数据通信基础课件.ppt

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1、第2章数据通信基础1948年香农在BellSystemTechnicalJournal上发表了《AMathematicalTheoryofCommunication》。在这篇论文中，香农首次引入“比特”(bit)一词，如果在信号中附加额外的比特，就能使传输错误得到纠正。通信的数学理论是香农在数学与工程研究上的顶峰。他把通信理论的解释公式化，对最有效地传输信息的问题进行了研究。本章主要讲述数据通信的相关概念，包括数据传输速率和相关的定理与计算，介绍数据通信的常见介质，包括有线通信和无线通信方式。描述数据传输的损耗和通信系统的性能衡量方法。第2章数据通信基础2.1基础概念和计算2.2

2、有线数据传输介质2.3无线传输媒介2.4数据传输损耗2.5通信系统的性能衡量本章小结2.1基础概念和计算不同的通信系统有不同的性能指标，就数据通信系统而言，其性能指标主要有传输速率、频带利用率、差错率等。2.1.1数据传输速率传输速率是指在单位时间内传输信息的量，它是评价通信速度的重要指标。数据传输中，经常用到的指标有调制速率、数据信号速率和数据传输速率。1.码元传输速率码元传输速率简称传码率，又称符号速率、码元速率、波特率、调制速率。它表示单位时间内（每秒）信道上实际传输码元的个数，单位是波特（Baud），常用符号“B’来表示。值得注意的是码元速率仅仅表征单位时间内传送的码元数

3、目而没有限定这时的码元应是何种进制的码元。但对于传信率，则必须折合为相应的二进制码元来计算。（2-1）其中T是周期，即传送单位调制信号波所用时间，单位是s。例2.1如图2-1所示的调频波，其中一个“0”或“1”状态的最短时间长度为400×10-6秒，试求调制速率。图2-1信号调频波解：根据公式2-1可以得到2.数据信号速率信息传输速率简称传信率，又称信息速率、比特率，它表示单位时间（每秒）内传输实际信息的比特数，单位为比特／秒，记为bit/s、b/s、bps。比特在信息论中作为信息量的度量单位。一般在数据通信中，如使用“1”和“0”的概率是相同的，则每个“1”和“0”就是一个比特

4、的信息量。若进行串行方式进行数据传输时，则数据信号速率可定义如下：其中，RB为波特率，M为调制信号波的状态数，T为单位调制信号波的时间长度。例2.2若采用串行传输方式，且单位调制信号波的时间长度为500×10-6s,试问在使用4状态调制时，数据信号速率为多少？解：RB=1/T=2000(Baud)根据公式（2-2）得Rb=RBlog2M=2000×log24=2000×2=4000(bps)若进行并行方式进行数据传输时，则数据信号速率可定义如下：其中，n为并行传输中使用的传输通道的数量，Ti为第i条通道上一个单位调制信号波的长度，即周期，Mi为第i条通道上调制信号波的状态数。例2

5、.3若采用6路并行传输方式，每路一个单位调制信号波的时间长度均为0.05s,且均采用4状态调制，试求数据信号速率。解：调制速率为RB=1/T=1/0.05=20(Baud)根据公式(2.3)=50×16×2=1600(bps)3.数据传输速率所谓数据传输速率是指在单位时间内数据的输送量，其单位可以是比特、字符等。时间单位可以是时、分、秒等。通常将“字符/min”作为它的单位。数据在实际传输时需要附加一定数量的比特位，计算时根据实际情况确定传输数据的长度及附加位数，此方面知识将在后文中提出。例2.4以异步方式传输汉字信息,停止位的长度为1位，每个汉字由2个ASCII码表示。已知数据

6、信号速率为1080bps,试求该种传输方式下的数据传输速率。解：若以“字符/min”为单位，则数据传输速率为分母中两个“1”分别是附加在字符代码前面的起始位和停止位的长度。波特率即调制速率或码元速率，指的是单位时间内载波调制状态改变的次数，其单位为波特(Baud)。波特率B与比特率C的关系用公式表示为：C=Blog2M或C=BL（M表示为信号的状态个数，L表示传输所需要的二进制位数）比特率指的是数字信号的传输速率，它用单位时间内传输的二进制代码的有效位数来表示，其单位用比特每秒（bps)表示。2.1.2信噪比信噪比（SNR）是Signal-To-NoiseRatio的缩写。信号在

7、传输过程中不可避免地要受到噪声的影响，信噪比是用来描述在此过程中信号受噪声影响程度的量，它是衡量传输系统性能的重要指标之一。信噪比通常是指某一点上的信号功率与噪声功率之比，用下面公式表示信噪比：（2-4）其中，是信噪比，是信号的平均功率，是噪声的平均功率。为了方便使用通常采用分贝（dB）来表示信噪比，公式为：（2-5）2.1.3香农定理香农定理指的是当信号与信道加性高斯白噪声的平均功率给定时，在具有一定频率宽度B的信道上，理论上单位时间内可能传输信息量的极限数值。香农定理的公式表