2.2数据通信的基础知识

数据通信基本概念

2.2.1数据通信系统的模型

• 三大部分：源系统（或发送端、发送方）、传输系统（或传输网络）和目的系统（或接收端、接收方）

数据通信系统模型：

数据通信常用术语

• 通信是在源点与终点之间传递消息或者信息，但信息和消息有着不同的概念

• 消息是指能向人们表达客观物质运动和主观思维活动的文字、符号、数据、语音和图像等

  • 能被通信双方所理解
  • 可以相互传递

• 信息是指包含在消息中对通信者有意义的那部分内容，消息是信息的载体

• 数据是对某一事实的不经解释并赋予一定含义的数字、字母、文字等符号及其组合的原始表达，是运送消息的实体，分为模拟数据和数字数据

• 信号是消息的载体（比如电信号、光信号等），是数据的电气的或电磁的表现

  • 在通信系统中，消息是通过电信号来传递的，电信号有模拟信号和数字信号

2.2.2 有关信道的几个基本概念

• 信道：信号传输的通道（传输媒介），按照数据信号在信道上的传送方向与时间的关系，传输方式可分为三类：
  • 单向通信（单工通信）：只能有一个方向的通信，没有反方向的交互
  • 双向交替通信（半双工通信）：通信的双方都可以发送信息，但双方不能同时发送（当然也就不能同时接受）
  • 双向同时通信（全双工通信）：通信的双方可以同时发送和接受信息

• 基带信号（即基本频带信号）

  • 信源发出的没有经过调制的原始信号（模拟的或者数字的）
  • 包含有较多的低频成分，甚至有直流成分

• 调制：让信号可以在相应信道中传输

  • 基带调制（编码coding）：仅对基带信号的波形进行变换，把数字信号转换为另一种形式的数字信号，例如用不同电压表示0和1
  • 带通调制：使用载波（carrier）进行调制，把基带信号的频率范围搬移到较高的频段，并转换为模拟信号。经过载波调制后的信号称为带通信号（即仅在一段频率范围内能够通过信道）

（1)常用编码方式

数字信号常用的编码方式

• 信号频率：
  • 曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码产生的信号频率比不归零制高
• 自同步能力：
  • 不归零制不能从信号波本身中提取信号时钟频率（没有自同步能力）
  • 曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码具有自同步能力

(2)基本的带通调制方法

最基本的三种调制方法

正交振幅调制QAM(Quadrature Amplitude Modulation)

2.2.3 信道的极限容量

（1）信道能够通过的频率范围

（2）信噪比

香农公式：

• 香农公式表明：信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高
• 香农公式的意义在于：只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输

如何提高信息的传输速率？

练习