数据通信基础与物理层基础课件.ppt

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1、第2章数据通信基础与物理层1数据通信基础与物理层2.1数据通信的基本概念2.2数据通信基础（电信号的时域和频域分析）2.3数据编码技术2.4多路复用2.5物理层22.1数据通信的基本概念2.1.1信息、数据与信号1.信息信息是对客观事物属性和特性的表征。它反映了客观事物的存在形式与运动状态。其载体可以是数字、文字、语音、视频和图像等。32.数据计算机网络中，数据指计算机加工的“原料”，如图形、声音、文字、数、符号等。数据可分为模拟数据和数字数据两大类。数据与信息的区别：数据是装载信息的载体，信息则是数据

2、的内在含义或解释。43.信号信号是数据的表示形式,如电信号、光信号、载波信号、脉冲信号等；信号有两种表示形式：模拟信号与数字信号模拟信号随时间连续变化；数字信号是离散的数值信号；5数字信号和模拟信号在一定的条件下可以相互转换.调制——把数字信号转换为模拟信号的过程。解调——把模拟信号转换为数字信号的过程。64.信道信道是信号从发送地传输到接收地的一个通路，它一般由传输介质及相应的传输设备组成。同一传输介质上可以有多条信道----多路复用信道分类:按传输介质分，可分为有线信道和无线信道。按传输信号类型分，

3、可分为模拟信道和数字信道。7数据通信系统的模型传输系统输入信息输入数据发送的信号接收的信号输出数据源点终点发送器接收器调制解调器PC机公用电话网调制解调器数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号正文正文数据通信系统源系统目的系统传输系统输出信息PC机82.1.2数据传输方式按照信号类型：模拟通信、数字通信按照一次传输的数据位数:串行通信、并行通信按照信号传送的方向与时间的关系单工通信、半双工、全双工通信按照数据的同步方式:同步通信、异步通信9按照一次传输的数据位数:串行通信与并行通信串行通信：远距离、可靠

4、、速度慢并行通信：近距离、不可靠、速度快、成本高10按照信号传送的方向与时间的关系分：单工、半双工与全双工通信11单工通信——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。半双工通信——通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。全双工通信——通信的双方可以同时发送和接收信息。12按照数据的同步方式分：同步通信与异步通信同步技术:要求通信的收发双方在时间基准上保持一致.数据通信的同步分为:同步通信异步通信13同步通信与异步通信异步通信：每个字符作为独立的整体发送,字符间隔任意,传输慢

5、，开销大同步通信：多个字符一起发送帧包含同步信息使收发双方同步，传输快，开销少142.2数据通信基础数字通信系统与模拟通信系统相比有很多的优点：①抗干扰能力强、无噪声积累②便于加密处理。③便于存储、处理和交换。④设备便于集成化、微型化。在信道中传输数字信号是当前基本的数据传输方式15基带信号：表示计算机二进制比特序列的矩形脉冲信号；基带传输：在数字通信信道上，直接传送基带信号的方法；基带传输是当前一种最基本的数据传输方式；宽带信号：将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号一、基带传输的定义16二、信号

6、的频谱特性信号的频谱：信号所包含的各种频率分量的范围；有的信号的带宽是无限的；有的信号的带宽集中在相当窄的频带，这个频带称为信号的“带宽”17信号的频谱特性1.频域法：振幅E与频率f的关系（p34图2-7）；时域法：电压u与时间t的关系（p32图2-4）;2.傅立叶分析（频域法的研究工具）（p33公式）结论一：一个周期性的函数可以分解为无数个正弦和余弦函数的和；如矩形脉冲信号是直流分量、基波、多次谐波等无数个频谱分量的叠加结论二：一个非周期性的函数可以分解为无数个正弦和余弦函数的和；18三、信道的截止频

7、率与带宽数字信号在通过信道进行传输时，信号中不同的频率分量衰减的程度不同：频率较低的谐波分量衰减较小，频率较高的谐波分量衰减较大，从而导致输出信号发生畸变实际的信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）输入信号波形输出信号波形(失真不严重)输入信号波形输出信号波形(失真严重)19信道的截止频率与带宽把信号在经过一定距离的信道传输过程中某个分量的振幅衰减为原来的0.707时所对应的频率称为信道的截止频率，亦即该信道的带宽。信道的截止频率和带宽反映了信道固有的物理属性。信道带宽越宽，信号传输的失真越小。20a为理

8、想情况，bcde依次为通过1248次谐波得到的信号时域图频域图信道带宽越宽，信号传输的失真越小。21四、数据通信系统的数据传输速率数据传输速率:传输线路上信号的传输速度。它有两种表示形式：波特率、比特率波特率是指单位时间内通过信道传输的码元个数。码元是时间轴上一个信号编码单元。比特率指单位时间内通过信道传输的比特数，单位为比特/秒，简记为b/s或bpst码元1码元2码元3码元4码元5信号22一个码元可能携带多个二进制数据位数t码元1码元2码