ch數(shù)據(jù)通信技術(shù)ppt課件(已修改)
2025-01-18 13:36 本頁面
【正文】 第 3章 數(shù)據(jù)通信 技術(shù)基礎(chǔ) 本章學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求 熟悉 – 數(shù)據(jù)通信的基本概念 掌握 – 信道復(fù)用技術(shù)、編碼技術(shù)、交換技術(shù)和差錯(cuò)控制技術(shù)的原理和實(shí)現(xiàn)方法 掌握 – 網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延計(jì)算方法 – 以及網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的選用方法 數(shù)據(jù)通信基本知識(shí) 信息、數(shù)據(jù)與信號(hào) 通信的基本要求 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型 信道的最大容量 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的速率 基帶傳輸和頻帶傳輸 通信雙方的交互方式 異步傳輸和同步傳輸 信息、數(shù)據(jù)與信號(hào) 數(shù)據(jù) ：實(shí)現(xiàn)約定的、具有某種含義的數(shù)字或字母 (符號(hào) )以及它們的組合。 信息 ：數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋。 信號(hào) ：信號(hào)是數(shù)據(jù)的電磁或電子編碼。 – 信息是在人們之間傳遞的知識(shí)，數(shù)據(jù)是信息的具體表現(xiàn)形式，其本身是各種各樣的物理符號(hào)或它們的組合 – 信號(hào)是數(shù)據(jù)的電子或電磁編碼，數(shù)據(jù)必須經(jīng)過編碼轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后才能在傳輸介質(zhì)中傳輸 信道 信源：產(chǎn)生和發(fā)送信號(hào) 信宿：接受和處理信號(hào) 信道：信源和信宿之間的傳輸線路和傳輸設(shè)備。 – 物理信道和邏輯信道，同一物理信道可提供多條邏輯信道，而每一邏輯信道上只允許一路信號(hào)通過。 串行通信 串行傳輸是一位一位地傳送，從發(fā)送端到接收端只要一根傳輸線即可 ,節(jié)省設(shè)備，適用于遠(yuǎn)程通信 接 收 設(shè) 備 2 3 1 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 發(fā) 送 設(shè) 備 串行到并行的轉(zhuǎn)換 并行到串行的轉(zhuǎn)換 并行通信 并行傳輸?shù)乃俾矢?，可以一? 同時(shí)傳輸若干比特的數(shù)據(jù)。 2 3 4 5 6 7 8 發(fā) 送 設(shè) 備 接 收 設(shè) 備 校驗(yàn) 數(shù)據(jù)線 數(shù)據(jù)位 數(shù)據(jù)通信主要指標(biāo)與信道極限容量 數(shù)據(jù)在信道中是以電信號(hào)的形式傳送的，分為 模擬信號(hào) 和 數(shù)字信號(hào) 。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”和“ 1”的電脈沖。 模擬傳輸系統(tǒng)采用 放大器 增加信號(hào)能量，但會(huì)放大噪聲，造成誤差積累；數(shù)字傳輸系統(tǒng)采用 中繼器 ，利用碼元再生法重傳，有效解決了誤差積累問題。 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào) t t a) 模擬信號(hào) b) 數(shù)字信號(hào) ? 模擬信號(hào)：時(shí)間上 連續(xù) ，包含 無窮 多個(gè)值 ? 數(shù)字信號(hào)：時(shí)間上 離散 ，僅包含 有限 數(shù)目的預(yù)定值 數(shù)據(jù)通信主要指標(biāo)與信道極限容量 信號(hào)傳輸速率 數(shù)據(jù)傳輸速率 信道容量 誤碼率 ? 信道 (Channel)： 傳送信息的線路（或通路） ? 比特率 (Bit Rate)： 數(shù)據(jù)傳輸速率 (bps， b/s) ? 碼元 (Code Cell)： 時(shí)間軸上的一個(gè)信號(hào)編碼單元 t 碼元 1 碼元 2 碼元 3 碼元 4 碼元 5 信號(hào) 同步脈沖 同步脈沖：用于碼元的同步定時(shí)，識(shí)別碼元的開始 t 信號(hào)傳輸速率 波特率 ： 每秒鐘傳送的碼元數(shù) ，或者說每秒鐘信號(hào)（比如電壓）變化的次數(shù)，單位 為波特（ baud)。 如果是脈沖信號(hào)，波特率可按下式計(jì)算： B=1/T (Baud) 其中 T 為一個(gè)脈沖信號(hào)的時(shí)間長(zhǎng)度 數(shù)據(jù)通信主要指標(biāo)與信道極限容量 信號(hào)傳輸速率 數(shù)據(jù)傳輸速率 信道容量 誤碼率 數(shù)據(jù)傳輸速率 比特率： 指 每秒鐘能傳送的二進(jìn)制位數(shù) ，單位為比特 /秒（ bps）。 通常將比特率作為數(shù) 據(jù)傳輸率。 比特率與波特率的關(guān)系： 設(shè)比特率為 S， 波特率為 B， 則 S = Blog2N (bps), N為碼元狀態(tài)數(shù) 根據(jù)奈奎斯特定律 Bmax= 2H ，則有： Smax= 2Hlog2N (bps) 波特率與比特率比較 波特率 為每秒傳送多少個(gè)碼元 比特率 為每秒傳送多少個(gè)二進(jìn)制位 。 信息傳輸速率 “ 比特 /秒 ” 與碼元傳輸速率 “ 波特 ”在 數(shù)量上 有一定的關(guān)系： 若 1 個(gè)碼元只攜帶 1 bit 信息量，則 “ 比特 /秒 ” 和 “ 波特 ” 在數(shù)值上相等。 若 1 個(gè)碼元攜帶 n bit 信息量，則 M Baud 的碼元傳輸速率所對(duì)應(yīng)的信息傳輸速率為 M ? n b/s 波特率與比特率比較圖 2 種信號(hào)電平 , （即碼元有 2種） 每個(gè)碼元攜帶 1位二進(jìn)制信息 波特率＝ 8 Baud 比特率＝ 8 bps 4 種信號(hào)電平 , （即碼元有 4種） 每個(gè)碼元攜帶 2位二進(jìn)制信息 波特率＝ 8 Baud 比特率＝ 16 bps 1秒 數(shù)據(jù)通信主要指標(biāo)與信道極限容量 信號(hào)傳輸速率 數(shù)據(jù)傳輸速率 信道容量 誤碼率 信道容量 根據(jù)奈奎斯特定理，只要碼元的狀態(tài)數(shù)增加，比特率就增加，因此 無噪信道容量 是無限的。 – Smax= 2Hlog2N (bps) – 但實(shí)際信道總是有噪聲的，實(shí)際的信道容量由信道本身的特征（帶寬，信噪比）決定，與具體通信手段無關(guān)。 根據(jù)香農(nóng)定理， 有噪聲信道容量 S = 2Hlog2(1+S/N） (bps) 其中， S/N為信道的信噪比。信噪比也通常用分貝（ dB）來表示， 信噪比分貝數(shù)和 S/N的關(guān)系是： 信噪比（ dB） = 10 log10S/N 數(shù)據(jù)通信主要指標(biāo)與信道極限容量 信號(hào)傳輸速率 數(shù)據(jù)傳輸速率 信道容量 誤碼率 誤碼率 傳輸出錯(cuò)的碼元數(shù)占傳輸總碼元數(shù)的比例。設(shè)傳輸總碼元數(shù)為 N， 傳輸出錯(cuò)的碼元數(shù)為 Ne,則誤碼率為 Pe = Ne/N 根據(jù) 誤碼率的大小選擇合適的數(shù)據(jù)單元大小來傳輸。 通信雙方的交互方式 依據(jù)通信的方向討論，通信雙方信息交互的方式有三種基本方式 – 單向通信，只能有一個(gè)方向上的通信，即 A只能傳給 B – 雙向交替通信，通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能同時(shí)發(fā)送，在某一個(gè)時(shí)刻僅存在一個(gè)方向上的通信 – 雙向同時(shí)通信，通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息 這里需要指明的是 – 上述三個(gè)基本方
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