第二章數據通信基本原理9/2/20102.1數字通信系統基礎

2.1.1數據通信系統的組成消息（Message）：是被交換的信息（或稱數據）發送設備接收設備傳輸媒體協議2.1數字通信系統基礎

2.1.2數據與信號數據數據是信息的表示形式，它是計算機處理的對象。數據的類型有：文本、圖像、音頻和視頻。信號信號是信息在媒體上的表示形式，它以電磁能量的方式在媒體上傳輸。在通信和網絡中的信號有電信號和光信號兩類信號。信號也分為模擬信號和數字信號兩種形式。信號在媒體上傳輸時由于信道上存在信號衰減、信號失真、信號延遲及噪聲和干擾對信號的影響，最終表現為數據傳輸的錯誤和傳輸性能（如傳輸速率）的下降。2.1數字通信系統基礎

2.1.4數據通信模式單工方式通信是單方向的，一端只能發送數據，另一端只能接收數據。如：無線廣播、傳統的有線電視、GPS等均是采用單工方式。半雙工方式：通信可以是雙向的，通信的兩端設備既可以發送數據，也可以接收數據，但不能同時進行雙向數據傳輸，在任意一個時刻，信道上只有一個方向能傳輸數據，例如步話機。全雙工方式：同時在兩個方向傳輸數據，如電話系統、計算機通信系統等。2.1數字通信系統基礎

2.1.5數據傳送方式并行傳送并行傳送效率高，一次傳送多個比特數據，但要用多根數據線并行連接，用在要求高數據傳輸速率，且兩個設備相距不遠的場合。串行傳送異步傳送：異步方式是一次傳送一個字節，在一字節的前面加l比特的0作為起始位，在后面加1~2比特的1作為停止位，構成10位至11位比特長的數據塊進行傳送。收發設備之間不必有同步時鐘信號，在傳送的字節之間可以有任意的空閑，這時線路上一直保持高電位1，當下一字節到來時，線路出現低電位0表示傳送開始。同步傳送：在收發設備之間利用同步信號傳送由0和1組成的比特序列數據，不加起始位和停止位到數據上。2.1數字通信系統基礎

2.1.6數據通信系統的主要性能指標從兩個方面：有效性和可靠性對于模擬信道有效性：用“傳輸頻帶”來衡量可靠性：用接收端輸出“信噪比”來衡量對數字信道有效性：用“數據傳輸率”來衡量碼元傳輸速率（波特率）信息傳輸速率（比特率）可靠性：用“差錯率”來衡量誤碼率2.1數字通信系統基礎

2.1.6數據通信系統的主要性能指標2.數據傳輸率波特率比特率兩者的關系2.1數字通信系統基礎

2.1.6數據通信系統的主要性能指標無噪信道最大數據傳輸速率

1924年，HenryNyquist推導證明了在無噪聲信道上的最大數據傳輸速率的計算公式，稱為奈奎斯特速率。設信道的低通通帶寬度為B，若一個有L級電平的信號通過該信道，則信道最大的數據傳輸速率為

有噪信道的最大數據傳輸速率

在實際應用中信道總是含有噪聲的，尤其是對于無線信道，噪聲絕不可忽略。1944年ClaudeShannon推導出一個公式。若信道的帶寬為B，信道上的信號噪聲比為S/N，則信道最大數據速率為

2.1數字通信系統基礎

2.1.6數據通信系統的主要性能指標3.差錯率差錯率是一個統計平均值，因此，在測試或統計時，總的發送比特（字符、碼組）數應達到一定的數量，否則得出的結果將失去意義。

2.1數字通信系統基礎

2.1.7通信傳輸介質同軸電纜2.1數字通信系統基礎

2.1.7通信傳輸介質光纖光在光纖中傳輸的原理：依據光在兩種不同介質處，會產生折射這一原理實現的。2.1數字通信系統基礎

2.1.7通信傳輸介質多模光纖和單模光纖多模光纖：纖芯直徑50~100um，多次反射->收端，傳輸距離達幾公里。單模光纖：8~10um，細，以直線方式傳播，傳輸距離達幾十公里。2.2信號分析

2.2.1信號的分析方法時域分析法是關于時間的函數，繪出函數的圖形，稱為信號的波形。頻域分析法是關于頻率的函數方法：傅里葉變換稱為頻譜分析2.2信號分析

2.2.2信號的頻譜分析傅里葉變換F(w)-頻譜密度函數-頻譜函數-頻譜F(w)-w曲線為頻譜圖。下面分析典型的信號2.2信號分析

2.2.2信號的頻譜分析沖激信號及頻譜時域沖激信號：頻域沖激信號：矩形脈沖信號2.2信號分析

2.2.3信號通過線性系統信號通過通信系統傳輸時，系統的特性及信道的噪聲特性會影響信號傳輸的質量。分析信號通過系統后輸入與輸出之間的關系：時域關系：頻域關系：對于無失真傳輸系統的特性，應滿足無失真傳輸條件：2.2信號分析

2.2.4信號帶寬和信道容量系統帶寬的定義：系統的帶寬是指一個系統的幅頻特性在給定的數值范圍內分布的那段正頻率期間。低通系統帶寬B=fm