频谱应不含直流分量； (2)便于从线路内传输码型中提取定时信息； (3)线路传输码型具有一定的检错能力； (4)尽量减少基带信号频谱中的高频分量，以节省传输频带并减少串扰； (5)编码效率高。
高中信息技术基带传输教案
高中信息技术基带传输教案一、教学目标1. 让学生理解什么是基带信号和基带传输。
2. 让学生了解基带传输的特点及优缺点。
3. 通过实例讲解，使学生掌握基带传输的基本过程。
4. 引导学生探讨基带传输在现代通信中的应用。
5. 培养学生分析问题和解决问题的能力。
二、教学内容1. 基带信号与调制信号的定义及其区别。
2. 基带传输的概念及其在数据通信中的作用。
3. 基带传输的分类：异步传输和同步传输。
4. 基带传输的优点与局限性。
5. 基带传输技术的应用实例。
三、教学方法- 讲授法：用于介绍理论知识和概念性内容。
- 案例分析法：通过实际案例来加深学生的理解。
- 讨论交流：鼓励学生之间相互讨论，提出问题和解答。
- 实践操作：让学生通过实验或模拟软件亲自体验基带传输过程。
四、教学步骤1. 引入阶段：通过展示日常生活中的通信设备（如手机、电脑）的图片，引出通信技术的相关问题，激发学生的学习兴趣。
2. 知识讲解：系统地介绍基带信号和基带传输的概念、特点及应用。
3. 案例分析：选取一个具体的通信场景，例如计算机网络中的数据传输，详细分析基带传输在其中的应用。
4. 实践操作：组织学生进行相关的模拟实验，如使用网络模拟软件演示基带传输的过程。
5. 总结讨论：回顾全课内容，强化重要知识点，并开展课堂讨论，解答学生疑问。
6. 作业布置：要求学生收集更多关于基带传输的资料，加深理解，并准备下次课的报告内容。
五、教学评价- 课堂参与度：观察学生在课堂上的参与情况和讨论活跃度。
- 知识掌握情况：通过提问和小测验来检测学生对基带传输知识的掌握程度。
- 实践操作能力：评估学生在模拟实验中的操作能力和问题解决能力。
- 课后作业：检查学生的作业完成情况，了解他们对课堂内容的理解和扩展学习的效果。
六、结语。
数据与计算机通信答案(第3章)
而对于数字彩色电视机，相当不错了。如果不提高数据率，还可以通过降低分辨率或刷新速 率，来换取色彩数的提高，但这也不实用的方法。
已知视频带宽 B=5MHz，所以有 5=P/105，则每行的像素数 P=5x105=525。 然而，通常 CCIR-M/NTSC 制式每行只约有 450 像素，带宽 B=P/105=450/105=4.3MHz (实 际技术指标 4.2Hz) 。 带宽由 4.2MHz 增加到 5MHz 时，水平分辨率约增加 75 像素，增幅 16.7%。 （2）计算垂直分辨率的增幅 由于信号最高频率 fH=5MHz，即最短的信号周期 1/fH=0.2υs。 又因为每个最短周期包含 2 个像素，则有 225 周期/行。那么，每行扫描时间为 0.2υs×225=45υs。加上水平回扫 11υs，每行往返扫描时间为 56υs ，即 56x10-6 s， 假定每屏 V 行，每秒扫描 30 场（帧、屏），则每秒扫描行数为 30V。 因此对于画面刷新，有 30V×56x10-6 = 1s，V = 595 行/屏。目前 NSTL 制式每行只有 525 行。垂直分辨率增加了 70 行，增幅 13.3%。
cos 2 t = cos t cos t = 1 (cos 2t + cos 0) = 1 (cos 2t + 1)
2
2
所以， f (t) = (10 cos t)2 = 100 cos 2 t = 50 + 50 cos 2t
基带传输技术的特点
基带传输技术的特点
基带就是指基本频带，即数字信号占用的基本频带。
在数据通信中，表示计算机二进制比特序列0和1的数字信号是典型的矩形脉冲信号，该矩形脉冲信号的固有频带称为基带，矩形脉冲信号称为基带信号。
基带传输是指在通信线路上原封不动地传输由计算机或终端产生的0或1数字脉冲信号。
这样一个信号的基本频带可以从直流成分到数兆赫，频带越宽,传输线路的电容电感等对传输信号波形衰减的影响就越大。
一般用于传输距离较近的数字通信系统，如基带局域网系统，传输电路为非加感的实回线，如架空明线、双绞线、对称电缆等。
基带传输的特点：
信道简单，成本低。
基带传输占据信道的全部带宽，任何时候只能传输一路基带信号，信道利用率低。
第3章 数据传输与通信基础.
3.3 多路复用技术
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在长途通信中，一些高容量的同轴电缆、卫星 设施以及光缆，其可传输的频率带宽很宽，为了 高效合理地利用这些资源，出现了多路复用技术。 多路复用就是在单一的通信线(一条物理电缆线) 上，同时传输多个不同来源的信息。从不同发送 端发出的信息S1，S2…，Sn，先由复合器复合为 一个信息，再通过单一信道传输至接收端。接收 前先由分离器分出各个信号，再被各接收端接收。 可见，多路复用需经复合、传输、分离三个过程。
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3．全双工通信方式 全双工通信能在两个方向上同时发送和接收信
息，如图3.4所示，它相当于把两个相反方向的 单工通信方式组合起来，因此一般采用四线制。 全双工通信效率高，控制简单，但组成系统造价 高，适用于计算机之间通信。如：计算机网络、 手机通信的方式。
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1．串行通信 在计算机中，通常是用8位的二进制代码来表
示一个字符。在数据通信中，人们可以按图3.6 所示的方式，将待传送的每个字符的二进制代码 按由低位到高位的顺序依次进行发送，到达对方 后，再由通信接收装置将二进制代码还原成字符 的方式称为串行通信。串行通信方式的传输速率 较低，但只需要在接收端与发送端之间建立一条 通信信道，因此费用低。目前，在远程通信中， 人们一般采用串行通信方式。
指标之一。数据传输速率在数值上等于每秒钟传 输所构成数据代码的二进制比特数，单位为比特 /秒(bit/second)记做bps。对于二进制数据，数据 传输速率为：S = 1/t(bps)
需要指出的是带宽和数据传输速率之间并没有 直接对应的关系，一般来说，高数据速率，也意 味着大带宽，但与信道信噪比存在着关系。
第3章 物理层
第三章
物理层
通信系统的质量指标
数据传输速率 bps 1Kbps=1000 bps 1Mbps=1000 Kbps 1Gbps=1000 Mbps 误码率 误码率= 发生错误bit数 传送的bit数
第三章
物理层
信源、信宿和信道
物理层协议的四个特性 机械特性 电气特性 功能特性 规程特性
第三章
物理层
3.4.2 常见的国际标准组织
国际标准化组织 ISO 美国电子工业协会 EIA 国际电报电话咨询委员会CCITT 国际电信联盟ITU 欧洲电信标准组织 电气电子工程师协会 IEEE IEEE802 ATM 论坛
第三章
物理层
1.不归零编码(Non-Return Zero，简称NRZ)
0 1 0 0 1 0 1 1
缺点：由于不能判断位的开始和结束，收发双方不能保持 同步因此必须使用另一个信道同时传送同步时钟信号
第三章
物理层
2．曼彻斯特(Manchester)编码
曼彻斯特编码将每比特信号周期T分为前T/2和后T/2，用前T/2 传送该比特的反（原）码，用后T/2传送该比特的原（反）码
并行通信：使用多个传输信道，有多个数据位同
时传输
b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7
适合近距 离通信
发送端
接收端
第三章
物理层
数据通信方式
（2）单工通信/半双工通信/全双工通信
单工通信：
A
B
数据只能在一个固定的方向上传送 eg 广播、电视信号
模拟信号 连续的，普遍存在于自然界
数字通信原理第三章 基带传输习题解答
第三章 基带传输习题解答1、已知信息代码为100001000011000011，试求其相应的AMI 码、HDB3码及双相码。
[解]略2、设某二进制数字基带传输系统传输的是单极性基带信号，且数字“1”和“0”出现的概率相等。
如果数字信息为“1”时信号在抽样判决时刻的值A =1V ，且接收滤波器输出噪声是均值为0，方差为0.2V 的高斯白噪声，试求这时的系统误码率。
[解]对于单极性基带信号，误码率为1122e P erf ⎛⎫=-。
因为A =1，σn =0.2，可得311 6.211022e P erf -=-=⨯3、已知某单极性不归零随机脉冲序列，其码元速率为R B =1200Bd ，“1”码为幅度为A 的矩形脉冲，“0”码为0,且“1”码出现的概率为0.6。
试求：①该随机序列的带宽及直流功率； ②该序列有无定时信号。
[解] ①以功率谱的第一个零点计算，带宽为B =1/T s =f s =1200Hz 。
对于单极性波形：若设g 1(t )=0，g 2(t )= g (t )，则随机脉冲序列的离散谱为2()()()v s s s m P f f PG mf f mf δ∞=-∞=-∑。
因为g (t )为不归零矩形脉冲，即有||()20sT A t g t ⎧≤⎪=⎨⎪⎩其他其频谱函数为()()2s s s s T G f AT Sa AT Sa fT ωπ⎛⎫==⎪⎝⎭令f =m f s ，当m =0时，G (mf s )=AT s Sa (0)= AT s ，因此离散谱中的直流分量为P v (0)=0.36A 2δ(0)。
直流功率为2(0)0.36v v S P df A ∞-∞==⎰② 当m 为不等于零的整数时，G (mf s )=AT s Sa (m π)=0，离散谱均为零，因而无定时信号。
4、已知HDB3码为+10-1000-1+1000+1-1+1-100-1+10-1，试译出原信息码。
计算机网络复习题3
码元传输速率简称传码率，又称波特率或调制速率。它表示单位时间内（每秒）信道上实际传输码元的个数，单位是波特（Baud），用符号“B”来表示。
码元速率仅仅表征单位时间内传送的码元数目而没有限定码元是何种进制的码元。
信息传输速率（Rb）
信息传输速率，又称信息速率、比特率，它表示单位时间（每秒）内传输实际信息的比特数，单位为比特／秒，记为b/s或bps。
传输介质
双绞线
非屏蔽双绞线电缆
屏蔽双绞线电缆
同轴电缆
光缆
电磁波在电缆中的传播速率只有光速的65%左右,即1.95X108m/s。
双绞线
(a) (a). 3类UTP.
(b) (b). 5类UTP.
同轴电缆
同轴电缆是由一根空心的外圆柱形的导体围绕单根内导体构成的。内导体为实心硬质铜线电缆，外导体为硬金属网。内导体和外导体之间由绝缘材料隔离，外导体外由皮套保护。
数据传输方式
数据传输方式是指数字数据在信道上传送所采取的方式。如按数据代码传输的顺序可分为并行通信传输和串行通信传输；如按数据传输的同步方式可分为同步传输和异步传输；如按数据传输的流向和时间关系可分为单工、半双工和全双工数据传输。
并行通信传输
串行通信传输
同步传输
异步传输
单工数据传输
半双工数据传输
全双工数据传输
•卫星适合通信设施差的地区使用
•卫星适合不能获得光纤路权的地区
•卫星适合于快速部署网络
宽带无线接入技术与IEEE802.16标准
IEEE802.16标准又称为无线城域网(Wireless MAN,WMAN)标准。按IEEE802.16标准建立的无线网络覆盖一个城市或部分区域,它需要在一些建筑物上建立基站,基站之间采用全双工、宽带通信方式工作，可以提供2-155Mbps带宽。
数据通信的基本原理
计算机
信号变 换器
数据传输 信道
信号变 换器
计算机
差错控制
13
3.2 数据通信技术 ( 2 )
数据表示和传输方式 数据表示 数据： 模拟数据 (Analog Data) 连续值 数字数据 (Digital Data) 离散值 数据传输方式 信号： 模拟信号 (Analog Signals) 数字信号 (Digital Signals) 信号发送方式： 模拟信号发送（模拟信道） 数字信号发送（数字信道）
9
10
3.1 数据通信的理论基础 ( 7 )
3.1.3 信道的最大数据传输速率
1924年，奈魁斯特（H. Nyquist）推导出无噪声有限带宽信道 的最大数据传输率公式：
最大数据传输率 = 2Hlog2V (bps)
任意信号通过一个带宽为Ｈ的低通滤波器，则每秒采样２Ｈ 次就能完整地重现该信号，信号电平分为Ｖ级。
28
3.2 数据通信技术 ( 10 )
2）频移键控法（调频） 频移就是把振幅、相位作为常量，而把频率作为变量，
即： A(t) A0 (t) 0 (t) 1, 2, N
(t) 取不同的值表示不同的信息码。 例如： (t) 取 1， 2， 1表示“0”， 2表示“1”。 Fig. 2-18
4）逢“1”变化的NRZ码 原理：在每位开始时，逢“1”电平跳变，逢“0”电平不跳 变。
5）逢“0”变化的NRZ码 原理：在每位开始时，逢“0”电平跳变，逢“1”电平不跳 变。
18
0
0
1
1
0
1
NRZ 曼彻斯特
差分曼彻斯特
逢“1”变化NRZ
第三章 信号传输理论
f c PG1 (m fc ) (1 P )G2 (m fc ) ( f m fc )
2
单边功率谱密度表示式：
2 Ps ( f ) 2 f c P(1 P) G （ f ) G ( f ) f 1 2 c PG1 (0) (1 P )G 2 (0) ( f ) 2 2
2i H H 2RBi 常数， H eq ( ) i T s Ts i 0 , 其它
(b) 矩形分量 H1(f)
-----奈奎斯特第一准则
(c) 奇对称分量
余弦滚降特性的传输函数
f W W1
H(f)
T
-1/2T
0
1/2T
f
(a) H(f)曲线
理想传输特性存在的问题 不能物理实现 波形的“尾巴”振荡大， 时间长，要求抽样时间准确。
(b) h(t)曲线
(c) h(t)和h(t-T)间无串扰示意图
实用无码间串扰传输特性
传输函数是实函数， 且在 f = w处奇对称。
(a) 传输函数
推广： 基带系统的总特性满足
H(f)
基带 传输
抽样 判决
码间串扰及奈奎斯特准则 码间串扰 － 相邻码元间的互相重叠 码间串扰产生的原因 － 系统总传输特性H(f)不良 克服码间串扰的原理 设：系统总传输函数H(f)具有理想矩形特性：
T , H( f ) 0, 1 2T 其他处 f
当系统输入为单位冲激函数(t)时，抽样前接收信号 波形h(t)应该等于H(f)的逆傅里叶变换： 1 / 2T sin t / T h(t ) H ( f )e j 2ft df 1 / 2T t / T 无码间干扰的时域条件
基带传输和频带传输的概念
基带传输和频带传输的概念什么是基带传输基带传输是指将原始的、未经调制的信号直接进行传输的方式。
在基带传输中，信号的频谱完全占据了整个传输带宽，无需进行调制。
基带信号一般是低频信号，其频谱集中在直流到几百赫兹之间。
基带传输常见的应用包括： 1. 家庭电话：传输声音信号 2. 电脑数据传输：将数字信号通过网线传输基带传输的特点•信号在传输过程中的频率范围较窄，占据了整个传输带宽。
•传输距离有限，受到信号衰减的影响。
•抗干扰能力较弱，容易受到其他信号的干扰。
什么是频带传输频带传输是一种通过调制技术将基带信号从低频转换为高频信号，再将高频信号发送出去的方式。
频带传输的过程中，信号的频谱被调制到一个更高的频段，以适应传输媒介和通信系统的要求。
频带传输在现代通信系统中广泛应用，包括： 1. 无线通信：通过调制技术将基带信号调制到载频上进行传输。
2. 电视广播：通过调制技术将基带信号调制到特定频段进行广播。
频带传输的特点•信号经过调制后，频率范围扩展到更高的频段，可充分利用传输带宽。
•传输距离较远，信号衰减较小。
•抗干扰能力较强，能够有效地抵抗各种噪声和干扰信号。
基带传输和频带传输的比较特点基带传输频带传输传输距离有限，受到信号衰减影响较远，衰减较小特点基带传输频带传输频谱利用率低，占据整个传输带宽高，充分利用传输带宽抗干扰能力弱，容易受到其他信号干扰强，能有效抵抗噪声和干扰信号基带传输和频带传输的应用场景基带传输的应用场景主要包括： 1. 家庭电话：传输声音信号。
2. 有线网络：将数字信号通过网线传输。
频带传输的应用场景主要包括： 1. 无线通信：通过调制技术将基带信号调制到载频上进行传输。
2. 电视广播：通过调制技术将基带信号调制到特定频段进行广播。
小结本文介绍了基带传输和频带传输的概念及其特点，并对两者进行了比较。
基带传输直接传输原始信号，频带传输通过调制技术将基带信号转换为高频信号进行传输。
基带传输适用于传输距离相对较短、抗干扰能力要求较低的场景，而频带传输适用于传输距离较远、抗干扰能力要求较高的场景。
信道上数据传输的方式
信道上数据传输的方式
信道上数据传输的方式主要有以下几种：
1.基带传输：在信道上直接传输基带信号的方式称为基带传输。
基带信号绝
大多数是数字信号，计算机网络内往往采用基带传输。
2.频带传输：将基带信号转换为频率表示的模拟信号来传输的方式，称为频
带传输。
例如，使用电话线进行远距离数据通信，需要将数字信号调制成音频信号再发送和传输，接收端再将音频信号解调数数字信号。
3.宽带传输：将信道分成多个子信道，分别传输音频、视频和数字信号的方
式。
此外，数据传输方式（data transmission mode），是数据在信道上传送所采取的方式。
按顺序分类包括并行传输和串行传输，按数据传输的同步方式可分为同步传输和异步传输。
以上信息仅供参考，如有需要，建议咨询专业技术人员。
数字信号的基带传输 (2)
21
b. 无在线检错能力
双极性信号
在正逻辑中: 二进制 “1”——〉+AV 二进制 “0”——〉 - A V
优点: a. 如果0、1等概，则无直流分量
b. 抗干扰能力比单极性信号强 缺点: a.需要两种电源 b. 无在线检错能力
应用 : 机内码，近距离接口码
5
基本概念
二、基带传输与频带传输
数字基带信号：未经调制的数字信号，它所占据的频谱是从零
频或很低频率开始的。
基带传输：将数字基带信号通过基带信道(传递函数为低通型)传
输 —— 信号频谱不搬移，直接传送。
同轴电缆，双绞线 频带信号：数字基带信号经正弦波调制的带通信号 频带传输：将数字带通信号通过带通信道传输
（1）齐次性
若 x(t ) T y(t )
则x(t ) T y(t )
（2）可叠加性
y1 t T x1 t ,
y2 t T x2 t
yt T x1 (t ) x2 (t ) T x1 (t ) T x2 (t )
假定通过系统前的信号为X(t)，通过系统后的信号为Y(t)，
不失真系统只能导致信号如下改变：
Y (t ) kX (t t 0 )
13
系统对信号的作用如下：
输入信号
系统
输出信号
Y ( ) X ( ) H ( )
不失真系统信号输出：
X(t )
h(t )
Y( t )
Y ( t ) kX( t t0 )
光纤, 无线
6
基带和频带传输模型
数字信号 码型生成器 数字信道 接收 滤波器 抽样判决器
第三章计算机网络技术基础网络拓扑结构(教师用)
第三章计算机网络技术基础第一节计算机网络的拓扑结构导学案一、第二章数据通信基础巩固练习（一）。
选择题1．下列有关数据通信的说法中，______是不正确的。
A）基带传输是将音频信号调制成数字信号后发送和传输B）频带传输是把数字信号调制成音频信号后发送和传输C）异步传输可以在任何时刻向信道发送信号D）同步传输是以报文或分组为单位进行传输【解题指导】基带传输是指将数字设备发出的数字信号原封不动地送入信道上去传输；而频带传输则是把数据设备上发出的数字信号调制成音频信号后再发送和传输，到过接收端时再把音频信号解调成原来的数字信号来进行的数据传输；异步传输是终端可以在任何时刻向信道发送信号，而同步传输方式中数据以报文或分组为单位进行传送，且字符的发送与时间同步。
答案：A2．在数据传输过程中，接收和发送共享同一信道的通信方式是。
Ａ）单工Ｂ）半双工Ｃ）全双工Ｄ）自动答案：B【解题指导】单工因只能进行一个方向的数据传输，只需一个信道，而全双工需要两个信道分别传送两个方向上的信号；半双工要求通信双方不在同一时刻同时发送信息或接收信息，但可以进行双向通信，因此也需要两个信道，不存在自动方式。
3．下列关于电路交换说法中正确的是：A）线路利用率高B）电路交换中的结点对传输的信号不做任何处理C）信道的通信速低D）通信双方不必同时工作。
答案：B【解题指导】线路交换中由于通信双方必须建立好连接后通信双方必须同时被激活才可以进行通信，其线路的利用率不高，但通信速率高、实时性好，另一方面电路交换中的结点仅负责按位转发信息，而对传输的信号不做任何处理。
4．不是衡量信道传输性能好坏的技术指标。
A ）带宽B）数据传输率C）信道容量D）通信介质答案：D【解题指导】通信介质是传输信号的媒体，信道传输性能的了坏是由带宽、数据传输率及信道容量所决定的。
5．是信息传输的物理信道。
A)信道B)介质Ｃ) 编码Ｄ)数据答案:B【解题指导】信道是一种逻辑概念,通常一条传输线路根据所用的复用技术可做多个信道所用,而传输介质则是一条实际的物理信道,编码和数据仅仅是两种不同的信息表示形式。
《5G移动通信系统及关键技术》第03章 5G无线技术3.2-3.3
3.2.1 灵活双工技术
载波聚合（Carrier Aggregation，CA）——将多个不同频率（或者相同） 的载波聚合成一个更宽的频谱，同时也可以把一些不连续的 频谱碎片聚合到一起，从而达到提高带宽的效果 载波聚合、非载波聚合都可以采用灵活双工技术。 载波聚合应用场景中，网络可将原用于上行传输的频带用于 下行传输，并将该频带配置成辅载波辅小区； 非载波聚合应用场景中，网络可将原用于上行传输的频带用 于下行传输，并将该频带和上行频带配置成配对的频带。
1-17
3.2.2 同频同时双工
双工干扰分两类：
➢ 发射天线到接收天线的直达波 ➢ 经过多物体反射的多径到达波
全双工技术包括两方面：
➢ 全双工系统的自干扰抑制技术 ➢ 组网技术
双工干扰消除越多，系统频谱效率增益越大， 双工干扰被完全消除，则系统容量提升1倍。
1-18
3.2.2 同频同时双工
3、同时同频全双工中的干扰消除技术
简单，用户间干扰较小，但是受传输中信道衰落的影响比较 大。 – 间隔扩展子载波（Comb Spread Subcarriers），其特点是 通过频域扩展，增加频率分集，从而减少了信道衰落的影响。
多载波技术
(a) 分组子载波方式 (b) 间隔扩展thogonal Frequency Division Multiplexing）技 术是主流无线通信所采用的信号形式
Duplex，CCFD ——通信双方能够使用相同的时间、相同的频 率，同时发射和接收无线信号，从而将频谱效 率翻倍。 同频同时全双工的关键在于干扰的有效消除。
1-16
3.2.2 同频同时双工
2、同频同时全双工节点
节点基带信号经射频调制，从发射天线发出，而接收天线正在 接收来自期望信源的通信信号。
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同步系统
f DTE
码型变换器是将数据信号转换成更适合于信道传输的码型
发送滤波器进行信号波形转换
接收滤波器完成抑制带外噪声、均衡信号波形等功能，使其输出波形
更有利于抽样判决
同步系统作用是通过特定方法提取同步信息，并产生同步控制信号
抽样判决器是在位同步脉冲的控制下对信号波形抽样，并按照特定码
型的判决规则恢复原始数据信号
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3.1.1 常用基带信号
3.双极性归零码
编码规则：用高电平表示“1”，低电平表示“0”，
判决电平
Tb
t
特点及应用： 发送能量大有利于提高收端信比 无直流但低频成份大 不能提取同步信 判决电平容易稳定，无需线路接地
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3.1.1 常用基带信号
4.双极性不归零码
编码规则：用高电平表示“1”，低电平表示“0”，电平的持续时 间
第二项是其它码元在第k个码元抽样时刻的样值即码间干扰 通过设计h(t)的波形（即设计系统的传输特性H(ω)）可以实现无码间
干扰的传输，典型波形如下图所示
h(t)
h(t)
t
t
t0
t0+Tb
t0
t0+Tb
t0+2Tb
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3.3.1 码间干扰及其数学分析
经过上面分析，可以得出当h(t)满足下式时就可以消除码间干扰 1 k n
对于双极性信号：
1 “1”码元 an 1 “0”码元
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3.1.2 基带信号的频谱
2. 信号对应的功率谱
Ps ( f ) fb P(1 P) |G1( f ) G2 ( f ) |2
| fb[PG1(nfb ) (1 P)G2 (nfb )] |2 ( f nfb )
P(f)
P(f)
τ/Tb=50%
f
0
fb
2fb
(a) 单极性码
P(f)
AMI码 HDB3码
f 0 0.5fb fb
(c) AMI码和HDB3码
0
fb
f 2fb 3fb 4fb
(b) 单极性归零码
P(f)
0
fb
2fb
(d) 双极性码
不归零码
τ/Tb=50%归零码 f
3fb 4fb
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3.2 基带传输系统的组成
n
改写上式，得：
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3.3.1 码间干扰及其数学分析
y(t0 kTb ) ak h(t0 )
anh[t0 (k n)Tb ] nR (t0 kTb )
n ,n k
第一项对应第k个码元的样值
第三项nR(t0+kTb)是抽样时刻噪声的样值
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3.2.1 二进制传输基带传输系统
系统各部分波形如下图所示
a:
1
0
1
1
1
0
1
t
t
b:
Tb
c:
Tb
t
d:
t
e:
t
cp:
Tb t
样值：
f:
1
0
1
1
1
1*
1
t
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3.2.2 多进制传输基带传输系统
多进制基带传输系统结构二进制系统相比较，区别实在于收发两端 加二进制和M进制的转换设备 和二进制相较，多进制数据传输系统具有以下特点： 在码元速率相同的条件下，多进制系统可以实现更高的信息速率 在信息速率相同的条件下，有利于提高传输可靠性 多进制系统需要维持多个判决电平，在相同信号功率输入时，抵抗噪 声干扰的能力较弱，所以此时其系统误码率比二进制大 多进制系统设备更复杂
h(t) an (t nTb ) nR (t)
n
anh(t nTb ) nR (t)
n
如果对第k个码元抽样，抽样时刻为t0+kTb，则所得的样值是：
y(t0 kTb ) anh[t0 (k n)Tb ] nR (t0 kTb )
t 0 -A
特点及应用： 不包含直流分量，低频分量也很少 比较容易提取同步信息
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3.1.1 常用基带信号
7.三阶高密度双极性码(HDB3)
编码规则： B码(1码以及补救脉冲)用高低电平交替表示 V码(破坏脉冲)极性交替，且与其前面第一个B码极性相同 ；
11 0 00 0 1 1 0 00 0 0 0 0 0 1 1
本节内容提要： 3.2.1 二进制传输基带传输系统
二进制传输系统的组成以及各组成部分的功能
3.2.2 多进制传输基带传输系统
多进制传输系统的组成及其特点
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3.2.1 二进制传输基带传输系统
DTE
a
码型 变换器
b
基带波形形成网络H(ω)
发送 c 滤波器
信道
d 接收 滤波器
噪声
e 抽样 判决器
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3.1.1 常用基带信号
1.单极性不归零(NRZ)码
编码规则：高电平表示1码，零电平表示0码；波形如下：
101101
判决电平
Tb
t
特点及应用：
发送能量大有利于提高收端信噪比
带宽窄但直流和低频成分大；
不能提取同步信息
判决电平不易稳定
一般用于设备内部和短距离通信中。
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h(t) 1 H ()e jt d
2
当t=kTb时: h(k Tb )
1
2
H ()e jkTb d
对上式按照ωb=2π/Tb的长度用分段积分的形式表示为:
h(kTb )
1
2
n
nb
b
/
2
H
( )e
jk Tb
d
第三章 数据信号基带传输
内容简介 学习要求 学习目录 结束放映
0 1
0 100BASE-T
0 1 1 1 10
作者：蒋占军
内容简介
——基带传输是数据通信中的基本传输方式，数据终端只要经过 简单的电平和码型变换后就可以在信道中直接传输，主要应用在 局域网等短距离的数据传输中。 ——本章主要介绍基带信号的特性，基带传输系统的组成，无码 间干扰传输系统的设计，以及部分响应 、时域均衡以及数据扰码 等提高系统传输性能的技术 。
只需要对H(ω)作合理设计，在抽样判决器前就可以得到理想的波形
d (t) an (t nTb )
n
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3.3.1 码间干扰及其数学分析
假设信道噪声为加性噪声记作n(t),经过系统传输后输出为nR(t),则
y(t) d (t) h(t) nR (t)
返回 结束
3.1 数据基带信号
本节内容提要：
基带传输中设计或选择信号码型对时的要求：
不含直流分量，且高频分量和低频分量要少 便于定时于同步信息地提取 编码方案对信源透明 码型具有一定抗噪声性能 码型具有较高的编码 码型没有或者只有很小的误码增值 码型变换设备要简单可靠 本节将介绍NRZ码、双极性码、RZ码、双极性归零码、双相码、 AMI码、HDB3码等码性的编码规则、频谱组成、特点及应用等
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3.3 无码间干扰的基带传输
本节内容提要： 3.3.1 码间干扰及其数学分析
码间干扰的定义 码间干扰的数学表达 消除码间干扰的时域条件
3.3.2 无码间干扰的传输特性
无码间干扰传输的频域条件 理想低通传输特性 滚降传输特性
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3.3.1 码间干扰及其数学分析
码间干扰——由于系统的传输特性不理想，致使码元波形畸变，引起 前后码元相互干扰的现象
n
fb=1/Tb，数值上等于码元速率RB
G1(f)和G2(f)分别为g1(t)和g2(t)的傅氏变换
式中的第一项表示连续谱，由其可以确定信号的带宽
第二项是离散谱，由其可以判断信号有无直流分量以及是否包含
同步信息
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3.1.2 基带信号的频谱
部分码型的功率谱结构如下图所示 ：
3.1.1 常用基带信号
2.单极性归零(RZ)码
编码规则：高电平表示1码，零电平表示0码； 电平的持续时
间τ比码元周期Tb小，其波形如下：
101101
判决电平
τ Tb
t
占空比：τ/Tb ，典型的取值是τ/Tb=50% 特点及应用：
具有单极性码的大多特点但带宽增大，
可以直接提取同步信息
一般用于设备内部和短距离通信中。
nb b / 2
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3.3.2 无码间干扰的传输特性
用Hn(ω)表示第n个区间内的H(ω) 则 :
h(kTb )
1
2
n
H ( nb b / 2
nb b / 2 n
)e jkTb d
A
0
-A
B+ B- 0 0 0 V- B+ B- B+ 0 0 V+ B- 0 0 V- B+ B-
特点及应用：
破坏脉冲
补救脉冲
具有AMI码的所有优点
编译码电路较复杂
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3.1.1 常用基带信号
8.曼彻斯特码
编码规则： “1”用高低电平表示，“0”用低高电平表示 ；
绝对码an
1
1
0
理想波形