1、一 通信基礎 1.數(shù)據 數(shù)據是預先約定的具有某種含義的數(shù)字或字母（符號）以及它們的組合。數(shù)據是信息的載體，從形式上，又可以分為模擬數(shù)據和數(shù)字數(shù)據兩種。 2.信息 信息是數(shù)據的內容和解釋。 3.信號和信號發(fā)送 信號是數(shù)據的電磁或電子編碼，信號發(fā)送是指沿傳輸介質傳播信號的動作。,4.信源/信宿 信源指信息的來源或發(fā)送者，信宿指信息的歸宿或接收者。在計算機網絡中，信源和信宿可以是計算機或終端等設備。 5. 信道信道是傳送信號的通路，由傳輸介質及相應的中間通信設備組成。同一條傳輸線路上可以有多個信道。例如：一條光纜可以同時供幾千人通話，有幾千條電話信道。,6.數(shù)據傳輸速率 數(shù)據傳輸速率指單位時間內傳送

2、的位數(shù)，單位是比特/秒，或用比特率bps來表示。 數(shù)據傳輸速率S 式中，T為脈沖寬度或脈沖周期；N為一個脈沖所能表示的有效狀態(tài)。在數(shù)據傳輸系統(tǒng)中普遍采用的單位脈沖N=2，其傳輸速率為 S=1/T 7.調制速率（波特率） 波特率是每秒鐘信號變化的次數(shù)，也叫做調制速率，單位為波特（Baud或B）。其計算公式為：B=1T，所以,數(shù)據的編碼和調制技術,在計算機中，數(shù)據是以離散的二進制“0”、“1”比特序列方式來表示的。數(shù)據的編碼方法包括數(shù)字數(shù)據的編碼與調制和模擬數(shù)據的編碼與調制，如圖所示。,調制：在發(fā)送端將數(shù)字數(shù)據信號變換成模擬信號的過程稱為調 制（Modulation），調制設備就稱為調制器（Mod

3、ulator). 解調：在接收端將模擬數(shù)據信號還原成數(shù)字數(shù)據信號的過程稱 為解調(Demodulation),解調設備就稱為解調器(Demodulator).,數(shù)字數(shù)據的調制,由于模擬信號是具有一定頻率的連續(xù)的載波波形，可以用Acos（2ft）表示，其中A表示波形的幅度，f代表波形的頻率，代表波形的相位。 因此，根據這三個不同參數(shù)的變化，就可以表示特定的數(shù)字信號0或1，實現(xiàn)調制的過程。 對數(shù)字數(shù)據調制的基本方法有：幅移鍵控(ASK)、頻移鍵控(FSK)和相移鍵控(PSK)三種。,1. 幅移鍵控（ASK ,Amplitude Shift Keying） ASK是通過改變載波信號的幅度值來表示數(shù)字

4、信號“1”、“0”的。 2. 頻移鍵控（FSK ,Frequency Shift Keying） FSK是通過改變載波信號頻率的方法來表示數(shù)字信號“1”、“0”的。,3.相移鍵控（PSK ,Phase Shift Keying） PSK是通過改變載波信號的相位值（）來表示數(shù)字信號“1”、“0”的。PSK包括絕對調相和相對調相兩種類型： （1）絕對調相 絕對調相使用相位的絕對值，為0表示數(shù)字信號“1”，為表示數(shù)字信號“0”。 （2）相對調相 相對調相使用相位的偏移值，當數(shù)字數(shù)據為0時，相位不變化，而數(shù)字數(shù)據為1時，相位要偏移。,下圖中，顯示了對數(shù)字數(shù)據“010110”進行不同調制方法的波形。,正

5、交振幅調制 QAM(Quadrature Amplitude Modulation),r,(r, ),可供選擇的相位有 12 種， 而對于每一種相位有 1 或 2 種振幅可供選擇。,由于4 bit 編碼共有16 種不同的 組合，因此這 16 個點中的每個 點可對應于一種 4 bit 的編碼。,若每一個碼元可表示的比特數(shù)越多，則在接收端進行 解調時要正確識別每一種狀態(tài)就越困難。,舉例,1. 不歸零編碼（NRZ,NonReturn to Zero） 2. 曼徹斯特編碼（Manchester） 3. 差分曼徹斯特編碼（Difference Manchester）,數(shù)字數(shù)據的編碼,數(shù)字數(shù)據011101

6、001的3種編碼方式，它的編碼波形如圖所示。,數(shù)字數(shù)據信號的編碼方法,2.4.3模擬數(shù)據的調制 模擬數(shù)據的模擬信號傳輸是指對任意的模擬信息采用調制的方法用模擬信號來表示。 （l）幅度調制（AM）簡稱調幅，使載波幅度隨原始的模擬數(shù)據幅度變化而得到的信號（已調信號），而載波的頻率是不變的。 （2）頻率調制（FM），簡稱調頻，使載波頻率隨原始的模擬數(shù)據的幅度變化而得到的信號，而載波的幅度是不變的。 （3）相位調制（PM），簡稱調相，使載波相位隨原始的模擬數(shù)據的幅度變化而得到的信號，而載波的幅度是不變的。,2.4.4模擬數(shù)據的編碼 模擬數(shù)據也可以用數(shù)字信號表示，也叫解調。數(shù)字化模擬信號的方法主要有兩種

7、： （1）脈沖幅度調制（Pulse Amplitude Modulation，PAM）按一定的時間間隔對模擬信號進行采樣，產生一個振幅等于采樣信號的脈沖。 圖2-13 脈沖幅度調制PAM,（2） 脈沖編碼調制（Pulse Code Modulation，PCM）是模擬數(shù)據數(shù)字化的主要方法。,脈沖編碼調制的工作過程包括3部分：抽樣、量化和編碼。在圖右中，顯示了脈沖編碼調制的3個過程以及相對應的波形信號。,脈沖編碼調制的過程,4.信道容量 信道容量是在給定條件、給定通信信道情況下的數(shù)據傳輸速率。 （1）奈奎斯特定理（Nyquist） 例2-1：一個無噪聲的信道，帶寬是4000Hz，采用4相調制解調

8、器傳送二進制信號，問信道容量是多少？ 解：4相調制解調器傳送二進制信號的離散信號數(shù)為4，所以N=4，則信道容量 (kbit/s),（2）香農定理（Shannaon） 例2-2：一個數(shù)字信號通過兩種物理狀態(tài)，經信噪比為20dB的3000Hz帶寬信道傳輸，其數(shù)據速率不會超過多少？ 解：按Shannon定理：在信噪比為20dB的信道上，信道最大容量為： 已知信噪比電平為20dB，則信噪功率比 S/N =100 (kbit/s) 數(shù)據速率不會超過19.98kbit/s,中繼器 中繼器是一種電子設備，僅僅作用在物理層上。在網絡中攜帶信息的信號在通過一個固定長度的距離后，將會因為衰減而影響到數(shù)據的完整性。

9、安裝在鏈路上的中繼器將在信號變得太弱或損壞之前接受信號，重新生成原始的比特模式，然后將跟新過的拷貝放回到鏈路上。 中繼器是一個再生器，而不是一個放大器。,差錯類型 單比特差錯：在數(shù)據單元中只有一個比特發(fā)生了改變。 突發(fā)差錯：數(shù)據單元中兩個或者兩個以上比特發(fā)生了改變。不一定是連續(xù)的，其中間某些比特可以不改變。 檢錯和糾錯，糾錯也成為前向糾錯。 碼字：數(shù)據位和校驗位。 海明距離：兩個碼字中不相同位的個數(shù)。 編碼方案：完整的合法碼字列表。其海明距離是任兩個合法碼字的最小的海明距離。,檢錯d個錯誤，需要距離為d+1的編碼方案。 糾正d個錯誤，需要距離為2d+1的編碼方案。 奇偶校驗的編碼方案可以檢驗單個錯誤。 糾正單比特錯誤的編碼方案要滿足一定的要求。,糾錯編碼-海明碼 海明碼是一種線性分組碼。例如，7位ASCII碼需要4位冗余位，這些冗余位的位置分別是1，2，4，8，即2n的位置，我們將這些位稱為冗余位r1,r2,r4,r8。 在海明碼中，每個校驗位r所校驗的