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数据通信技术基础知识
数据通信技术
模拟数据通信和数字数据通信

1)数据-定义为有意义的实体。数据可分为模拟数据和数字数据。模拟数据是在某区间内连续变化的值;数字数据是离散的值。
2)信号-是数据的电子或电磁编码。信号可分为模拟信号和数字信号。模拟信号是随时间连续变化的电流、电压或电磁波;数字信号则是一系列离散的电脉冲。可选择适当的参量来表示要传输的数据。
3)信息-是数据的内容和解释。
4)信源-通信过程中产生和发送信息的设备或计算机。
5)信宿-通信过程中接收和处理信息的设备或计算机。
6)信道-信源和信宿之间的通信线路。

模拟信号和数字信号可通过参量(幅度)来表示:
模拟信号、数字信号的表示

模拟数据和数字数据都可以用模拟信号或数字信号来表示,因而无论信源产生的是模拟数据还是数字数据,在传输过程中都可以用适合于信道传输的某种信号形式来传输。
1)模拟数据可以用模拟信号来表示。模拟数据是时间的函数,并占有一定的频率范围,即频带。这种数据可以直接用占有相同频带的电信号,即对应的模拟信号来表示。模拟电话通信是它的一个应用模型。
2)数字数据可以用模拟信号来表示。如Modem可以把数字数据调制成模拟信号;也可以把模拟信号解调成数字数据。用Modem拨号上网是它的一个应用模型。
3)模拟数据也可以用数字信号来表示。对于声音数据来说,完成模拟数据和数字信号转换功能的设施是编码解码器CODEC。它将直接表示声音数据的模拟信号,编码转换成二进制流近似表示的数字信号;而在线路另一端的CODEC,则将二进制流码恢复成原来的模拟数据。数字电话通信是它的一个应用模型。
4)数字数据可以用数字信号来表示。数字数据可直接用二进制数字脉冲信号来表示,但为了改善其传播特性,一般先要对二进制数据进行编码。数字数据专线网DDN网络通信是它的一个应用模型。

1)模拟信号和数字信号都可以在合适的传输媒体上进行传输();
模拟数据、数字数据的模拟信号、数字信号的传输表示
2)模拟信号无论表示模拟数据还是数字数据,在传输一定距离后都会衰减。克服的办法是用放大器来增强信号的能量,但噪音分量也会增强,以至引起信号畸变。
3)数字信号长距离传输也会衰减,克服的办法是使用中继器,把数字信号恢复为"0、1"的标准电平后继续传输。
数据通信中的主要技术指标

1)数据传输速率--每秒传输二进制信息的位数,单位为位/秒,记作bps或b/s。
计算公式: S=1/T*log2N(bps) ......⑴
式中 T为一个数字脉冲信号的宽度(全宽码)或重复周期(归零码)单位为秒;
N为一个码元所取的离散值个数。
通常 N=2K,K为二进制信息的位数,K=log2N。
N=2时,S=1/T,表示数据传输速率等于码元脉冲的重复频率。

2)信号传输速率--单位时间内通过信道传输的码元数,单位为波特,记作Baud。
计算公式: B=1/T (Baud)    ......⑵
式中 T为信号码元的宽度,单位为秒.
信号传输速率,也称码元速率、调制速率或波特率。
由⑴、⑵式得: S=B*log2N (bps) ......⑶
或 B=S/log2N (Baud) ......⑷
[例1]采用四相调制方式,即N=4,且T=833x10-6秒,则
S=1/T*log2N=1/(833x10-6)*log24=2400 (bps)
B=1/T=1/(833x10-6)=1200 (Baud)

1)信道容量表示一个信道的最大数据传输速率,单位:位/秒(bps)
信道容量与数据传输速率的区别是,前者表示信道的最大数据传输速率,是信道传输数据能力的极限,而后者是实际的数据传输速率。像公路上的最大限速与汽车实际速度的关系一样。

2)离散的信道容量
奈奎斯特(Nyquist)无噪声下的码元速率极限值B与信道带宽H的关系:
B=2*H (Baud) ......⑸
奈奎斯特公式--无噪信道传输能力公式:
C=2*H*log2N (bps) ......⑹
式中 H为信道的带宽,即信道传输上、下限频率的差值,单位为Hz;
N为一个码元所取的离散值个数。
[例2]普通电话线路带宽约3kHz,则码元速率极限值B=2*H=2*3k=6kBaud ;
若码元的离散值个数N=16,则最大数据传输