数据通信基础知识
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功率谱密度
lim Wf () T
|
FT()|2
T
(2-21)
功率谱密度的物理意义：以ω为中心的单位频谱 宽度内，信号f(t) 的频率分量对功率的贡献。
整理 15 ppt
2.2.2 信号的带宽
绝对带宽B——指信号频谱正频谱非零部分所对应 的频率范围。
零点带宽——指信号在0～ f b 的频率范围。
整理 13 ppt
第 2 章：内容提纲
2.1 信息、数据和信号 2.2 功率谱密度和信号带宽
2.3 传输方式和传输速率 2.4 传输质量 2.5 通信编码
整理 14 ppt
2.2 功率谱密度和信号的带宽
2.1.1 功率谱密度
对于任何一个有限时间的信号，它的频谱宽度却是 无限的，然而信号的大部分功率是集中在某个有限 的频谱宽度内的。因此，把包含信号大部分功率的 那部分频谱宽度，称为信号的有效带宽。
整理 10 ppt
2.1.3 信号(续1)
2、信号的特性
信号的特性表现在时间特性和频率特性两个方面。 时间特性主要指信号随时间变化的特性。信号随时
间变化的表现包含了信号的全部信息量。 频率特性是指信号可用频谱函数来表示的特性。频
谱函数表征信号的各频率成分，以及各频率成分的 振幅和相位。
整理 11 ppt
整理 5 ppt
ห้องสมุดไป่ตู้ 2.1.1 信息(续1)
如何衡量消息中所包含的信息呢？消息中包含信 息量与接收者在收到此消息前对某事件存在的不 确定性有关。
1948年，香农在《通信的数学理论》论文中给出 了关于信息的度量公式，他把信息定义为熵的减 少，即“用来消除不确定性的东西”。
根据香农理论，一条消息包含信息的多少称为信 息量。信息量的大小与消息所描述事件的出现概 率有关。如消息表示的事件是必然事件(概率为1)， 则该消息不含有任何信息量；如消息表示的事件 根本不可能发生(概率为0) ，则该消息含有无穷 的信息量。
数据分为模拟数据和数字数据。模拟数据在一段时 间内具有连续的值(如声音等)，而数字数据则具有 离散的值(如文本等)。
整理 9 ppt
2.1.3 信号
1、信号的分类
信号是数据的具体表示形式。目前常用的是电信号。 对数据通信有用的几种分类：
(1)连续信号与离散信号 (2)随机信号与确定信号 (3)周期信号与非周期信号
整理 8 ppt
2.1.2 数据
数据是对某一事实的不经解释并赋予一定含义的数 字、字母、文字等符号及其组合的原始表达。是消 息的一种表示形式，是传达某种意义或信息的实体。
当信息被表示为数据时，数据中就包含了信息。因 此，信息可以通过解释数据来产生。
信息强调“处理”和“使用”两个方面，尤其是 “使用”。
2.1.3 信号(续2)
3、信号的分析
一个通信系统的输入信号，称为激励；而输出信 号，称为响应。通信系统的功能和特性是通过怎 样的激劢而产生怎样的响应来体现的。
分析通信系统有两种方法：
时域分析法是利用信号的时间特性，把激励和响应看 成是时间函数的分析方法。
频域分析法是利用信号的频率特性，把激励和响应经 过傅立叶变换，将时间变量变换为频率变量进行分析 的分析方法。
通信是在源点与终点之间传递信息。信息和消息是 两个不同概念的名词。
消息是指能向人们表达客观物质运动和主观思维活 动的文字、符号、数据、语音和图像等。它具有两 个特点为：①能被通信双方所理解； ②可以相互传 递。
信息是指包含在消息中对通信者有意义的内容。消 息是信息的载体，消息中可能包含有信息。
2.1.1 信息(续3)
整条消息所具有的信息量是所有这样的信息量在 不同的 i 值时之总和。
m1
m1
I niplopg i n pilopg i
i0
i0
(2-2)
每个符号包含的平均信息量是
m1
m1
H nip lopig/n pilopig
i0
i0
(2-4)
平均信息量是每个符号所含信息量的统计平均值， 其单位为比特/符号。平均信息量又称为熵。
数据通信与计算机网络
（第 3 版）
课件
杨心强 陈国友编著
电子工业出版社
2007 年6 月
整理 1 ppt
数据通信与计算机网络
第 2 章 数据通信基础知识
整理 2 ppt
第 2 章 数据通信基础知识
教学目的
通过本章学习，要 求掌握数据通信的 必备知识和常用术 语
学习内容
信息、数据和信号 功率谱密度和信号带宽 传输方式和传输速率 传输质量 通信编码
整理 6 ppt
2.1.1 信息(续2)
香农规定，一条消息所荷载的信息量等于它所表 示的事件发生的概率P的倒数的对数。
I loga 1ploga p
(2-1)
对于一条含有m个符号的消息，每个符号出现的 概率不同。当m很大，共出现了n次，则它具有 的信息量是
Ii niPloP gi
整理 7 ppt
整理 12 ppt
2.1.3 信号(续3)
4、数据与信号
通信系统中的电信号有模拟信号和数字信号，而 数据又有模拟数据和数字数据。
无论是模拟数据还是数字数据都能编码成模拟信 号或数字信号。选择何种编码方式取决于需满足 的要求和可能提供的传输媒体和通信设施。
数据和信号的四种组合：
(1)数字数据，数字信号(如0/1→高低电平) (2)数字数据，模拟信号(如ASK、FSK和PSK) (3)模拟数据，数字信号(如话音信号的PCM调制) (4)模拟数据，模拟信号(如AM、FM和PM)
整理 3 ppt
第 2 章：内容提纲
2.1 信息、数据和信号 2.2 功率谱密度和信号带宽 2.3 传输方式和传输速率 2.4 传输质量 2.5 通信编码
整理 4 ppt
2.1 信息、数据和信号
2.1.1 信息
1975年有人曾对信息的定义做过统计，共有39种。 当时并没有公认、完整、统一的定义。
P(f)
P(f)
- fb
0
fb
f
B
0
fb
f
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2.2.2 信号的带宽(续1)
百分比带宽——指在给定频率范围0～ f 内，信号
功率占总功率的比值为 %，定义0～f 为百分比 带宽。通常取 %为90%、96%和99f %等。
半功率带宽——设信号频谱在 处为最大值， 而 f0(f1, f2)，且 P (f1 ) P (f2 ) 0 .5 P (f0 )，定义 f1 ～ f 2的频率范围为半功率带宽。
lim Wf () T
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FT()|2
T
(2-21)
功率谱密度的物理意义：以ω为中心的单位频谱 宽度内，信号f(t) 的频率分量对功率的贡献。
整理 15 ppt
2.2.2 信号的带宽
绝对带宽B——指信号频谱正频谱非零部分所对应 的频率范围。
零点带宽——指信号在0～ f b 的频率范围。
整理 13 ppt
第 2 章：内容提纲
2.1 信息、数据和信号 2.2 功率谱密度和信号带宽
2.3 传输方式和传输速率 2.4 传输质量 2.5 通信编码
整理 14 ppt
2.2 功率谱密度和信号的带宽
2.1.1 功率谱密度
对于任何一个有限时间的信号，它的频谱宽度却是 无限的，然而信号的大部分功率是集中在某个有限 的频谱宽度内的。因此，把包含信号大部分功率的 那部分频谱宽度，称为信号的有效带宽。
整理 10 ppt
2.1.3 信号(续1)
2、信号的特性
信号的特性表现在时间特性和频率特性两个方面。 时间特性主要指信号随时间变化的特性。信号随时
间变化的表现包含了信号的全部信息量。 频率特性是指信号可用频谱函数来表示的特性。频
谱函数表征信号的各频率成分，以及各频率成分的 振幅和相位。
整理 11 ppt
整理 5 ppt
ห้องสมุดไป่ตู้ 2.1.1 信息(续1)
如何衡量消息中所包含的信息呢？消息中包含信 息量与接收者在收到此消息前对某事件存在的不 确定性有关。
1948年，香农在《通信的数学理论》论文中给出 了关于信息的度量公式，他把信息定义为熵的减 少，即“用来消除不确定性的东西”。
根据香农理论，一条消息包含信息的多少称为信 息量。信息量的大小与消息所描述事件的出现概 率有关。如消息表示的事件是必然事件(概率为1)， 则该消息不含有任何信息量；如消息表示的事件 根本不可能发生(概率为0) ，则该消息含有无穷 的信息量。
数据分为模拟数据和数字数据。模拟数据在一段时 间内具有连续的值(如声音等)，而数字数据则具有 离散的值(如文本等)。
整理 9 ppt
2.1.3 信号
1、信号的分类
信号是数据的具体表示形式。目前常用的是电信号。 对数据通信有用的几种分类：
(1)连续信号与离散信号 (2)随机信号与确定信号 (3)周期信号与非周期信号
整理 8 ppt
2.1.2 数据
数据是对某一事实的不经解释并赋予一定含义的数 字、字母、文字等符号及其组合的原始表达。是消 息的一种表示形式，是传达某种意义或信息的实体。
当信息被表示为数据时，数据中就包含了信息。因 此，信息可以通过解释数据来产生。
信息强调“处理”和“使用”两个方面，尤其是 “使用”。
2.1.3 信号(续2)
3、信号的分析
一个通信系统的输入信号，称为激励；而输出信 号，称为响应。通信系统的功能和特性是通过怎 样的激劢而产生怎样的响应来体现的。
分析通信系统有两种方法：
时域分析法是利用信号的时间特性，把激励和响应看 成是时间函数的分析方法。
频域分析法是利用信号的频率特性，把激励和响应经 过傅立叶变换，将时间变量变换为频率变量进行分析 的分析方法。
通信是在源点与终点之间传递信息。信息和消息是 两个不同概念的名词。
消息是指能向人们表达客观物质运动和主观思维活 动的文字、符号、数据、语音和图像等。它具有两 个特点为：①能被通信双方所理解； ②可以相互传 递。
信息是指包含在消息中对通信者有意义的内容。消 息是信息的载体，消息中可能包含有信息。
2.1.1 信息(续3)
整条消息所具有的信息量是所有这样的信息量在 不同的 i 值时之总和。
m1
m1
I niplopg i n pilopg i
i0
i0
(2-2)
每个符号包含的平均信息量是
m1
m1
H nip lopig/n pilopig
i0
i0
(2-4)
平均信息量是每个符号所含信息量的统计平均值， 其单位为比特/符号。平均信息量又称为熵。
数据通信与计算机网络
（第 3 版）
课件
杨心强 陈国友编著
电子工业出版社
2007 年6 月
整理 1 ppt
数据通信与计算机网络
第 2 章 数据通信基础知识
整理 2 ppt
第 2 章 数据通信基础知识
教学目的
通过本章学习，要 求掌握数据通信的 必备知识和常用术 语
学习内容
信息、数据和信号 功率谱密度和信号带宽 传输方式和传输速率 传输质量 通信编码
整理 6 ppt
2.1.1 信息(续2)
香农规定，一条消息所荷载的信息量等于它所表 示的事件发生的概率P的倒数的对数。
I loga 1ploga p
(2-1)
对于一条含有m个符号的消息，每个符号出现的 概率不同。当m很大，共出现了n次，则它具有 的信息量是
Ii niPloP gi
整理 7 ppt
整理 12 ppt
2.1.3 信号(续3)
4、数据与信号
通信系统中的电信号有模拟信号和数字信号，而 数据又有模拟数据和数字数据。
无论是模拟数据还是数字数据都能编码成模拟信 号或数字信号。选择何种编码方式取决于需满足 的要求和可能提供的传输媒体和通信设施。
数据和信号的四种组合：
(1)数字数据，数字信号(如0/1→高低电平) (2)数字数据，模拟信号(如ASK、FSK和PSK) (3)模拟数据，数字信号(如话音信号的PCM调制) (4)模拟数据，模拟信号(如AM、FM和PM)
整理 3 ppt
第 2 章：内容提纲
2.1 信息、数据和信号 2.2 功率谱密度和信号带宽 2.3 传输方式和传输速率 2.4 传输质量 2.5 通信编码
整理 4 ppt
2.1 信息、数据和信号
2.1.1 信息
1975年有人曾对信息的定义做过统计，共有39种。 当时并没有公认、完整、统一的定义。
P(f)
P(f)
- fb
0
fb
f
B
0
fb
f
整理 16 ppt
2.2.2 信号的带宽(续1)
百分比带宽——指在给定频率范围0～ f 内，信号
功率占总功率的比值为 %，定义0～f 为百分比 带宽。通常取 %为90%、96%和99f %等。
半功率带宽——设信号频谱在 处为最大值， 而 f0(f1, f2)，且 P (f1 ) P (f2 ) 0 .5 P (f0 )，定义 f1 ～ f 2的频率范围为半功率带宽。