数据通信基本原理资料.ppt

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1、青海大学计算机专业教研室第三章数据通信基本原理青海大学计算机专业教研室主要内容n3.1数据通信基础理论n计算机网络的性能指标n多路复用技术n傅立叶分析n信道的最大数据传输速率n3.2数据通信技术n数据通信系统的基本结构n传输和传输方式n数据编码技术青海大学计算机专业教研室取样取样量化量化PCM编码编码信源信源编码编码加加密密信道信道编码编码复复用用线路编码线路编码脉冲成形脉冲成形调调制制信号信号重建重建PCM译码译码信源信源译码译码解解密密信道信道译码译码解复解复用用判决判决电路电路匹配匹配滤波滤波均衡均衡器器信源信源 输出输出信宿信宿 输入输入解解调调多多址址多多址址MODEMCODEC抗混

2、叠抗混叠滤波器滤波器音频音频放大器放大器发信发信机机收信收信机机信信道道青海大学计算机专业教研室计算机网络的性能指标1.速率n比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。nBit来源于binarydigit，意思是一个“二进制数字”，因此一个比特就是二进制数字中的一个1或0。n速率即数据率(datarate)或比特率(bitrate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。速率的单位是b/s，或kb/s,Mb/s,Gb/s等n速率往往是指额定速率或标称速率。青海大学计算机专业教研室2.带宽n“带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、

3、吉赫等）。n现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或b/s(bit/s)。青海大学计算机专业教研室常用的带宽单位n更常用的带宽单位是n千比每秒，即kb/s（103b/s）n兆比每秒，即Mb/s（106b/s）n吉比每秒，即Gb/s（109b/s）n太比每秒，即Tb/s（1012b/s）n请注意：在计算机界，K=210=1024M=220,G=230,T=240。青海大学计算机专业教研室数字信号流随时间的变化n在时间轴上信号的宽度随带宽的增大而变窄。每秒106个比特时间1010111 s带宽为1Mb/s时间每秒4106个比特0.25s带宽为4Mb/s青海大学

4、计算机专业教研室3.吞吐量n吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。n吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。n吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。青海大学计算机专业教研室4.时延(delay或latency)n传输时延（发送时延）发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。n也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。发送时延=数据块长度（比特）信道带宽（比特/秒）青海大学计算机专业教研室时延(delay或latency)n传播时延电磁波在信道中需要传

5、播一定的距离而花费的时间。n信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。传播时延=信道长度（米）信号在信道上的传播速率（米/秒）青海大学计算机专业教研室时延(delay或latency)n处理时延交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。n排队时延结点缓存队列中分组排队所经历的时延。n排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。青海大学计算机专业教研室时延(delay或latency)n数据经历的总时延就是发送时延、传播时延、处理时延和排队时延之和：总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延青海大学计算机专业教研室四种时延所产生的地方1 0 1 1 0 0

6、 1发送器队列在链路上产生传播时延结点B结点A在发送器产生传输时延(即发送时延)在结点A中产生处理时延和排队时延数据从结点A向结点B发送数据链路青海大学计算机专业教研室容易产生的错误概念n对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。n提高链路带宽减小了数据的发送时延。青海大学计算机专业教研室5.时延带宽积（传播）时延链路带宽时延带宽积=传播时延 带宽n链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。时延带宽积青海大学计算机专业教研室宽带码分多址（英语：Wideband Code Division Multiple Access，常简写为W-CDMA）是一种3G蜂

7、窝网络，TD-SCDMA是英文Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access（时分同步码分多址）的简称CDMA2000（Code Division Multiple Access 2000）是一个3G移动通讯标准青海大学计算机专业教研室多路复用技术为了节省通信设备与费用，常常需要在一条物理通道上传输多台计算机通信信息，该如何在一条物理通道上传输多台计算机通信信息呢？青海大学计算机专业教研室多路复用技术n由于一条传输线路的能力远远超过传输一个用户信号所需的能力，为了提高线路利用率，经常让多个信号同时共用一条物理线路n常用的有三种方法

8、n时分复用 TDM（Time Division Multiplexing）nT1载波，分成 24 个信道n频分复用 FDM（Frequency Division Multiplexing）n波分复用 WDM（Wavelength Division Multiplexing）18青海大学计算机专业教研室共享信道信道复用技术频分复用、时分复用和统计时分复用n复用(multiplexing)是通信技术中的基本概念。信道A1A2B1B2C1C2信道信道A1A2B1B2C1C2复用分用(a)不使用复用技术(b)使用复用技术青海大学计算机专业教研室多路复用技术n定义：n为了节省通信设备与费用，常常需要在一

9、条物理通道上同时传送多路信息，这种技术称为多路复用(Multiplexing)或称为多路共传。n n个输出个输出个输出个输出n n个输入个输入个输入个输入1 1条线路，条线路，条线路，条线路，n n个通道个通道个通道个通道青海大学计算机专业教研室多路复用技术n(1)频分多路复用(FDM)n工作原理：n在频率上把要传输的几路信息合在一起，形成一个合成的信号后进行传输。信道的可用频率带宽被分成几个互不交叠的频段，每路信号占据一个频段。n频分复用中遇到的主要问题：n各路信号之间容易产生相互干扰（称为串扰）。引取串扰的主要原因是信号频谱间的相互交叉和信号被调制后由于调制系统的非线性而带来的已调信号的频

10、谱展宽。这种已调信号的频谱展宽之后也易发生相互交叉而令信号失真和无法解调接收。n解决方法：n使用频分复用技术一是要求复用频谱之间有足够大的保护间隔，二是要求调制系统具有很高的线性滤波功能，这就带来设备造价问题。一般应用于模拟信号如语音信号，计算机网络系统一般不使用频分复用青海大学计算机专业教研室1.频分多路复用（FDM）FDM multiplexing process,frequency domain FDM multiplexing process,time domain时域波形频域波形青海大学计算机专业教研室FDM去复用青海大学计算机专业教研室多路复用技术n频分多路复用FDM的应用：n广播

11、电视、电缆电视、数字数据传输（需要将数字信号转换为模拟信号)青海大学计算机专业教研室多路复用技术n(2)时分多路复用(TDM)n适用于数字技术，采用分时技术。n工作原理：n每路分配一个时隙。如果某路终端装置无字符发送，则多路复用器发送一个空字符，以保持序列顺序。n时分多路复用工作示意图：青海大学计算机专业教研室时分复用TDM(TimeDivisionMultiplexing)n时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧）。每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙。n每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是TDM帧的长度）。nTDM信号也称为等时(isoch

12、ronous)信号。n时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。青海大学计算机专业教研室时分复用频率时间B C DB C DB C DB C DAAAAA在TDM帧中的位置不变TDM帧TDM帧TDM帧TDM帧TDM帧青海大学计算机专业教研室时分复用频率时间C DC DC DAAAABBBB C DB在TDM帧中的位置不变TDM帧TDM帧TDM帧TDM帧TDM帧青海大学计算机专业教研室时分复用频率时间BDBDBDAAAA BCCCC DC在TDM帧中的位置不变TDM帧TDM帧TDM帧TDM帧TDM帧青海大学计算机专业教研室时分复用频率时间B CB CB CAAAA B CDDDDD在T

13、DM帧中的位置不变TDM帧TDM帧TDM帧TDM帧TDM帧青海大学计算机专业教研室时分复用可能会造成线路资源的浪费ABCDaabbcdb cattttt4个时分复用帧#1acbcd时分复用#2#3#4用户使用时分复用系统传送计算机数据时，由于计算机数据的突发性质，用户对分配到的子信道的利用率一般是不高的。青海大学计算机专业教研室统计时分复用STDM(StatisticTDM)用户ABCDabcdttttt3个STDM帧#1acbab bcacd#2#3统计时分复用青海大学计算机专业教研室多路复用技术nFDM和TDM的区别FDMTDM传输介质的带宽充足传输介质的位传输率即时间充足适合模拟信号的传

14、输适合数字信号的传输信号在宏观和微观上都是并行传输信号在宏观上是并行传输在微观上是串行传输主要使用调制技术主要使用时间片轮转技术青海大学计算机专业教研室1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm波分复用WDM(WavelengthDivisionMultiplexing)n波分复用就是光的频分复用。82.5Gb/s1310nm20Gb/s复用器分用器EDFA120km光调制器光解调器青海大学计算机专业教研室码分复用

15、CDM(CodeDivisionMultiplexing)n常用的名词是码分多址CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)。n各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。n这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。n每一个比特时间划分为m 个短的间隔，称为码片(chip)。青海大学计算机专业教研室码片序列(chipsequence)n每个站被指派一个唯一的mbit码片序列。n如发送比特1，则发送自己的mbit码片序列。n如发送比特0，则发送该码片序列的二进制反码。n例如，S站的8bit码片序列是00011011。n发送比特1时，

16、就发送序列00011011，n发送比特0时，就发送序列11100100。nS站的码片序列：(111+1+11+1+1)青海大学计算机专业教研室CDMA的重要特点n每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，并且还必须互相正交(orthogonal)。n在实用的系统中是使用伪随机码序列。青海大学计算机专业教研室码片序列的正交关系n令向量S 表示站S的码片向量，令T 表示其他任何站的码片向量。n两个不同站的码片序列正交，就是向量S 和T 的规格化内积(innerproduct)都是0：(2-3)青海大学计算机专业教研室码片序列的正交关系举例n令向量S 为(111+1+11+1+1)，向量T 为(11+1

17、1+1+1+11)。n把向量S 和T 的各分量值代入(2-3)式就可看出这两个码片序列是正交的。青海大学计算机专业教研室n任何一个码片向量和该码片向量自己的规格化内积都是1。n一个码片向量和该码片反码的向量的规格化内积值是1。正交关系的另一个重要特性青海大学计算机专业教研室CDMA的工作原理S站的码片序列S110ttttttm个码片tS站发送的信号SxT站发送的信号Tx总的发送信号Sx+Tx规格化内积SSx规格化内积STx数据码元比特发送端接收端青海大学计算机专业教研室数据通信基础理论n主要内容n研究信号在通信信道上传输时的数学表示及其所受到的限制n傅立叶分析n在网络通信中，信息是以信号的形式

18、传输的（电话线、网线、光纤、无线网）n信号是时间的函数（时域观）n也可以表示成频率的函数（频域观）n对于理解数据传输来讲，信号的频域观比时域观更重要 42青海大学计算机专业教研室数据通信基础理论（续）n时域观时域观n从时间函数的角度来看，电磁信号分为模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号n模拟信号的信号强度随着时间平滑变化，或者说信号中没有突变或不连续的地方。n数字信号的信号强度在一段时间内保持一个恒定值，然后又变成另外一个恒定值。n频域观频域观n基本定义n当一个信号的所有频率成分是某一个频率的整数倍时，该频率被称为基本频率n信号的周期等于基本频率的周期n傅立叶分析 43青海大学计算机专业教研室

19、数据通信基础理论（续）n数据、信息和信号n1.数据数据 数据是对客观事实进行描述与记载的物理符号。它是信息的载体，可以是数字、文字、语言、图形和图像等。n 2.信息信息 信息是数据的集合、含义与解释。数据与信息的比较：数据相对具体，信息相对抽象概括；两者相对存在，有时可以将二者等同起来。n 3.信号信号 数据的物理量编码数据的物理量编码（通常为电编码）（通常为电编码），数据以信号的形式在介质，数据以信号的形式在介质中传播。中传播。信号可以分为模拟信号与数字信号两种。模拟信号是随时间连续变化的信号；数字信号是离散信号。青海大学计算机专业教研室数据通信基础理论（续）tt模拟信号数字信号n模拟信号和

20、数字信号模拟信号和数字信号n模拟信号模拟信号n时间上连续，包含无穷多个信号值时间上连续，包含无穷多个信号值n模拟信号能在数字信道上传输吗？模拟信号能在数字信道上传输吗？n数字信号数字信号n时间上离散，仅包含有限数目的信号值。最常见的是二值信号时间上离散，仅包含有限数目的信号值。最常见的是二值信号n数字信号能在模拟信道上传输吗？数字信号能在模拟信道上传输吗？青海大学计算机专业教研室傅立叶分析n傅立叶分析n任何一个周期为T的有理周期性函数 g(t)可分解为若干项（可能无限多项）正弦和余弦函数之和 g(t)=c+f=1/T 基本频率an,bnn次谐波项的正弦和余弦振幅值 46青海大学计算机专业教研室

21、 47傅立叶分析（续）傅立叶分析（续）已知g(t)，求c,an,bn-将等式两边从到积分可得cc=-用sin(2kft)乘等式两边，并从到积分，可得anan=-用cos(2kft)乘等式两边，并从到积分，可得bnbn=青海大学计算机专业教研室傅立叶分析（续）n根据傅立叶分析，任何电磁信号可以由若干具有不同振幅、频率和相位的周期模拟信号（正弦波）组成n反过来，只要有足够的具有适当振幅、频率和相位的正弦波，就可以构造任何一个信号 48青海大学计算机专业教研室有限带宽信号（续）n信号在信道上传输时的特性n对不同傅立叶分量的衰减不同，引起输出失真n信道有截止频率fc,0 fc的振幅衰减较弱，fc以上的

22、振幅衰减厉害，这主要由信道的物理特性决定，0 fc是信道的有限带宽n实际使用时，可以接入滤波器，限制用户的带宽n通过信道的谐波次数越多，信号越逼真青海大学计算机专业教研室有限带宽信号（续）n一个数字脉冲称为一个码元。如字母A的ASCII码是1000001，可用7个脉冲来表示，亦可认为由7个码元组成。码元携带的信息量由码元取的离散值个数决定。若码元取0和1两个离散值，则一个码元携带1比特（bit）的信息。若码元可取4个离散值，则一个码元携带2比特信息。一般的，一个码元携带的信息量n（比特）与码元取的离散值个数N具有如下关系：n=log2N青海大学计算机专业教研室有限带宽信号（续）n波特率（bau

23、d）和比特率（bit）的关系n波特率：每秒钟信号变化的次数，也称调制速率n比特率：每秒钟传送的二进制位数n波特率与比特率的关系取决于信号值与比特位的关系n例：每个信号值可表示3位，则比特率是波特率的3倍；每个信号值可表示1位，则比特率和波特率相同青海大学计算机专业教研室有限带宽信号（续）n信道容量n单位时间内信道上所能传输的最大bit数，用bps表示。n频带宽n信道所允许通过频率的范围（最大频率最小频率），单位Hz。如：人可以听到的声波频率为20HZ20kHZ则听觉系统的带宽为19980Hz青海大学计算机专业教研室数据通信基础给一个具体物理通信信道，它的最大传输速率是多少，无限大吗？青海大学计

24、算机专业教研室信道的最大数据传输速率n1924年，奈魁斯特(H.Nyquist)推导出无噪声有限带宽信道的最大数据传输率公式n奈魁斯特定律n最大数据传输率=2Hlog2V(bps)n任意信号通过一个带宽为的低通滤波器，则每秒采样2H次就能完整地重现该信号 54青海大学计算机专业教研室例：解：由奈奎斯特定律奈奎斯特定律得得理想低通信道下的最高码元传输速率=2H Baud 所以最高码元传输速率为 2*3100=6200 一个标准电话话路的频带为3003400Hz，即频带宽为3100Hz，则在理想低通信道下的最 高码元传输速率是多少？青海大学计算机专业教研室信道的最大数据传输速率（续）n1948年，

25、香农(C.Shannon)把奈魁斯特的工作扩大到信道受到随机（热）噪声干扰的情况n随机噪声出现的大小用信噪比（信号功率S与噪声功率N之比）来衡量，10log10S/N，单位：分贝n电话系统的典型信噪比为30dbn香农定律n带宽为 H 赫兹，信噪比为S/N的任意信道的最大数据传输率为：Hlog2(1+S/N)(bps)n此式是利用信息论得出的，具有普遍意义n与信号电平级数、采样速度无关n此式仅是上限，难以达到 56青海大学计算机专业教研室香农公式说明香农公式说明n香农公式：香农公式：信道的极限信息传输速率C可表示为：nH-信道频带宽，以Hz为单位nS-信道内所传信号的平均功率nN-信道内部的高斯

26、噪声功率nS/N-信噪比，单位：db（分贝）对单位db的说明：当 S/N=10 时，信噪比为10db 当 S/N=1000 时，信噪比为30db青海大学计算机专业教研室香农公式意义香农公式意义n信道的带宽或信道中的噪声比越大，则信息的极限信息传输速率就越高。n在实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限速率低不少，这是因为香农公式并没有考虑信号在传输过程中受到的损失。青海大学计算机专业教研室例:对于3.1kHz带宽的标准电话信道，如果信噪比S/N=2500,那么信息的传输速率可以达到50kb/s吗？解:将 H=3.1kHz,S/N=2500代入香农公式香农公式可得信息传输的极限数值为35k

27、b/s,所以不可能达到50kb/s,若想达到这个数值,只能设法提高信道中的信噪比,或者提高信道的传输带宽。青海大学计算机专业教研室主要内容n数据通信技术n数据通信系统的基本结构n传输和传输方式n数据编码技术青海大学计算机专业教研室数据通信技术n有关信道的一些概念n信道n信道一般都是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。信道和电路并不等同。n信道可以分成传送模拟信号的模拟信道和传送数字信号的数字信道两大类。n信道上传送的信号还有基带信号和宽带信号之分n基带信号：将数字信号1和0用两种不同的电压表示。n宽带信号：将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号。青海大学计算机专业教研室基本概念n无论是模拟

28、数据还是数字数据，在传输过程中都要变成适合信道传输的信号形式，在模拟信道中传输的是模拟信号，在数字信道中传输的是数字信号。青海大学计算机专业教研室基带(baseband)信号和带通(bandpass)信号n基带信号（即基本频带信号）来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。n带通信号把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。青海大学计算机专业教研室数据通信基础数据如何变成相应的信号？信号又以何种方式在具体物理通信信道上传输？青海大学计算机专业教研室数据通信技术n主要内容n研究数据在通信信道

29、上的各种传输方式及其所采用的技术n数据通信系统的基本结构 数据传输 65计算机信号变换器计算机信号变换器信道差错控制青海大学计算机专业教研室数据通信系统的基本结构计算机信号变换器计算机信号变换器信道信道网络设备编编码码技技术术多多路路复复用用交交换换技技术术编编码码技技术术多多路路复复用用通信子网差错控制青海大学计算机专业教研室传输和传输方式n数字传输/模拟传输n并行传输/串行传输n点到点传输/点到多点传输n单工、半双工和全双工传输n同步传输/异步传输青海大学计算机专业教研室数据的传输方式n基带传输n所谓基带指的是基本频带，也就是数据编码电信号所固有的频带，这种信号可称为基带信号。所谓基带传输

30、就是对基带信号不加调制而直接在线路上进行传输，它将占用线路的全部带宽，也可称为数字基带传输。n宽带(频带)传输n宽带的概念来源于电话业，指的是比4KHz更宽的频带。宽带传输系统使用标准的有线电视技术，可使用的频带高达300MHz（常常到450MHz）。宽带系统可分为多个信道，每个信道可用于模拟电视、CD质量声音（1.4Mb/s）或3Mb/s 的数字比特流。青海大学计算机专业教研室数据传输方式-模拟传输模拟传输 n模拟传输指信道中传输的为模拟信号。当传输的是模拟信号时，可以直接进行传输。当传输的是数字信号时，进入信道前要经过调制解调器调制，变换为模拟信号。n其主要优点在于信道的利用率较高，但是其

31、在传输过程中信号会衰减，会受到噪声干扰，且信号放大时噪声也会放大。青海大学计算机专业教研室数据传输方式-数字传输数字传输 n数字传输指信道中传输的为数字信号。当传输的信号是数字信号时，可以直接进行传输。当传输的是模拟信号时，进入信道前要经过编码解码器编码，变换为数字信号。n其主要优点信号传输不失真，误码率低，能被复用和有效地利用设备，但是传输数字信号比传输模拟信号所要求的频带要宽的多，因此数字传输的信道利用率较低。青海大学计算机专业教研室并行传输/串行传输n串行传输（SerialTransmission）n使用一条线路，逐个传输所有比特n适用于长距离通信n并行传输（ParallelTransm

32、ission）n可以同时传输一组比特，每一比特使用单独的线路n适用于近距离通信青海大学计算机专业教研室单工、半双工和全双工传输n从通信双方信息交互的方式看，通信可分为：n单工（Simplex Communication）n只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。无线电广播、有线电广播以及电视广播就属于该类型。n半双工（Half-Duplex Communication）n通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也不可能同时接收)。n全双工（Full-Duplex Communication）n通信的双方可以同时发送和接收信息。青海大学计算机专业教研室编码与调制n不同类型的信号在不同类

33、型的信道上传输有4种情况：数据：模拟数据数字数据信号：模拟信号数字信号信道：模拟信道数字信道青海大学计算机专业教研室n模拟传输和数字传输所使用的技术话音话音移频移频,调制调制模拟模拟数字数字模拟模拟模拟模拟PCM编码编码数字数字数字数字数字编码数字编码数字数字模拟数据，模拟信号模拟数据，模拟信号数字数据，模拟信号数字数据，模拟信号数字数据，数字信号数字数据，数字信号模拟数据，数字信号模拟数据，数字信号10101010调制调制青海大学计算机专业教研室n编码与调制的区别n编码：用数字信号承载数字或模拟数据(网线专线上网)n调制：用模拟信号承载数字或模拟数据（电话线上网）EncoderDecoder

34、数字或数字或模拟数据模拟数据数字信号数字信号数字信号数字信号x(t)g(t)数字或数字或模拟数据模拟数据编码与解码编码与解码数字信道数字信道数字信道数字信道发送方发送方接收方接收方g(t)编码编码解码解码青海大学计算机专业教研室调制与解调调制与解调数字或数字或模拟数据模拟数据ModulatorDemodulator数字或数字或模拟数据模拟数据模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号g(t)s(t)g(t)载波模拟信道模拟信道模拟信道模拟信道发送方发送方接收方接收方调制调制解调制解调制青海大学计算机专业教研室n模拟传输和数字传输所使用的技术话音话音移频移频,调制调制模拟模拟数字数字模拟模拟模拟模拟PCM

35、编码编码数字数字数字数字数字编码数字编码数字数字模拟数据，模拟信号模拟数据，模拟信号数字数据，模拟信号数字数据，模拟信号数字数据，数字信号数字数据，数字信号模拟数据，数字信号模拟数据，数字信号10101010调制调制青海大学计算机专业教研室几种最基本的调制方法n数字数据的模拟传输，也称频带传输n基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。为了解决这一问题，就必须对基带信号进行调制(modulation)。n根据载波Asin(t+)的三个特性：幅度、频率、相位，产生常用的三种最基本的二元制调制技术。n调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。

36、n调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。n调相(PM)：载波的初始相位随基带数字信号而变化。青海大学计算机专业教研室对基带数字信号的几种调制方法010011100基带信号调幅调频调相青海大学计算机专业教研室频带调制技术(数字模拟信号)n频带传输：将数据经过调制后传输。n调幅（ASK）Amplitude Shift Keying n改变载波信号的振幅来表示数字信号0和1n最易受噪声干扰数字信号载波青海大学计算机专业教研室数字信号编码技术(数字数字信号)n为什么要编码n数字数据为二进制数(0或1)，数字信号为高电平或低电平进行传输，所以需要将二进制数转换为高电平或低电平。n常用的编码技术：

37、n不归零编码n曼彻斯特编码n差分曼彻斯特编码青海大学计算机专业教研室数据编码技术（续）n不归零制码（NRZ：Non-Return to Zero）n原理：用两种不同的电平分别表示二进制信息“0”和“1”，低电平表示“0”，高电平表示“1”n缺点：n难以分辨一位的结束和另一位的开始n发送方和接收方必须有时钟同步n若信号中“0”或“1”连续出现，信号直流分量将累加n结论：容易产生传播错误 82青海大学计算机专业教研室数据编码技术（续）n曼彻斯特码（Manchester），也称相位编码n原理：每一位中间都有一个跳变，从低跳到高表示“0”，从高跳到低表示“1”n优点：克服了NRZ码的不足。每位中间的跳

38、变即可作为数据，又可作为时钟，能够自同步n缺点:就是它所占的频带宽度比原始的基带信号增加了一倍。n差分曼彻斯特码（Differential Manchester）n原理：每一位中间都有一个跳变，每位开始时有跳变表示“0”，无跳变表示“1”。位中间跳变表示时钟，位前跳变表示数据n优点：时钟、数据分离，便于提取 83青海大学计算机专业教研室差分式差分式曼彻斯特码曼彻斯特码(Differential Manchester)1=颠倒上一位电位状态变化方式颠倒上一位电位状态变化方式0=沿用上一位电位状态变化方式沿用上一位电位状态变化方式同一串码流有两种编码方式同一串码流有两种编码方式青海大学计算机专业教

39、研室差分式差分式曼彻斯特码曼彻斯特码不管前一位是不管前一位是1或或0，假设前，假设前一位由低电位升到高电位一位由低电位升到高电位青海大学计算机专业教研室数据编码技术（续）n逢“1”变化的NRZ码n原理：在每位开始时，逢“1”电平跳变，逢“0”电平不跳变n逢“0”变化的NRZ码n原理：在每位开始时，逢“0”电平跳变，逢“1”电平不跳变 86青海大学计算机专业教研室数字信号编码技术(数字数字信号)n例：画出信息“001101”的不归零不归零码码、曼彻斯特编码曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码波形图。青海大学计算机专业教研室总结n数据通信基础理论n信号，信号的时域观和频域观，傅立叶分析n有限带宽信号n奈魁斯特定律、香农定律和信道的最大数据传输速率n数据通信技术n数据通信系统的基本结构n传输和传输方式n数据编码技术n多路复用技术 88