第二章 数据通信基础

2.1数据通信的基本概念

模拟数据取连续值，而数字数据取离散值。

如果信源产生的事模拟数据并以模拟信道传输，则叫模拟通信；如果信源发出的是模拟数据而以电子信号的形式传输，那么这种通信方式叫数字通信。如果信源发出的事数字数据，同样也是也有两种传输方式，但是都叫数据通信。数据通信是指信源和心宿中数据的形式是数字的。

2.2信道特性

信道带宽W=f₂-f₁

尼奎斯特定理：B=2W（Baud）

备注：有限带宽无噪声信道的极限波特率；一个数字脉冲=码元、码元速率=波特率（单位Baud）；信道带宽为W。

码元携带的信息由码元取的离散值个数决定。一个码元携带的信息量n（位）与码元的种类数有如下关系n=log₂N（N=2ⁿ）

单位时间内在信道上传送的信息量（位数）称为数据速率。

R=Blog₂N=2Wlog₂N(b/s)

备注:R表示数据速率，单位是每秒位 b/s、bps

香农定理：C=Wlog₂（1+S/N）

备注：W为信道带宽、S为信号的平均功率、N为噪声平均功率、S/N叫做信噪比。

分贝与信噪比的关系：dB=10log₁₀S/N

误码率用误码率来表示传输二进制位时出现差错的概率。

P_C=（N_C（出错位数））/（N（传送的总位数））

备注：误码率一般要求低于10^-6

信道延迟

2.3传输介质

双绞线：适用于短距离传输，距离过长就要加中继器。双绞线分为屏蔽双绞线（STP）和无屏蔽双绞线（UTP）。

同轴电缆：芯线为铜质导线，外包一层绝缘材料，再外面是由细铜丝组成的网状外导体，最外面再加一层绝缘塑料保护层。具有高带宽和极好的噪声抑制特性。

同轴电缆分两种：一种是特性阻抗为50欧用于传输数字信号；一种是特性阻抗为75欧的CATV电缆，用于传输模拟信号也叫宽带电缆网络。

宽带系统和基带系统的主要区别是模拟信号经过放大器后只能单向传输。

分裂和双缆配置是为了解决模拟信号经放大器后只能单向传输。

光缆：分为多模光纤和淡漠光纤。

无线信道：包括微波、红外和短波通信。

2.4数据编码

单极性码：只用正的或者负的电压表示数据。单极性码的抗噪性不不是很好。

极性码：分别用正负电压表示二进制数“0”“1”，抗干扰性好。

双极性码：

归零码：码元中间的信号回归到零电平，因此任意两个码元之间被零电平隔开。这种编码有更好的噪声抑制特性。

双相码：

不归零码：

曼彻斯特编码：是一种双相码。用高电平到低电平的转换边表示“0”，而用低电平到高电平的转换边表示“1”

查分曼彻斯特编码：有电平转换表示“0”，无电平转换表示“1”，用在令牌网中。

多电平编码：

4B/5B编码

2.5数字调制技术

用数字数据调制模拟信号叫做数字调制。

幅度键控（ASK）

频移键控（FSK）

相移键控（PSK）

正交幅度调制

2.6脉冲编码调制

用编码×××把模拟数据变换为数字信号的过程叫模拟数据的数字化。常用的数字化技术就是脉冲编码调制技术PCM,简称脉码调制。

取样—量化—编码

2.7扩频通信

频率跳动扩频、直接序列扩频

2.8通信方式和交换方式

数据通信方式通信放行：单工通信、半双工通信和全双工。

同步方式 异步传输和同步传输。

交换方式 电路交换、报文交换和分组交换。

电路交换：把发送方和接收方用一系列链路直接连通。特点：建立连接需要等待较长时间，交换方式适合于传输大量数据，传输少量信息时效率不高。

报文交换：存储—转发 优点：不建立专用链路，线路是共享的，线路利用率较高。

分组交换：所有分组在网络中传输有数据报和虚电路。

2.9多路复用技术

频分多路复用：是在一条传输介质上使用多个频率不用的模拟载波信号进行多路传输，这些载波可以警醒任何方式的调制。多用在无线电广播系统中。

时分多路复用TDM：要求各个子通道按时间片轮流地占用整个带宽。

波分多路复用WDM：使用在光纤通信中，不同的子信道用不同波长的广播承载，多了复用信道同时传送所有子信道的波长。

麻烦多路复用CDMA：也叫码分多址，是一种扩频多址数字通信技术，通过独特的代码序列建立信道。

数字传输系统：

同步数字系列：

2.10差错控制：出现的差错分为两类：一类是由热噪声引起的随机错误；另一类是冲击噪声引起的突发错误。

检错码：就笑言；检查和

海明码：

循环冗余校验码：其中任一有效码字经过循环移位后得到的码子仍然是有效码字，不论是右移还是左移，也不论移多少位。