数据通信基础理论及试题打印版本.doc

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1、数据通信基础主讲：xx分值说明：网络工程师考4-10分（早上试题）目录1.1基本概念11.1.1模拟和数字信号11.1.2码元速率和比特率21.1.3介质带宽21.1.4传输模式21.2数据通信理论基础31.2.1信道的容量3即信号的平均功率和噪声的平均功率之比。31.2.2尼奎斯特定理31.2.3香农公式31.3传输介质31.3.1有线介质31.3.2无线介质41.3.3信道延迟41.4编码51.4.1数字—数字编码51.4.2数字—模拟编码81.4.3模拟—数字编码101.4.4模拟—模拟编码121.5传输技术12

2、1.5.1信道复用技术121.6差错控制技术141.6.1奇偶校验码141.6.2海明码141.6.3CRC码（循环冗余校验码）151.7物理层接口协议161.8历年试题171.1基本概念数据通信系统的模型图1-1数据通信系统的模型n数据(data)——运送消息的实体。n信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现。1.1.1模拟和数字信号1.模拟信号：是一种随时间推移而平滑变化的连续波形式，由三个要素来描述：振幅、周期（或频率）和相位。图模拟信号的三要素振幅A：波形上的点到达水平轴的最大距离。反映了信号的强弱。周

3、期T：信号完成一个完整波形重复所经历的时间，与频率f互为倒数。相位：用于描述起始信号时间点相对于时间轴零点的位置，不同的相位反映了波信号在时间轴上移动的距离。2.数字信号：是离散的物理量，只包含有限数目的固定值，从一个值到另一个值的变化是瞬时发生的。图数字信号的表现形式如图，高电平表示1，低电平表示0，垂直线表示信号从一个值到另一个值的瞬时变化。1.1.2码元速率和比特率码元：在数字信号中，一个数字脉冲称为一个码元，一次脉冲的持续时间称为码元的宽度，在模拟信号中为一个完整的波形。码元速率：单位时间内信号波形的最大变换次

4、数，即单位时间内通过信道的码元个数，单位叫波特，所以码元速率也叫波特率，单位B/S。比特率：单位时间内在信道上传送的数据量（即位数），其单位为bps或b/s。一个码元如果有两种状态或两种离散值，则它可以表示0，1这两个数，即它可以携带1个比特，因为1个比特也只有这两种可能，0和1；一个码元如果有四种状态或四种离散值，则它可以表示00，01，10，11这四个数，即它可以携带2个比特，因为2个比特也只有这四种可能，00，01，10，11。由此可以推出：一码元携带比特数＝LOG2（状态数或离散数）当一码元携带一比特时：比特率

5、＝波特率当一码元携带n比特时：比特率＝n×波特率图每码元携带2bit数据示意图1.1.3介质带宽介质带宽：传输介质在传送信号时传送信号的频率范围，是介质的物理特性。基带信号：来自信源的信号，即基本频带信号。带通信号：使用调制方式把基带信号的频率范围搬移到较高的频段，以便在信道中传输的信号，即仅在一段频率范围内能够通过信道的信号。1.1.4传输模式1.单向通信：又称单工通信，即只能向一个方向的通信而没有反方向的交互。2.双向交替通信：又称半双工通信，通信双方都可以发送信息，但不能同时发送或接收，3.双向同时通信：全双工通

6、信，即通信的双方可以同时发送和接收信息。1.2数据通信理论基础1.2.1信道的容量图数字信号通过实际的信道：（a）有失真但可以识别（b）是失真大无法识别限制码元在信道上的传输速率因素有以下两个：（1）信道能够通过的频率范围具体的信道所能通过的频率范围总是有限的，信号中一些高频分类往往不能通过信道，如上图(b)，发送端的信号是一种典型的含有丰富高频分量的方波，在接收端收到的波形前沿和后沿变得不那么陡峭了，每一个码元所占的时间也变得模糊，这种现象叫码间串扰。（2）信噪比即信号的平均功率和噪声的平均功率之比。1.2.2尼奎斯

7、特定理尼奎斯特定理是指为了避免码间串扰，理想条件下（即无噪声）有限带宽信道的极限波特率。若模拟信道的带宽为W，单位为HZ，若数字信道的带宽W：bps，则奈奎斯特定理指出的最大码元速率为：B=2W(Baud)1.2.3香农公式香农公式非理想条件下的公式,即有噪声信道的无差错的极限数据速率计算方法。信道的极限信息传输速率C可表达为：C=Wlog2(1+S/N)b/sW为信道的带宽（以Hz为单位）；S为信道内所传信号的平均功率；N为信道内部的噪声平均功率。S/N叫做信噪比，由于实际信噪比值较大，常用分贝数来表示，分贝与信噪比

8、的关系为：1dB（分贝）＝10log10（S/N）例子：一个带宽为3KHZ、信噪比为30dB的信道，能够达到的极限数据传输率为__(7)__。(7)：A．12Kbps　　B．30Kbps　　C．56Kbps　　D．10Mbps计算过程：（1）计算信噪比：30=10log10（S/N），得log10（S/N）=3，S/N=103=1