模擬傳輸和數(shù)字傳輸.ppt.ppt

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1、第二章物理層數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)模擬傳輸和數(shù)字傳輸（調(diào)制；編碼）速率多路復(fù)用傳輸介質(zhì)物理層基本概念實(shí)現(xiàn)在物理媒體上透明地傳送數(shù)據(jù)的比特流。定義了激活、維護(hù)和關(guān)閉終端用戶之間機(jī)械的、電氣的、過程的和功能的特性。并非指連接計(jì)算機(jī)的具體物理設(shè)備或傳輸媒體。物理層的作用：屏蔽掉種類繁多的物理設(shè)備或傳輸媒體的差異。物理層的特性包括：機(jī)械特性：物理連接器的尺寸、形狀、規(guī)格電氣特性：信號(hào)電平，脈沖寬度，頻率，數(shù)據(jù)傳送速率，最大傳送距離等功能特性：接口引腳的功能作用規(guī)程特性：信號(hào)時(shí)序，應(yīng)答關(guān)系，操作過程在物理連接上的傳輸方式串行傳輸，即一個(gè)一個(gè)比特按照時(shí)間順序傳輸并行傳輸，多個(gè)比特。出于經(jīng)濟(jì)上的考慮，遠(yuǎn)距

2、離的傳輸通常都是串行傳輸。通信系統(tǒng)模型模型的三個(gè)要素：信源、信宿和信道編碼器：數(shù)據(jù)?適合傳輸?shù)男盘?hào)——便于識(shí)別、糾錯(cuò)調(diào)制器：信號(hào)?適合傳輸?shù)男问健搭l率、幅度、相位解碼器：傳輸信號(hào)?原始數(shù)據(jù)解調(diào)器：接收波形?數(shù)字信號(hào)序列噪聲信源編碼調(diào)制信道解調(diào)解碼信宿信息通過通信系統(tǒng)傳輸把攜帶信息的數(shù)據(jù)用物理信號(hào)形式通過介質(zhì)傳送到目的地。信息和數(shù)據(jù)（0、1比特）不能直接在介質(zhì)上傳輸。信息→數(shù)據(jù)→信號(hào)→在介質(zhì)上傳輸→信號(hào)→數(shù)據(jù)→信息通信系統(tǒng)的任務(wù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成◆數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)：1）傳輸線路（包括傳輸介質(zhì)和中繼設(shè)備）2）傳輸設(shè)備：調(diào)制解調(diào)器、多路復(fù)用器、交換機(jī)、路由器等◆數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：主要是指計(jì)算機(jī)。一些術(shù)

3、語數(shù)據(jù)(Data)：傳遞（攜帶）信息的實(shí)體，信息(Information)則是數(shù)據(jù)的內(nèi)容或解釋。--模擬(Analog)數(shù)據(jù)與數(shù)字(Digital)數(shù)據(jù)信號(hào)(Signal)：數(shù)據(jù)的物理量編碼（通常為電編碼），數(shù)據(jù)以信號(hào)的形式傳播。--模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)--基帶(Baseband)與寬帶(Broadband)信號(hào)信道(Channel)：傳送信息的媒體（或線路）。比特率(BitRate)：數(shù)據(jù)傳輸速率(bps，b/s)。碼元(CodeCell)：時(shí)間軸上的一個(gè)信號(hào)編碼單元t碼元1碼元2碼元3碼元4碼元5信號(hào)同步脈沖同步脈沖：用于碼元的同步定時(shí)，識(shí)別碼元的開始誤碼率(Biterrorrate)

4、：信道傳輸可靠性指標(biāo)P=錯(cuò)誤的位數(shù)/傳輸?shù)目偽粩?shù)波特率(Baud)：每秒傳送的碼元數(shù)(即信號(hào)傳送速率)。Rbit=Rbaud*np37例一個(gè)信號(hào)往往可以攜帶多個(gè)二進(jìn)制位，所以在固定的信息傳輸速率下，比特率往往大于波特率。換句話說，一個(gè)碼元中可以傳送多個(gè)比特（bit）。模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)：時(shí)間上連續(xù)，包含無窮多個(gè)值數(shù)字信號(hào)：時(shí)間上離散，僅包含有限數(shù)目的預(yù)定值tta)模擬信號(hào)b)數(shù)字信號(hào)數(shù)字信道和模擬信道?數(shù)字信道：以數(shù)字脈沖形式（離散信號(hào)）傳輸數(shù)據(jù)的信道。?模擬信道：以連續(xù)模擬信號(hào)形式傳輸數(shù)據(jù)的信道。傳輸模式(通信方式)并行：通信線路與數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈粩?shù)相同，用于短距離傳輸。串行：通信

5、線路只有一條（或2、4條），與傳輸數(shù)據(jù)無關(guān)，用于遠(yuǎn)距離傳輸。發(fā)送方接收方并行數(shù)據(jù)線發(fā)送方接收方數(shù)據(jù)線串行導(dǎo)線的:傳播被限制到一條物理通路；導(dǎo)線媒體的例子有雙絞線、同軸電纜和光導(dǎo)纖維。無導(dǎo)線的:提供發(fā)射電磁波的手段，但不約束傳播的通路；無導(dǎo)線傳播的例子有通過空氣、真空和海水的通信。傳輸可以是單工、半雙工或全雙工的單工傳輸中，信號(hào)僅在一個(gè)方向上傳輸；一個(gè)站是發(fā)送設(shè)備，另一個(gè)站是接收設(shè)備。無線電廣播半雙工操作中，兩個(gè)站都可發(fā)送，但在任一特定的時(shí)刻都只允許一個(gè)站發(fā)送，另一個(gè)站則是在接收。對講機(jī)全雙工操作中，兩個(gè)站可以同時(shí)發(fā)送。在后一種情況下，媒體同時(shí)在兩個(gè)方向上運(yùn)載信號(hào)。電話同步傳輸與異步傳輸同

6、步傳輸以時(shí)鐘來對傳輸進(jìn)行同步以數(shù)據(jù)塊（幀或分組）為單位傳輸異步傳輸獨(dú)立時(shí)鐘，無須同步以字符為單位進(jìn)行傳輸發(fā)送兩個(gè)字符之間的間隔是任意的接收方依靠字符中的啟始位來同步數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸方式?基帶傳輸：不調(diào)制，編碼后的數(shù)字脈沖信號(hào)直接在信道上傳送。例如：以太網(wǎng)?頻帶傳輸：調(diào)制成模擬信號(hào)后再傳送，接收方需要解調(diào)例如：通過電話模擬信道傳輸Nyquist公式/信道的最高碼元傳輸速率Nyquist公式,用于理想信道,1924如果被傳信號(hào)電平分為V級(jí)，奈氏定理表明：最大比特率=bit/s例如，一個(gè)無噪聲的3KHZ信道不能以高于6000bit/s的速率傳輸二元(即兩級(jí))電平信號(hào)。C=2WBaudC=傳輸率，

7、單位b/s或bpsW=帶寬，單位Hz2Wlog2M非理想信道實(shí)際的信道上存在三類損耗：衰減、延遲、噪聲。a）衰減信道的損耗引起信號(hào)強(qiáng)度減弱，導(dǎo)致信噪比S/N降低。b）延遲信號(hào)中的各種頻率成分在信道上的延遲時(shí)間各不相同，在接收端會(huì)產(chǎn)生信號(hào)畸變。c）噪聲熱噪聲：由導(dǎo)體內(nèi)的熱擾動(dòng)引起，又稱為白噪聲。串?dāng)_：信道間產(chǎn)生的不必要的耦合。例：多對雙絞線脈沖噪聲：非連續(xù)、隨機(jī)、振幅較大。多由外部電磁干擾造成（閃電、大功率電機(jī)啟動(dòng)等）。Shannon