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第3章 数据通信基础 3.1 数据通信的基本概念 3.1 数据通信的基本概念 3.1 数据通信的基本概念 信息：人对雪花和马的认识 数据：文字，二进制数，十进制数 信号：电压，光，磁场强度 3.1 数据通信的基本概念 信源：通信过程中产生和发送信息的设备或计算机。 信宿：通信过程中接收和处理信息的设备或计算机 信道：信源和信宿之间的通信线路。 3.1 数据通信的基本概念 3.1 数据通信的基本概念 3.1 数据通信的基本概念 3.1 数据通信的基本概念 3.1 数据通信的基本概念 3.1 数据通信的基本概念 3.1 数据通信的基本概念 [例]采用四相调制方式，即N=4，且T=833x10-6秒，则S=1/T*log2N=1/(833x10-6)*log24=2400 (bps)B=1/T=1/(833x10-6)=1200 (Baud) 3.1 数据通信的基本概念 3.1 数据通信的基本概念 傅立叶分析 任何一个周期为T的有理周期性函数 g(t) 可分解为若干项（可能无限多项）正弦和余弦函数之和： 其中： f = 1/T： 基本频率 an, bn：n次谐波项的正弦和余弦振幅值 3.1 数据通信的基本概念 有限带宽信号 (Bandwidth Limited Signals) 对于二进制编其输出电压波形为： 3.1 数据通信的基本概念 其傅立叶分析的系数为： an = [cos(?n/4) - cos(3 ?n/4) + cos(6 ?n/4) - cos(7 ?n/4)] bn = [sin(3?n/4) - sin( ?n/4) + sin(7 ?n/4) - sin(6 ?n/4)] c = 3/8 信号在信道上传输时的特性： 对不同傅立叶分量的衰减不同，因此引起输出失真； 信道有截止频率fc, 0 ~ fc的振幅不衰减， fc以上的振幅衰减厉害，这主要由信道的物理特性决定， 0 ~ fc称为信道的有效带宽； 实际使用时，可以接入滤波器，限制用户的带宽； 通过信道的谐波次数越多，信号越逼真。 3.1 数据通信的基本概念 3.1 数据通信的基本概念 3.1 数据通信的基本概念 离散的信道容量奈奎斯特(Nyquist)无噪声下的码元速率极限值B与信道带宽H的关系：　　　　　　　B=2*H? (Baud) 奈奎斯特公式——无噪信道传输能力公式：　　　　　　　C=2*H*log2N (bps) 式中： H为信道的带宽 N为一个码元所取的离散值个数。 [例] 普通电话线路带宽约3kHz，则码元速率极限值 B=2*H=2*3k=6kBaud 若码元的离散值个数N=16，则最大数据传输速率 C=2*3k*log216=24kbps 3.1 数据通信的基本概念 连续的信道容量 香农公式——带噪信道容量公式：　　　　　　C=H*log2(1+S/N) (bps) 　式中： S为信号功率 N为噪声功率 S/N为信噪比，通常把信噪比表示成10lg(S/N)分贝(dB)。 [例] 已知信噪比为30dB，带宽为3kHz，求信道的最大数据传输速率。　　　　∵ 10lg(S/N)=30? ∴ S/N=1030/10=1000　　　　　∴ C=3klog2(1+1000)≈30k bps 3.1 数据通信的基本概念 误码率——二进制数据位传输时出错的概率。　　它是衡量数据通信系统在正常工作情况下的传输可靠性的指标。在计算机网络中，一般要求误码率低于10-6，若误码率达不到这个指标，可通过差错控制方法检错和纠错。误码率公式： 　　　　 Pe=Ne/N 　式中： Ne为其中出错的位数； 　　　 N 为传输的数据总数。 3.2 数据通信系统构成 随着科学技术的不断发展，人们传递信息的手段也在不断进步，从本质上说，无论是电话、电报、图像、计算机还是短波与移动通信等，都可以抽象地概括为下图所示的一般通信系统模型。 3.2 数据通信系统构成 模拟通信　　在通信系统中所传输的是模拟信号。图中，信源传出的是模拟信号，即其状态变化为连续的图形。发送器被简化为调制器，接收端设备简化为解调器。 3