1數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

（第4版）

1數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

（第4版）

2數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)2數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)3第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)目的通過本章學(xué)習(xí)，要求掌握數(shù)據(jù)通信的必備知識(shí)和常用術(shù)語學(xué)習(xí)內(nèi)容信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)傳輸方式和傳輸速率傳輸損傷和傳輸質(zhì)量通信編碼傳輸信道及傳輸媒體3第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)目的學(xué)習(xí)內(nèi)容4第2

章：內(nèi)容提綱2.1信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)2.2傳輸方式和傳輸速率2.3傳輸損傷和傳輸質(zhì)量2.4通信編碼2.5傳輸信道及傳輸媒體4第2章：內(nèi)容提綱2.1信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)52.1

信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)

2.1.1信息在通信科學(xué)建立初期，對(duì)信息并沒有公認(rèn)、完整、統(tǒng)一的定義。1975年有人曾對(duì)信息的定義做過統(tǒng)計(jì)，共有39種。通信是在源點(diǎn)與終點(diǎn)之間傳遞信息。信息和消息是兩個(gè)不同概念的名詞。消息是指能向人們表達(dá)客觀物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和主觀思維活動(dòng)的文字、符號(hào)、數(shù)據(jù)、語音和圖像等。它具有兩個(gè)特點(diǎn)為：①能被通信雙方所理解；②可以相互傳遞。信息是指包含在消息中對(duì)通信者有意義的內(nèi)容。消息是信息的載體，消息中可能包含有信息。52.1信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)

2.1.1信息在通信科學(xué)62.1.1信息(續(xù)1)如何衡量消息中所包含的信息呢？消息中包含信息量與接收者在收到此消息前對(duì)某事件存在的不確定性有關(guān)。1948年，香農(nóng)在《通信的數(shù)學(xué)理論》論文中給出了關(guān)于信息的度量公式，他把信息定義為熵的減少，即“用來消除不確定性的東西”。根據(jù)香農(nóng)理論，一條消息包含信息的多少稱為信息量。信息量的大小與消息所描述事件的出現(xiàn)概率有關(guān)。如消息表示的事件是必然事件(概率為1)，則該消息不含有任何信息量；如消息表示的事件根本不可能發(fā)生(概率為0)，則該消息含有無窮的信息量。62.1.1信息(續(xù)1)如何衡量消息中所包含的信息呢？72.1.1信息(續(xù)2)香農(nóng)規(guī)定，一條消息所荷載的信息量等于它所表示的事件發(fā)生的概率P的倒數(shù)的對(duì)數(shù)。(2-1)對(duì)于一條含有m個(gè)符號(hào)的消息，每個(gè)符號(hào)出現(xiàn)的概率不同。當(dāng)m很大，若第i個(gè)符號(hào)出現(xiàn)的概率為Pi，共出現(xiàn)了n次，則它具有的信息量是72.1.1信息(續(xù)2)香農(nóng)規(guī)定，一條消息所荷載的信息82.1.1信息(續(xù)3)整條消息所具有的信息量是所有這樣的信息量在不同的i值時(shí)之總和。(2-2)每個(gè)符號(hào)包含的平均信息量是(2-3)平均信息量是每個(gè)符號(hào)所含信息量的統(tǒng)計(jì)平均值，其單位為比特/符號(hào)。平均信息量又稱為熵。82.1.1信息(續(xù)3)整條消息所具有的信息量是所有這92.1.2數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是對(duì)某一事實(shí)的不經(jīng)解釋并賦予一定含義的數(shù)字、字母、文字等符號(hào)及其組合的原始表達(dá)。是消息的一種表示形式，是傳達(dá)某種意義或信息的實(shí)體。當(dāng)信息被表示為數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)中就包含了信息。因此，信息可以通過解釋數(shù)據(jù)來產(chǎn)生。信息強(qiáng)調(diào)“處理”和“使用”兩個(gè)方面，尤其是“使用”。一份資料在使用之前其中的內(nèi)容隸屬于數(shù)制范疇，僅當(dāng)它被使用之后才轉(zhuǎn)化為信息。數(shù)據(jù)分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。模擬數(shù)據(jù)在一段時(shí)間內(nèi)具有連續(xù)的值(如聲音等)，而數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)則具有離散的值(如文本等)。92.1.2數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是對(duì)某一事實(shí)的不經(jīng)解釋并賦予一定含102.1.3信號(hào)1、信號(hào)的分類信號(hào)是數(shù)據(jù)的具體表示形式。目前常用的是電信號(hào)。對(duì)數(shù)據(jù)通信有用的幾種分類：

⑴連續(xù)信號(hào)與離散信號(hào)

⑵隨機(jī)信號(hào)與確定信號(hào)

⑶周期信號(hào)與非周期信號(hào)

⑷模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)102.1.3信號(hào)1、信號(hào)的分類112.1.3信號(hào)(續(xù)1)2、信號(hào)的特性信號(hào)的特性表現(xiàn)在時(shí)間特性和頻率特性兩個(gè)方面。時(shí)間特性主要指信號(hào)隨時(shí)間變化的特性。信號(hào)隨時(shí)間變化的表現(xiàn)包含了信號(hào)的全部信息量。頻率特性是指信號(hào)可用頻譜函數(shù)來表示的特性。頻譜函數(shù)表征信號(hào)的各頻率成分，以及各頻率成分的振幅和相位。112.1.3信號(hào)(續(xù)1)2、信號(hào)的特性122.1.3信號(hào)(續(xù)2)在分析通信系統(tǒng)時(shí)，把輸入信號(hào)稱為激勵(lì)，輸出信號(hào)稱為響應(yīng)。通信系統(tǒng)的功能和特性是通過怎樣的激勵(lì)而產(chǎn)生怎樣的響應(yīng)來體現(xiàn)的。信號(hào)分析的兩種方法：時(shí)域分析法是利用信號(hào)的時(shí)間特性，把激勵(lì)和響應(yīng)看成是時(shí)間函數(shù)的分析方法。頻域分析法是利用信號(hào)的頻率特性，把激勵(lì)和響應(yīng)經(jīng)過傅立葉變換，將時(shí)間變量變換為頻率變量進(jìn)行分析的分析方法。122.1.3信號(hào)(續(xù)2)在分析通信系統(tǒng)時(shí)，把輸入信號(hào)132.1.3信號(hào)(續(xù)3)3、信號(hào)的帶寬絕對(duì)帶寬B——指信號(hào)頻譜正頻譜非零部分所對(duì)應(yīng)的頻率范圍。零點(diǎn)帶寬——指信號(hào)在0～的頻率范圍。fbP(f)f0-fbBP(f)f0

fb132.1.3信號(hào)(續(xù)3)3、信號(hào)的帶寬fbP(f)f142.1.3信號(hào)(續(xù)4)百分比帶寬——指在給定頻率范圍0～內(nèi)，信號(hào)功率占總功率的比值為%，定義0～為百分比帶寬。通常取%為90%、96%和99%等。半功率帶寬——設(shè)信號(hào)頻譜在處為最大值，而，且，定義～的頻率范圍為半功率帶寬。注意：信號(hào)的帶寬與傳輸系統(tǒng)的帶寬是兩個(gè)概念。傳輸系統(tǒng)的帶寬通常是指系統(tǒng)的頻率響應(yīng)曲線保持在中心處取值的0.707倍以內(nèi)的頻率區(qū)間。142.1.3信號(hào)(續(xù)4)百分比帶寬——指在給定頻率范152.1.3信號(hào)(續(xù)3)4、數(shù)據(jù)與信號(hào)通信系統(tǒng)中的電信號(hào)有模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，而數(shù)據(jù)又有模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。無論是模擬數(shù)據(jù)還是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)都能編碼成模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)。選擇何種編碼方式取決于需滿足的要求和可能提供的傳輸媒體和通信設(shè)施。數(shù)據(jù)和信號(hào)的四種組合：

(1)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)字信號(hào)(如0/1→一個(gè)/另一個(gè)電平)(2)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，模擬信號(hào)(如ASK、FSK和PSK)(3)模擬數(shù)據(jù)，數(shù)字信號(hào)(如話音信號(hào)的PCM調(diào)制)(4)模擬數(shù)據(jù)，模擬信號(hào)(如AM、FM和PM)152.1.3信號(hào)(續(xù)3)4、數(shù)據(jù)與信號(hào)16第2

章：內(nèi)容提綱2.1信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)2.2傳輸方式和傳輸速率2.3傳輸損傷和傳輸質(zhì)量2.4通信編碼2.5傳輸信道及傳輸媒體16第2章：內(nèi)容提綱2.1信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)172.2

傳輸方式和傳輸速率

2.2.1

傳輸方式1、基帶傳輸和頻帶傳輸按照傳輸系統(tǒng)在傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)過程中是否搬移其頻譜，傳輸方式可分兩類：基帶傳輸指不搬移信號(hào)頻譜的傳輸體制。頻帶傳輸指利用調(diào)制解調(diào)器搬移信號(hào)頻譜的傳輸體制。搬移頻譜的目的是為了適應(yīng)信道的頻率特性。172.2傳輸方式和傳輸速率

2.2.1傳輸方式1、182.2.1

傳輸方式(續(xù)1)2、串行傳輸和并行傳輸按照傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)空順序，傳輸方式可分為兩類：串行傳輸指數(shù)據(jù)在一個(gè)信道上按位依次傳輸?shù)姆绞健Ｆ涮攸c(diǎn)是：①所需線路數(shù)少，投資省，線路利用率高；②在發(fā)送和接收端需要分別進(jìn)行并/串和串/并轉(zhuǎn)換；③收發(fā)之間必須實(shí)施同步。適用于遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。

并行傳輸指數(shù)據(jù)在多個(gè)信道上同時(shí)傳輸?shù)姆绞健Ｆ涮攸c(diǎn)是：①在終端裝置和線路之間不需要對(duì)傳輸代碼作時(shí)序變換；②需要n條信道的傳輸設(shè)施，故其成本較高。適用于要求傳輸速率高的短距離數(shù)據(jù)傳輸。

182.2.1傳輸方式(續(xù)1)2、串行傳輸和并行傳輸192.2.1

傳輸方式(續(xù)2)串行傳輸

接收端

發(fā)送端01001010并/串轉(zhuǎn)換串/并轉(zhuǎn)換01001100并行傳輸發(fā)送端接收端192.2.1傳輸方式(續(xù)2)串行傳輸接發(fā)01001202.2.1

傳輸方式(續(xù)3)3、異步傳輸和同步傳輸按照發(fā)/收兩端實(shí)現(xiàn)同步的方法，傳輸方式可分為兩類：異步傳輸被傳送的每一個(gè)字符一般都附加有1個(gè)起始位和1個(gè)停止位，起始位與停止位的極性不同。為了保證正確接收，利用一個(gè)頻率為傳輸比特率的n(=16)倍的時(shí)鐘，在每一個(gè)比特周期的中心采樣。01010010起始位停止位線路空閑1個(gè)字符傳送方向202.2.1傳輸方式(續(xù)3)3、異步傳輸和同步傳輸01212.2.1

傳輸方式(續(xù)4)同步傳輸每一個(gè)字符使用起止位按位進(jìn)行傳送，數(shù)據(jù)塊以幀作為整體傳輸，并做到：①發(fā)/收之間的位同步；②每一幀建立同步標(biāo)志，建立幀同步。┅同步標(biāo)志幀信息傳送方向幀信息同步標(biāo)志┅區(qū)別：異步傳輸?shù)陌l(fā)送器的接收器的時(shí)鐘是不同步的，而同步傳輸兩者的時(shí)鐘是同步的。212.2.1傳輸方式(續(xù)4)同步傳輸每一個(gè)字符222.2.1

傳輸方式(續(xù)5)4、單工、半雙工和全雙工按照數(shù)據(jù)信號(hào)在信道上的傳送方向與時(shí)間的關(guān)系，傳輸方式可分為三類：?jiǎn)喂ぶ竷蓚€(gè)站之間只能沿一個(gè)指定的方向傳送數(shù)據(jù)信號(hào)。半雙工指兩個(gè)站之間可以在兩個(gè)方向上傳送數(shù)據(jù)信號(hào)，但不能同時(shí)進(jìn)行。又稱“雙向交替”模式。發(fā)/收之間的轉(zhuǎn)向時(shí)間為20～50ms。全雙工指兩個(gè)站之間可以在兩個(gè)方向上同時(shí)傳送數(shù)據(jù)信號(hào)。222.2.1傳輸方式(續(xù)5)4、單工、半雙工和全雙工232.2.1

傳輸方式(續(xù)6)單工、半雙工和全雙工

(a)單工(b)半雙工(c)全雙工A站A站A站B站B站B站232.2.1傳輸方式(續(xù)6)單工、半雙工和全雙工242.2.2

傳輸速率傳輸速率指單位時(shí)間內(nèi)傳送的信息量，是衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)傳輸能力的一個(gè)重要指標(biāo)。常用的傳輸速率有兩種：調(diào)制速率(或波特率、碼元速率)指單位時(shí)間內(nèi)調(diào)制信號(hào)波形的變換次數(shù)。其單位是波特。數(shù)據(jù)信號(hào)速率(或傳信率、比特率)指單位時(shí)間內(nèi)通過信道的信息量。其單位是比特/秒。(b/s)(Baud)(2-7)(2-8)242.2.2傳輸速率傳輸速率指單位時(shí)間內(nèi)傳送的252.2.2

傳輸速率(續(xù)1)注意：

(1)上式中，m為并行傳輸?shù)耐窋?shù)；Ti為第

i

路單位調(diào)制信號(hào)波的時(shí)間長(zhǎng)度(秒)；Ni為第i路調(diào)制信號(hào)波的狀態(tài)數(shù)。

(2)常用的數(shù)據(jù)信號(hào)速率的單位還有

1kb/s＝1000b/s，1Mb/s＝1000kb/s，

1Gb/s＝1000Mb/s，1Tb/s＝1000Gb/s。調(diào)制速率與數(shù)據(jù)信號(hào)速率的關(guān)系：

252.2.2傳輸速率(續(xù)1)注意：262.2.3頻帶利用率頻帶利用率指單位傳輸帶寬所能實(shí)現(xiàn)的傳輸速率。頻帶利用率是描述數(shù)據(jù)傳輸速率與帶寬之間關(guān)系的一個(gè)指標(biāo)。在衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的效率時(shí)，既要考慮到傳輸速率，又要考慮到傳輸信號(hào)所占用頻帶寬度。因此，真正衡量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)信息傳輸效率的是頻帶利用率。(Bd/Hz)(bps/Hz)或(2-9)262.2.3頻帶利用率頻帶利用率指單位傳輸帶27第2

章：內(nèi)容提綱2.1信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)2.2傳輸方式和傳輸速率2.3傳輸損傷和傳輸質(zhì)量2.4通信編碼2.5傳輸信道及傳輸媒體27第2章：內(nèi)容提綱2.1信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)2.3傳輸損傷和傳輸質(zhì)量

2.3.1傳輸損傷數(shù)據(jù)信號(hào)在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的端到端連接的每個(gè)環(huán)節(jié)都可能受到傷害，ITU稱之為傳輸損傷。并推薦用誤碼、抖動(dòng)、漂移、滑動(dòng)和時(shí)延來表示。誤碼(Error)。指信號(hào)在傳輸過程中碼元發(fā)生的差錯(cuò)，即接收與發(fā)送數(shù)字信號(hào)的單個(gè)數(shù)字之間的差異。抖動(dòng)(Jitter)。指碼元出現(xiàn)的時(shí)刻隨時(shí)間頻繁地變化，也就是各有效瞬間相對(duì)于理想時(shí)間位置的短時(shí)間偏移。漂移(Wander)。指碼元各有效瞬間相對(duì)于理想時(shí)間位置的長(zhǎng)期緩慢偏移。282.3傳輸損傷和傳輸質(zhì)量

2.3.1傳輸損傷數(shù)據(jù)2.3.1傳輸損傷(續(xù)1)滑動(dòng)(Slip)。指一個(gè)信號(hào)序列在傳輸過程中，不可恢復(fù)地丟失或增加若干碼元。時(shí)延(Delay)。指信號(hào)的各有效瞬間相對(duì)于理想時(shí)間位置的滯后或推遲。傳輸損傷的成因：

⑴

源于外界環(huán)境干擾(溫、濕度，電氣和機(jī)械突發(fā)干擾)和設(shè)備內(nèi)部的技術(shù)缺陷(時(shí)鐘提取、復(fù)接等，設(shè)備反常和調(diào)節(jié)不佳等)。⑵來自傳輸損傷之間的相互影響或轉(zhuǎn)化。292.3.1傳輸損傷(續(xù)1)滑動(dòng)(Slip)。指一個(gè)信號(hào)2.3.1傳輸損傷(續(xù)2)各種傳輸損傷的產(chǎn)生來源及相互影響30時(shí)延中斷交換設(shè)備復(fù)接設(shè)備傳輸系統(tǒng)抖動(dòng)誤碼滑動(dòng)漂移幀失步時(shí)延失真丟失2.3.1傳輸損傷(續(xù)2)各種傳輸損傷的產(chǎn)生來源及相互312.3.2傳輸質(zhì)量1、衰減與增益衰減當(dāng)信號(hào)沿傳輸媒體傳播時(shí)，其部分能量轉(zhuǎn)換成熱能或被傳輸媒體所吸收，而導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度不斷減弱的現(xiàn)象。（dB）注意：分貝是相對(duì)差別的度量。系統(tǒng)中某些點(diǎn)的功率電平可用絕對(duì)功率來表示，其單位是dBm。m表示以1mW為參考的功率單位。信號(hào)功率電平也可用相對(duì)于某個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的電平來表示，其單位是dBr。r表示相對(duì)的意思。312.3.2傳輸質(zhì)量1、衰減與增益（dB）注意：分貝322.3.2傳輸質(zhì)量(續(xù)1)2、失真信號(hào)通過傳輸系統(tǒng)時(shí)，其波形可能發(fā)生畸變的現(xiàn)象稱為失真。衰減失真(或振幅失真)由衰減隨頻率的變化而引起的失真。衰減失真來源于電纜及系統(tǒng)中的濾波器。相位失真(或群延時(shí)失真)由線路的相位-頻率特性的非線性或不同頻率分量的傳播速度不一致所引起的失真。上述失真對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕绊懯鞘沟么a元信號(hào)波形展寬，從而引起碼間串?dāng)_現(xiàn)象。322.3.2傳輸質(zhì)量(續(xù)1)2、失真332.3.2傳輸質(zhì)量(續(xù)2)3、畸變數(shù)據(jù)信號(hào)畸變有兩種：規(guī)則畸變和不規(guī)則畸變。規(guī)則畸變信號(hào)波形按一定的法則有規(guī)律地發(fā)生代碼畸變。

⑴偏畸變正偏—使“1”時(shí)間伸長(zhǎng)，而“0”時(shí)間縮短。負(fù)偏—使“1”時(shí)間縮短，而“0”時(shí)間伸長(zhǎng)。

⑵特性畸變正特性畸變—使短“1”和短“0”兩者都伸長(zhǎng)。負(fù)特性畸變—使短“1”和短“0”兩者都縮短。不規(guī)則畸變信號(hào)波形無規(guī)律地發(fā)生代碼畸變。引起信號(hào)波形畸變的主因是衰減和失真。332.3.2傳輸質(zhì)量(續(xù)2)3、畸變342.3.2傳輸質(zhì)量(續(xù)3)各種類型畸變的圖示342.3.2傳輸質(zhì)量(續(xù)3)各種類型畸變的圖示352.3.2傳輸質(zhì)量(續(xù)4)4、噪聲和干擾噪聲在數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸過程中，所引入的一些額外的非期望信號(hào)。噪聲有四種類型：

(1)熱噪聲由帶電粒子在導(dǎo)電媒體中的布朗運(yùn)動(dòng)引起的噪聲。在１Hz帶寬內(nèi)，從熱噪聲源所得的噪聲功率稱為噪聲密度。

若認(rèn)為噪聲與頻率無關(guān)，在系統(tǒng)帶寬(Hz)內(nèi)，熱噪聲功率可表示為

(2-12)(W)(2-13)(dBW)(2-14)352.3.2傳輸質(zhì)量(續(xù)4)4、噪聲和干擾若認(rèn)為噪聲362.3.2傳輸質(zhì)量(續(xù)5)(2)交調(diào)噪聲由多個(gè)不同頻率的輸入信號(hào)共用同一傳輸媒體，而引起輸入信號(hào)的頻率和或差，以及這些頻率的多倍數(shù)的組合的信號(hào)。交調(diào)噪聲源于通信系統(tǒng)的非線性。

(3)串音一條信號(hào)通路中的信號(hào)在另一條信號(hào)通路上產(chǎn)生的干擾信號(hào)。串音是由通信線路之間存在耦合現(xiàn)象所致。

(4)脈沖噪聲一種突發(fā)的振幅很大且持續(xù)時(shí)間很短，被耦合到信號(hào)通路中的非連續(xù)的尖峰脈沖引起的干擾信號(hào)。脈沖噪聲來源于各種自然的和人為的電火花。脈沖噪聲對(duì)話音通信的危害并不十分顯著，然而它卻是數(shù)據(jù)通信差錯(cuò)的主要根源。362.3.2傳輸質(zhì)量(續(xù)5)(2)交調(diào)噪聲372.3.2傳輸質(zhì)量(續(xù)6)噪聲對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?72.3.2傳輸質(zhì)量(續(xù)6)噪聲對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?.3.2傳輸質(zhì)量(續(xù)7)干擾⑴環(huán)境干擾

指大氣干擾(如雷電、電離層閃爍等)、城區(qū)人為干擾(如工業(yè)干擾、汽車干擾等)和非惡意的鄰道干擾等；⑵人為惡意干擾指帶有惡意或敵意的人為干擾。382.3.2傳輸質(zhì)量(續(xù)7)干擾38392.3.2傳輸質(zhì)量(續(xù)8)5、信噪比

信噪比SNR指信號(hào)通路某一點(diǎn)上的信號(hào)功率與混在信號(hào)中的噪聲功率之比值。用來描述信號(hào)在傳輸過程中受到噪聲影響的度量。(dB)(2-16)信噪比一般是在接收端測(cè)量。392.3.2傳輸質(zhì)量(續(xù)8)5、信噪比(dB402.3.2傳輸質(zhì)量(續(xù)9)6、誤碼率平均誤碼率指單位時(shí)間內(nèi)接收到的出錯(cuò)碼元數(shù)占總碼元數(shù)的比例。平均誤碼率與所選擇的測(cè)量時(shí)間的分布和長(zhǎng)短有關(guān)。在日常維護(hù)測(cè)試中，ITU規(guī)定測(cè)試時(shí)間為15min。對(duì)于二進(jìn)制傳輸而言，因碼元與比特等價(jià)，所以誤碼率又稱誤比特率。但多進(jìn)制傳輸時(shí)，兩者不等。（2-17）402.3.2傳輸質(zhì)量(續(xù)9)6、誤碼率平均誤碼率與所412.3.2傳輸質(zhì)量(續(xù)10)誤碼秒平均時(shí)間百分?jǐn)?shù)

ITU-T建議用一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間(TL)內(nèi)確定的平均誤碼率超過某一誤碼閾值(BERth)和各個(gè)時(shí)間間隔(T0)

的平均百分?jǐn)?shù)來度量誤碼損傷的嚴(yán)重程度。其中，TL的建議值為一個(gè)月。若取T0=1s，BERth=0，當(dāng)BER＞BERth時(shí)，則稱為誤碼秒。ITU要求誤碼秒平均時(shí)間百分?jǐn)?shù)不得超過8%。若取T0=1s，BERth=1×10-3，當(dāng)BER＞BERth時(shí)，則稱為嚴(yán)重誤碼秒。ITU要求嚴(yán)重誤碼秒平均時(shí)間百分?jǐn)?shù)低于0.2%。412.3.2傳輸質(zhì)量(續(xù)10)誤碼秒平均時(shí)間百分?jǐn)?shù)42第2

章：內(nèi)容提綱2.1信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)2.2傳輸方式和傳輸速率2.3傳輸損傷和傳輸質(zhì)量2.4通信編碼2.5傳輸信道及傳輸媒體42第2章：內(nèi)容提綱2.1信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)432.4通信編碼通信編碼指數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的內(nèi)部信息(二進(jìn)制數(shù))與各種圖形字符、操作控制字符以及識(shí)別報(bào)文組成和格式控制字符等的外部信息之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系所作的統(tǒng)一規(guī)定。常用的通信編碼：國(guó)際5號(hào)碼IA5(即ASCII碼，詳見表2-1)

、EBCDIC碼和國(guó)際電報(bào)2號(hào)碼ITA2。我國(guó)漢字編碼的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是“信息交換用漢字編碼字符集(GB2312-80)”。漢字轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制編碼分“外碼”和“內(nèi)碼”。漢字的內(nèi)碼一般由兩個(gè)字節(jié)表示，把兩個(gè)字節(jié)的最高位b8置成1，以便區(qū)別于ASCⅡ碼。432.4通信編碼通信編碼指數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的內(nèi)部44第2

章：內(nèi)容提綱2.1信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)2.2傳輸方式和傳輸速率2.3傳輸損傷和傳輸質(zhì)量2.4通信編碼2.5傳輸信道及傳輸媒體44第2章：內(nèi)容提綱2.1信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)452.5傳輸信道及傳輸媒體

2.5.1信道概述廣義信道指將傳輸媒體和完成各種形式的變換功能的設(shè)備都包含在內(nèi)的信道。根據(jù)具體的研究對(duì)象和關(guān)心的問題，可定義不同類型的廣義信道。如調(diào)制信道、編碼信道等。狹義信道僅指?jìng)鬏斝盘?hào)的任何抽象或具體的通路。廣義信道（編碼信道）傳輸系統(tǒng)源點(diǎn)編碼器調(diào)制器載波機(jī)載波機(jī)解碼器解調(diào)器終點(diǎn)狹義信道廣義信道（調(diào)制信道）452.5傳輸信道及傳輸媒體

2.5.1信道概述廣462.5.1信道概述(續(xù)1)信道功能的兩面性：它既為信號(hào)提供傳輸通路，又對(duì)信號(hào)造成損害。這種損害具體反映在信號(hào)波形的衰減和畸變上，導(dǎo)致通信出現(xiàn)差錯(cuò)現(xiàn)象。信道和電路是兩個(gè)不同的概念。信道用來表示某一個(gè)方向傳送信息的媒體，因此一條通信電路往往包含一條發(fā)送信道和一條接收信道。信道是電路的邏輯部件。462.5.1信道概述(續(xù)1)信道功能的兩面性：它既為信472.5.1信道概述(續(xù)2)信道的分類1、模擬信道和數(shù)字信道

按照信道上傳輸信號(hào)的類型，可分為模擬信道允許傳輸波形連續(xù)變化的模擬信號(hào)的信道。其傳輸特性可用等效的四端網(wǎng)絡(luò)傳輸函數(shù)來表示。模擬信道又可分為恒參信道和變參信道。其質(zhì)量可用失真和輸出信噪比來描述。數(shù)字信道只允許傳輸離散取值的數(shù)字信號(hào)的信道。其質(zhì)量可用差錯(cuò)率和差錯(cuò)序列的統(tǒng)計(jì)特性來描述。472.5.1信道概述(續(xù)2)信道的分類482.5.1信道概述(續(xù)3)2、單工、半雙工和全雙工信道按照信道上信號(hào)傳送方向與時(shí)間的關(guān)系分為：?jiǎn)喂ば诺腊腚p工信道全雙工信道3、專(租)用信道和公用信道按照使用信道的方法分為：專用信道公用信道482.5.1信道概述(續(xù)3)2、單工、半雙工和全雙工信492.5.1信道概述(續(xù)4)4、有線信道和無線信道按照信道采用傳輸媒體的不同分為有線信道以有形的導(dǎo)向傳輸媒體(如雙絞線、同軸電纜、電力線、光纜)為傳輸媒體的信道。無線信道以非導(dǎo)向傳輸媒體(如宇宙空間)為傳輸媒體的信道。利用現(xiàn)有信道來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸是一種既經(jīng)濟(jì)又可行的方案，但必須了解現(xiàn)有信道的特點(diǎn)，以及它對(duì)傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的影響和限制。492.5.1信道概述(續(xù)4)4、有線信道和無線信道502.5.2信道容量的計(jì)算1、模擬信道容量的計(jì)算對(duì)于給定的信道環(huán)境，傳輸速率與誤碼率有何關(guān)系？或者說，在一定的誤碼率條件下，傳輸速率是否存在一個(gè)極限值？信息論證明了這個(gè)極限值的存在，并稱其為信道容量。信道容量對(duì)于給定的信道環(huán)境，在傳輸差錯(cuò)率(即誤碼率)趨近于零的情況下，單位時(shí)間內(nèi)可以傳輸?shù)男畔⒘俊；蛘咝诺廊萘渴切诺涝趩挝粫r(shí)間里所能傳輸?shù)淖畲笏俾省Ｆ鋯挝皇潜忍?秒(b/s)。502.5.2信道容量的計(jì)算1、模擬信道容量的計(jì)算512.5.2信道容量的計(jì)算香農(nóng)定律指出：在信號(hào)平均功率受限的高斯白噪聲信道中，計(jì)算信道容量的理論公式為(2-19)(b/s)香農(nóng)定律指出：式中，B是信道帶寬(單位為Hz)，S/N是平均信號(hào)噪聲功率比,S為信號(hào)功率，N為噪聲功率(指正態(tài)分布的加性高斯白噪聲)。高斯白噪聲在整個(gè)頻域具有均勻分布的功率譜密度及噪聲的概率密度函數(shù)服從高斯分布(正態(tài)分布)。512.5.2信道容量的計(jì)算香農(nóng)定律指出：在信號(hào)平均功率522.5.2信道容量的計(jì)算(續(xù)1)香農(nóng)公式的重要結(jié)論：⑴任何一條信道都有其信道容量。如信源的傳輸速率小于或等于信道容量，則理論上就存在一種編碼方法，使得進(jìn)行無差錯(cuò)傳輸。⑵信道容量與帶寬和信噪比有關(guān)。這意味著增加帶寬可以提高信道容量，從而改善通信質(zhì)量。這就是常用的帶寬互換功率的方法。編碼和調(diào)制是實(shí)現(xiàn)帶寬與信噪比互換的手段。⑶如果B→∞，則信道容量并不會(huì)趨向于無限大，而是趨于常數(shù)。這里為單位頻帶內(nèi)的噪聲功率。⑷如考慮到信道容量是傳輸?shù)男畔⒘颗c傳輸時(shí)間之比，則香農(nóng)公式可改寫為。說明B和T之間也存在某種互換關(guān)系。

522.5.2信道容量的計(jì)算(續(xù)1)香農(nóng)公式的重要結(jié)論：532.5.2信道容量的計(jì)算2、數(shù)字信道容量的計(jì)算奈奎斯特認(rèn)為，即使是理想信道（無噪聲、無碼間干擾），它的傳輸能力也是有限的。對(duì)于一條有限帶寬、無噪聲的理想信道信道容量的計(jì)算公式此式表明，對(duì)于給定的帶寬可以通過增加信號(hào)取值的狀態(tài)數(shù)來提高信道容量。但這將會(huì)加重接收器的負(fù)擔(dān)。也即在每個(gè)信號(hào)碼元時(shí)間內(nèi)，必須從M個(gè)可能的狀態(tài)中區(qū)分出一個(gè)來。同時(shí)，傳輸線上的噪聲和其他損傷也將會(huì)限制M的實(shí)際取值。(2-22)(b/s)532.5.2信道容量的計(jì)算2、數(shù)字信道容量的計(jì)算此式表542.5.3傳輸媒體傳輸媒體是指發(fā)送器與接收器之間的物理通路。可分兩大類：導(dǎo)向傳輸媒體和非導(dǎo)向傳輸媒體。導(dǎo)向傳輸媒體

指電磁波被導(dǎo)向沿著某一媒體傳播，包括雙絞線、同軸電纜、電力線和光纜。非導(dǎo)向傳輸媒體指電磁波在大氣層、外層空間或海洋中進(jìn)行的無線傳播。包括短波傳輸、地面微波、衛(wèi)星微波和光波傳輸?shù)取?42.5.3傳輸媒體傳輸媒體是指發(fā)送器與接收器之間的物552.5.3傳輸媒體(續(xù)1)電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜無線電微波紅外線可見光紫外線X射線射線雙絞線同軸電纜衛(wèi)星地面微波調(diào)幅無線電調(diào)頻無線電海事無線電光纖電視(Hz)f(Hz)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段104105106107108109101010111012101310141015101610010210410610810101012101410161018102010221024移動(dòng)無線電552.5.3傳輸媒體(續(xù)1)電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜562.5.3傳輸媒體(續(xù)2)1、導(dǎo)向傳輸媒體⑴雙絞線把兩根具有絕緣保護(hù)層的銅導(dǎo)線按一定密度互樫絞纏在一起形成的線對(duì)。雙絞線的絞合密度、扭絞方向和絕緣材料直接影響著它的特性阻抗、衰減和近端串?dāng)_。通常把多根雙絞線再絞合成電纜狀。雙絞線既可用于模擬傳輸，也可用于數(shù)據(jù)傳輸。其通信距離一般為幾到十幾公里。商用建筑物電信布線標(biāo)準(zhǔn)EIA/TIA-568-A規(guī)定了用于室內(nèi)傳送數(shù)據(jù)的無屏蔽雙絞線和屏蔽雙絞線的標(biāo)準(zhǔn)。常用3類線和5類線。其主要區(qū)別在于單位長(zhǎng)度的絞合次數(shù)不同。562.5.3傳輸媒體(續(xù)2)1、導(dǎo)向傳輸媒體572.5.3傳輸媒體(續(xù)3)雙絞電纜的種類UTP無屏蔽雙絞纜 FTP屏蔽雙絞纜SFTP屏蔽金屬箔雙絞電纜 STP屏蔽雙絞電纜572.5.3傳輸媒體(續(xù)3)雙絞電纜的種類UTP582.5.3傳輸媒體(續(xù)4)雙絞線的的物理模型是平行輸線，它的傳輸特性可用一次參數(shù)(R、L、C和G)和二次參數(shù)(特性阻抗和始末端電壓或電流之比值)來表示。近端串?dāng)_(指線對(duì)間的耦合干擾)是衡量雙絞線性能的重要指標(biāo)。無論是哪種類別的線，衰減都隨頻率的升高而增大。使用更粗的導(dǎo)線可以降低衰減，但卻增加了導(dǎo)線的價(jià)格和重量。使用更大的和更精確的絞合度，就可以獲得更高的帶寬。582.5.3傳輸媒體(續(xù)4)雙絞線的的物理模型是平行輸592.5.3傳輸媒體(續(xù)5)常用的絞合線的典型應(yīng)用類別帶寬(MHz)典型應(yīng)用316低速網(wǎng)絡(luò)，如模擬電話網(wǎng)420短距離的以太網(wǎng)，如10BASE-T510010BASE-T以太網(wǎng)某些100BASE-T快速以太網(wǎng)5E(超5類)100100BASE-T快速以太網(wǎng)某些1000BASE-T吉比特以太網(wǎng)62501000BASE-T吉比特以太網(wǎng)ATM網(wǎng)絡(luò)7600可用于10吉比特以太網(wǎng)592.5.3傳輸媒體(續(xù)5)常用的絞合線的典型應(yīng)用類別602.5.3傳輸媒體(續(xù)6)⑵同軸電纜同軸電纜是一種對(duì)地不對(duì)稱的同軸管。由一個(gè)金屬園管(外導(dǎo)體)和一根位于金屬園管中心的導(dǎo)線(內(nèi)導(dǎo)體)構(gòu)成。內(nèi)導(dǎo)體采用半硬銅線，外導(dǎo)體采用軟銅帶或鋁帶縱包而成。內(nèi)外導(dǎo)體間用介質(zhì)填充，介質(zhì)可以是空氣或聚乙烯等塑料制成的絕緣材料。

同軸電纜具有壽命長(zhǎng)、容量大、傳輸穩(wěn)定、外界干擾小、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

602.5.3傳輸媒體(續(xù)6)⑵同軸電纜612.5.3傳輸媒體(續(xù)7)同軸電纜的結(jié)構(gòu)612.5.3傳輸媒體(續(xù)7)同軸電纜的結(jié)構(gòu)622.5.3傳輸媒體(續(xù)8)同軸電纜的特性同軸電纜應(yīng)用于較高頻率范圍時(shí)，它的一次參數(shù)和二次參數(shù)可近似計(jì)算。特性阻抗

衰減常數(shù)

傳輸速度

為內(nèi)導(dǎo)體半徑，為外導(dǎo)體半徑，是介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)

622.5.3傳輸媒體(續(xù)8)同軸電纜的特性為內(nèi)導(dǎo)體632.5.3傳輸媒體(續(xù)9)同軸電纜的分類有兩種：一種是按內(nèi)、外導(dǎo)體尺寸a、b不同，分為中、小和微三種規(guī)格。另一種是按特性阻抗的不同，分為基帶同軸電纜(50Ω)和寬帶同軸電纜(75Ω)。前者用來傳送基帶信號(hào)，其距離可達(dá)1km，傳輸速率為10Mb/s。后者可作為有線電視的標(biāo)準(zhǔn)傳輸電纜，傳送頻分復(fù)用的寬帶信號(hào)。其信號(hào)頻率可高達(dá)300-400MHz，而距離可達(dá)100km。

在局域網(wǎng)發(fā)展初期曾廣泛地使用同軸電纜作為傳輸媒體。目前基本上都是采用雙絞線。同軸電纜主要用在有線電視網(wǎng)的居民小區(qū)。其帶寬取決于電纜的質(zhì)量。632.5.3傳輸媒體(續(xù)9)同軸電纜的分類有兩種：一2.5.3傳輸媒體(續(xù)10)⑶電力線電力線是指輸送電能的電力線路。按結(jié)構(gòu)形式的不同，輸電線路分架空輸電線路和電纜線路。前者則由線路桿塔和電力線組成。電力線通信的全稱是電力線載波通信，是指利用高壓電力線(指35kV及以上)、中壓電力線(指10kV)或低壓配電線(380/220V)作為信息傳輸媒體進(jìn)行話音或數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N特殊通信方式。由于輸電線路有十分牢固的支撐結(jié)構(gòu)，并架設(shè)3條以上的導(dǎo)體(3根導(dǎo)線及1或2根架空地線)，所以在輸送工頻電流的同時(shí)，也傳送載波信號(hào)，既經(jīng)濟(jì)又可靠。642.5.3傳輸媒體(續(xù)10)⑶電力線642.5.3傳輸媒體(續(xù)11)電力線通信的特點(diǎn)是投資少、連接方便、傳輸速率高、安全性好和使用范圍廣。但目前還存在無法提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，以及可能發(fā)生一些不可預(yù)知的麻煩（如家庭電器產(chǎn)生的電磁波干擾）。隨著技術(shù)的進(jìn)步，這些問題將會(huì)逐步得到解決。652.5.3傳輸媒體(續(xù)11)電力線通信的特點(diǎn)是投資少、連662.5.3傳輸媒體(續(xù)12)護(hù)套包層(d<125m)

纖芯(d=2-120m)

⑷光纜在通信領(lǐng)域，信息的傳輸速率相當(dāng)于每10年提高100倍。光纖通信已成為現(xiàn)代通信技術(shù)中的一個(gè)十分重要的領(lǐng)域。光纖是一種新型的光波導(dǎo)。其結(jié)構(gòu)一般是雙層或多層的同心園柱體，由纖芯、包層和護(hù)套組成。

662.5.3傳輸媒體(續(xù)12)護(hù)套包層(d<125m672.5.3傳輸媒體(續(xù)13)光線在光纖中的折射

纖芯（直徑只有2至120m（1m=10–6m）高折射率的媒體）

折射角入射角

包層（低折射率的媒體）包層纖芯由于纖芯折射率大于包層的折射率，使得折射角大于入射角。當(dāng)入射角足夠大時(shí)，就會(huì)引起全反射，光線重新折回纖芯，從而不斷向前傳播。672.5.3傳輸媒體(續(xù)13)光線在光纖中的折射682.5.3傳輸媒體(續(xù)14)三種實(shí)用光纖多模突變光纖(又稱階躍光纖)指光纖的纖芯和包層的折射率沿光纖的徑向分布是均勻的，而在兩者的交界面上發(fā)生突變。此類光纖的帶寬較窄，適用于小容量短距離通信。多模漸變光纖指纖芯的折射率是其半徑r的函數(shù)n(r)，沿著徑向隨r的增加而逐漸減小，直到達(dá)到包層的折射率值為止，而包層內(nèi)的折射率又是均勻的。此類光纖帶寬較寬，適用于中容量中距離通信。單模光纖指纖芯中僅傳輸一種最低模式的光波，由于纖芯直徑很小(通常為1～10μm)，制作工藝難度大。其折射率分布屬于突變型。單模光纖的帶寬極寬，適用于大容量遠(yuǎn)距離通信。

682.5.3傳輸媒體(續(xù)14)三種實(shí)用光纖692.5.3傳輸媒體(續(xù)15)實(shí)用光纖的傳輸模式692.5.3傳輸媒體(續(xù)15)實(shí)用光纖的傳輸模式702.5.3傳輸媒體(續(xù)16)光纖通信系統(tǒng)的光源發(fā)光二極管LED

價(jià)格較低，工作溫度也較寬，使用壽命長(zhǎng)。注入激光二極管發(fā)光效率高，可支持較高的傳輸速率。光纖的接收端采用光敏二極管。當(dāng)遇到光照射時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電脈沖。由于光敏二極管的典型響應(yīng)時(shí)間為1ns，因而限制傳輸速率在1Gb/s左右。702.5.3傳輸媒體(續(xù)16)光纖通信系統(tǒng)的光源712.5.3傳輸媒體(續(xù)17)影響光纖傳輸質(zhì)量的因素?fù)p耗特性表示光能在光纖中傳輸所受到衰減程度。(dB/km)(3-12)光纖損耗分為固有損耗和非固有損耗。固有損耗指光纖材料的性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)引起的吸收損耗和瑞利散射損耗。非固有損耗指雜質(zhì)吸收、結(jié)構(gòu)不規(guī)則引起的散射和彎曲幅射損耗等。712.5.3傳輸媒體(續(xù)17)影響光纖傳輸質(zhì)量的因素(72光纖損耗與波長(zhǎng)的關(guān)系2.5.3傳輸媒體(續(xù)18)在光纖通信中常用的三個(gè)波段的中心分別位于0.85，1.30和1.55m，這三個(gè)波段具有25000-30000GHz的帶寬。72光纖損耗與波長(zhǎng)的關(guān)系2.5.3傳輸媒體(續(xù)18)在光732.5.3傳輸媒體(續(xù)19)光纖的頻帶特性頻帶特性直接影響傳輸波形的失真情況和傳輸容量。通常以兆赫千米(MHz·km)來表示。

頻帶特性與光纖傳光時(shí)的色散性能有關(guān)。光纖傳輸?shù)哪Ｊ嚼碚撝赋觯汗饽苁怯扇舾赡Ｊ降碾姶挪▊魉偷模煌Ｊ降碾姶挪ㄔ诠饫w中的傳送速度是不同的。傳送速度隨模式、波長(zhǎng)或材料變化的性質(zhì)稱為光纖的色散特性。色散有兩種：模間色散和模內(nèi)色散。多模光纖中兩種色散都有，但以模間色散為主。單模光纖只存在模內(nèi)色散。色散對(duì)傳輸質(zhì)量的影響體現(xiàn)在傳輸波形的畸變(時(shí)延差和脈沖展寬)。光纖通信無中繼最大距離受傳輸損耗和時(shí)延失真的限制。732.5.3傳輸媒體(續(xù)19)光纖的頻帶特性742.5.3傳輸媒體(續(xù)20)光纖通信的優(yōu)點(diǎn)：可供利用的頻帶寬，理論上為微波通信的104～105倍。

傳輸衰耗很小。在很寬的運(yùn)用頻帶范圍內(nèi)，因衰減與頻率無關(guān)，接收端無需采取均衡措施。防竊聽，保密性好。制造原料豐富，且用料極省。易施工和擴(kuò)容。光纖通信的缺點(diǎn)：連接需用專用設(shè)備。目前光電接口較貴，但價(jià)格在逐年下降。742.5.3傳輸媒體(續(xù)20)光纖通信的優(yōu)點(diǎn)：752.5.3傳輸媒體(續(xù)21)除上述三種導(dǎo)向傳輸媒體外，20世紀(jì)初曾采用架空明線(銅線和鋁線)。其優(yōu)點(diǎn)是線路損耗低，架設(shè)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是對(duì)外界噪聲和干擾較敏感，易受自然條件影響和人為破壞。目前，許多國(guó)家都已停止使用，我國(guó)也只在農(nóng)村或邊遠(yuǎn)地區(qū)采用，市內(nèi)明線已被雙絞電纜所取代，長(zhǎng)途線路則讓位于同軸電纜或光纜。752.5.3傳輸媒體(續(xù)21)除上述三種導(dǎo)向傳輸媒體外762.5.3傳輸媒體(續(xù)22)2、無線傳輸導(dǎo)向傳輸媒體的不足：施工困難、路遠(yuǎn)代價(jià)大，無動(dòng)中通。利用自由空間的非導(dǎo)向傳輸媒體，是以自由空間為傳輸電磁波的手段，通常稱為“無線傳輸”。特別是移動(dòng)通信方式適用于信息時(shí)代的通信需要。無線傳輸使用的工作頻段很廣，目前所用的有無線電、微波、紅外線以及可見光幾個(gè)頻段(見圖2-13)。762.5.3傳輸媒體(續(xù)22)2、無線傳輸772.5.3傳輸媒體(續(xù)23)⑴短波傳輸短波是指以波長(zhǎng)為100m～10m(或頻率為3～30MHz)的電磁波。實(shí)用短波是1.5～30MHz。短波既可沿地球表面以地波形式傳播，也能依靠大氣層中的電離層反射，以天波的形式傳播。

電離層是離地面高度60～450km，受太陽紫外線和X射線作用而存在的由離子、自由電子和中性分子、原子組成的一個(gè)區(qū)域。據(jù)實(shí)測(cè)，電離層由環(huán)繞地球處于不同高度的四個(gè)導(dǎo)電層組成：D、E、F1和F2。對(duì)短波傳輸起主要作用的是F層，且選用夜間工作頻率低于白天的工作頻率。772.5.3傳輸媒體(續(xù)23)⑴短波傳輸782.5.3傳輸媒體(續(xù)24)電離層的構(gòu)成782.5.3傳輸媒體(續(xù)24)電離層的構(gòu)成792.5.3傳輸媒體(續(xù)25)衡量短波通信的主要指標(biāo)是通信質(zhì)量和可通率。通信質(zhì)量可用信噪比和差錯(cuò)率來表示。模擬通信用信噪比，而數(shù)字通信則用差錯(cuò)率。可通率(又稱線路利用率)指通信線路接收端的信噪比高于可接受的最低信噪比的時(shí)間百分比。如何正確選擇短波通信頻率？在一定的電離層條件下，存在一個(gè)最高可用頻率MUF(指實(shí)際通信中能被電離層反射回地面的電波最高頻率)。(2-25)(＝0)(≠0)入射角臨界頻率792.5.3傳輸媒體(續(xù)25)衡量短波通信的主要指標(biāo)是802.5.3傳輸媒體(續(xù)26)MUF是電波返回地面或剛穿出電離層的臨界值。考慮電離層結(jié)構(gòu)的變化和保證長(zhǎng)期穩(wěn)定接收，實(shí)際選用的短波最佳工作頻率是FOT=(85%)MUF。此時(shí)可通率達(dá)90%。多徑傳播短波電波通過若干條路徑或者不同的傳播模式由發(fā)信點(diǎn)到達(dá)收信點(diǎn)的長(zhǎng)度不同，而引起由發(fā)信點(diǎn)到達(dá)收信點(diǎn)的時(shí)間不同的現(xiàn)象。多徑時(shí)散指不同路徑的時(shí)延差。它與路徑長(zhǎng)度、工作頻率、晝夜、季節(jié)等因素有關(guān)。802.5.3傳輸媒體(續(xù)26)MUF是電波返回地面或剛812.5.3傳輸媒體(續(xù)27)多徑時(shí)散對(duì)數(shù)據(jù)通信的影響主要體現(xiàn)在碼間干擾上。為了保證傳輸質(zhì)量，往往采用限制數(shù)據(jù)傳輸速率的措施。引起多徑時(shí)散的幾種主要因素

812.5.3傳輸媒體(續(xù)27)多徑時(shí)散對(duì)數(shù)據(jù)通信的影響822.5.3傳輸媒體(續(xù)28)衰落指在短波傳輸過程中，收信電平出現(xiàn)忽高忽低隨機(jī)變化的現(xiàn)象。衰落按其持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短分為快衰落(信號(hào)起伏持續(xù)時(shí)間僅幾分之一秒)與慢衰落(持續(xù)時(shí)間可達(dá)一小時(shí)或更長(zhǎng))。除自由空間傳播損耗外，還有電離層吸收損耗、地面反射損耗和系統(tǒng)額外損耗等附加損耗。吸收損耗主要在D、E層，通常吸收損耗為6～25dB。地面反射損耗與地面狀況、電波入射角和工作頻率有關(guān)，工程計(jì)算常取一次地面反射，損耗為20dB。系統(tǒng)額外損耗是指一些尚未被人們完全認(rèn)識(shí)和難以計(jì)算的損耗，常用統(tǒng)計(jì)方法得到。如中緯度地區(qū)系統(tǒng)額外損耗可取15～18dB。822.5.3傳輸媒體(續(xù)28)衰落指在短波傳輸過832.5.3傳輸媒體(續(xù)28)短波通信的主要缺點(diǎn)是傳輸最引人注意的是可靠性低、通信質(zhì)量差。但值得注意的是進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信僅需要不大的發(fā)射功率和適中的設(shè)備費(fèi)用，且具有抗毀性強(qiáng)的中繼系統(tǒng)(指電離層)和較高的機(jī)動(dòng)性，因而在軍事通信和移動(dòng)通信中有著重要的實(shí)用價(jià)值。

832.5.3傳輸媒體(續(xù)28)短波通信的主要缺點(diǎn)是傳輸842.5.3傳輸媒體(續(xù)29)⑵地面微波微波指在對(duì)流層的視距范圍內(nèi)，以波長(zhǎng)為1m～1mm(或頻率為300MHz～300GHz)的電磁波進(jìn)行信息傳輸?shù)囊环N通信方式。842.5.3傳輸媒體(續(xù)29)⑵地面微波852.5.3傳輸媒體(續(xù)30)地面微波傳輸采用多路復(fù)用的工作方式，且工作于射頻的微波頻段(常用1～40GHz)。因受地形和天線高度的限制，兩通信站之間的距離一般在40～60km。遠(yuǎn)距離通信則采用中繼方式。因此，多路復(fù)用、射頻工作和中繼接力是地面微波傳輸?shù)娜齻€(gè)最基本的工作特點(diǎn)。視距傳播的兩個(gè)中繼站天線之間的最大距離為(km)(2-26)K是折射引起的調(diào)整系數(shù)，經(jīng)驗(yàn)值為4/3852.5.3傳輸媒體(續(xù)30)地面微波傳輸采用多路復(fù)用862.5.3傳輸媒體(續(xù)31)自然環(huán)境對(duì)微波通信的影響⑴地形對(duì)電波傳播的影響⑵大氣對(duì)電波傳播的影響⑶傳播損耗和電波衰落862.5.3傳輸媒體(續(xù)31)自然環(huán)境對(duì)微波通信的影響872.5.3傳輸媒體(續(xù)32)地形對(duì)電波傳播的影響地形對(duì)微波傳播帶來的影響主要表現(xiàn)在電波的反射、繞射和地面散射等方面。反射的影響是指光滑地面或水面可將天線發(fā)射的部分信號(hào)能量反射到接收天線處，對(duì)主波信號(hào)產(chǎn)生干涉。繞射的影響是指地面障礙物（山峰、森林、建筑物等）可能阻擋一部分電波射線，使收信點(diǎn)的接收電平降低。地面散射通常呈亂反射狀，這對(duì)主波信號(hào)影響較小，可以忽略不計(jì)。872.5.3傳輸媒體(續(xù)32)地形對(duì)電波傳播的影響882.5.3傳輸媒體(續(xù)33)大氣對(duì)電波傳播的影響對(duì)流層是指地面以上大約10km范圍內(nèi)的低空大氣層。對(duì)流層對(duì)電波傳播的影響，主要表現(xiàn)在氣體分子對(duì)電波的共振吸收、雨霧中水滴對(duì)電波的散射損耗，以及對(duì)流層結(jié)構(gòu)的不均勻性使電波產(chǎn)生折射、反射、散射等現(xiàn)象，其中尤以大氣折射的影響最為顯著。882.5.3傳輸媒體(續(xù)33)大氣對(duì)電波傳播的影響892.5.3傳輸媒體(續(xù)34)不同大氣折射的電波傳播軌跡

892.5.3傳輸媒體(續(xù)34)不同大氣折射的電波傳播軌902.5.3傳輸媒體(續(xù)35)傳播損耗和電波衰落地面微波在對(duì)流層傳播，因受到對(duì)流、平流、湍流及雨、霧、雪等因素的影響，再加上少量的地面反射波，收信點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)性的起伏變化，這種現(xiàn)象稱為衰落。引起衰落的原因是多方面的，但其主要原因還在于氣象條件的變化和地面效應(yīng)的影響。其中包括：

①吸收衰耗。因?yàn)槿魏挝镔|(zhì)的分子都是由具有固有諧振頻率的帶電粒子組成的。

902.5.3傳輸媒體(續(xù)35)傳播損耗和電波衰落912.5.3傳輸媒體(續(xù)36)②雨霧引起的散射衰耗。雨霧中的水滴表面對(duì)電波的散射會(huì)引起散射衰耗。這種衰耗隨波長(zhǎng)的縮短，雨霧量的增大而增加。③K型衰落。這是多徑傳播引起的干涉型衰落。其衰落深度隨時(shí)間而變化。K型衰落除地面效應(yīng)外，大氣中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)大氣折射率的突變層，從而使電波產(chǎn)生反射或散射，造成電波的多徑傳播。還有地面上空的溫度受晝夜、季節(jié)等影響也會(huì)周期性地構(gòu)成大氣逆變層，出現(xiàn)超折射現(xiàn)象，此時(shí)也極易發(fā)生電波的多徑傳播。912.5.3傳輸媒體(續(xù)36)②雨霧引922.5.3傳輸媒體(續(xù)37)

④湍流引起的散射衰落。對(duì)流層中往往有一些具有不同溫度、濕度和壓強(qiáng)的空氣團(tuán)(低空氣團(tuán)的大小一般在60m以下)作無規(guī)則地漩渦運(yùn)動(dòng)，這就是大氣湍流。當(dāng)電波穿過這些氣團(tuán)時(shí)，因使其中的水分子受到激勵(lì)引起電波向四周散射，形成了散射衰落。這種衰落持續(xù)時(shí)間較短，一般不會(huì)中斷通信。為了對(duì)付上述衰落現(xiàn)象對(duì)微波通信帶來的影響，除了提高發(fā)射功率、增加天線高度及選擇有利地形等措施外，采用分集接收技術(shù)和抗衰落天線也是克服多徑衰落的最有效的方法。922.5.3傳輸媒體(續(xù)37)④湍流引起932.5.3傳輸媒體(續(xù)38)微波通信的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：①頻帶寬、容量大。②受外界干擾小，可靠性和穩(wěn)定性好。③易制成高增益、方向性強(qiáng)的天線，通信效果較好。④點(diǎn)-點(diǎn)通信，具有較大的靈活性。⑤投資省、見效快。

缺點(diǎn)：①中繼站選點(diǎn)較復(fù)雜，對(duì)施工、維護(hù)帶來不便。②易受自然環(huán)境的影響。③屬于暴露式通信，易被截獲竊聽，通信保密性差。932.5.3傳輸媒體(續(xù)38)微波通信的優(yōu)缺點(diǎn)942.5.3傳輸媒體(續(xù)39)⑶衛(wèi)星微波衛(wèi)星通信是在地面微波中繼通信和空間技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的通信方式。因采用的是微波波段，俗稱衛(wèi)星微波。目前衛(wèi)星微波在多種通信領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。衛(wèi)星通信的兩種方式：即發(fā)式通信和存儲(chǔ)式通信。衛(wèi)星通信選擇工作頻段的因素：

①電波應(yīng)能穿越電離層，盡可能減少傳播損耗和外加噪聲；②應(yīng)有較寬的頻帶，以便增大通信容量；③盡量避免與其他通信業(yè)務(wù)間的干擾；

④充分利用和發(fā)揮現(xiàn)代通信與電子技術(shù)。942.5.3傳輸媒體(續(xù)39)⑶衛(wèi)星微波2.5.3傳輸媒體(續(xù)40)衛(wèi)星通信的工作頻段

應(yīng)選擇在電波能穿越電離層的特高頻或微波頻段，它的最佳頻段范圍為1GHz～10GHz。ITU-T為衛(wèi)星用戶分配的工作頻段見表2-3。衛(wèi)星通信的特點(diǎn)①傳播時(shí)延長(zhǎng)，從一個(gè)地球站經(jīng)衛(wèi)星到另一個(gè)地球站的電波傳播傳播時(shí)間約需240～280ms(一般取270ms)。②傳播損耗大，達(dá)200dB左右。③受大氣層的影響大。④“面覆蓋”式的傳播信道。952.5.3傳輸媒體(續(xù)40)衛(wèi)星通信的工作頻段95962.5.3傳輸媒體(續(xù)40)地球同步衛(wèi)星的配置

962.5.3傳輸媒體(續(xù)40)地球同步衛(wèi)星的配置972.5.3傳輸媒體(續(xù)41)甚小孔徑地球站VSAT衛(wèi)星通信領(lǐng)域的新發(fā)展是建立一種低成本的具有高度軟件控制功能的微型站VSAT。VSAT有兩個(gè)特點(diǎn)：①地球站通信設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊牢固，全固態(tài)化，尺寸小、功耗低，安裝方便；②組網(wǎng)方式靈活多樣。目前已被廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域以及邊遠(yuǎn)地區(qū)的通信。972.5.3傳輸媒體(續(xù)41)甚小孔徑地球站VSAT982.5.3傳輸媒體(續(xù)43)⑷光波傳輸紫外線、可見光和紅外線都屬于光波的范疇。光波的波長(zhǎng)在3×102～60×104m

，頻率在3×1012～5×1016Hz，其電磁頻譜的分布情況見圖2-13。光波通信目前有三種分類：①按照光源特性的不同，分為激光通信和非激光通信。②按照傳輸媒體的不同，分為大氣激光通信和光纖通信。③按照傳輸波段的不同，光波通信分為可見光通信、紅外線(光)通信和紫外線(光)通信。982.5.3傳輸媒體(續(xù)43)⑷光波傳輸992.5.3傳輸媒體(續(xù)44)大氣激光通信可傳輸語音、文字、數(shù)據(jù)、圖像等信息。它具有抗干擾性好、設(shè)備輕便、保密性強(qiáng)、機(jī)動(dòng)性等優(yōu)點(diǎn)，但使用時(shí)收、發(fā)天線相互對(duì)準(zhǔn)較為困難，通信距離限于視距(XXm)范圍，易受氣候影響，尤其在惡劣氣候條件下會(huì)造成通信中斷。不同波長(zhǎng)的激光在大氣中有不同的衰減，必須合理地選擇工作波長(zhǎng)。紅外線和紫外線被廣泛用于短距離通信。它具有方向性、便宜和易于制造的優(yōu)點(diǎn)。但不能穿透固體物質(zhì)是紅外應(yīng)用上的一個(gè)特點(diǎn)。紅外和紫外幅射都存在工作窗口(如1～3m、3～5m和8～14m)，只有選擇此窗口波段才能使大氣吸收最小。

992.5.3傳輸媒體(續(xù)44)大氣激光通信可傳輸語音、2.5.3傳輸媒體(續(xù)45)3、傳輸媒體的選擇(見表2-4)網(wǎng)絡(luò)類型指不同的傳輸媒體適用于不同網(wǎng)絡(luò)。

傳輸速率通常雙絞線和同軸電纜的傳輸速率為1～100Mb/s，光纜為100Mb/s～10Gb/s，紅外線、地面微波和衛(wèi)星微波可支持1～50Mb/s。

傳輸距離通常雙絞線只能傳輸100～300m，同軸電纜和紅外線通常只能傳輸200～500m。一般光纜可以傳輸120km，新型光纜可達(dá)960km。

差錯(cuò)率無線傳輸易受干擾，差錯(cuò)率最高。安全性導(dǎo)向媒體的安全性比無線傳輸好。價(jià)格1002.5.3傳輸媒體(續(xù)45)3、傳輸媒體的選擇(見表2-101第2

章：內(nèi)容提綱2.1信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)2.2傳輸方式和傳輸速率2.3傳輸損傷和傳輸質(zhì)量2.4通信編碼2.5傳輸信道及傳輸媒體101第2章：內(nèi)容提綱2.1信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)102謝謝大家AnyQuestion?102謝謝大家103數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

（第4版）

1數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

（第4版）

104數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)2數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)105第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)目的通過本章學(xué)習(xí)，要求掌握數(shù)據(jù)通信的必備知識(shí)和常用術(shù)語學(xué)習(xí)內(nèi)容信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)傳輸方式和傳輸速率傳輸損傷和傳輸質(zhì)量通信編碼傳輸信道及傳輸媒體3第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)目的學(xué)習(xí)內(nèi)容106第2

章：內(nèi)容提綱2.1信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)2.2傳輸方式和傳輸速率2.3傳輸損傷和傳輸質(zhì)量2.4通信編碼2.5傳輸信道及傳輸媒體4第2章：內(nèi)容提綱2.1信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)1072.1

信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)

2.1.1信息在通信科學(xué)建立初期，對(duì)信息并沒有公認(rèn)、完整、統(tǒng)一的定義。1975年有人曾對(duì)信息的定義做過統(tǒng)計(jì)，共有39種。通信是在源點(diǎn)與終點(diǎn)之間傳遞信息。信息和消息是兩個(gè)不同概念的名詞。消息是指能向人們表達(dá)客觀物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和主觀思維活動(dòng)的文字、符號(hào)、數(shù)據(jù)、語音和圖像等。它具有兩個(gè)特點(diǎn)為：①能被通信雙方所理解；②可以相互傳遞。信息是指包含在消息中對(duì)通信者有意義的內(nèi)容。消息是信息的載體，消息中可能包含有信息。52.1信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)

2.1.1信息在通信科學(xué)1082.1.1信息(續(xù)1)如何衡量消息中所包含的信息呢？消息中包含信息量與接收者在收到此消息前對(duì)某事件存在的不確定性有關(guān)。1948年，香農(nóng)在《通信的數(shù)學(xué)理論》論文中給出了關(guān)于信息的度量公式，他把信息定義為熵的減少，即“用來消除不確定性的東西”。根據(jù)香農(nóng)理論，一條消息包含信息的多少稱為信息量。信息量的大小與消息所描述事件的出現(xiàn)概率有關(guān)。如消息表示的事件是必然事件(概率為1)，則該消息不含有任何信息量；如消息表示的事件根本不可能發(fā)生(概率為0)，則該消息含有無窮的信息量。62.1.1信息(續(xù)1)如何衡量消息中所包含的信息呢？1092.1.1信息(續(xù)2)香農(nóng)規(guī)定，一條消息所荷載的信息量等于它所表示的事件發(fā)生的概率P的倒數(shù)的對(duì)數(shù)。(2-1)對(duì)于一條含有m個(gè)符號(hào)的消息，每個(gè)符號(hào)出現(xiàn)的概率不同。當(dāng)m很大，若第i個(gè)符號(hào)出現(xiàn)的概率為Pi，共出現(xiàn)了n次，則它具有的信息量是72.1.1信息(續(xù)2)香農(nóng)規(guī)定，一條消息所荷載的信息1102.1.1信息(續(xù)3)整條消息所具有的信息量是所有這樣的信息量在不同的i值時(shí)之總和。(2-2)每個(gè)符號(hào)包含的平均信息量是(2-3)平均信息量是每個(gè)符號(hào)所含信息量的統(tǒng)計(jì)平均值，其單位為比特/符號(hào)。平均信息量又稱為熵。82.1.1信息(續(xù)3)整條消息所具有的信息量是所有這1112.1.2數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是對(duì)某一事實(shí)的不經(jīng)解釋并賦予一定含義的數(shù)字、字母、文字等符號(hào)及其組合的原始表達(dá)。是消息的一種表示形式，是傳達(dá)某種意義或信息的實(shí)體。當(dāng)信息被表示為數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)中就包含了信息。因此，信息可以通過解釋數(shù)據(jù)來產(chǎn)生。信息強(qiáng)調(diào)“處理”和“使用”兩個(gè)方面，尤其是“使用”。一份資料在使用之前其中的內(nèi)容隸屬于數(shù)制范疇，僅當(dāng)它被使用之后才轉(zhuǎn)化為信息。數(shù)據(jù)分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。模擬數(shù)據(jù)在一段時(shí)間內(nèi)具有連續(xù)的值(如聲音等)，而數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)則具有離散的值(如文本等)。92.1.2數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是對(duì)某一事實(shí)的不經(jīng)解釋并賦予一定含1122.1.3信號(hào)1、信號(hào)的分類信號(hào)是數(shù)據(jù)的具體表示形式。目前常用的是電信號(hào)。對(duì)數(shù)據(jù)通信有用的幾種分類：

⑴連續(xù)信號(hào)與離散信號(hào)

⑵隨機(jī)信號(hào)與確定信號(hào)

⑶周期信號(hào)與非周期信號(hào)

⑷模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)102.1.3信號(hào)1、信號(hào)的分類1132.1.3信號(hào)(續(xù)1)2、信號(hào)的特性信號(hào)的特性表現(xiàn)在時(shí)間特性和頻率特性兩個(gè)方面。時(shí)間特性主要指信號(hào)隨時(shí)間變化的特性。信號(hào)隨時(shí)間變化的表現(xiàn)包含了信號(hào)的全部信息量。頻率特性是指信號(hào)可用頻譜函數(shù)來表示的特性。頻譜函數(shù)表征信號(hào)的各頻率成分，以及各頻率成分的振幅和相位。112.1.3信號(hào)(續(xù)1)2、信號(hào)的特性1142.1.3信號(hào)(續(xù)2)在分析通信系統(tǒng)時(shí)，把輸入信號(hào)稱為激勵(lì)，輸出信號(hào)稱為響應(yīng)。通信系統(tǒng)的功能和特性是通過怎樣的激勵(lì)而產(chǎn)生怎樣的響應(yīng)來體現(xiàn)的。信號(hào)分析的兩種方法：時(shí)域分析法是利用信號(hào)的時(shí)間特性，把激勵(lì)和響應(yīng)看成是時(shí)間函數(shù)的分析方法。頻域分析法是利用信號(hào)的頻率特性，把激勵(lì)和響應(yīng)經(jīng)過傅立葉變換，將時(shí)間變量變換為頻率變量進(jìn)行分析的分析方法。122.1.3信號(hào)(續(xù)2)在分析通信系統(tǒng)時(shí)，把輸入信號(hào)1152.1.3信號(hào)(續(xù)3)3、信號(hào)的帶寬絕對(duì)帶寬B——指信號(hào)頻譜正頻譜非零部分所對(duì)應(yīng)的頻率范圍。零點(diǎn)帶寬——指信號(hào)在0～的頻率范圍。fbP(f)f0-fbBP(f)f0

fb132.1.3信號(hào)(續(xù)3)3、信號(hào)的帶寬fbP(f)f1162.1.3信號(hào)(續(xù)4)百分比帶寬——指在給定頻率范圍0～內(nèi)，信號(hào)功率占總功率的比值為%，定義0～為百分比帶寬。通常取%為90%、96%和99%等。半功率帶寬——設(shè)信號(hào)頻譜在處為最大值，而，且，定義～的頻率范圍為半功率帶寬。注意：信號(hào)的帶寬與傳輸系統(tǒng)的帶寬是兩個(gè)概念。傳輸系統(tǒng)的帶寬通常是指系統(tǒng)的頻率響應(yīng)曲線保持在中心處取值的0.707倍以內(nèi)的頻率區(qū)間。142.1.3信號(hào)(續(xù)4)百分比帶寬——指在給定頻率范1172.1.3信號(hào)(續(xù)3)4、數(shù)據(jù)與信號(hào)通信系統(tǒng)中的電信號(hào)有模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，而數(shù)據(jù)又有模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。無論是模擬數(shù)據(jù)還是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)都能編碼成模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)。選擇何種編碼方式取決于需滿足的要求和可能提供的傳輸媒體和通信設(shè)施。數(shù)據(jù)和信號(hào)的四種組合：

(1)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)字信號(hào)(如0/1→一個(gè)/另一個(gè)電平)(2)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，模擬信號(hào)(如ASK、FSK和PSK)(3)模擬數(shù)據(jù)，數(shù)字信號(hào)(如話音信號(hào)的PCM調(diào)制)(4)模擬數(shù)據(jù)，模擬信號(hào)(如AM、FM和PM)152.1.3信號(hào)(續(xù)3)4、數(shù)據(jù)與信號(hào)118第2

章：內(nèi)容提綱2.1信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)2.2傳輸方式和傳輸速率2.3傳輸損傷和傳輸質(zhì)量2.4通信編碼2.5傳輸信道及傳輸媒體16第2章：內(nèi)容提綱2.1信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)1192.2

傳輸方式和傳輸速率

2.2.1

傳輸方式1、基帶傳輸和頻帶傳輸按照傳輸系統(tǒng)在傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)過程中是否搬移其頻譜，傳輸方式可分兩類：基帶傳輸指不搬移信號(hào)頻譜的傳輸體制。頻帶傳輸指利用調(diào)制解調(diào)器搬移信號(hào)頻譜的傳輸體制。搬移頻譜的目的是為了適應(yīng)信道的頻率特性。172.2傳輸方式和傳輸速率

2.2.1傳輸方式1、1202.2.1

傳輸方式(續(xù)1)2、串行傳輸和并行傳輸按照傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)空順序，傳輸方式可分為兩類：串行傳輸指數(shù)據(jù)在一個(gè)信道上按位依次傳輸?shù)姆绞健Ｆ涮攸c(diǎn)是：①所需線路數(shù)少，投資省，線路利用率高；②在發(fā)送和接收端需要分別進(jìn)行并/串和串/并轉(zhuǎn)換；③收發(fā)之間必須實(shí)施同步。適用于遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。

并行傳輸指數(shù)據(jù)在多個(gè)信道上同時(shí)傳輸?shù)姆绞健Ｆ涮攸c(diǎn)是：①在終端裝置和線路之間不需要對(duì)傳輸代碼作時(shí)序變換；②需要n條信道的傳輸設(shè)施，故其成本較高。適用于要求傳輸速率高的短距離數(shù)據(jù)傳輸。

182.2.1傳輸方式(續(xù)1)2、串行傳輸和并行傳輸1212.2.1

傳輸方式(續(xù)2)串行傳輸

接收端

發(fā)送端01001010并/串轉(zhuǎn)換串/并轉(zhuǎn)換01001100并行傳輸發(fā)送端接收端192.2.1傳輸方式(續(xù)2)串行傳輸接發(fā)010011222.2.1

傳輸方式(續(xù)3)3、異步傳輸和同步傳輸按照發(fā)/收兩端實(shí)現(xiàn)同步的方法，傳輸方式可分為兩類：異步傳輸被傳送的每一個(gè)字符一般都附加有1個(gè)起始位和1個(gè)停止位，起始位與停止位的極性不同。為了保證正確接收，利用一個(gè)頻率為傳輸比特率的n(=16)倍的時(shí)鐘，在每一個(gè)比特周期的中心采樣。01010010起始位停止位線路空閑1個(gè)字符傳送方向202.2.1傳輸方式(續(xù)3)3、異步傳輸和同步傳輸011232.2.1

傳輸方式(續(xù)4)同步傳輸每一個(gè)字符使用起止位按位進(jìn)行傳送，數(shù)據(jù)塊以幀作為整體傳輸，并做到：①發(fā)/收之間的位同步；②每一幀建立同步標(biāo)志，建立幀同步。┅同步標(biāo)志幀信息傳送方向幀信息同步標(biāo)志┅區(qū)別：異步傳輸?shù)陌l(fā)送器的接收器的時(shí)鐘是不同步的，而同步傳輸兩者的時(shí)鐘是同步的。212.2.1傳輸方式(續(xù)4)同步傳輸每一個(gè)字符1242.2.1

傳輸方式(續(xù)5)4、單工、半雙工和全雙工按照數(shù)據(jù)信號(hào)在信道上的傳送方向與時(shí)間的關(guān)系，傳輸方式可分為三類：?jiǎn)喂ぶ竷蓚€(gè)站之間只能沿一個(gè)指定的方向傳送數(shù)據(jù)信號(hào)。半雙工指兩個(gè)站之間可以在兩個(gè)方向上傳送數(shù)據(jù)信號(hào)，但不能同時(shí)進(jìn)行。又稱“雙向交替”模式。發(fā)/收之間的轉(zhuǎn)向時(shí)間為20～50ms。全雙工指兩個(gè)站之間可以在兩個(gè)方向上同時(shí)傳送數(shù)據(jù)信號(hào)。222.2.1傳輸方式(續(xù)5)4、單工、半雙工和全雙工1252.2.1

傳輸方式(續(xù)6)單工、半雙工和全雙工

(a)單工(b)半雙工(c)全雙工A站A站A站B站B站B站232.2.1傳輸方式(續(xù)6)單工、半雙工和全雙工1262.2.2

傳輸速率傳輸速率指單位時(shí)間內(nèi)傳送的信息量，是衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)傳輸能力的一個(gè)重要指標(biāo)。常用的傳輸速率有兩種：調(diào)制速率(或波特率、碼元速率)指單位時(shí)間內(nèi)調(diào)制信號(hào)波形的變換次數(shù)。其單位是波特。數(shù)據(jù)信號(hào)速率(或傳信率、比特率)指單位時(shí)間內(nèi)通過信道的信息量。其單位是比特/秒。(b/s)(Baud)(2-7)(2-8)242.2.2傳輸速率傳輸速率指單位時(shí)間內(nèi)傳送的1272.2.2

傳輸速率(續(xù)1)注意：

(1)上式中，m為并行傳輸?shù)耐窋?shù)；Ti為第

i

路單位調(diào)制信號(hào)波的時(shí)間長(zhǎng)度(秒)；Ni為第i路調(diào)制信號(hào)波的狀態(tài)數(shù)。

(2)常用的數(shù)據(jù)信號(hào)速率的單位還有

1kb/s＝1000b/s，1Mb/s＝1000kb/s，

1Gb/s＝1000Mb/s，1Tb/s＝1000Gb/s。調(diào)制速率與數(shù)據(jù)信號(hào)速率的關(guān)系：

252.2.2傳輸速率(續(xù)1)注意：1282.2.3頻帶利用率頻帶利用率指單位傳輸帶寬所能實(shí)現(xiàn)的傳輸速率。頻帶利用率是描述數(shù)據(jù)傳輸速率與帶寬之間關(guān)系的一個(gè)指標(biāo)。在衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的效率時(shí)，既要考慮到傳輸速率，又要考慮到傳輸信號(hào)所占用頻帶寬度。因此，真正衡量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)信息傳輸效率的是頻帶利用率。(Bd/Hz)(bps/Hz)或(2-9)262.2.3頻帶利用率頻帶利用率指單位傳輸帶129第2

章：內(nèi)容提綱2.1信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)2.2傳輸方式和傳輸速率2.3傳輸損傷和傳輸質(zhì)量2.4通信編碼2.5傳輸信道及傳輸媒體27第2章：內(nèi)容提綱2.1信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)2.3傳輸損傷和傳輸質(zhì)量

2.3.1傳輸損傷數(shù)據(jù)信號(hào)在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的端到端連接的每個(gè)環(huán)節(jié)