第01章数据通信基础报告.doc

第章 数据通信基础傅立叶级数 任何一个周期为T的函数g（t），都可以展开成多个（可能无限个）正弦和余弦函数的和，我们称这种展开式为傅里叶级数，如下图所示，其中f = 1/T 是基频，an 和bn是n次谐波的正弦和余弦振幅，a0是常数。 傅立叶级数还可以写成如下图所示的形式 根据傅立叶级数可得：任何满足一定条件的周期信号都可以分解成直流信号和无限多个余弦信号。A0/2叫直流分量， A1cos (ωt+φ1 ) 叫基波或一次谐波，Ancos (ωt+φn ) 叫n次谐波 通信系统模型如上图，其中信源产生携带了信息的信号，信宿接收携带了信息的信号；信号在进入信道时要变换为适合信道传输的形式，在进入信宿时要变换为适合信宿接收的形式 三 基本概念 1 信号 信号是信息的载体，表现为随时间变化的物理量，如2 模拟信号 信号是模拟信号，其波形是连续的3 数字信号 模拟传输 ，不关注所传输信号的内容，只关注尽量减少信号的衰减和噪声。长距传输时、采用放大器放大信号，但同时也放大了信号中的噪声数字传输 数字信号传输，模拟信号传输信号的内容，信号再生技术延长传输，可消除噪声的累积 2 数字数据用数字信号表示 单极性码——有两种信号电平，正电平和0电平 极 性 码——有两种信号电平，正电平和负电平 双极性码——有三种信号电平，正、负和0电平 归 0 码——每个码元总有半个比特间隔是0电平 不归0码——除归0码外，其余的都是不归0码 双 相 码——每个码元总在半个比特处有跳变 1）单极性不归0码 简称单极性码，正电平表示0，负电平表示1 不具备自同步特性 2）极性不归0码 简称极性码，正电平表示0，负电平表示1 不具备自同步特性 3）信号交替反转编码AMI 信号交替反转码属于双极性（不归0）码 正电平和负电平都表示1，0电平表示0 正负脉冲交替出现，即如果前一个2进制数字1用正电平表示，则下一个2进制数字1必须用负电平表示，反之也然 有利于检错，因为接收机很容易发现AMI违例。如果收到的信号不符合正负脉冲交替出现的规律，我们称这种情况叫AMI违例 不具备自同步特性 5）双极性归零码 简称归零码RZ，每个码元都在半比特处跳至0电平，正电平到0电平的跳变表示0，负电平到0电平的跳变表示1 每个码元中间都有跳变，所以有自同步特性 6）见1翻转不归0码NRZ_1 码元的起始处有跳变表示1，码元的起始处无跳变表示0 没有自同步特性 7）曼彻斯特码 属双相码 每个码元的中间有跳变，下降沿表示0，上升沿表示1 每个码元中间都有跳变，所以有自同步特性 8）差分曼彻斯特编码 每个码元中间有跳变，但码元中间的跳变不表示数据 码元的起始处有跳变表示0，无跳变表示1 有利于检错，具备自同步特性 3 模拟数据用数字信号表示——脉冲编码调制PCM 利用PCM技术将模拟信号转化为数字信号要经历3个步骤 第一步 抽样 以一定的频率反复对模拟信号抽样，将连续的模拟信号转换为离散的脉冲序列 样本脉冲的电平可能是某一范围内的任意值，所以抽样得到的信号是离散信号，但不是数字信号 根据奈奎斯特抽样定律，为了保证还原出来的模拟信号的质量，抽样频率必须不低于信号最高频率的2倍 第二步 量化 依次对每一个样本脉冲进行量化 量化就是将样本脉冲的电平映射为N个量化电平中与之最接近的一个 量化目的就是使样本脉冲数字化 第三 编码 依次将每个量化之后的样本脉冲编为lbN位二进制码元 五 信道 1 什么是信道 ? 信道就是向某一个方向传输信息的通路 我们可以将一条通信线路的可用频带通常被划分成若干宽度相同的子频带，每一个子频带用于传输一路信号，用于传输一路信号的子频带就是频道 我们还可以将一条通信线路的传输时间分割成一个一个的传输周期，然后再将每一个传输周期分割成很小的时隙，所有传输周期中序号相同的时隙组成一个子信道，用于传输一路信息 2 信道的波特率和波特率 1） 相关的概念 信号带宽 信号带宽就是指信号的频谱宽度，也就是信号的基波频率和最高次谐波频率的差 信道带宽 一个信道允许通过的信号频率有个上限和下限，其上限和下限的差就是信道带宽 原始信号通过有限带宽的信道传送时，信道允许通过的谐波个数越多，接收端得到的信号失真越小 码元：时间轴上的信号编码单元 波特率：指每秒传送的码元数。也叫调制速率、码元速率、符号速率。单位是Baud，1baud = 1码元/秒 比特率：指数据传输速率，单位是bps 波特率和比特率的关系：比特率 = 波特率 × lbN，其中N是码元的种数，lbN是一个码元携带的信息量，码元的种数N=8，每个码元携带的信息量n = lb8 = 3 2定理 理想低通信道的最大码元速率 = 2（Baud）（Baud）其中 　　　　　　　　　　　——信道带宽