数据通信基础

数据通信系统的构成。

 在计算机网络中，主要使用计算机技术和通信技术。本章介绍的内容是数据通信基础。

首先，简要介绍一下数据通信系统，一个完整的数据通信系统，一般由源计算机、目的计算机、传输数据和通信线路组成。

在数据通信系统中，通常将源计算机、目的计算机称作DTE，即数据终端设备。DTE使用的数据与通信线路传输的数据，从类型来看，大多数的时候是不一样的，需要进行变换。进行信号变换的设备称作DCE，即信号变换器。 在计算机网络发展的初期，DTE中使用的是数字信号，通信线路传输的是模拟信号。DCE负责信号变换，典型的设备是modem，即调制解调器。

接下来介绍调制与解调制，通常将数字信号变换为模拟信号称作调制；将将模拟信号变换为数字信号称作解调制。二者的变换方法是相似的，通常在同一个设备上实现。

请各位同学注意，DTE中也可以使用模拟信号，在通信线路传输的可以是数字信号，例如现在的电话系统。因此，这个数据通信系统的模型具有通用性，只要信号需要变换，就可以使用这个系统。

数字信号与模拟信号

 

数字信号与模拟信号

数字信号与模拟信号，是计算机网络中使用的，两类重要的信号。

模拟信号的特点，是信号的波高和频率连续变化。而数字信号是离散的。

如果传输线路的材质是金属结构，会造成传输信号的衰减。金属材质的导体自身存在电阻，称作阻抗；金属导体与大地之间构成电容，称作容抗。所谓衰减，是指在传输过程中，受到阻抗和容抗的影响，信号发生失真变形，在传输一定距离后，信息表达不准确。

由于模拟信号的波高和频率连续变化，因此在传输一定距离内，信号衰减较小，信息保留相对完整；而数字信号是由多个频率的波形叠加而成，各个波形衰减速度不同，在传输的过程中，信号变形比较严重，信息缺失较多。

接下来介绍信道的概念，信道是指向某一方向传输信息的媒体。使用数字信号的信道称作数字信道；使用模拟信号的信道称作模拟信道。

模拟信号

模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。 或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。

模拟信号是指用连续变化的物理量所表达的信息，如温度、湿度、压力、长度、电流、电压等等，我们通常又把模拟信号称为连续信号，它在一定的时间范围内可以有无限多个不同的取值。

模拟数据（模拟量）一般采用模拟信号，例如用一系列连续变化的电磁波(如无线电与电视广播中的电磁波)，或电压信号(如电话传输中的音频电压信号)来表示。当模拟信号采用连续变化的电磁波来表示时，电磁波本身既是信号载体，同时作为传输介质；而当模拟信号采用连续变化的信号电压来表示时，它一般通过传统的模拟信号传输线路(例如电话网、有线电视网)来传输。 

模拟信号和数字信号之间可以相互转换：模拟信号一般通过PCM脉码调制(PulseCode Modulation)方法量化为数字信号，即让模拟信号的不同幅度分别对应不同的二进制值，例如采用8位编码可将模拟信号量化为2^8=256个量级，实用中常采取24位或30位编码；数字信号一般通过对载波进行移相(Phase Shift)的方法转换为模拟信号。

这里的模拟信号是指电压和电流信号，对模拟信号的处理技术主要包括模拟量的选通、模拟量的放大、信号滤波、电流电压的转换、V/F转换、A/D转换等。

首先介绍 模拟通道选通

单片机测控系统有时需要进行多路和多参数的采集和控制，如果每一路都单独采用各自的输入回路，即每一路都采用放大、滤波、采样/保持，A/D等环节，不仅成本比单路成倍增加，而且会导致系统体积庞大，且由于模拟器件、阻容元件参数特性不一致，对系统的校准带来很大困难；并且对于多路巡检如128路信号采集情况，每路单独采用一个回路几乎是不可能的。因此，除特殊情况下采用多路独立的放大、A/D外，通常采用公共的采样/保持及A/D转换电路(有时甚至可将某些放大电路共用)，利用多路模拟开关，可以方便实现共用。

接下来介绍，信号滤波

从 传感器或其它接收设备获得的电信号，由于传输过程中的各种噪声干扰，工作现场的电磁干扰，前段电路本身的影响，往往会有多种频率成分的噪声信号，严重情况 下，这种噪声信号甚至会淹没有效输入信号，致使测试无法正常进行。为了减少噪声信号对测控过程的影响，需采取滤波措施，滤除干扰噪声，提高系统的信噪比(S/N)。

过去常用模拟滤波电路实现滤波，模拟滤波的技术较为成熟。模拟滤波可分为有源滤波和无源滤波。设计有源滤波器，首先根据所要求的幅频特性，寻找可实现的有理函数进行逼近设计。常用的逼近函数有：波待瓦兹（Butterworth)函数、切比雪夫(Chebyshev)函数，贝塞尔(Besel)函数等，然后计算电路参数，完成设计。

在单片机系统中，首先在设计硬件是对信号采取抗干扰措施，然后在设计软件时，对采集到的数据进行消除干扰的处理，以进一步消除附加在数据中的各式各样的干扰，使采集到的数据能够真实的反映现场的情况。下面介绍的几种工控中常用的数字滤波技术。

（1）死区处理

从 工业现场采集到的信号往往会在一定的范围内不断的波动，或者说有频率较高、能量不大的干扰叠加在信号上，这种情况往往出现在应用工控板卡的场合，此时采集 到的数据有效值的最后一位不停的波动，难以稳定。这种情况可以采取死区处理，把波动的值进行死区处理，只有当变化超出某值时才认为该值发生了变化。比如编 程时可以先对数据除以10，然后取整，去掉波动项。

（2）算术平均值法

在一个周期内的不同时间点取样，然后求其平均值，这种方法可以有效的消除周期性的干扰。同样，这种方法还可以推广成为连续几个周期进行平均。

（3）中值滤波法

这 种方法的原理是将采集到的若干个周期的变量值进行排序，然后取排好顺序的值得中间的值，这种方法可以有效的防止受到突发性脉冲干扰的数据进入。在实际使用 时，排序的周期的数量要选择适当，如果选择过小，可能起不到去除干扰的作用，选择的数量过大，会造成采样数据的时延过大，造成系统性能变差。

（4）低通滤波法

这种滤波方式相当于使采集到的数据通过一次低通滤波器。来自现场的信号往往是4~20mA信号，它的变化一般比较缓慢，而干扰一般带有突发性的特点，变化频率较高，而低通滤波器就可以滤除这种干扰，这就是低通滤波的原理。实际使用时，根据信号的带宽，合理选择Q值。

（5）滑动滤波法

滑 动滤波法是由一阶低通滤波法推广而来的。现场信号一般都是平滑的，不会出现突变，如果接收到的信号有突变，那么很可能就是干扰。滑动滤波法就是基于这个原 理，把所有的突变都视为干扰，并且通过平滑去掉干扰。应用这种方法，只能处理平滑信号，并且不同的场合，数据处理过程也要做相应调整。

在实际使用时，常常需要结合多种方法，以其它滤波的效果。比如在中值滤波法中，加入平均值滤波，借以提高滤波的性能。

然后介绍 电流电压的转换

电压信号可以经由A/D转换器件转换成数字信号然后采集，但是电流不能直接由A/D 转换器转换。在应用中，先将电流转变成电压信号，然后进行转换。电流/电压转换在工业控制中应用非常广泛。

电流/电压转换最简单的方法是在被测电路中串入精密电阻，通过直接采集电阻两端的电压来获得电流。A/D器件只能转换一定范围的电压信号，所以在电流/电压转换过程中，需要选择合适阻值的精密电阻。如果电流的动态范围较多，还必须在后端加入放大器进行二次处理。经过多次处理，会损失测量的精度。21世纪有很多电流/电压转换芯片，其响应时间、线性度、漂移等指标均很理想，且能适应大范围大电流的测量。

最后介绍 电压频率的转换

频率接口有以下特点：

(1)接口简单、占用硬件资源少。频率信号通过任一根I/O口线或作为中断源及计数时钟输入系统。

(2)抗干扰性能好。V/F转换本身是一个积分过程，且用V/F转换器实现A/D转换，就是频率计数过程，相当于在计数时间内对频率信号进行积分，因而有较强的抗干扰能力。另外可采用光电耦合连接V/F转换器与单片机之间的通道，实现隔离。

(3)便于远距离传输。可通过调制进行无线传输或光传输。

由于以上这些特点，V/F转换器适用于一些非快速而需进行远距离信号传输的A/D转换过程。利用V/F变换，还可以减化电路、降低成本、提高性价比。

综上，介绍了模拟信号，模拟信号的处理技术主要包括模拟量的选通、模拟量的放大、信号滤波、电流电压的转换、电压频率的转换。本节内容要求各位同学了解即可。

数字信号

数字信号指自变量是离散的、因变量也是离散的信号，这种信号的自变量用整数表示，因变量用有限数字中的一个数字来表示。在计算机中，数字信号的大小常用有限位的二进制数表示，例如，字长为2位的二进制数可表示4种数字信号，它们是00、01、10和11 。

由于数字信号是用两种物理状态来表示0和1的，故其抵抗材料本身干扰和环境干扰的能力都比模拟信号强很多；在现代技术的信号处理中，数字信号发挥的作用越来越大，几乎复杂的信号处理都离不开数字信号；或者说，只要能把解决问题的方法用数学公式表示，就能用计算机来处理代表物理量的数字信号。

 在数字电路中，由于数字信号只有0、1两个状态，它的值是通过中央值来判断的，在中央值以下规定为0，以上规定为1， 所以即使混人了其他干扰信号，只要干扰信号的值不超过闽值范围，就可以再现出原来的信号。即使因干扰信号的值超过阂值范围而出现了误码，只要采用一定的编 码技术，也很容易将出错的信号检测出来并加以纠正因此，与模拟信号相比，数字信号在传输过程中具有更高的抗干扰能力，更远的传输距离，且失真幅度小。

数 字信号在传输过程中不仅具有较高的抗干扰性，还可以通过压缩，占用较少的带宽，实现在相同的带宽内传输更多、更高音频、视频等数字信号的效果。此外，数字 信号还可用半导体存储器来存储，并可直接用于计算机处理。若将电话、传真、电视所处理的音频、文本、视频等数据及其他各种不同形式的信号都转换成数字脉冲 来传输，还有利于组成统一的通信网。

从原始信号转换到数字信号一般要经地抽样、量化和编码这样三个过程。抽样是指每隔一小段时间,取原始信号的一个值。间隔时间越短,单位时间内取的样值也越多,这样取出的一组样值也就越接近原来的信号。抽样以后要进行量化，量化就是把取出的各种各样的样值仅用我们指定的若干个值来表示。最后就是编码,把量化后的值分别编成仅由0和1这两个数字组成的序列,由脉冲信号发生器生成相应的数字信号。这样就可以用数字信号进行传送了。

首先介绍 抽样

话音信号是模拟信号，它不仅在幅度取值上是连续的，而且在时间上也是连续的。所谓抽样就是每隔一定的时间间隔T，抽取话音信号的一个瞬时幅度值(抽样值)，抽样后所得出的一系列在时间上离散的抽样值称为样值序列。抽样后的样值序列在时间上是离散的，可将各个抽样值经过量化、编码变换成二进制数字信号。理论和实践证明，只要抽样脉冲频率f≥2fm (fm是话音信号的最高频率)，则抽样后的样值序列可不失真地还原成原来的话音信号。

例如，一路电话信号的频带为300～3400Hz，fm=3400Hz，则抽样频率f≥2×3400=6800Hz。如按6800Hz的抽样频率对300～3400Hz的电话信号抽样，则抽样后的样值序列可不失真地还原成原来的话音信号，话音信号的抽样频率通常取8000Hz。  

接下来介绍 量化

抽样把模拟信号变成了时间上离散的脉冲信号，但脉冲的幅度仍然是模拟的，还必须进行离散化处理，才能最终用数码来表示。这就要对幅值进行舍零取整的处理，这个过程称为量化。量化有两种方式，量化方式中，取整时只舍不入，即0～1伏间的所有输入电压都输出0伏，1～2伏间所有输入电压都输出1伏等。采用这种量化方式，输入电压总是大于输出电压，因此产生的量化误差总是正的，最大量化误差等于两个相邻量化级的间隔Δ。量化方式在取整时有舍有入，即0～0.5伏间的输入电压都输出0伏，0.5～1?5伏间的输出电压都输出1伏等等。采用这种量化方式量化误差有正有负，量化误差的绝对值最大为Δ/2。因此，采用有舍有入法进行量化，误差较小。

实际信号可以看成量化输出信号与量化误差之和，因此只用量化输出信号来代替原信号就会有失真。一般说来，可以把量化误差的幅度概率分布看成在-Δ/2～+Δ/2之间的均匀分布。可以证明，量化失真功率?， 即与最小量化间隔的平方成正比。最小量化间隔越小，失真就越小。最小量化间隔越小，用来表示一定幅度的模拟信号时所需要的量化级数就越多，因此处理和传输 就越复杂。所以，量化既要尽量减少量化级数，又要使量化失真看不出来。一般都用一个二进制数来表示某一量化级数，经过传输在接收端再按照这个二进制数来恢 复原信号的幅值。所谓量化比特数是指要区分所有量化级所需几位二进制数。例如，有8个量化级，那么可用三位二进制数来区分，因为，称8个量化级的量化为3比特量化。8比特量化则是指共有个量化级的量化。

最后介绍 编码

抽样、量化后的信号还不是数字信号，需要把它转换成数字编码脉冲，这一过程称为编码。最简单的编码方式是二进制编码。具体说来，就是用n比 特二进制码来表示已经量化了的样值，每个二进制数对应一个量化值，然后把它们排列，得到由二值脉冲组成的数字信息流。编码过程在接收端，可以按所收到的信 息重新组成原来的样值，再经过低通滤波器恢复原信号。用这样方式组成的脉冲串的频率等于抽样频率与量化比特数的积，称为所传输数字信号的数码率。显然，抽 样频率越高，量化比特数越大，数码率就越高，所需要的传输带宽就越宽。除了上述的自然二进制码，还有其他形式的二进制码，如格雷码和折叠二进制码等。

在 通信理论中，编码分为信源编码和信道编码两大类。所谓信源编码是指将信号源中多余的信息除去，形成一个适合用来传输的信号。为了抑制信道噪声对信号的干 扰，往往还需要对信号进行再编码，编成在接收端不易为干扰所弄错的形式，这称为信道编码。为了对付干扰，必须花费更多的时间，传送一些多余的重复信号，从 而占用了更多频带，这是通信理论中的一条基本原理。

综上，介绍了数字信号，数字信号在传输过程中不仅具有较高的抗干扰性，还可以通过压缩，占用较少的带宽，简要介绍了从原始信号转换到数字信号所进行的抽样、量化和编码三个过程。

 

基带信号与宽带信号

 

基带信号与宽带信号

基带信号，即Baseband，特点是一次只在介质上发送一个信号，信号不做处理，直接送上线路。例如双绞线使用的就是基带信号。

 

 宽带信号，即Broadband，是将基带信号经过调制后形成频分复用信号。宽带信号中可以包括多路的基带信号，比较常用的是，将不同的基带信号通过调整，使得各个基带信号处于不同的频率。有线电视中传递的信号就是宽带信号。

基带传输

基带传输，一种不搬移基带信号频谱的传输方式。未对载波调制的待传信号称为基带信号，它所占的频带称为基带，基带的高限频率与低限频率之比通常远大于1。

基带传输广泛用于音频电缆和同轴电缆等传送数字电话信号,同时,在数据传输方面的应用也日益扩大。通带传输系统中调制前和调制后对基带信号处理仍须利用基带传输原理，采用线性调制的通带传输系统可以变换为等效基带传输来分析。

基带传输常用的传输码波形有归零码、不归零码、传号差分码、双相码、交替传号反转码（AMI码）等。归零码是用窄脉冲代表“1”码,没有脉冲代表“0”码。不归零码是在一个码周期内维持一种电平,如高电平代表“1”,低电平代表“0”。传号差分码是用电平的变化来代表“1”(称“1”为传号)，电平不变代表“0”。差分码用于信号传输中高低电平会反转的场合。双相码又称分相码或曼彻斯特码，用10组合代表“1”，01组合代表“0”。

双相码的优点是：没有直流分量，可用要求不高的交流耦合电路；01过渡频繁，有利于恢复定时信号等。它的缺点是传输码速加倍，所需频带加宽。交替传号反转码是用窄的正脉冲或负脉冲代表“1”,无脉冲代表“0”,正、负脉冲交替出现。这种码的优点是没有直流分量，可利用正、负脉冲交替规律来监视误码；它的缺点之一是处于长“0”时,恢复定时信号困难。此外，还有多种其他传输码型。例如，利于传输或节省频带的有部分响应编码、多电平码；利于定时信号恢复的有加扰二元码、高密度双极性码、编码传号反转码等。

传输速率

 

传输速率

传输速率有两种表示方法，采用不同的单位，分别是比特率和波特率。

比特率，写作bps或者 b/p，即单位时间传送的信息量。例如千兆的交换机，在1秒内可以完成1000兆比特的传输。

波特率，即baud，是设备每秒中发生信号变化的次数。当变化次数为一次时，等同于比特率，如今这个单位使用较少。

比特率

比特率是指每秒传送的比特(bit)数。单位为 bps(Bit Per Second)，比特率越高，传送数据速度越快。声音中的比特率是指将模拟声音信号转换成数字声音信号后，单位时间内的二进制数据量，是间接衡量音频质量的一个指标。视频中的比特率（码率）原理与声音中的相同，都是指由模拟信号转换为数字信号后，单位时间内的二进制数据量。

信道编码中，K符号大小的信源数据块通过编码映射为N符号大小的码字，则K/N成为码率，其中假设编码前后的符号表没有变化。 

在通信和计算机领域，比特率（Bitrate，变量Rbit）是单位时间内传输或处理的比特的数量。比特率经常在通信领域用作连接速度、传输速度、信道容量、最大吞吐量和数字带宽容量的同义词。

在数字多媒体领域，比特率是单位时间播放连续的媒体如压缩后的音频或视频的比特数量。在这个意义上讲，它相当于术语数字带宽消耗量，或吞吐量。

比特率规定使用“比特每秒”（bit/s或bps）为单位，经常和国际单位制词头关联在一起，如“千”（kbit/s或kbps），“兆”（Mbit/s或Mbps），“吉”（Gbit/s或Gbps) 和“太”（Tbit/s或Tbps）。

虽然经常作为"速度"的参考，比特率并不测量"距离"/时间，而是被传输或者被处理的"二进制码数量"/时间，所以应该把它和传播速度区分开来，传播速度依赖于传输的介质并且有通常的物理意义。

 在电信和计算机科学中，比特率 （bit rate) 是指信号（用数字二进制位表示）通过系统（设备、无线电波或导线）处理或传送的速率，即单位时间内处理或传输的数据量。

通常单位为“位每秒”（bit/s, b/s)，也写作bps。“b”应该总是小写，以避免与“字节每秒”（Bytes/s, B/s）混淆。——字节（Byte）是构成信息的单位，在计算机中作为处理数据的基本单位，1字节等于8位，即 1 Byte = 8 bits。

 通信和计算机行业内经常利用“类似国际单位制”的前缀来表示更大的衍生单位：

1000 bit/s = 1 kbit/s （一千位每秒）

1000 kbit/s = 1 Mbit/s （一兆或一百万位每秒）

1000 Mbit/s = 1 Gbit/s (一吉比特或十亿位每秒）。

（此处K和M分别为1000和100 0000，而不是涉及计算机存储器容量时的1024和104 8576）

常利用比特率衡量声音和视频文件质量。例子：音频文件中： 8 kbps 通话质量， 32 kbps 中波广播质量， 96 kbps FM广播质量， 128 kbps 普通MP3质量，1411 Kbps16位CD质量当描述比特率的时候，二进制乘数词头几乎从来不使用而基本使用国际单位制词头作为标准，十进制含义，不是旧的计算机初始的二进制含义。

比特率是指每秒传送的比特（bit）数。单位为bps(Bit Per Second），比特率越高，传送的数据越大。比特率表示经过编码（压缩）后的音、视频数据每秒钟需要用多少个比特来表示，而比特就是二进制里面最小的单位，要么是0，要么是1。比特率与音、视频压缩的关系，简单的说就是比特率越高，音、视频的质量就越好，但编码后的文件就越大；如果比特率越少则情况刚好相反。

比特率是指将模拟声音信号转换成数字声音信号后，单位时间内的二进制数据量，比特率越大的音质就越好（在相同的编码格式下，不同格式，无法比较）。作为一种数字音乐压缩效率的参考性指标，比特率表示单位时间（1秒）内传送的比特数bps（bit per second，位/秒）的速度。通常使用kbps（通俗地讲就是每秒钟1000比特）作为单位。CD中的数字音乐比特率为1411.2kbps（也就是记录1秒钟的cd音乐，需要1411.2×1000比特的数据），音乐文件的BIT RATE高是意味着在单位时间（1秒）内需要处理的数据量（BIT）多，也就是音乐文件的音质好的意思。但是，BIT RATE高时文件大小变大，会占据很多的内存容量，音乐文件最常用的bit rate是128kbps，MP3文件可以使用的一般是8-320kbps，但不同MP3机在这方面支持的范围不一样，大部分的是32-256Kbps，这个指数当然是越广越好了，不过320Kbps是暂时最高等级了。

ABR（Average Bitrate）平均比特率 是VBR的一种插值参数。LAME针对CBR不佳的文件体积比和VBR生成文件大小不定的特点独创了这种编码模式。ABR在指定的文件大小内，以每50帧（30帧约1秒）为一段，低频和不敏感频率使用相对低的流量，高频和大动态表现时使用高流量，可以做为VBR和CBR的一种折中选择。

 CBR（Constant Bitrate），常数比特率 指文件从头到尾都是一种位速率。相对于VBR和ABR来讲，它压缩出来的文件体积很大，而且音质相对于VBR和ABR不会有明显的提高。

 视频中的比特率（码率）原理与声音中的相同，都是指由模拟信号转换为数字信号的采样率。又叫做位速率或者码率。

 综上，介绍了比特率，比特率在多种场合都有应用，我们这里侧重通信领域的应用比特率越高，传送数据速度越快。声音中的比特率是指将模拟声音信号转换成数字声音信号后，单位时间内的二进制数据量，是间接衡量音频质量的一个指标。视频中的比特率（码率）原理与声音中的相同，都是指由模拟信号转换为数字信号后，单位时间内的二进制数据量

波特率

波特率，即单位时间内载波参数变化的次数。单片机或计算机在串口通信时的速率。指的是信号被调制以后在单位时间内的变化，如每秒钟传送240个字符，而每个字符格式包含10位（1个起始位，1个停止位，8个数据位），这时的波特率为240Bd，比特率为10位*240个/秒=2400bps。又比如每秒钟传送240个二进制位，这时的波特率为240Bd，比特率也是240bps。(但是一般调制速率大于波特率，比如曼彻斯特编码）

波特率，可以通俗的理解为一个设备在一秒钟内发送（或接收）了多少码元的数据。它是对符号传输速率的一种度量，1波特即指每秒传输1个码元符号（通过不同的调制方式，可以在一个码元符号上负载多个bit位信息），1比特每秒是指每秒传输1比特（bit）。 单位“波特”本身就已经是代表每秒的调制数，以“波特每秒”（Baud per second）为单位是一种常见的错误。

模拟线路信号的速率，以波形每秒的振荡数来衡量。如果数据不压缩，波特率等于每秒钟传输的数据位数，如果数据进行了压缩，那么每秒钟传输的数据位数通常大于调制速率，使得交换使用波特和比特/秒偶尔会产生错误。

在信息传输通道中，携带数据信息的信号单元叫码元，每秒钟通过信道传输的码元数称为码元传输速率，简称波特率。波特率是指数据信号对载波的调制速率，它用单位时间内载波调制状态改变的次数来表示(也就是每秒调制的符号数)，其单位是波特（Baud,symbol/s）。波特率是传输通道频宽的指标。

每秒钟通过信道传输的信息量称为位传输速率，也就是每秒钟传送的二进制位数,简称比特率。比特率表示有效数据的传输速率，用b/s 、bit/s、比特/秒，读作：比特每秒。

波特率与比特率的关系也可换算成：比特率=波特率*单个调制状态对应的二进制位数

例如假设数据传送速率为120符号/秒(symbol/s)(也就是波特率为120Baud)，又假设每一个符号为8位(bit)即八相调制(单个调制状态对应3个二进制位)，则其传送的比特率为(120symbol/s) *(3bit/symbol)=360bps.。

波特率是对信号传输速率的一种度量，通常以“波特”（baud）为单位。波特率有时候会同比特率混淆，实际上后者是对信息传输速率（传信率）的度量。波特率可以被理解为单位时间内传输码元符号的个数（传符号率），通过不同的调制方法可以在一个码元上负载多个比特信息。

波特率一般指的是调制解调器的通讯速度。波特率是指线路状态更改的次数。只有每个信号符合所传输数据的一位时，才等于每秒位数。

为了在彼此之间通讯，调制解调器必须使用相同的波特率进行操作。如果将调制解调器的波特率设置为高于其他的调制解调器的波特率，则较快的调制解调器通常要改变其波特率以匹配速度较慢的调制解调器。

比特率在数字信道中，比特率是数字信号的传输速率，它用单位时间内传输的二进制代码的有效位(bit)数来表示，其单位为每秒比特数bit/s(bps)、每秒千比特数(Kbps)或每秒兆比特数(Mbps)来表示(此处K和M分别为1000和1000000，而不是涉及计算机存储器容量时的1024和1048576)。

波特率 波特率指数据信号对载波的调制速率，它用单位时间内载波调制状态改变次数来表示，其单位为波特(Baud)。

比特率在数值上和波特率有这样的关系：

波特率与比特率的关系为：比特率=波特率X单个调制状态对应的二进制位数。

I=S*log2（N）

其中I为传信率，S为波特率，N为每个符号负载的信息量，以比特为单位。

如何区分两者？ 显然，两相调制(单个调制状态对应1个二进制位)的比特率等于波特率；四相调制(单个调制状态对应2个二进制位)的比特率为波特率的两倍；八相调制(单个调制状态对应3个二进制位)的比特率为波特率的三倍；依次类推。

综上，介绍了波特率，波特率，可以通俗的理解为一个设备在一秒钟内发送（或接收）了多少码元的数据。它是对符号传输速率的一种度量，介绍了波特率与比特率的联系和区别。

通信方式

 

通信方式指通信双方的信息交互方式，可分为：单工通信、半双工通信和全双工通信。 

首先介绍单工通信，单工通信是指传送信息始终是一个方向，而不进行反向的传送。无线电广播和电视信号传播都是单工传送的例子。源节点有发送设备，目的节点有接收设备，信息传递是单向的。

其次介绍半双工通信，半双工通信是指信息流可在两个方向上传输，但同一时刻只限于一个方向传输。如无线电收发报机。

有三种工作模式， 第一，A发送B接收；第二，B发送A接收；第三，无数据传输。

通信双方既有发送设备，又有接收设备，但不能同时使用。

最后介绍全双工通信，全双工通信是指能同时做双向通信。如电话系统。通信双方既有发送设备，又有接收设备，可以同时使用。

 

 

数据同步方式

 

数据传同步式中包括同步传输和异步传输。二者的区别在与发送方和接收方是否按照同一个时钟序列进行工作。 

同步传输以数据块为单位进行数据传输，数据块与数据块之间的时间间隔是固定的，每个数据块带有时序信息，接收方可以用时序信息进行校验。

异步传输一般以字符为单位，接收方通过字符起始和停止码确定接收信息，不需要与发送方按照同一时序工作。

同步传输

同步传输是一种以数据块为传输单位的数据传输方式，该方式下数据块与数据块之间的时间间隔是固定的，必须严格地规定它们的时间关系。每个数据块的头部和尾部 都要附加一个特殊的字符或比特序列，标记一个数据块的开始和结束，一般还要附加一个校验序列，以便对数据块进行差错控制。

同步传输是以同步的时钟节拍来发送数据信号的，因此在一个串行的数据流中，各信号码元之间的相对位置都是固定的（即同步的）。

在同步传输的模式下，数据的传送是以一个数据区块为单位，因此同步传输又称为区块传输。

在传送数据时，需先送出2个同步字符，然后再送出整批的数据。

同步传输的比特分组要大得多。它不是独立地发送每个字符，每个字符都有自己的开始位和停止位，而是把它们组合起来一起发送。我们将这些组合称为数据帧，或简称为帧。

数据帧的第一部分包含一组同步字符，它是一个独特的比特组合，类似于前面提到的起始位，用于通知接收方一个帧已经到达，但它同时还能确保接收方的采样速度和比特的到达速度保持一致，使收发双方进入同步。

帧的最后一部分是一个帧结束标记。与同步字符一样，它也是一个独特的比特串，类似于前面提到的停止位，用于表示在下一帧开始之前没有别的即将到达的数据了。

同步传输对收发两端对时间的精确度要求高。 “同 步通信”的通信双方必须先建立同步，即双方的时钟要调整到同一个频率。收发双方不停地发送和接收连续的同步比特流。但这时还有两种不同的同步方式。一种是 使用全网同步，用一个非常精确的主时钟对全网所有结点上的时钟进行同步。另一种是使用准同步，各结点的时钟之间允许有微小的误差，然后采用其他措施实现同 步传输。

同步传输通常要比异步传输快速得多。接收方不必对每个字符进行开始和停止的操作。一旦检测到帧同步字符，它就在接下来的数据到达时接收它们。另外，同步传输的开销也比较少。例如，一个典型的帧可能有500字节（即4000比特）的数据，其中可能只包含100比特的开销。这时，增加的比特位使传输的比特总数增加2.5%，这与异步传输中25 %的增值要小得多。随着数据帧中实际数据比特位的增加，开销比特所占的百分比将相应地减少。但是，数据比特位越长，缓存数据所需要的缓冲区也越大，这就限制了一个帧的大小。另外，帧越大，它占据传输媒体的连续时间也越长。在极端的情况下，这将导致其他用户等得太久。

综上，介绍了同步传输，同步传输是以同步的时钟节拍来发送数据信号的，因此在一个串行的数据流中，各信号码元之间的相对位置都是固定的（即同步的）。同步传输通常要比异步传输快速得多。

异步传输

异步传输将比特分成小组进行传送，小组可以是8位的1个字符或更长。发送方可以在任何时刻发送这些比特组，而接收方从不知道它们会在什么时候到达。一个常见的例子是计算机键盘与主机的通信。按下一个字母键、数字键或特殊字符键，就发送一个8比特位的ASCII代码。键盘可以在任何时刻发送代码，这取决于用户的输入速度，内部的硬件必须能够在任何时刻接收一个键入的字符。

异步传输是数据传输的一种方式。由于数据一般是一位接一位串行传输的，例如在传送一串字符信息时，每个字符代码由7位二进制位组成。但在一串二进制位中，每个7位又从哪一个二进制位开始算起呢?异步传输时，在传送每个数据字符之前，先发送一个叫做开始位的二进制位。当接收端收到这一信号时，就知道相继送来7位二进制位是一个字符数据。在这以后，接着再给出1位或2位二进制位，称做结束位。接收端收到结束位后，表示一个数据字符传送结束。这样，在异步传输时，每个字符是分别同步的，即字符中的每个二进制位是同步的，但字符与字符之间的间隙长度是不固定的。

异步传输一般以字符为单位，不论所采用的字符代码长度为多少位，在发送每一字符代码时，前面均加上一个“起”信号，其长度规定为1个码元，极性为“0”，即空号的极性；字符代码后面均加上一个“止”信号，其长度为1或者2个码元，极性皆为“1”，即与信号极性相同，加上起、止信号的作用就是为了能区分串行传输的“字符”，也就是实现了串行传输收、发双方码组或字符的同步。

使用异步串口传送一个字符的信息时，对数据格式有如下约定：规定有空闲位、起始位、数据位、奇偶校验位、停止位。

其中各位的意义如下：

起始位：先发出一个逻辑”0”信号，表示传输字符的开始。

数据位：紧接着起始位之后。资料位的个数可以是4、5、6、7、8等，构成一个字符。通常采用ASCⅡ码。从最低位开始传送，靠时钟定位。

奇偶校验位：资料位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数（偶校验）或奇数（奇校验），以此来校验资料传送的正确性。

停止位：它是一个字符数据的结束标志。可以是1位、1.5位、2位的高电平。

空闲位：处于逻辑“1”状态，表示当前线路上没有资料传送。

波特率：是衡量数据传送速率的指针。表示每秒钟传送的二进制位数。例如资料传送速率为120字符/秒，而每一个字符为10位，则其传送的波特率为10×120=1200位/秒=1200波特。

注：异步通信是按字符传输的，接收设备在收到起始信号之后只要在一个字符的传输时间内能和发送设备保持同步就能正确接收。下一个字符起始位的到来又使同步重新校准（依靠检测起始位来实现发送与接收方的时钟自同步的）。

异 步传输存在一个潜在的问题，即接收方并不知道数据会在什么时候到达。在它检测到数据并做出响应之前，第一个比特已经过去了。这就像有人出乎意料地从后面走 上来跟你说话，而你没来得及反应过来，漏掉了最前面的几个词。因此，每次异步传输的信息都以一个起始位开头，它通知接收方数据已经到达了，这就给了接收方 响应、接收和缓存数据比特的时间；在传输结束时，一个停止位表示该次传输信息的终止。按照惯例，空闲（没有传送数据）的线路实际携带着一个代表二进制1的信号，异步传输的开始位使信号变成0，其他的比特位使信号随传输的数据信息而变化。最后，停止位使信号重新变回1，该信号一直保持到下一个开始位到达。例如在键盘上数字“1”，按照8比特位的扩展ASCⅡ编码，将发送“00110001”，同时需要在8比特位的前面加一个起始位，后面一个停止位。

异步传输的实现比较容易，由于每个信息都加上了“同步”信息，因此计时的漂移不会产生大的积累，但却产生了较多的开销。在上面的例子，每8个比特要多传送两个比特，总的传输负载就增加25%。对于数据传输量很小的低速设备来说问题不大，但对于那些数据传输量很大的高速设备来说，25%的负载增值就相当严重了。因此，异步传输常用于低速设备。

同步传输方式中发送方和接收方的时钟是统一的、字符与字符间的传输是同步无间隔的。

异步传输方式并不要求发送方和接收方的时钟完全一样，字符与字符间的传输是异步的。

区别点

1,异步传输是面向字符的传输，而同步传输是面向比特的传输。

2,异步传输的单位是字符而同步传输的单位是帧。

3,异步传输通过字符起始和停止码抓住再同步的机会，而同步传输则是在数据中抽取同步信息。

4,异步传输对时序的要求较低，同步传输往往通过特定的时钟线路协调时序。

5,异步传输相对于同步传输效率较低。

简单形容

同步传输就是，数据没有被对方确认收到则调用传输的函数就不返回。

接收时，如果对方没有发送数据，则你的线程就一直等待，直到有数据了才返回，可以继续执行其他指令

异步传输就是，你调用一个函数发送数据，马上返回，你可以继续处理其他事，

接收时，对方的有数据来，你会接收到一个消息，或者你的相关接收函数会被调用。

形象形容

异步传输: 你传输吧，我去做我的事了，传输完了告诉我一声

同步传输： 你现在传输，我要亲眼看你传输完成，才去做别的事

所有传输介质都易受干扰和由介质本身引进的问题的影响，如电阻和信号衰减。外来干扰可以由背景噪声、大气辐射、机器甚至故障设备引起。受干扰影响的比特数随传输速率的增力而增加，因为在干扰的时帧中涉及到更多的比特。要更正这些问题，需使用检错与纠错方法。

在奇偶校验时，各组中1的数目必须总是相同（无论奇或偶），以表示一组比特正确无误地传输。逐个字符的检查叫做VRC （垂直冗余校验）。逐块检查叫做LRC(纵向冗余校验）。在传输开始之前，两个系统的奇偶校验方法必须达成一致。有偶校验（1的数目必须为偶数）、奇校验（1的数目必须为奇数）、空号奇偶校验（校验位始终为0）和传号奇偶校验（校验位始终为1）。

异 步通信指两个互不同步的设备通过计时机制或其他技术进行数据传输。异步通信中两个字符之间的时间间隔是不固定的，而在一个字符内各位的时间间隔是固定的。 基本上，发送方可以随时传输数据，而接收方必须在信息到达时准备好接收。相反，同步传输是一个精确同步的位流，其中字符的起始是由计时机制来定位的。

在大量使用异步与同步传输的大型机/终 端环境中，异步传输用于传输来自用户周期性按键的终端的字符。接收系统知道等待下一次按键，即使这会花费较多的时间。相反，同步传输用作定期传输大量信息 的大型系统之间的数据链路。协议为在公用电话系统上利用慢速链路而进行了优化，因此无关位将从传输中删除，并且时钟用于隔开字符。

在异步通信中，字符作为比特串编码，由起始位（start bit）、数据位(data bit）、奇偶校验位(parity）和停止位（stop bit）组成。这种用起始位开始，停止位结束所构成的一串信息称为帧（frame）。校验比特有时用于检错和纠错。传输的“起始一停止”模式意味着对于每个新字符，传输都重新从头开始，而消除在上次传输过程中可能出现的任意计时差异。当差异确实出现时，检错和纠错机制能够请求重传。

在传送一个字符时，由一位低电平的起始位开始，接着传送数据位，数据位的位数为5～8。在传输时，按低位在前，高位在后的顺序传送。奇偶校验位用于检验数据传送的正确性，也可以没有，可由程序来指定。最后传送的是高电平的停止位，停止位可以是1位、1.5位或2位。停止位结束到下一个字符的起始位之间的空闲位要由高电平2来填充（只要不发送下一个字符，线路上就始终为空闲位）。

异步通信中典型的帧格式是：1位起始位，7位（或8位）数据位，1位奇偶校验位，2位停止位。

在 异步通信中，每接收一个字符，接收方都要重新与发送方同步一次，所以接收端的同步时钟信号并不需要严格地与发送方同步，只要它们在一个字符的传输时间范围 内能保持同步即可，这意味着对时钟信号漂移的要求要比同步信号低得多，硬件成本也要低的多，但是异步传送一个字符，要增加大约20%的附加信息位，所以传送效率比较低。异步通信方式简单可靠，也容易实现，故广泛地应用于各种微型机系统中。

综上，介绍了异步传输，异步传输是数据传输的一种方式。由于数据一般是一位接一位串行传输的，在传送每个数据字符之前，先发送一个叫做开始位的二进制位。当接收端收到这一信号时，就知道相继送来7位二进制位是一个字符数据。在这以后，接着再给出1位或2位二进制位，称做结束位。接收端收到结束位后，表示一个数据字符传送结束。这样，在异步传输时，每个字符是分别同步的，即字符中的每个二进制位是同步的，但字符与字符之间的间隙长度是不固定的。

多路复用

 

多路复用是把两个以上的单独信号合并起来。同时在一条通信线路上进行传输。多路复用的方法很多，这里主要介绍频分多路复用、时分多路复用和统计时分多路复用三种方法。

首先介绍频分多路复用，简称FDM，频分多路复用是把每个要传输的信号以不同的载波频率进行调制，然后在传输介质上进行传输，这样在传输介质上就可以同时传输许多路信号。之前介绍的宽带信号主要的实现方法就是频分多路复用。

其次介绍时分多路复用，时分多路复用利用每个信号在时间上交叉，可以在一个传输通路上传输多个数字信号。时分多路复用 的特点是每个信号都是基带信号，通过轮流使用时隙，实现多路复用。

最后介绍统计时分多路复用，统计时分多路复用是在时分多路复用基础上，动态按需分配时隙。多路复用还有波分、码分等方法，请同学们查阅资料进行了解。

光波分复用包括频分复用和波分复用

光频分复用（FDM）技术和光波分复用（WDM）技术无明显区别，因为光波是电磁波的一部分，光的频率与波长具有单一对应关系。通常也可以这样理解，光频分复用指光频率的细分，光信道非常密集。光波分复用指光频率的粗分，光信道相隔较远，甚至处于光纤不同窗口。

光波分复用一般应用波长分割复用器和解复用器（也称合波/分波器）分别置于光纤两端，实现不同光波的耦合与分离。这两个器件的原理是相同的。

波分复用器

光波分复用器的主要类型有熔融拉锥型，介质膜型，光栅型和平面型四种

光波分复用器充分利用光纤的低损耗波段，增加光纤的传输容量，使一根光纤传送信息的物理限度增加一倍至数倍。目前我们只是利用了光纤低损耗谱（1310nm-1550nm）极少一部分，波分复用可以充分利用单模光纤的巨大带宽约25THz，传输带宽充足。

具有在同一根光纤中，传送2个或数个非同步信号的能力，有利于数字信号和模拟信号的兼容，与数据速率和调制方式无关，在线路中间可以灵活取出或加入信道。

对已建光纤系统，尤其早期铺设的芯数不多的光缆，只要原系统有功率余量，可进一步增容，实现多个单向信号或双向信号的传送而不用对原系统作大改动，具有较强的灵活性。

由于大量减少了光纤的使用量，大大降低了建设成本、由于光纤数量少,当出现故障时，恢复起来也迅速方便。

有源光设备的共享性，对多个信号的传送或新业务的增加降低了成本。系统中有源设备得到大幅减少，这样就提高了系统的可靠性。

由于多路载波的光波分复用对光发射机、光接收机等设备要求较高，技术实施有一定难度，同时多纤芯光缆的应用对于传统广播电视传输业务未出现特别紧缺的局面，因而WDM的实际应用还不多。但是，随着有线电视综合业务的开展，对网络带宽需求的日益增长，各类选择性服务的实施、网络升级改造经济费用的考虑等等，WDM的特点和优势在CATV传输系统中逐渐显现出来，表现出广阔的应用前景，甚至将影响CATV网络的发展格局。

在 模拟载波通信系统中，通常采用频分复用方法提高系统的传输容量，充分利用电缆的带宽资源，即在同一根电缆中同时传输若干个信道的信号，接收端根据各载波频 率的不同，利用带通滤波器就可滤出每一个信道的信号。同样，在光纤通信系统中也可以采用光的频分复用的方法来提高系统的传输容量，在接收端采用解复用器 （等效于光带通滤波器）将各信号光载波分开。由于在光的频域上信号频率差别比较大，一般采用波长来定义频率上的差别，该复用方法称为波分复用。

WDM技 术就是为了充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源，根据每一信道光波的频率（或波长）不同可以将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道，把光波作为信号 的载波，在发送端采用波分复用器（合波器）将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端，再由一波分复用器（分波器）将这些不同波 长承载不同信号的光载波分开的复用方式。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立（不考虑光纤非线性时），从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传 输。将两个方向的信号分别安排在不同波长传输即可实现双向传输。根据波分复用器的不同，可以复用的波长数也不同，从2个至几十个不等，一般商用化是8波长和16波长系统，这取决于所允许的光载波波长的间隔大小。

WDM本质上是光频上的频分复用FDM技术，每个波长通路通过频域的分割实现。每个波长通路占用一段光纤的带宽，与过去同轴电缆FDM技术不同的是：（1）传输媒质不同，WDM系统是光信号上的频率分割，同轴系统是电信号上的频率分割利用。（2）在每个通路上，同轴电缆系统传输的是模拟信号4KHz语音信号，而WDM系统目前每个波长通路上是数字信号SDH2.5Gb/s或更高速率的数字系统。

WDM技 术具有很多优势，得到快速发展。可利用光纤的带宽资源，使一根光纤的传输容量比单波长传输增加几倍至几十倍；多波长复用在单模光纤中传输，在大容量长途传 输时可大量节约光纤；对于早期安装的电缆，芯数较少，利用波分复用无需对原有系统作较大的改动即可进行扩容操作；由于同一光纤中传输的信号波长彼此独立， 因而可以传输特性完全不同的信号，完成各种电信业务信号的综合与分离，包括数字信号和模拟信号，以及PDH信号和SDH信号的综合与分离；波分复用通道对数据格式透明，即与信号速率及电调制方式无关。

一个WDM系统可以承载多种格式的“业务”信号，如ATM、IP等；在网络扩充和发展中，是理想的扩容手段，也是引入宽带新业务（例如CATV、HDTV和B-ISDN等）的有利手段，增加一个附加波长即可引入任意想要的新业务或新容量；利用WDM技术实现网络交换和恢复，从而可能实现未来透明的、具有高度生存性的光网络；在国家骨干网的传输时，EDFA的应用可以减少长途干线系统SDH中继器的数目，从而减少成本。

以WDM技术为基础的具有分插复用和交叉连接功能的光传输网具有易于重构、良好的扩展性等优势，已成为未来高速传输网的发展方向，很好的解决下列技术问题有利于其实用化。

WDM是一项新的技术，其行业标准制定较粗，因此不同商家的WDM产品互通性极差，特别是在上层的网络管理方面。为了保证WDM系统在网络中大规模实施，需保证WDM系统间的互操作性以及WDM系统与传统系统间互连、互通，因此应加强光接口设备的研究。

WDM系统的网络管理，特别是具有复杂上/下通路需求的WDM网络管理不是很成熟。在网络中大规模采用需要对WDM系统进行有效网络管理。例如在故障管理方面，由于WDM系统可以在光通道上支持不同类型的业务信号，一旦WDM系统发生故障，操作系统应能及时自动发现，并找出故障原因；目前为止相关的运行维护软件仍不成熟；在性能管理方面，WDM系统使用模拟方式复用及放大光信号，因此常用的比特误码率并不适用于衡量WDM的业务质量，必须寻找一个新的参数来准确衡量网络向用户提供的服务质量等。

一些重要光器件的不成熟将直接限制光传输网的发展，如可调谐激光器等。通常光网络中需要采用4～6个能在整个网络中进行调谐的激光器，但目前这种可调谐激光器还很难商用化。

综 上，介绍了波分复用，波分复用技术就是为了充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源，根据每一信道光波的频率（或波长）不同可以将光纤的低损耗窗口划 分成若干个信道，把光波作为信号的载波，在发送端采用波分复用器（合波器）将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。

码分复用

码分复用，CDM，用一组包含互相正交的码字的码组携带多路信号。采用同一波长的扩频序列，频谱资源利用率高，与WDM结合，可以大大增加系统容量。频谱展宽是靠与信号本身无关的一种编码来完成的。称频谱展宽码为特征码或密钥，有时也称为地址码。

码分复用是靠不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式，主要和各种多址技术结合产生了各种接入技术，包括无线和有线接入。例如在多址蜂窝系统中是以信道来区分通信对象的，一个信道只容纳1个用户进行通话，许多同时通话的用户，互相以信道来区分，这就是多址。移动通信系统是一个多信道同时工作的系统，具有广播和大面积覆盖的特点。在移动通信环境的电波覆盖区内，建立用户之间的无线信道连接，是无线多址接入方式，属于多址接入技术。联通CDMA(Code Division Multiple Access)就是码分复用的一种方式，称为码分多址，此外还有频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和同步码分多址(SCDMA)。

码分多址系统为每个用户分配了各自特定的地址码，利用公共信道来传输信息。CDMA系 统的地址码相互具有准正交性，以区别地址，而在频率、时间和空间上都可能重叠。也就是说，每一个用户有自己的地址码，这个地址码用于区别每一个用户，地址 码彼此之间是互相独立的，也就是互相不影响的，但是由于技术等种种原因，我们采用的地址码不可能做到完全正交，即完全独立，相互不影响，所以称为准正交， 由于有地址码区分用户，所以我们对频率、时间和空间没有限制，在这些方面他们可以重叠。

利用多个掩码序列的其中一个对多个符号流的每一个进行编码，该已掩码的符号流被组合以形成码分复用(CDM)信号，并且利用另一个掩码序列该CDM信号被进一步地进行掩码，用于与一个和多个附加的信号进行码分复用，以发送到远程站。

在另一个实施例中，根据经掩码的符号流形成了多个CDM信号，并且所述多个CDM信号在进一步进行掩码之前被时分复用(TDM)。 在其它实施例中，解掩码和解复用被执行来恢复一个或多个符号流。也提出了其它不同的方面。这些方面具有的优点有：提供了对反向链路容量的有效利用，适应诸 如低时延、高吞吐量或者不同服务质量这样的变化的需求，并且减小了提供这些优点的前向和反向链路开销，这样就避免了干扰过多和容量增加。

码 分多路复用也是一种共享信道的方法，每个用户可在同一时间使用同样的频带进行通信，但使用的是基于码型的分割信道的方法，即每个用户分配一个地址码，各个 码型互不重叠，通信各方之间不会相互干扰，且抗干拢能力强。码分多路复用技术主要用于无线通信系统，特别是移动通信系统。它不仅可以提高通信的话音质量和 数据传输的可靠性以及减少干扰对通信的影响，而且增大了通信系统的容量.笔记本电脑或个人数字助理(PersonalDataAssistant，PDA)以及掌上电脑(HandedPersonalCOmputer，HPC)等移动性计算机的联网通信就是使用了这种技术。

CDMA是采用数字技术的分支——扩频通信技术发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术，它是在FDM和TDM的基础上发展起来的。FDM的特点是信道独占，而时间资源共享，每一子信道使用的频带互不重叠；TDM的特点是独占时隙，而信道资源共享，每一个子信道使用的时隙不重叠；CDMA的特点是所有子信道在同一时间可以使用整个信道进行数据传输，它在信道与时间资源上均为共享，因此，信道的效率高，系统的容量大。

CDMA的技术原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽的信息数据用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码(PN)进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去；接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。CDMA码分多址技术完全适合现代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换等，正受到越来越多的运营商和用户的青睐。

同步码分多址(SCDMA，Synchrnous Code DivisionMultiplexing Access)指伪随机码之间是同步正交的，既可以无线接入也可以有线接入，应用较广泛。广电HFC网中的CM与CMTS的通信中就用到该项技术，例如美国泰立洋公司(Terayon)和北京凯视通电缆电视宽带接入，结合ATDM(高级时分多址)和SCDMA上行信道通信(基于DOCSIS2.0或Eruo DOCSIS2.0)。

中国第3代移动通信系统也采用同步码分多址技术，它意味着代表所有用户的伪随机码在到达基站时是同步的，由于伪随机码之间的同步正交性，可以有效地消除码间干扰，系统容量方面将得到极大的改善，它的系统容量是其他第3代移动通信标准的4～5倍。

综上，介绍了码分复用，码分复用是靠不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式，主要和各种多址技术结合产生了各种接入技术，包括无线和有线接入。

数据交换技术

 

在计算机网络中，数据从源节点传递到目的节点，中间需要若干节点进行转接，这里涉及的是数据交换技术。

数据交换技术包括线路交换，存储/转发交换。在存储/转发交换中，又包括报文交换，分组交换。在分组交换中，又包括数据报，虚电路两种方法。

首先介绍线路交换，线路交换的特点是，有建立连接，数据通信，拆除连接的过程；通信双方独占线路，即使线路出现空闲状态，其他的通信过程也不能使用该线路。电话系统是典型的线路交换实例。

 

其次介绍存储/转发交换，存储/转发交换 的特点是，通信线路可以共享。所谓存储/转发交换 是指数据由源节点发给第一个中间节点，中间节点先将数据存储下来，然后转发给第二个中间节点，以此类推，直到传递到目的节点。

存储/转发交换，包括报文交换和分组交换。二者的区别在于，报文交换是将全部信息一起进行存储/转发交换；分组交换是将全部信息划分为若干数据包，称作分组。分组交换相对报文交换延迟较低，但会增加额外开销。 

最后介绍分组交换,分组交换包括数据报，虚电路。数据报的特点是，每个分组都带有源节点目的节点信息，独立选择传输的路线；虚电路的特点是，与线路相似，有建立连接，数据通信，拆除连接的过程，但不同的是线路可以共享。

使用数据报方式，每个分组所经过的节点可以不同，发送的顺序和接收的顺序可以不同；使用虚电路方式，每个分组按照建立连接时确定的线路传送，发送的顺序和接收的顺序是相同的。

双相位编码

 

双相位编码是用来解决同步问题的一种方法。双相位编码包括曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。在这两种编码中，信号在每个比特间隔中间位置会发生翻转，即电平跳变，可以作为时间序列。

在曼彻斯特编码中，电平跳变观点有歧义，本课程选用IEEE 802.3标准定义：从低电平到高电平的转换表示逻辑"1" ；从高电平到低电平的转换表示逻辑"0" 。

在差分曼彻斯特编码中，在信号位开始时改变信号极性，表示逻辑"0" ；在信号位开始时不改变信号极性，表示逻辑"1"。