基带传输的定义

模拟信号与数字信号波形
v(t)
t
v(t)
(a)模拟信号
t (b)数字信号
几个术语
❖ 数据(data)——运送信息的实体。 ❖ 信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现。 ❖ “模拟的”(analogous)——连续变化的。 ❖ “数字的”(digital)——取值是离散数值。 ❖ 调制——把数字信号转换为模拟信号的过程。 ❖ 解调——把模拟信号转换为数字信号的过程。
信道的最高码元传输速率
❖ 任何实际的信道都不是理想的，在传输 信号时会产生各种失真以及带来多种干 扰。
❖ 码元传输的速率越高，或信号传输的距 离越远，在信道的输出端的波形的失真 就越严重。
数字信号通过实际的信道
❖ 失真不严重
实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失百度文库）
输入信号波形
❖ 失真严重
实际的信道 （带宽受限、有噪声、干扰和失真）
数据编码方法
模拟数据编码 数字数据编码
振幅键控ASK 移频键控FSK 移相键控PSK 非归零码NRZ 曼彻斯特编码 差分曼彻斯特编码
数据 (a) ASK (b) FSK
模拟数据编码方法
0
1
0
0
1
0
ω
ω
ω2
ω1
ω2
ω2
ω1
ω2
π
0
π
π
0
π
(c) PSK(绝对)
+0
+π
+0
+0
+π
+0
(d) PSK(相对)
频带传输技术
频带传输的定义
❖ 利用模拟信道传输数据信号的方法称为 频带传输；
❖ 调制解调器（modem）是频带传输中最 典型的通信设备。
❖ 频带传输：在远距离通信时，需要将数字信 号调制成音频信号再发送和传输，接收端再 将音频信号解调成数字信号。由此可见，采 用频带传输时，要求在发送和接收端安装调 制解调器，这不仅解决了数字信号可用电话 线路传输，而且可以实现多路复用，提高信 道利用率。
2.2 数据通信的基础知识
2.2.1 数据通信系统的模型
数据通信系统
数字比特流 模拟信号
模拟信号 数字比特流
正文 PC 机 调制解调器
公用电话网
调制解调器
正文 PC 机
源系统
传输系统
目的系统
输 源点 输 发送器
发送
传输 系统
入
入
的信号
信
数
息
据
接收器
终点
接收
输
输
的信号
出
出
数
信
据
息
数据编码技术
数据编码类型
基带传输技术
基带传输的定义
❖ 在数据通信中，表示计算机二进制的比特序列的数 字数据信号是典型的矩形脉冲信号;
❖ 矩形脉冲信号的固有频带称做基本频带,简称为基带, 矩形脉冲信号就叫做基带信号;
❖ 在数字通信信道上，直接传送基带信号的方法称为 基带传输;
❖ 在发送端，基带传输的数据经过编码器变换变为直 接传输的基带信号，例如曼彻斯特编码或差分曼彻 斯特编码信号;
❖ 在接收端由解码器恢复成与发送端相同的矩形脉冲 信号;
❖ 基带传输是一种最基本的数据传输方式。
❖ 基带传输：指在通信电缆上原封不动地传输 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越大，传输距离 一般不超过2公里，超过时则需加中继器放大 信号，以便延长传输距离。
❖ 数据通信是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、 符号的二进制代码0、1比特序列的模拟或数字信号的
过程。
信号的概念
❖ 信号是数据在传输过程中电信号的表示形式； ❖ 模拟信号（analog signal）的信号电平是连
续变化的； ❖ 数字信号（digital signal）是用两种不同的
电平去表示0、1比特序列的电压脉冲信号 表示； ❖ 按照在传输介质上传输的信号类型，通信系 统分为模拟通信系统与数字通信系统两种。
屏蔽双绞线 STP
聚氯乙烯 套层
绝缘层 铜线
聚氯乙烯 套层
屏蔽层 绝缘层
铜线
双绞线
同轴电缆
同轴电缆
光线在光纤中的折射
包层 纤 芯
折射角 包层 （低折射率的媒体）
入射角
纤芯 （高折射率的媒体）
包层 （低折射率的媒体）
光纤的工作原理
低折射率 高折射率 (包层) (纤芯)
光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射
输出信号波形 (失真不严重)
输入信号波形
输出信号波形 (失真严重)
导向传输媒体
❖ 双绞线
屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair) 无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted
Pair)
❖ 同轴电缆
50 同轴电缆 75 同轴电缆
❖ 光缆
双绞线
无屏蔽双绞线 UTP
数据通信的基本概念
信息、数据与信号
❖ 通信的目的是交换信息， 信息的载体可以是数字、文 字、语音、图形或图像，计算机产生的信息一般是字 母、数字、语音、图形或图像的组合；
❖ 为了传送这些信息，首先要将字母、数字、语音、图 形或图像用二进制代码的数据来表示；
❖ 为了传输二进制代码的数据，必须将它们用模拟或数 字信号编码的方式表示；
数字数据编码方法
数据 (a)非归零码
同步时钟
0
1
0
0
1
0
1
1
(b)曼彻斯特编码
(c)差分曼彻斯特编码
基带(baseband)信号和 宽带(broadband)信号
❖ 基带信号就是将数字信号 1 或 0 直接用两 种不同的电压来表示，然后送到线路上去 传输。
❖ 宽带信号则是将基带信号进行调制后形成 的频分复用模拟信号。
❖ 根据微波传输距地面的远近可分为地面 微波信道和空间微波信道。
❖ 地面微波信道：即通常所说的微波。地面 微波一般按直线传输，受各种因素的影响 ，微波在传输时也有不同程度的衰减和损 耗，因此，在远距离传输时，要在微波信 道的两个端点之间建立若干个中继站。经 过多个中继站的“接力”，信息就被从发 送端传输到接收端。
物理层的基本概念
❖ 物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接 口的一些特性，即：
机械特性 指明接口所用接线器的形状和尺寸、引 线数目和排列、固定和锁定装置等等。
电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的电压 的范围。
功能特性 指明某条线上出现的某一电平的电压表 示何种意义。
规程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出 现顺序。
输入脉冲
多模光纤与单模光纤
多模光纤
输出脉冲
输入脉冲
单模光纤
输出脉冲
非导向传输媒体
❖ 无线传输所使用的频段很广。 ❖ 短波通信主要是靠电离层的反射，但短波信
道的通信质量较差。 ❖ 微波在空间主要是直线传播。
地面微波接力通信 卫星通信
无线电波
❖ 无线电波可分为短波和微波。短波信号 频率较低，传输时通信质量较差。计算 机网络中使用的无线介质主要是微波。 微波是一种频率很高的电磁波。