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数据通信（Data Communications） 哈尔滨工业大学通信技术研究所 孙鹏飞 数据通信课程概况 数据通信的概念 什么是数据通信？ 在两点或者多点之间以二进制形式进行信息交流的过程。 数据通信是计算机与计算机或计算机与终端之间的通信。 消息、信息、数据和信号的概念★ Message 消息：是指通信过程中传输的具体原始对象。例如原始的话音。 Signal 信号：是数据的表现形式，是消息的承载者。 Data 数据：是用来描述任何物体、概念、情况，且预先具有特定含义的数字、字母和符号。是携带有用信息的离散消息 。 Information 信息：通常将有用的消息认为是信息。 信号的时域分类-连续与离散信号 信号的时域分类-周期与非周期信号 信号携带信息方式-幅度、相位、频率 信号的频域概念 信号通常由很多频率组成 组成部分都是正弦波 可以通过Fourier 分析得到频域特性 信号g(t)的周期为T, f=1/T为基频 信号的频域概念 信号的频域概念-信号带宽 窄带、宽带和超宽带★ 信号带宽与中心频率之比（相对带宽 ）小于1%的信号称之为窄带信号（Narrow Band）。 相对带宽在1%-25%之间称为宽带信号(Broadband) 相对带宽大于25%，或者带宽超过500MHz的称为超宽带(Ultra Wideband) UWB。 数据(Data) 数据：是任何描述物体、概念、情况、形式的事实、数字、字母和符号。 数据可以在物理介质上记录或传输并通过外围设备被计算机接受，经过处理而得到结果。 数据是信息的载体，用来表示信息。 信息交换就是访问数据及传输数据。 信息（Information） 信息是可以度量的，通常使用信息量来度量。 信息量的度量：香农规定，一个消息所荷载信息量I，等于它所表示事件发生的概率P 的倒数的对数。 信息量的计算公式：I=log2(1/P)= -log2(P) 信息量的单位： 如果对数以2为底，单位为比特（B）。 如果对数以e为底，单位为奈特（nat)。 如果对数以10为底，单位为哈特莱（Hartley）。 事件发生的概率越高，信息量越少。 不可混淆信息量单位与2进制的位。 信息量的计算★ 在数据通信中通常以二进制（1和0）方式进行，因此如果0，1等概率，则每个符号的信息量为I=-log2(1/2)=1(bit) 对于M进制，每个符号等概率，则每个符号的信息量为I=log2M(bit) 信息量具有加性，所以多个符号组成的消息的信息量： M为消息中符号的数量，ni为第i个符号出现的次数，Pi为第i个符号出现的概率 当消息组成的符号数N很大时，其中一个符号的信息量称为平均信息量。也称为熵（Entropy） 如果知道一个消息的符号总数和平均信息量，可以通过I=N.H来计算信息总量 信息量的计算例题 已知一消息源由A、B、C、D四个符号组成，他们出现的概率分别为1/4、1/4、3/8、1/8，且每个符号互相独立。消息源每秒钟输出2400个符号。试求每个符号的信息量和该信息源在1分钟内的信息总量。 IA=IB=-log2(1/4)=2 (bit) IC=-log2(3/8)=1.415 (bit) ID=-log2(1/8)=3 (bit) 模拟通信、数字通信和数据通信★ 信息源（简称信源）出来的信号叫基带信号，没有经过调制（频谱搬移）的原始电信号。分为模拟基带信号和数字基带信号。 信道：包括收发设备在内的信号通路 三者的区别： 模拟通信：模拟—模拟。。。模拟—模拟； 数字通信：模拟—数字。。。数字—模拟； 数据通信：数字—数字—数字 通信数字化的好处 通信数据化的好处 通信协议的作用 数据通信系统组成 ★ 数据终端设备（DTE）：指我们通常使用的PC等 数据电路（DCE）：例如modem 中央计算机系统（CCS） 数据链路（DL） 数据通信系统组成 数据通信系统组成 数据通信网的拓扑结构★ 数据传输方式-串行传输与并行传输 串行传输是较简单的一种传输方式，容易实现且成本低，在长距离连接中也比较可靠；缺点是需要外加同步措施，通常要增加位同步、帧同步，浪费一部分带宽。 并行传输速度快，一个单位时间可以传送多个比特信息，不需要外加措施同步；缺点是要求有多个通道，成本高，不适合远距离传输。 串行传输与并行传输谁更强 ★ 要辩证的看待串行传输与并行传输方式，如果个单元分布集中，传输距离短使用并行方式效率较高；例如计算机主板、IC内部。 反之分布较为分散，传输距离较长串行则具备优势，例如计算机硬盘等外设的连接。 Serial ATA2.0和Serial ATA3.0规范中所将达到最高300MB/s及600MB/s的传输率，这足以让Parallel ATA中现有最高规范的133MB