数据通信复习资料

/数据通信复习资料(最终)1.数据通信的概念依照通信协议,利用数据传输。与交换技术,在两个功能单元之间完成数据信息的有效传递与交换。2.数据通信系统基本组成与各部分功能,请绘出组成框图。数据通信系统组成:DTE、数据电路、中央计算机系统三大部分组成。3.有效性质量指标:调制速率、数据传信率是如何定义的?如何计算?两者之间有什么关系?频带利用率?注意单位。调制速率又称码元速率、符号速率、波特率、传码率,指每秒钟传输码元的个数,用RB表示,RB=1/T,单位为波特,即Bd,其中T为码元长度。数据传信率又称信息速率、传信率、比特率,指每秒钟传输的信息量(比特数),用Rb表示,Rb=RBlog2M,单位为bit/s,其中M为进制。频带利用率:h=RB/B波特/赫兹或Rb/Bbit/s.Hz4、可靠性质量指标用什么表示?如何计算?用误码率Pe表示:Pe=传输中出错的码元总数/传输码元的总数(正确+错误)5.什么是串行、并行传输?什么是同步、异步传输?①串行传输:指数据流以串行方式,在一条信道上传输。②并行传输:指数据以成组的方式,在多条并行信道上同时进行传输。③同步传输:以同步的时钟节拍来发送数据信号,每次发送不是以一个字符而是以一个数据块为传输单位,并在数据块前后加上一个标志来表明块的开始和结束。④异步传输：每次只传送一个字符,用起始位和停止位来指示被传输字符的开始与结束。又称起止式传输。6、单工、半双工、全双工传输分别指什么?绘出它们的示意图。单工传输:指两数据站之间只能沿一个指定方向进行数据传输。半双工传输:指两数据站之间可以在两个方向上进行数据传输,但不能同时进行。全双工传输：指两数据站之间,可在两个方向上同时进行数据传输。示意图:略。第二章数据信号传输1.信号的带宽信号带宽是信号频谱的宽度,也就是信号的最高频率分量与最低频率分量之差。①零点带宽②百分比带宽③矩形等效带宽④3dB带宽2.调制解调的基本概念调制的定义时域定义:调制就是用基带信号去控制载波信号的某个或几个参量的变化,将信息荷载在其上形成已调信号传输,而解调是调制的反过程,通过具体的方法从已调信号的参量变化中将恢复原始的基带信号。频域定义：调制就是将基带信号的频谱搬移到信道通带中或者其中的某个频段上的过程,而解调是将信道中来的频带信号恢复为基带信号的反过程。调制的分类3.信道的定义,传输信道的分类信道的定义：信道,通俗地说,是指以传输媒质为基础的信号通路。具体地说,信道是指由有线或无线电线路提供的信号通路。狭义信道和广义信道、调制信道和编码信道、恒参信道和变参信道4.传输介质传输介质是通信中实际传送信息的载体。计算机网络中采用的物理传输可分为有线和无线两大类。双绞线、同轴电缆和光纤是常用的三种有线媒体。卫星、无线电通信、红外通信、激光通信以与微波通信传送信息的载体都是属于无线媒体。5.信道噪声根据信道中加性噪声的来源不同:①无线电噪声;②工业噪声;③天电噪声;④内部噪声。从噪声性质来区分可有:①单频噪声;②脉冲干扰;③起伏噪声通信中的常见噪声:①白噪声;②高斯噪声;③高斯型白噪声;④窄带高斯白噪声6、什么是香农定律?信道容量如何计算?信道容量与传信率有何关系?香农定律:在信号平均功率受限的高斯白噪声信道中,信道的极限信息传输速率(信道容量)为Ｃ＝Ｂlog2(1+S/N)bit/s其中,Ｂ为带宽,Ｓ/Ｎ为信噪比。(S/N）db=10lg(S/N)要实现无差错传输,传信率必须小于信道容量。7、数字信道的信道容量根据奈奎斯特准则,带宽为B的信道所能传送的信号最高码元速率为2B波特。因此,无噪声数字信道容量为C＝2Blog2M(bit/s)其中M为传输时数据信号的取值状态,也就是进制数。8、多路复用频分复用(FDM):按频率区分信号的方法;时分复用(TDM):按时间区分信号的方法;波分复用（WDM):在一根光纤上,同时传送多个波长不同的光载波；码分复用(CDM）：按扩频码区分信号的方式,CDMA、FDMA、TDMA)和SCDMA。原理:略。第三章数据基带传输1.基带、基带信号、基带传输的含义是什么?基带:未经调制变换的信号所占的频带。基带信号:未经调制变换的原始信号,频率为0至若干兆赫兹。基带传输：利用数据传输系统直接传送基带信号,不经频谱搬移时的传输。2.RZ、NRZ、BRZ、BNRZ、AMI、HDB3.差分编码与作图。略。3.选用传输码型应考虑哪些原则?①F传输码型中应不含有直流分量,且低频分量和过高频分量也不要太多;②F传输码型中应含有定时时钟信息,以利于收端定时时钟的提取；③F传输码型应具有误码检测能力;④F码型变换设备简单、易于实现;⑤F误码增殖要小。4.数据基带信号的功率谱密度与其特点。数据基带信号的功率谱密度特点:①由连续谱和离散谱组成;②连续谱总是存在的,而当pg1(t)+(1-p)g2(t)=0时离散谱不存在。5.什么是码间干扰(符号间干扰)?码间干扰(符号间干扰）：在接收端输出,某一码元的取样时刻上,该码元前后码元对该码元的干扰称为码间干扰或符号间干扰。6、无码间干扰的时域条件和频域条件是什么?如何判断有无码间干扰?时域条件:
频域条件:判断有无码间干扰:略。7、奈奎斯特第一准则、奈氏频带、奈氏间隔、奈氏速率。奈奎斯特第一准则表述如下:如系统等效网络具有理想低通特性,且截止频率为fN时,则该系统中允许的最高码元(符号)速率为2fN,此时系统输出波形在峰值点上不产生前后符号间干扰。fN称为奈氏频带,T=1/2fN称为奈氏间隔,2fN波特称为奈氏速率。8、为什么要采用具有幅度滚降特性的低通网络来形成数据信号的传输波形?由于理想低通系统在实际上是不可实现的,而且这种系统要求接收端定时准确度极高,收端必须严格地在规定时刻取样,否则极易造成错误判决。采用幅度滚降特性后,虽然增加了一些频带,但这样的系统在物理上却可实现,而且能满足奈奎斯特第一准则的要求,使得速率为2fN的序列通过此系统后能在所有间隔T=1/2fN的取样点上不产生码间干扰,同时又降低了对接收定时准确度的要求。9、部分响应系统的主要特点是什么?①允许存在一定的,受控制的符号间干扰,所以接收端据此可以消除它的影响而正确判决码元;②系统可以实现2Bd/Hz的极限码速;③响应波的前导和后尾下降速率加快,从而降低对定时取样精度的要求。10、部分响应形成系统中,为何要对发端数据序列进行预编码?由于经过相关编码处理后,输出码元与输入码元的若干码元相关。因此,这些输出码元在传输过程中如果发生错误将影响到其后的一系列码元发生错误,称为误码扩散。预编码就是为了克服误码扩散的一种编码。其思路是可以从接收码元的状态直接（经过模数运算）判决发送方的数据序列。这样,接收码元的单个错误只影响一个数据码元,而不出现误码扩散。11.第I类和第IV类部分响应系统原理第I类部分响应系统第IV类部分响应系统12.眼图是什么,它有什么作用?能过眼图的哪些方面可以掌握数据信号的基本传输质量?①示波器的扫描周期调整为接收的数据信号波形码元间隔T的整数倍,使数据信号在示波器上呈现一个稳定的类似于人眼的图形,即为眼图。用眼图可以基本上判断数据传输系统的传输质量。②通过眼图上的最佳取样时刻眼的张开程度、对定时误差的灵敏度、取样时刻的噪声容限、过零点失真、最佳取样时刻信号失真这五个方面可以掌握传输的基本质量。13.什么是时域均衡?利用接收信号本身来进行补偿,消除取样点的码间干扰,提高判决的可靠性的技术,称为时域均衡。14、扰乱器是什么?它有什么作用?①扰乱器是将输入数据序列变换为信道上传输数据序列的数字电路。②它的作用是将发送数据序列中存在的短周期的或全"0"("1")序列按照某种规律变换成长周期的,且"0"和"1"等概率、前后码元独立的随机序列。15、基带数据传输系统的模型图,各部分的作用。发送滤波器的作用是限制信号频带;信道可以是各种形式的电缆;接收滤波器用来滤除噪声和干扰;均衡器用来均衡信道畸变。从图中的1到2,可看作传输频带有限的网络或系统。取样判决电路的作用是对均衡器输出的波形进行取样,并判决信号是"1"还是"0",从而恢复发送的数码。由于系统中存在噪声,恢复的数码可能有错,所以用{a’k}表示.第四章数据频带传输1.频带传输系统组成定义：指在发送端,经过调制,把基带信号变成频带信号传输,接收端再由解调器将频带信号恢复成基带信号的传输系统。调制解调器是频带传输系统的核心部分。组成:2.ASK定义,2ASK基本框图、产生、表示、波形、功率谱密度特点、带宽和频带利用率。定义：基带信号控制载波的幅度,称为幅移键控或数字调幅,简称ASK。2ASK基本框图:略产生:一个单极性矩形脉冲序列与一个正弦载波相乘表示:e(t)=S(t)coswct波形:
功率谱密度特点:⑴由连续谱和离散谱组成：其中连续谱则由基带谱中的连续谱经调制后的双边带谱,而离散谱则由基带谱中的离散谱来确定；⑵2ASK信号的带宽是基带信号带宽的两倍。频带利用率:h=2/(1+a)Bd/Hz,其中a为滚降系数3.FSK定义,2FSK的表示、波形、功率谱密度特点、带宽和频带利用率、2FSK的产生与解调各有哪些方法。定义:利用基带信号控制载波的频率,称为频移键控,也称为数字调频。2FSK表示：相位不连续的数字调频信号可看成是两个数字调幅信号之和,即e(t)=åang(t–nTb)cos(w1t+q1)+åang(t–nTb)cos(w0t+q0)产生:(1)用基带信号选通两个独立的振荡源;(2)电压控制振荡器(VCO)或数字式调频器。解调:(1)非相干解调:分路滤波法、限幅鉴频法、零交点法;(2)相干解调。功率谱密度特点:(1)2FSK由连续谱和离散谱组成,其中连续谱由两个双边带谱叠加而成,离散谱出现在f1和f0的两个载频位置上;续谱为单峰;当载频之差增大时,连(2)当两个载频之差较小时,如小于fs=1/T,则连续谱呈现双峰;(3)带宽B=2fs+|f1-f0|。频带利用率:h=fs/BBd/Hz4.相移键控的定义、PSK和DPSK的区别与联系、相对码与绝对码的转换;2PSK和2DPSK的表示(矢量表示)、波形、功率谱密度特点、带宽、频带利用率、产生与解调分别有哪些方法?定义:用基带数据信号控制载波的相位,使它作不连续的、有限取值的变化以实现信息传输的方法。又称数字调相。PSK:绝对调相,已调信号的相位变化都是相对于一个固定的参考相位——未调载波的相位来取值；DPSK：相对调相,每一个码元载波相位的变化不是以固定相位作参考,而是以前一码元载波相位作参考。联系:相对调相是经过相对码变换后的数字信号序列的绝对调相。绝对码转换成相对码公式:bn=bn-1Åan相对码转换成绝对码公式:an=bnÅbn-1矢量表示:略波形:略功率谱密度特点:⑴由连续谱和离散谱组成,当“0”和“1”等概率出现,即p=0.5时,无离散谱；⑵带宽是基带信号带宽的两倍。频带利用率:h=log2M/(1+a)bit/s/Hz2PSK产生:(1)双极性基带信号通过乘法器；(2)相位选择法2PSK解调:相干解调法(也称极性比较法)2DPSK产生：相对码变换+2PSK调制(方法两种,同上)2DPSK解调:(1)极性比较法（2PSK+码变换）(2)相位比较法5.QAM系统原理框图、产生、表示(矢量、星座表示)、带宽、频带利用率。原理框图:略产生:由两路在频谱上成正交的抑制载频的双边带调幅组成4QAM矢量表示:略4QAM星座表示:略带宽：基带信号带宽的两倍,即B=(1+a)fs频带利用率:h=log2M/(1+a)bit/s/Hz解调:相干解调第五章差错控制1.差错控制的基本思想。发送端在信息码元序列中附加一些监督码元,使这监督码元与信息码元之间有着一定的关系,使收端可以根据这种关系来发现或纠正可能存在的错码。2.差错分哪几类?各自的特点是什么?差错分随机差错和突发差错两类。随机差错又称独立差错,是那些独立地、稀疏地和互不相关地发生的差错,主要是由随机噪声引起的。突发差错是指一串串、甚至是成片出现的差错,差错之间有相关性,差错出现是密集的,它是由脉冲噪声,包括雷电、开关引起的瞬态电信号变化所造成的。3.差错控制有哪几种基本工作方式?分别有何特点?它们的原理与原理框图。四种基本工作方式:前向纠错、检错重发、信息反馈、混合纠错检错。优缺点、原理、原理框图:略4.码长、码重、码距的定义与最小码距与检纠错能力的关系。(1)一个码能检测e个错码,则要求其最小码距d0≥e+1(2)一个码能纠正t个错码,则要求其最小码距d0≥2t+1(3)一个码能纠正t个错码,同时能检测e个错码,则要求其最小码距d0≥e+t+1(e>t)5.奇偶监督码的检错性能如何?它适用于什么差错环境?奇偶监督码能检测出奇数个错误,不能检测出偶数个错误。它适用于检测随机差错,如计算机系统。6、水平垂直奇偶监督码的检错纠错能力如何?①它能发现某行或某列上的奇数个错误和长度不大于行数(或列数)的突发错误;②能检出某些偶数个随机错误。有一些偶数错误不可能检测出来,例如4个错码构成矩形就检测不出来,或其他使行和列同时不能检的偶数错误。③能纠正某行某列都不满足奇偶监督关系的行列交叉位置上的码元差错。7、汉明码①信息位k与监督位r的关系:2r-1³k+r②检纠错能力:能纠正一位错③最小码距:38、(7,4)汉明码的最小码距为多少?其纠错、检错能力怎样?编码效率为多少?由（7,4）汉明码的许用码组上可求得最小码距为3,用于纠错时t=1,能纠正一位错码,用于检错时e=2,可检出2位错码。其编码效率R=k/n=4/7=57%。9、什么是线性分组码?它具有哪些重要性质?线性分组码中前面是k个信息码元,之后附加r位监督位,且信息码元和监督码元是用线性方程联系起来的码。它的重要性质有:①封闭性,即码中任意两许用码组之和仍为一许用码组；②线性分组码中两个码组的距离一定是另一码组的码重;③除全"0"码组外,码的最小距离等于非零码的最小码重。10、什么是线性分组码的监督矩阵?监督矩阵有哪些特征?监督矩阵是确定线性分组码信息码元和监督码元之间线性关系的矩阵表示。监督矩阵H的特征是:①它的行数等于监督位个数r,列数等于码长n；②它的各行之间是线性无关的;③典型监督矩阵必定是线性无关的,它的右边是Ir的单位方阵,其形式为H=[P•Ir]。11、什么是线性分组码的生成矩阵?它有什么特征?能完成确定线性分组码的编码方法的矩阵称为该码的生成矩阵。它的特征有:①它的列数等于线性分组码的码长n;②它的行数为码的信息位长度k。通过对k行进行不同组合的模2加可以产生线性分组码的2k-1个许用码组(另有一全"0"码组);③典型生成矩阵在其左边为Ik(k*k阶单位方阵),其形式结构为G=[Ik•Q]12.线性分组码的典型监督矩阵与典型生成矩阵存在什么关系?监督矩阵H=[P•Ir],Q=PT,G=[Ik•Q]=[Ik•PT]因此,已知H,可求得G,反之亦然。13.什么是循环码?它的主要特征是什么?循环码是具有循环特性的线性分组码,是线性分组码中具有重要性的一类码。循环码的主要特征,除了具有线性分组码的特征外,还有循环性。循环性表现为:循环码中任一许用码组经过循环移位后所午到的码组仍为它的一个许用码组。14.什么是码多项式?它与码组有什么关系?具有表示码组状态的多项式称为码多项式。码多项式与码组之间具有一一对应的关系,码长为n的码组与n-1次多项式相对应,码组中各码元作为多项式的一个系数。其对应关系是若码组A=（an-1,an-2,……,a1,a0）,则其相应的码多项式为：A(x)=an-1xn-1+an-2xn-2+……+a1x+a015.循环码的生成多项式是如何确定的?(1)(n,k)循环码的生成多项式g(x)必定是一个(n-k)次多项式;(2)生成多项式g(x)必定是xn+1的一个(n-k)次因子;(3)将xn+1分解因子找出(n-k)次因子,即为循环码的生成多项式g(x)16、已知循环码的生成多项式为g(x)=x3+x+1,①当信息位为1000时,写出它的监督位和码组;②若接收码组为,试判断接收码组是否不错,若有错,能否改正?①已知g(x)=x3+x+1,最高为3次,即r=3,在信息码1000后加3个0,即作为被除数,g(x)为除数即1011,得余数101,即监督位。所以码组为。②若接收码组为,作为被除数,g(x)为除数即1011,得余数为111,余数不为0,说明码组有误。③若接收码组为,作为被除数,g(x)为除数即1011,得余数为111,余数不为0,说明码组有误。由生成多项式可求得生成矩阵为1000101