數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)(2)(已修改)
2025-05-29 00:11 本頁面
【正文】 第 3章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí) 主講：謝昕 2 學(xué)習(xí)目標(biāo) ：模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào) ：模擬通信和數(shù)字通信 及其表示 ：頻分 、 時(shí)分 、 波分 ：電路 、 報(bào)文 、 分組 （ modem） 3 本講主要內(nèi)容 基本概念 數(shù)據(jù)通信理論 多路復(fù)用 數(shù)據(jù)交換技術(shù) 傳輸介質(zhì) 調(diào)制解調(diào)器 4 基本通信理論 數(shù)據(jù)在信道中是以電信號(hào)的形式傳送的，電信號(hào)分為 模擬信號(hào) 和 數(shù)字信號(hào) 兩種。 模擬信號(hào) 是連續(xù)變化的電壓或電流波形 數(shù)字信號(hào) 是一系列表示數(shù)字“ 0” 或“ 1” 的電脈沖（又程碼元）。 數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)傳輸相比，其傳輸?shù)馁|(zhì)量高，是今后數(shù)據(jù)通信的發(fā)展方向。 5 數(shù)據(jù)通信中的幾個(gè)主要指標(biāo) 信號(hào)占據(jù)的頻率范圍 ， 稱為信號(hào)的帶寬 。 信道帶寬是指在該通信線路上能不失真地傳送信號(hào)的頻率范圍 信號(hào)速率：單位時(shí)間里傳送信號(hào)波形的個(gè)數(shù)，單位為波特（ baud） 。 注意：帶寬為 B的信道，要輸出數(shù)字信號(hào)，其采樣速度最高為 2B即可（高于此則無意義） 6 數(shù)據(jù)通信中的幾個(gè)主要指標(biāo) 數(shù)據(jù)傳輸率：比特率，單位時(shí)間里傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，單位 b/s、 Kb/s、 Mb/s，簡寫為 bps、 Kbps、Mbps。 數(shù)據(jù)傳輸率和信號(hào)傳輸速率的關(guān)系： S=2Blog2N S 數(shù)據(jù)傳輸率， B 信號(hào)傳輸速率， N 電平個(gè)數(shù) 7 電平變化 0 0 1 1 00 01 10 11 000 010 100 111 8 信道容量用來表征一個(gè)信道傳輸數(shù)字信號(hào)的能力，它以數(shù)據(jù)傳輸速率作為指標(biāo)，即信道所能支持的最大數(shù)據(jù)傳輸速率。 理想信道的容量（ Nyquist定理） Rmax=2Blog2N（ bps） N 最大數(shù)據(jù)率 (C) 2 6000 bps 4 12021 bps 8 18000 bps 16 24000 bps 話音級(jí)線路的信道容量計(jì)算 (3000 Hz) 數(shù)據(jù)通信中的幾個(gè)主要指標(biāo) 9 1942年 ， Nyquist證明：如果一個(gè)任意信號(hào)通過帶寬為 B的理想低通濾波器 ， 若每秒 取樣 2B次 ， 就可完整地 重現(xiàn) 該濾波信號(hào) 。 在理想的條件下 (即無噪聲 ),有限帶寬為 B的信道 ， 其最大的數(shù)據(jù)傳輸速率 C(信道容量 )為 Cmax=2Blog2N（ bps） 也稱奈奎斯特 (Nyquist)定理或取樣定理。式中 N是離散性信號(hào)或電平的個(gè)數(shù)。 奈奎斯特 (Nyquist)定理 10 例 1 對(duì)一個(gè)無噪聲的 3000Hz信道 ， 若傳送二進(jìn)制信號(hào) ， 試問可允許的數(shù)據(jù)傳輸速率是多少 ？ 解 由于傳送的二進(jìn)制信號(hào)是 “ 1” 、 “ 0” 兩個(gè)電平 ，所以 N=2。又因?yàn)?B=3000Hz， 則信道容量 ， 即數(shù)據(jù)傳輸速率 R=2Blog2N=6000(b/s)。 舉例 11 例 2 一個(gè)無噪聲的話音帶寬為 4000Hz， 采用 8相調(diào)制解調(diào)器傳送二進(jìn)制信號(hào) ， 試問信道容量是多少 ？ 解 由于 8相調(diào)制解調(diào)器傳送二進(jìn)制信號(hào)的離散信號(hào)數(shù)為 8， 即 N=8， 則信道容量 ， 即數(shù)據(jù)傳輸速率R=2Blog2N=2 4000log28=24k（ bps） 。 舉例 12 有噪聲信道容量 （ Shannon定理） Rmax=Blog2(1+S/N)（ bps）
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