數(shù)據(jù)通信原理復(fù)習(xí)資料整理期末考試必備

1、第一章概述1、數(shù)據(jù)通信一一依照通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在兩個功能單元之間傳遞數(shù)據(jù)信息;2、傳輸代碼常用的傳輸代碼有：國際5號碼IA5 （ 7單位代碼）ASCII碼（常在后面加 1位奇偶校驗碼）國際電報2號碼ITA2 （ 5單位代碼） EBCDIC（ 8單位代碼）-信息交換用漢字代碼（7單位代碼）3、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE數(shù)據(jù)輸入、輸出設(shè)備一一數(shù)據(jù)昂數(shù)據(jù)信號傳輸控制器一一主要執(zhí)行與通信網(wǎng)絡(luò)之間的通信過程控制（即傳輸控制），包括差錯控制、終端的接續(xù)控制、傳輸順序控制和切斷控制等（完成這些控制要遵照通信協(xié)議）。數(shù)據(jù)電路傳輸信道一一為數(shù)據(jù)通信提供傳輸通道數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（DCE）（綜合

2、練習(xí)習(xí)題與解答簡答題第 2題）一一是DTE與傳輸信道 之間的接口設(shè)備，其主要作用是將來自DTE的數(shù)據(jù)信號進行變換，使之適合信道傳輸。當(dāng)傳輸信道為模擬信道時， DCE是調(diào)制解調(diào)器（MODEM ），發(fā)送方將 DTE送來的數(shù)據(jù)信號 進行調(diào)制，將其頻帶搬移到話音頻帶上 （同時變成模擬信號）再送往信道上傳，收端進行相反的變換。*當(dāng)傳輸信道是數(shù)字信道時，DCE是數(shù)字接口適配器， 其中包含數(shù)據(jù)服務(wù)單元與信道服務(wù)單元。前者執(zhí)行碼型和電平轉(zhuǎn)換、定時、信號再生和同步等功能；后者則執(zhí)行信道均衡、信號整形等功能。 中央計算機系統(tǒng) 主機一進行數(shù)據(jù)處理通信控制器（又稱前置處理機）用于管理與數(shù)據(jù)終端相連接的所有通信線路,

3、其作用與傳輸控制器相同。數(shù)據(jù)電路與數(shù)據(jù)鏈路的關(guān)系一一數(shù)據(jù)鏈路由數(shù)據(jù)電路及兩端的傳輸控制器組成。 只有建立了數(shù)據(jù)鏈路通信雙方才能有效、可靠地進行數(shù)據(jù)通信。信道類型物理實線雙絞線同軸電纜電話網(wǎng)傳輸信道； 數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸信道;傳輸損耗傳輸衰減=網(wǎng)絡(luò)的輸入端功率-輸岀端功率;傳輸損耗：D 10lg P發(fā)送；P接收信噪比：SP言號10lg信號；N dBP噪聲計算機通信網(wǎng)包含數(shù)據(jù)通信網(wǎng)；計算機通信網(wǎng)不等于計算機網(wǎng)絡(luò)，前者明顯地參與管理；數(shù)據(jù)傳輸方式并行傳輸與串行傳輸（按代碼傳輸?shù)捻樞蚍郑?、并行傳輸概念一一并行傳輸指的是數(shù)據(jù)以成組的方式，在多條并行信道上同時進行傳輸。優(yōu)缺點-優(yōu)點一一不需要額外的措施來實現(xiàn)收

4、發(fā)雙方的字符同步。缺點一一必須有多條并行信道，成本比較高，不適宜遠距離傳輸。適用場合一一計算機等設(shè)備內(nèi)部或兩個設(shè)備之間距離比較近時的外線上采用。2、串行傳輸概念一一串行傳輸指的是組成字符的若干位二進制碼排列成數(shù)據(jù)流以串行的方式在一條信道上傳輸。優(yōu)缺點優(yōu)點一一只需要一條傳輸信道，易于實現(xiàn)。缺點一一要采取措施實現(xiàn)字符同步。適用場合一一是目前外線上主要采用的一種傳輸方式。異步傳輸和同步傳輸（按同步方式分）1、異步傳輸概念一一異步傳輸方式一般以字符為單位傳輸，每個字符的起始時刻可以是任意的。為了正確地區(qū)分一個個字符，不論字符所采用的代碼為多少位，在發(fā)送每一個字符時，都要在前面加上一個起始位，長度為一個

5、碼元長度，極性為“0”，表示一個字符的開始；后面加上一個終止位，長度為1，1. 5或2個碼元長度，極性為“ 1 ”，表示一個字符的結(jié)束。以國際5號碼為例：1 XXXXXXX 1s 2（起始位）（信息碼）（終止位）優(yōu)缺點優(yōu)點一一實現(xiàn)字符同步比較簡單，收發(fā)雙方的時鐘信號不需要嚴(yán)格同步。缺點一一對每個字符都需加入起始位和終止位，因而信息傳輸效率低。例：如字符采用國際 5號碼，終止位為1位，并采用1位奇偶校驗位，求傳輸效率。解：傳輸效率為7/（ 7 + 1+ 1 + 1）= 70%。2、同步傳輸概念一一同步傳輸是以固定的時鐘節(jié)拍來發(fā)送數(shù)據(jù)信號的，因此在一個串行數(shù)據(jù)流中， 各信號碼元之間的相對位置是固定

6、的（即同步）。優(yōu)缺點優(yōu)點一一傳輸效率較高。缺點一一接收方為了從接收到的數(shù)據(jù)流中正確地區(qū)分一個個信號碼元，必須建立準(zhǔn)確的時鐘同步等，實現(xiàn)起來比較復(fù)雜。單工、半雙工和全雙工傳輸（按數(shù)據(jù)電路的傳輸能力分） 單工傳輸一一傳輸系統(tǒng)的兩端數(shù)據(jù)只能沿單一方向發(fā)送和接收。半雙工傳輸一一系統(tǒng)兩端可以在兩個方向上進行雙向數(shù)據(jù)傳輸，但兩個方向的傳輸不能同時進 行，當(dāng)其中一端發(fā)送時，另一端只能接收，反之亦然。全雙工傳輸一一系統(tǒng)兩端可以在兩個方向上同時進行數(shù)據(jù)傳輸，即兩端都可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。主要性能指標(biāo) 工作速率一一衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)通信能力1 調(diào)制速率（又稱符號速率或碼元速率）N Bd （或fs ）定義一一每秒傳

7、輸信號碼元的個數(shù)，單位為波特（Bd ）。1公式：N Bd t（ T為符號間隔）數(shù)據(jù)傳信速率（簡稱傳信率）R （或fb）定義每秒傳輸?shù)男畔⒘浚幢忍貍€數(shù)或二進制碼元的個數(shù)），單位為bit /s等。數(shù)據(jù)傳信速率與調(diào)制速率之間的關(guān)系為R N Bd log 2 M例：設(shè)信號碼元時間長度為833 10 6s，當(dāng)采用4電平傳輸時，求數(shù)據(jù)傳信速率和調(diào)制速率。161200Bd833 10 6解：調(diào)制速率為N Bd數(shù)據(jù)傳信速率為log 2 M 1200 log 2 42400bit / sR NBd數(shù)據(jù)傳送速率定義一一單位時間內(nèi)在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的相應(yīng)設(shè)備之間實際傳送的平均數(shù)據(jù)量，又稱有效數(shù)據(jù)傳輸速率。單位為比特/

8、秒（bit / S）、字符/秒或碼組/秒。實際的有效數(shù)據(jù)傳送速率是小于數(shù)據(jù)傳信速率的。有效性指標(biāo)一一頻帶利用率定義一一二系統(tǒng)的傳輸速率/系統(tǒng)的頻帶寬度（B ）（ 2-3）N BdBBd/Hzbit /（s Hz）B可靠性指標(biāo)一一傳輸?shù)牟铄e率常用的有誤碼率、誤字符率、誤碼組率等。它們的定義分別為:誤碼率二接收岀現(xiàn)差錯的比特數(shù)/總的發(fā)送比特數(shù)誤字符（碼組）率 =接收出現(xiàn)差錯的字符（碼組）數(shù)總的發(fā)送字符（碼組）數(shù) 信道容量C 帶寬?log2 1信噪比；無噪聲數(shù)字信道的信道容量： C 2Blog2M ；數(shù)據(jù)信號的傳輸一、數(shù)據(jù)信號及特性描述1、數(shù)據(jù)序列的電信號表示 單極性不歸零信號： 1 為正， 0 為

9、平；單極性歸零信號：1為正零，0為平；雙極性不歸零信號:1為正，0為負；雙極性歸零信號：1為正零，0為負零;偽三進制：1為正零或負零，0為零；差分信號：電位變化為正，不變?yōu)榱?；（注：圖（f）中的差分信號是“ 1” 一一電平改變，“ 0” 一一電平不變，其規(guī)則也可以相反。） 例1:已知二進制數(shù)據(jù)序列為1010110，以矩形脈沖為例，畫岀雙極性歸零信號的波形圖（設(shè)T=T/2 ）。解：1 0 T c 1 1 0V V uMl£l例2:已知二進制數(shù)據(jù)序列為1100101，以矩形脈沖為例，畫岀差分信號的波形圖（假設(shè)“1電平改變，“ 0” 一一 電平不變；初始電平為 0）解：1 I I 00 I

10、 10附圖2、傳輸信道及數(shù)據(jù)信號的基本傳輸方法基帶傳輸頻帶傳輸（或稱調(diào)制傳輸）數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸 基帶數(shù)據(jù)信號的頻譜特性單極性碼一一既有連續(xù)譜，也有離散譜;雙極性碼一一只有連續(xù)譜，沒有離散譜;不歸零碼一一連續(xù)譜第一個零點為歸零碼一一連續(xù)譜的第一個零點為2fs；第二節(jié)數(shù)據(jù)信號的基帶傳輸基帶傳輸一一不搬移基帶數(shù)據(jù)信號頻譜的傳輸方式稱為基帶傳輸。一、基帶傳輸系統(tǒng)構(gòu)成模型（能畫出下圖）T|f)序啓耐u 1 r堆送形購譚鍛翼(RW1M=TiflC|fltm附囹別圖3-81波形形成一一信號從 1點到2點的過程叫波形形成。 各部分的作用：發(fā)送濾波器一一限制信號頻帶并起波形形成作用； 信道一一是信號的傳輸媒介，可以

11、是各種形式的電纜； 接收濾波器一一用來濾除帶外噪聲和干擾，并起波形形成作用; 均衡器一一用來均衡信道特性的不理想。網(wǎng)孔均衡一一用來消除“1 ”與(t)的誤差二、理想低通形成網(wǎng)絡(luò) 理想低通形成網(wǎng)絡(luò)特性H(f)H(f) ej (f)H(f )幅度特性，(f)相位特性H(f)(3-10)式中，fN為截止頻率，td為固定時延H ( f)圖參見教材 P54圖3-9h(t)2 fNsin 2fN(t td)2 f N (ttd )(3-11)設(shè)td0，h(t)波形如教材P55圖3-10所示。理想低通沖激響應(yīng) h (t)的特點是:k 零點的位置t (td ) ,k 1, 2, 32fN 波形“尾巴”(即波形

12、的前導(dǎo)和后尾)以1/t的速度衰減。2、無符號間干擾的條件h（kT） . 1 （歸一化值）k 0 （本碼判決點）ok 0 （非本碼判決點）3、奈氏第一準(zhǔn)則奈氏第一準(zhǔn)則用文字詳細表述是：如系統(tǒng)等效網(wǎng)絡(luò)具有理想低通特性，且截止頻率為f N時，則該系統(tǒng)中允許的最高碼元（符號）速率為 2 fN，這時系統(tǒng)輸岀波形在峰值點上不產(chǎn)生前后符號間干擾。奈氏第一準(zhǔn)則的三個重要參量:f N奈氏頻帶（Bfs 2 f N 奈氏速率BfN2Bd / Hz （極限）T ' 1/2 f n奈氏間隔例1 ：在比特速率相同下，采用多電平傳輸?shù)姆査俾室瑥亩勾a元間隔T，最后導(dǎo)致奈氏帶寬fN。答：（R NBd log 2

13、M ）下降增大下降例2: 一個理想基帶傳輸系統(tǒng)，若奈氏帶寬fN不變，采用8電平傳輸時的傳信速率R8與4電平傳輸時的傳信速率 R4的關(guān)系為（）答：奈氏帶寬fN不變符號速率NBd 2fN則不變R4 N Bd log 2 4R8 N Bd log 2 83所以 R8r42理想低通形成網(wǎng)絡(luò)的特點："滿足奈氏第一準(zhǔn)則（無符號間干擾）。頻帶利用率達到 2Bd/Hz的極限。波形“尾巴”衰減較慢對定時脈沖的精度要求較高物理上不可實現(xiàn)。三、具有幅度滾降特性的低通形成網(wǎng)絡(luò)一一滾降低通1、滾降低通特性滾降低通特性參見教材P56圖3-11滾降系數(shù)f /fN，°1 (0時是理想低通)fs2 fN2B

14、 (1)fNSN(Bd/Hz)B (1 )fN 1滾降低通形成網(wǎng)絡(luò)是否滿足無符號間干擾的條件結(jié)論：若滾降低通網(wǎng)絡(luò)的幅度特性|H(f)以C點(fN ,1/2 )呈奇對稱滾降，則其輸岀響應(yīng)波 形h(t)在取樣判決點無符號間干擾(即滿足奈氏第一準(zhǔn)則)例1 ： 一滾降低通網(wǎng)絡(luò)的幅度特性 | H ( f)如圖所示，試判斷此滾降低通網(wǎng)絡(luò)是否滿足無符號間干擾的條件解：此滾降低通網(wǎng)絡(luò)不滿足無符號間干擾的條件。因為：雖然它的幅度特性呈奇對稱滾降，但滾降的對稱點不是 (fN ,1/2),而是(1.5fN ,1/2 )例2： 一形成濾波器幅度特性如下圖所示。如果符合奈氏第一準(zhǔn)則，其符號速率為多少a為多少采用八電平傳

15、輸時，傳信速率為多少 頻帶利用率n為多少 Bd/HzflHz)解：如果符合奈氏第一準(zhǔn)則,H(f )應(yīng)以C點(fN ,呈奇對稱滾降，由圖示可得:20004000 200023000Hz符號速率fs2 fN2 30006000 Bd滾降系數(shù)4000 300010001300030003頻帶利用率L 6000 1.5Bd/HzB 4000例3:按奈氏第一準(zhǔn)則設(shè)計一個基帶傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用4電平傳輸，滾降系數(shù)0.2，傳信速率為128kbit/s。試定性畫出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)幅度特性,并標(biāo)岀(1)fN,fN,(1)fN位置。解：RN Bd log 2 MN Bdlog2128 1064000Bdlog2

16、4(1(1N Bd26400032000 Hz(1(10.2)0.2)3200025600 Hz3200038400Hzf| KHz |2、升余弦滾降低通H(f) 表達式參見教材 P56 ( 3-18)升余弦滾降低通 H( f )特性參見教材 P56圖3-12h(t) 2fNsin 2 f Ntcos t /T2 2 214 2t2/T22 fNt(3-19)h(t)波形參見教材 P57圖3-13滾降低通形成網(wǎng)絡(luò)的特點：可滿足無符號間干擾的條件。頻帶利用率不能達到 2Bd / Hz的極限。波形“尾巴”衰減較快。物理上可實現(xiàn)。四、部分響應(yīng)形成系統(tǒng)概念一一部分響應(yīng)形成系統(tǒng)是一種可實現(xiàn)的傳輸系統(tǒng)，它

17、允許存在一定的、受控的碼間干擾，而在接收端可以加以消除，這樣的系統(tǒng)既能使頻帶利用率提高到理論上的最大值，又可近似地物理實現(xiàn)。這類系統(tǒng)稱為部分響應(yīng)形成系統(tǒng)。形成思路一一如果形成波形是兩個(或兩個以上)在時間錯開的測2 M所組成，例如2 fNtSI"2 M +測2 5 (t 衛(wèi) ，這樣合成波的表達式在分母通分之后將岀現(xiàn)t2 (或t3等)項,2 fNt2fN(t T)即波動衰減是隨著t2 (或t3等)而增加，從而加快了響應(yīng)波形的前導(dǎo)和后尾的衰減。1、第一類部分響應(yīng)形成系統(tǒng)(余弦低通)(1) h(t)公式h(t)hi(t)h2(t)sin 2 fNt2 fNtsin2fN(t T)2 fN(

18、t T)(3-21)設(shè)td0g(t) gl (t) g2(t) ( td1 0 )( td2 T)(2) H(f)參見教材P58圖3-15(a)H12(f )特性參見教材P59圖3-16H (f)特性參見教材P59圖3-17cf2cose N ,0 f fH(f)2fN0, f fNB fN.fs2fN2Bd / HzBf N1Ttd4fN2f(余弦低通)(3)分析h(t)特性參見教材P58圖3-14hit)（-7）魁蘿）（V）F）h（t）波形的特點:零點的位置tk4 fN3, 5, 72波形的“尾巴”以1/t的速度衰減h（t）波形是否無碼間干擾結(jié)論：第一類部分響應(yīng)形成系統(tǒng)的h（t）波形有碼間

19、干擾。但若取樣判決點選在波峰往前（或往除的。3題）后）T/2處，只有前（或后）一個碼元對它有干擾，此干擾是固定的，可以消但有誤碼擴散問題。解決的辦法是采用有預(yù)編碼的第一類部分響應(yīng)系統(tǒng)。（4）有預(yù)編碼的第一類部分響應(yīng)系統(tǒng)（余弦低通）（綜合練習(xí)習(xí)題與解答計算題第參見教材 P58圖3-15（ b）akbk預(yù)編碼bkakbk 1（3-22）bkCk相關(guān)編碼ckbkbk 1（3-23）例：ak1 110 1 0 1 1 1 0 0 1 01bk01 010 1 1 0 1 0 0 0 1 11Ck1 1i0 1 2 1 1 1 0 0 1 211發(fā)端Ck1 1110 1 2 1 1 1 0 0 1112

20、收端（設(shè)無誤碼，CkCk)ak1 110 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1ck的規(guī)律 ak0，Gk0或2（ Ck是偽三電平）ak 1,Ck1第一類部分響應(yīng)系統(tǒng)的特點:有碼間干擾，但是固定的，可以消除的 頻帶利用率能達到 2Bd/Hz的極限。-波形“尾巴”衰減較快。-物理上可實現(xiàn)。2、第四類部分響應(yīng)形成系統(tǒng)(正弦低通)(1) h(t)公式h(t)hi (t)h2(t)sin 2 fN tsin 2 fN(t 2T)2 fNt2fN(t 2T)(3-26)g(t) gi(t) g2(t) H(f)參見教材P59圖3-18Hi2(f)參見教材P60圖3-19H(f).ffj_f_j2sine

21、N ,0N0 ffNH 13(f)H (f)參見教材P60圖3-20(正弦低通)B fN2fN2Bd / Hz(3)分析h(t)特性 h(t)波形的特點：2波形的“尾巴”以1/t的速度衰減第四類部分響應(yīng)形成系統(tǒng)的h(t)波形有碼間干擾。但是固定的，可以消除的。也有誤碼擴散問題，解決的辦法是采用有預(yù)編碼的第四類部分響應(yīng)系統(tǒng)。(4)有預(yù)編碼的第四類部分響應(yīng)系統(tǒng)(正弦低通)BI3J8有阿碼的釉畑分軸系境方郵bkakbk 2(3-29)( 3-30)4bkbk 2II例：ak1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0IIIbk0 01 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1IiIck1 0-1

22、 1 0-1 1 0-1 1 0 0 發(fā)端ck1 0-1 1 0-1 1 0-1 1 0 0收端（設(shè)無誤碼， ckck）IIak 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0ak 0, q 0Ck的規(guī)律（Ck是偽三電平）ak 1g 1第四類部分響應(yīng)系統(tǒng)的特點：有碼間干擾，但是固定的，可以消除的。頻帶利用率能達到 2Bd/Hz的極限。波形“尾巴”衰減較快。物理上可實現(xiàn)。五、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的時域均衡時域均衡的作用（綜合練習(xí)習(xí)題與解答簡答題第 8題）時域均衡的思路一一是消除接收的時域信號波形的取樣點處的碼間干擾，并不要求傳輸波形的所有細節(jié)都與奈氏準(zhǔn)則所要求的理想波形完全一致。因此可以利用接收波形本

23、身來進行補償以消除取樣點的符號間干擾，提高判決的可靠性。2、時域均衡的基本原理時域均衡的均衡目標(biāo)一一調(diào)整各增益加權(quán)系數(shù)Ck，使得除n 0以外的yn值為零，這就消除了符號間干擾。例：一個三抽頭的時域均衡器，其輸入波形如下圖所示，其x 20.1,x 10.2, X01,X1 0.4,X20.2,當(dāng) k >2 時，Xk0,求當(dāng)輸岀波形 y（t）滿足無符號間干擾的條件時，各增益加權(quán)系數(shù)應(yīng)為多少Ny i c 1X0 CoxYo C 1X1 C0X0yi c 1X2 C0X1滿足無符號間干擾時，ckXn k k N1ckXn k k 11 c1 X 2c1X 1C1X0有：c 10.2c00.1g

24、00.4c 1 co 0.2g10.2c 1 O.4co c 0解方程求得：c 1 O.2O co0.85G O.3O（注：教材中的示例假設(shè)X（t）只有3個取值，即當(dāng) k > 1時，Xk o）數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的眼圖 最佳采樣時刻：在眼睛張開得最大的地方代表最佳采樣時刻； 垂直張開度：反映系統(tǒng)對噪聲的容限； 水平張開度：反映了傳輸系統(tǒng)的過門限點失真； 正負不對稱度：表示系統(tǒng)所存在的非線性失真的程度； 定時抖動靈敏度：斜率，反映了系統(tǒng)對定時偏差的靈敏度；第三節(jié)數(shù)據(jù)信號的頻帶傳輸頻帶傳輸一一又稱調(diào)制傳輸，它是需要對基帶數(shù)據(jù)信號進行調(diào)制以實現(xiàn)頻帶搬移，即將基帶 據(jù)信號的頻帶搬到話音頻帶上再傳輸。數(shù)字

25、調(diào)制的基本方法有三種：-數(shù)字調(diào)幅（ASK）-數(shù)字調(diào)相（PS&-數(shù)字調(diào)頻(FS&頻帶傳輸系統(tǒng)參見教材P69圖3-33各部分的作用： 1點：數(shù)據(jù)信號為單或雙極性不歸零碼(2點的信號叫基帶信號S(t)；發(fā)送低通一一數(shù)據(jù)信號經(jīng)發(fā)送低通基本上形成所需要的基帶信號發(fā)送低通一般是基帶形成濾波器的一部分，2點的功率譜近似為基帶形成濾波器的H ( f )形狀)調(diào)制 將基帶信號的頻帶搬到載頻(載波頻率)附近的上下邊帶，實現(xiàn)雙邊帶調(diào)制。假設(shè)基帶形成濾波器為第一類部分響應(yīng)系統(tǒng)，2點的功率譜 PS(f)與調(diào)制后的雙邊功率譜PE(f)如附圖27所示。1»fli單靱14瞬|f、0tf單稅性碼RS2

26、7(Ps( f )中有直流分量f PE ( f)中便有載頻fc分量，直流分量調(diào)到 fc處)發(fā)送帶通一一形成信道可傳輸?shù)男盘栴l譜(取單或雙邊帶等傳輸)。接收帶通一一除去信道中的帶外噪聲。解調(diào) 是調(diào)制的反過程，解調(diào)后的信號中有基帶信號和高次產(chǎn)物。接收低通一一除去解調(diào)中岀現(xiàn)的高次產(chǎn)物，并起基帶波形形成的作用(接收低通是基帶形成濾波器的另一部分)。取樣判決一一對恢復(fù)的基帶信號取樣判決還原為數(shù)據(jù)序列。(8點的信號要滿足無符號間干擾的條件)頻帶傳輸系統(tǒng)與基帶傳輸系統(tǒng)的區(qū)別在于在發(fā)送端增加了調(diào)制，在接收端增加了解調(diào)，以實現(xiàn)信號的頻帶搬移，調(diào)制和解調(diào)合起來稱為Modem。從信號傳輸?shù)慕嵌龋粋€頻帶傳輸系統(tǒng)就相

27、當(dāng)于一個等效的基帶傳輸系統(tǒng)。符號速率fs 2fN二、數(shù)字調(diào)幅概念一一以基帶數(shù)據(jù)信號控制一個載波的幅度，稱為數(shù)字調(diào)幅，又稱幅移鍵控，簡寫為ASK。1、ASK信號及功率譜分析2ASK 1不變，0歸零；抑制載頻的2ASK 1不變，0相反；2ASK信號的帶寬是基帶信號帶寬的兩倍；調(diào)制后實現(xiàn)了雙邊帶調(diào)制數(shù)據(jù)序列是單極性碼一一PS(f )中有直流分量一一 PE( f )中有載頻分量(2ASK)數(shù)據(jù)序列是雙極性碼一一PS( f )中無直流分量一一 PE( f )中無載頻分量(抑制載頻的2ASK)調(diào)制后的帶寬B調(diào) 2B基2(1) fN (設(shè)基帶形成濾波器為滾降低通)例：發(fā)送數(shù)據(jù)序列為100110，分別畫岀單極

28、性不歸零和雙單極性不歸零調(diào)制的2ASK信號波形(設(shè)fc 2fs)O解:帚握帖暑:J 1I 00T1 0 |i單(0性不心專碼1"遇押AAAAAAAAAAA/2ask *WV/cos阪上ZASKwwwvwwvWWWWWSt® 31三、數(shù)字調(diào)相PSK,概念一一以基帶數(shù)據(jù)信號控制載波的相位，稱為數(shù)字調(diào)相，又稱相移鍵控，簡寫為 '二相調(diào)相分類四相調(diào)相'相調(diào)相八相調(diào)相L十六相調(diào)相.絕對調(diào)相一一參考相位：未調(diào)載波-相對調(diào)相一一參考相位：前一符號的已調(diào)載波相位1、二相數(shù)字調(diào)相畫圖方法：1、信息代碼 2PSK波形規(guī)律：“異變，同不變”，指：若本碼元與前一碼元相異，則本碼元內(nèi)

29、2PSK信號的初相位相對于前一碼元內(nèi)2PSK信號的末相變化n;否則不變。2、 信息代碼 2DPSK波形規(guī)律：“ 1變，0不變”，指：信息代碼（絕對碼）為 1時，本碼元內(nèi)2DPSK信號的初相位相對于前一碼元內(nèi)2DPSK信號的末期相變化n;否則不變。解：wvwVvwwv-WvVwwmCOS OutzreK例2:已知2DPSK的波形如下圖所示，設(shè)初始相位為0,數(shù)據(jù)信號為“ 0”時，載波相位改變 0,數(shù)據(jù)信號為“ 1”時，載波相位改變趴。試寫岀所對應(yīng)的數(shù)據(jù)序列（設(shè)fc NBd）2dpsk tWWA/V*酊團38解：所對應(yīng)的數(shù)據(jù)序列為：010 0 1 0（3 ）二相調(diào)相的功率譜密度及頻帶利用率二相調(diào)相（

30、包括 2PSK和 2DPSK的功率譜密度及頻帶利用率與抑制載頻的2ASK的功率譜密度及頻帶利用率相同。B 2(1 )fNbit /(s Hz)1例1:四相調(diào)相的相位變化如附圖40所示，假設(shè)基帶數(shù)據(jù)信號序列為01,試寫岀4DPSK已調(diào)波老相疊ABMH知】對應(yīng)的相位，并畫岀其矢量圖（假設(shè)初始相位為0 ）。綜合練習(xí)習(xí)題與解答畫圖題第8題）解：解題思路：首先將數(shù)據(jù)信號序列以二位數(shù)字為單位進行分組，然后再求每組數(shù)字的相位，如下題：01的相位為（初始相位為 0+3 n /4=3 n /4） ,11的相位為（前一相位 3 n /4+ n /4= n） ，00的相位為（前 一相位 n +5 n /4=9 n

31、/4= n /4 ），依此類推?；鶐?shù)據(jù)信號序列0 11 10 01 00 1相位（初始相位為0）3 n /4nn /403n /4矢量圖（T）/例2:已知4DPSK已調(diào)波對應(yīng)的相位如下表所示（假設(shè)初始相位為0,相位變化規(guī)則按 B方式工作），寫出所對應(yīng)的基帶數(shù)據(jù)信號序列。相位（初始相位為0）n /4n3 n /40基帶數(shù)據(jù)信號序列解:相位（初始相位為0）n /4n3 n /40基帶數(shù)據(jù)信號序列1 10 11 00 0四、數(shù)字調(diào)頻畫圖方法：相位連續(xù)的2FSK 1不變，0頻率擴大一倍；相位不連續(xù)的2FSK 1不變，0頻率擴大一倍，且 0的初始相位為0;差錯控制第一節(jié)差錯控制的基本概念一、差錯分類和

32、錯誤圖樣1、差錯分類差錯可以分為兩類:隨機差錯突發(fā)差錯三、差錯控制方式檢錯重發(fā)或叫自動反饋重發(fā)（ ARQ實時性差;前向糾錯（FEC監(jiān)督碼多混合糾錯檢錯（HEC）前兩者的混合，效率折中信息反饋又稱回程校驗（IRQ ）發(fā)送端不需要糾錯能力第二節(jié)檢錯和糾錯的基本概念一、差錯控制的基本原理碼的糾檢錯能力是靠信息的冗余度換取的信息碼+監(jiān)督碼=碼組k + r = n監(jiān)督碼碼的糾檢錯能力f信道的傳輸效率（編碼效率）Jk(4-6)編碼效率R 一n、碼距與檢錯和糾錯能力幾個概念-碼組的重量-碼距例：一碼組集合3 -._ '.,1 0 1 1 13 1 1 0 0 10 0 0 1 031 1 0 1 0

33、-漢明距離此碼組集合的漢明距離d min =2漢明距離與檢錯和糾錯能力的關(guān)系為檢測e個錯碼，要求最小碼距為：dmin為糾錯t個錯碼，要求最小碼距為:dmin2t 1為糾錯t 個錯碼，同時檢測 e 個錯碼，要求最小碼距為：dminet1三、糾錯編碼的分類（1）按碼組的功能分有檢錯碼和糾錯碼兩類。（2）按碼組中監(jiān)督碼元與信息碼元之間的關(guān)系分有線性碼和非線性碼兩類。（3）按照信息碼元與監(jiān)督碼元的約束關(guān)系可分為分組碼和卷積碼（前后若干組的信息碼元 有關(guān)）兩類。（4）按照信息碼元在編碼前后是否保持原來的形式不變可劃分為系統(tǒng)碼和非系統(tǒng)碼。（5）按糾正差錯的類型可分為糾正隨機錯誤的碼和糾正突發(fā)錯誤的碼。（6

34、）按照每個碼元取值來分可分為二進制碼與多進制碼。第三節(jié) 簡單的差錯控制編碼奇偶監(jiān)督碼（ r =1， k 不一定）1、概念偶監(jiān)督碼一一信息碼與監(jiān)督碼合在一起“1 ”的個數(shù)是偶數(shù)奇監(jiān)督碼一一信息碼與監(jiān)督碼合在一起“1 ”的個數(shù)是奇數(shù)2、監(jiān)督方程偶監(jiān)督方程奇監(jiān)督方程 例：1 0 1 1 0 1 11 （偶）0（奇）收端根據(jù)監(jiān)督方程是否滿足可判斷是否有誤碼最小碼距為 2 ；3、檢錯能力（1 ）只能檢測奇數(shù)個錯誤，而不能檢測出偶數(shù)個錯誤。（2）適合檢測隨機差錯。二、水平奇偶監(jiān)督碼構(gòu)成思路將經(jīng)過奇偶監(jiān)督編碼的碼元序列按行排成方陣， 每行為一組奇偶監(jiān)督碼， 但發(fā)送時則按列的順序 傳輸，接收端仍將碼元排成發(fā)送

35、時方陣形式，然后按行進行奇偶校驗。例：數(shù)據(jù)序列1101 1010 1110 1001 （設(shè)每4位碼元為一組）11011（以偶監(jiān)督為例）101001110110010監(jiān)督碼發(fā)送的數(shù)據(jù)序列為：0011010 檢錯能力可發(fā)現(xiàn)某一行上所有奇數(shù)個錯誤。能檢測岀所有長度不大于方陣中行數(shù)的突發(fā)錯誤。例：某系統(tǒng)采用水平奇監(jiān)督碼，其信息碼元如下表，試填上監(jiān)督碼元，并寫出發(fā)送的數(shù)據(jù)序列， 這樣的發(fā)送數(shù)據(jù)序列能檢測突發(fā)差錯的長度最大為多少信息碼元監(jiān)督碼元1000011 1010001000 0101101001 1011110011 0001100111 011解：信息碼元監(jiān)督碼元1000011 101000010

36、00 01011101001 10111110011 00001100111 0110發(fā)送的數(shù)據(jù)序列為:000能檢測突發(fā)差錯的長度最大為5二維奇偶監(jiān)督碼（又稱行列監(jiān)督碼、方陣碼或水平垂直奇偶監(jiān)督碼）思路二維奇偶監(jiān)督碼是將水平奇偶監(jiān)督碼推廣而得。它的方法是在水平監(jiān)督基礎(chǔ)上對方陣中每一列再進行奇偶校驗（即將數(shù)據(jù)序列排成方陣，每一行每一列都加奇或偶監(jiān)督碼），發(fā)送按列（或行） 的順序傳輸。接收端仍將碼元排成發(fā)送時方陣形式，然后每一行每一列都進行奇偶校驗。例：數(shù)據(jù)序列 1100 1010 1110 1001 （設(shè)每4位碼元為一組）11000（以偶監(jiān)督為例）10100111011001000011監(jiān)督碼監(jiān)

37、督碼發(fā)送的數(shù)據(jù)序列為（按列的順序傳輸）：000001100101 檢錯能力（1）可發(fā)現(xiàn)某行或某列上奇數(shù)個錯誤。能檢測岀所有長度不大于方陣中行數(shù)（或列數(shù)）的突發(fā)錯誤。能檢測岀偶數(shù)個錯誤。但若偶數(shù)個錯誤恰好分布在矩陣的四個頂點上時，這樣的偶數(shù)個錯誤是檢測不岀來的。(4)可以糾正一些錯誤，當(dāng)某行某列均不滿足監(jiān)督關(guān)系而判定該行該列交叉位置的碼元有錯，從 而糾正這一位上的錯誤。例1:某系統(tǒng)采用水平垂直偶校驗碼，試填岀下列矩陣中5個空白碼位。0 1 0 1 1 0 1 01 1 1 0 0 0 0()0 0 0( )1 1 0 01 0( )1 1 1 0 10 0 0 0( )0 1()解：0 1 0

38、1 1 0 1 01 1 1 0 0 0 0(1)0 0 0(0)1 1 0 01 0(1)1 1 1 0 10 0 0 0(1)0 1(0)例2:如果水平垂直奇偶校驗碼中的碼元錯誤情況如下圖所示，試問能否檢驗岀來、*卜f J*/解：不能檢驗出來第四節(jié) 漢明碼及線性分組碼一、漢明碼(綜合練習(xí)習(xí)題與解答計算題第10題)1、(n, k)漢明碼n 為碼長，k 為信息位數(shù)，監(jiān)督位數(shù)r=n-k ；r與n的關(guān)系為2r 1n 或 2rk r 1(4-12)例1:n15r 4, k 15 411n7r 3,k7 34例2:如信息位為7位，要構(gòu)成能糾正1位錯碼的漢明碼，至少要加幾位監(jiān)督碼其編碼效 為多少解：k

39、72r1nk r 7 r2r8 r根據(jù)估算得岀r 463.6%編碼效率為R冬nk7k r 7 4或者說 R63.6%2、（ 7，4）漢明碼(n 7, k 4, r3)監(jiān)督方程（可產(chǎn)生（7, 4）漢明碼）參見教材 P113 （ 4-16 ）或（4-17 ）由此監(jiān)督方程可求岀監(jiān)督碼，附在信息碼后即可得到（7, 4）漢明碼例：已知信息碼為 1101，求所對應(yīng)的（7，4）漢明碼。解：由監(jiān)督方程求監(jiān)督碼S1a6a5a4a2S2a6a5a3a1(4-13 )s( 4-15)S3a6a4a3a。表4-4參見，教材P112例：接收端收到某（7，4）漢明1碼為1001010，此(7,4）漢明碼是否有錯錯碼位置為

40、何解：計算較正子S1 a6a5a4a21 0001S2a§a5a3a11 0111S3a§a4a3a。1 0100較正子為110，此（7，4)漢明碼有錯，錯碼位置為a5 0（7，4）漢明碼的d min3厶匕士人厶H . 冃匕檢錯*2位或1糾錯1位（7，4）漢明碼的Rk 457%可知此（7，4）漢明碼是否有錯以及差錯的確切位置n 7漢明碼屬于線性分組碼a2a6a5a4110 0a1a6a5a3111 1aoa6a4a3101 0此（7，4）漢明碼為1101010（2）糾檢錯方法接收端收到(7，4）漢明碼，由下述方程計算較正子S（S1,S2,S3），然后查表4-4、線性分組碼概

41、念線性碼是指信息位和監(jiān)督位滿足一組線性方程的碼；分組碼是監(jiān)督碼僅對本碼組起監(jiān)督作 用，既是線性碼又是分組碼稱為線性分組碼。2、線性分組碼的主要性質(zhì)（1）封閉性所謂封閉性，是指一種線性碼中的任意兩個碼組之模二和仍為這種碼中的一個碼組。（2 ）碼的最小距離等于非零碼的最小重量例1：根據(jù)此性質(zhì)可求岀表4-5的（7，4）漢明碼的dmin 3例2:已知一個線性分組碼的碼組集合為：000000, 001110 , 010101 , 011011 , 100011 , 101101 , 110110 , 111000 求該碼組集合的漢明距離。解：根據(jù)線性分組碼的性質(zhì)可以求出此碼組集合的漢明距離為3。第五節(jié)循

42、環(huán)碼循環(huán)碼是線性分組碼中一類重要的碼。一、循環(huán)碼的循環(huán)特性校正子的校驗：S1=a6+a5+a4+a2;S2=a6+a5+a3+a1;S3=a6+a4+a3+a0;S1S2S3指岀錯碼；碼的多項式碼組 A an 1an 2 a1a0n 1n 210(4-38)多項式 A(x)an 1xan 2x a1xa0x例 1: A=1011011643A(x) x x x x 1例2:已知A（x）x6x5x31，寫岀對應(yīng)的碼組解：A=1101001循環(huán)特性循環(huán)性一一即循環(huán)碼中任一許用碼組經(jīng)過循環(huán)移位后（將最右端的碼元移至左端，或反之）所得到的碼組仍為它的一許用碼組。參見教材 P117表4-6例：已知（7,

43、 3）循環(huán)碼的一個許用碼組，試將所有其余的許用碼組填入下表。信息位監(jiān)督位信息位監(jiān) 督位a6 a5 a4a3 a? a°a6 a5 a4a3 a2 a1 aoo o 10 111解:信息位監(jiān)督位信息位1監(jiān)督 位a5 a4a3 a? a1 a°a§ a5 a4a3 a? a1 a°0 0 10 1111 1 10 0 100 1 011101 1 00 10 11 0 1110 01 0 010 110 1 110 0 10 0 00 0 0 0卷積碼其監(jiān)督位不僅取決于這段時間中的k個信息位，而且還取決于前N-1段規(guī)定時間內(nèi)的信息位簡單差錯控制協(xié)議停止等待協(xié)

44、議重復(fù)幀是一種不允許出現(xiàn)的差錯，解決辦法是使發(fā)送端給每一個數(shù)據(jù)幀帶上不同的發(fā)送序號; 發(fā)送緩沖區(qū)要保留該數(shù)據(jù)幀的副本備用；自動重發(fā)請求（ARQ）自動重發(fā)方式一一返回重發(fā)，即出錯幀后的各幀都要重發(fā); 選擇重發(fā)只重發(fā)出錯幀；連續(xù)ARQ協(xié)議選擇重發(fā)ARQ協(xié)議發(fā)送方式:連續(xù)發(fā)送連續(xù)發(fā)送傳輸效率比較咼最高控制方式比較簡單比較復(fù)雜緩沖存儲器發(fā)送端有發(fā)送、接收端都有成本較低較高滑動窗口協(xié)議意義一一限制已經(jīng)發(fā)送的但未被確認的數(shù)據(jù)幀的數(shù)目；發(fā)送窗口尺寸與編號比特數(shù)n的關(guān)系：WT 2n 1第四章數(shù)據(jù)交換空分交換（空間不同）時分交換（占用不同的時隙）建立一條實際的物理鏈路； 與傳統(tǒng)電話網(wǎng)相比：不需要調(diào)制解調(diào)器；采用

45、的信令格式和通信過程不同；交換電路部分 核心是交換網(wǎng)主要設(shè)備 ；控制電路部分優(yōu)點： 信息的傳輸時延??； 交換機對用戶的數(shù)據(jù)信息不存儲、分析和處理； 信息的編碼方法和信息格式由通信雙方協(xié)調(diào)，不受網(wǎng)絡(luò)限制；缺點： 電路持續(xù)時間較長； 電路資源被通信雙方獨占； 電路交換機不具備變碼、變速等功能； 有呼損，當(dāng)對方用戶終端忙活交換網(wǎng)負載過重而交不通，則出現(xiàn)呼損； 傳輸質(zhì)量較差； 報文交換方式存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，不是交互式和實時的，不過可以設(shè)置優(yōu)先級；通信控制器組成 中央處理機 ； 外存儲器不利于實時通信，適用于大眾電報和電子信箱業(yè)務(wù)；分組交換 報文交換的切割板； 一般終端需經(jīng)過分組裝拆設(shè)備 PAD 才能接入分

46、組交換網(wǎng)； 最基本的思想是實現(xiàn)通信資源的共享，具體采用統(tǒng)計時分復(fù)用；優(yōu)點： 傳輸質(zhì)量高；（差錯控制、流量控制） 可靠性高（自由選擇傳輸路徑）； 為不同種類的終端相互通信提供方便 （以建議的規(guī)程向用戶提供統(tǒng)一的接口）； 能滿足通信實時性要求（傳輸時延小，變化范圍不大）； 可實現(xiàn)分組多路通信（每個分組都有控制信息）； 經(jīng)濟性好（交換機的大存儲容量，降低了網(wǎng)內(nèi)設(shè)備的費用，還有中繼線的使用費用）；缺點： 網(wǎng)絡(luò)附加的控制信息較多，傳輸效率較低； 要求交換機有較高的處理能力； 傳輸方式：交換數(shù)據(jù)包方式（UDP）:以報文形式發(fā)送，每個分組獨立尋找路徑，在網(wǎng)絡(luò)終點需要重新排序；分 組型終端有排序功能，一般沒有

47、；對網(wǎng)絡(luò)擁塞或故障的適應(yīng)能力較強， 虛電路方式:在終端之間建立邏輯上的連接，不獨占線路和交換機的資源；終端與交換機， 機之間（來源不同）的邏輯信道號都不一樣；特點:一次通信具有呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和呼叫清除 3 個階段，對于數(shù)據(jù)量較大的通信傳輸效率高；終端之間的路由在數(shù)據(jù)傳送前已被決定；不需對分組重新排序，時延較小，不容易造成分組丟失;重連接： 在源節(jié)點處保留用戶呼叫的信息；由源節(jié)點處開始建立新的虛電路； 每個節(jié)點都保留用戶呼叫的信息，在故障線路的點處繼續(xù)建立新的虛電路;分組長度的選?。悍纸M長度：L=h+x；分組交換機發(fā)送一個分組的時間為tqL傳輸能力一分組到達率？ L分組長度和交換機費用： 存

48、儲器費用一一與分組長度成正比 分組處理費用一一與分組數(shù)量成正比;最佳分組長度與誤碼率:最高信道利用率：nmax (1 . hPe)2 ； 分組長度以164096B之間的2的n次方字節(jié)為標(biāo)準(zhǔn)分組長度;4、幀方式分組交換的一種，在數(shù)據(jù)鏈路陳上使用簡化的方式傳送和交換數(shù)據(jù)單元的一種方式；簡化了分組交換網(wǎng)中分組交換機的功能，從而降低了傳輸時延， 節(jié)省了開銷，提高了信息傳輸效率；幾種交換方式的比較電路交換報文交換分組交換網(wǎng)絡(luò)時延最小大較小可靠性-般較高高統(tǒng)計時分復(fù)用不是是是突發(fā)業(yè)務(wù)適用性無較好好電路利用率低高高異種終端相互通信不可以可以可以實時性會話業(yè)務(wù)適用不適用適用開銷最小大最大通信協(xié)議通信協(xié)議一一事

49、先制定一些通信雙方共同遵守的規(guī)則、約定；開放系統(tǒng)互連參考模型服務(wù)一一指某一層及其以下各層通過接口提供給上層的一種能力;物理層T數(shù)據(jù)鏈路層T網(wǎng)絡(luò)層T運輸層T會話層T表示層T應(yīng)用層；物理層的典型協(xié)議：RS-232C, RS-449/422/423,和等；數(shù)據(jù)鏈路層的常用協(xié)議：基本型傳輸控制規(guī)程和高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程HDLC;網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議是分組級協(xié)議； 物理接口標(biāo)準(zhǔn)的基本特性機械特性一一描述連接器即接口接插件的插頭、插座的規(guī)格，尺寸、針的數(shù)量與排列情況， 主要由ISO制定；電氣特性一一描述了接口的電氣連接方式；功能特性一一描述了接口電路的名稱和功能定義；、規(guī)程特性描述了接口電路間的相互關(guān)系、動作條件、及在接口傳輸數(shù)據(jù)需要執(zhí)行的時間順序；CCITT、；數(shù)據(jù)鏈路傳輸控規(guī)程概述為了保證DTE與網(wǎng)絡(luò)之間或DTE與DTE之間有效、可靠地傳輸數(shù)據(jù)信息。功能：幀控制一一封裝成幀；透明傳輸；差錯控制一一采用糾錯編碼技術(shù)；流量控制一一對鏈路上的信息流量進行調(diào)節(jié)；鏈路管理一一對控制信息的基本管理；異常狀態(tài)的恢復(fù)一一當(dāng)鏈路發(fā)生異常時，能夠自動重新啟動恢復(fù)到正常工作狀態(tài)； 基本型傳輸控制規(guī)程特征：以字符為基本傳輸信息單位；差錯控制方式采用檢錯重發(fā)