第3章 数据通信技术

1、 11 )2cos()2sin( 2 1 )( n n n n nftbnftactg T n dtnfttg T a 0 )2sin()( 2 T dttg T 0 )( 2 c T n dtnfttg T b 0 )2cos()( 2 计算机 信号变 换器 计算机 信号变 换器 信道 差错控制 电话系统 调制解调器 MODEM 编码解码器 CODEC 数字 编码解码器 图 3 7 位同步机制 图 3 9 异步制字符同步 图 3 10 同步制字符同步 AB ABCD 开关 发 送 器 发 送 器 接 收 器 数据 信道 监视信号 数据 监视信号 信道 发 送 器 接 收 器 (a) 单工通信

2、 (b) 半双工通信 发 送 器 接 收 器 监视信号 发 送 器 接 收 器 监视信号 (c) 全双工通信 接 收 器 开关 数据 信道 数据 信道 内导体内导体 芯线芯线 绝缘绝缘 箔屏蔽箔屏蔽 铜屏蔽铜屏蔽 外套外套 UTP：3类、5类、6类 （16M、155M、200M） 双绞线外没有任何附 加屏蔽 光纤的直径减小 到一个光波波长 多束光线以不同的反射角传播多束光线以不同的反射角传播 单束光线沿直线传播单束光线沿直线传播 描述以下无线通信的基本原理： 电磁频谱 无线电传输 微波传输 红外线和毫米波 光波传输 卫星通信 无线电无线电无线电无线电 固定终端点（基站）和 终端之间是无线链路

3、BS 基站基站 用户计算机和终端用户计算机和终端 BS 基站覆盖的无线电区域基站覆盖的无线电区域 F F2 2 F F3 3 F F1 1 F F2 2 F F3 3F F1 1 F F2 2 F F3 3 F F1 1 F F2 2 F F2 2 F F3 3 F F1 1 F1, F2, F3= 使用的频率 地球同步卫星地球同步卫星地球同步卫星地球同步卫星 与地面站相对固定位置 使用3个卫星覆盖全球 传输延迟时间长 22,30022,300 公里公里公里公里 地球地球地球地球 早在1924年，尼奎斯特就认识到这一根本 性限制，并推导出一个有限带宽无噪声信 道的最大数据传输速率的表达式； 尼

4、奎斯特证明：如果一个任意信号通过带 宽为H的低通滤波器，那么每秒采样2H就 能完整地重现通过这个滤波器的信号。 1948年，香农进一步把尼奎斯特的结论扩 展到随机（动态）噪声影响的信道。 C = 2H log2 V C = 最大数据传输率，单位b/s或bps H = 带宽，单位Hz V = 信号电平级数 例如： 话音级线路(3000 Hz) 的信道容量计算，如右 图所示。 Nyquist公式为估算已知带宽无噪声信道的最高速率提供了依据公式为估算已知带宽无噪声信道的最高速率提供了依据。 C = H log2 (1+ S/N) S/NdB = 10 log10 S/N 例例：信道带宽：信道带宽W=

5、3KHz，信噪比为，信噪比为30dB（S/N=1000），）， 则则C=3000*log2(1+1000) 30Kbps C = 传输率，单位传输率，单位b/s H = 带宽，单位带宽，单位Hz 10 10 dB NS N S 即：即： S = 信号功率信号功率 N = 噪声功率噪声功率 Nyquist公式和公式和Shannel公式的比较公式的比较 C = 2H log2V 此公式说明数据传输率C随信号编码级数增加而 增加。 C = H log2(1+S/N) 无论采样频率多高，信号编码分多少级，此公式 给出了信道能达到的最高传输速率。即噪声的存在 将使编码级数不可能无限增加。 001101

6、NRZ 曼彻斯特 差分曼彻斯特 逢“1”变化NRZ 逢“0”变化NRZ 图 3 19 三种调制方法的调制波形 PCMPCM转换过程举例转换过程举例转换过程举例转换过程举例 3.23.2 3.93.9 2.82.8 3.43.4 1.21.2 4.24.2 3 3 4 4 3 3 3 3 1 1 4 4 011011100100011011011011001001100100 原始信号原始信号 PAMPAM脉冲脉冲 PCM PCM 脉冲脉冲 （有量化误差）（有量化误差） 011100011011001100011100011011001100PCM PCM 输出输出输出输出 PCM PCM 转换

7、波形图转换波形图转换波形图转换波形图 B A C D A AA A B BB B C CC C D DD D 模拟话音模拟话音模拟话音模拟话音 采样时钟采样时钟采样时钟采样时钟 PAM PAM 信号信号信号信号PCM PCM 信号信号信号信号 采样电路采样电路 采样电路采样电路 量化和编码量化和编码 量化和编码量化和编码 数字化声音数字化声音数字化声音数字化声音 D/A A/D 2/44/2 A/D A 交换机1 A/D B 交换机2 D/A D/A V.34 Modem V.34 Modem 数字信号 数字信号 模拟信号 模拟信号 D/A A/D 2/4 A/D A 交换机1 56kb/s Modem 数字信号 数字信号 模拟信号 56kb/s Modem （a）用户到用户的通信 （b）用户到ISP的通信 ISP DEMUX 复用器复用器解复用器解复用器 共享信道 MUX F2 F1 F3 光谱光谱 F1F2F3 共享光纤的光谱共享光纤的光谱 光纤光纤2 光纤光纤3 光纤光纤1 共享光纤共享光纤 棱柱棱柱/衍射光栅衍射光栅 原理：整个波长频带被划分为若干个