数据通信基础

信道特性

信道的最高码元传输速率

根据奈氏（Nyquist）准则，理想码元传输速率N=2W（Baud），其中W是理想低通信道的带宽，单位为Hz，Baud是波特，是码元传输速度的单位。

信道的极限信息传输速率

Shannon用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率。

其中W为信道带宽（Hz），S为信道内所传信号的平均功率，N为信道内部的高斯噪声功率。

码元与调制技术

调制技术	名称	码元种类	位数	说明	特点
ASK	幅度键控 Amplitude-Shift Keying	2	1	用恒定的载波振幅值表示一个数，无载波表示另一个数	实现简单，但抗干扰性差、效率低
FSK	频移键控 Frequency-shift keying	2	1	由载波频率附近的两个频率表示两个不同值，载波频率为中值	抗干扰较ASK更强，但占用带宽较大
PSK	相位键控	2	1	用载波的相位偏移来表示数据值	抗干扰性最好，而且相位的变化可以作为定时信息来同步时钟
DPSK	差分移相键控	4	2	每90度表示一种状态	45 135 225 315
QPSK	正交移相键控	4	2	每90度表示一种状态	0 90 180 270

信道速率计算

 

数据调制与编码

模拟通道传送模拟数据

模拟数据通过模拟通道传送的调制方式主要有调幅、调频和调相。

数字通道传送模拟数据

模拟数据必须转变为数字信号才能在数字通道上传送，这个过程称为“数字化”。脉码调制（Pulse code Modulation, PCM）是模拟数据数字化的主要方法，PCM要经过采样、量化和编码三个步骤。

（1） 要据奈奎斯特采样定理，取样速率大于模拟信号的最高速率的2倍。

（2）量化是将样本的连续值转换成离散值。

（3）编码就是将量化后的样本值变成相应的二进制代码。

模拟通道传送数字数据

数字数据调制为模拟信号，选取某一频率的正弦信号作为载波用以运载所要传送的数字数据，用特传送的数字数据改变载波幅值、频率或相位，到达目的地后进行分离。而在接收端则通过解调以还原信号。

数字通道传送数字数据

（1）非归零编码（Non-Return Zeror ,NRZ）：与采用线路空闲状态代表0比特的单极性编码法不同，在非归零编码系统中，如果线路空闲，意味着没有任何信号正在传输中。NRZ又可 以分为非归零电平编码（No Return Zero-Level, NRZ-L）和非归零反相编码（None Return Zero-Inverse,NRZ-I）。

在NRZ-L编码方式中，信号的电平是根据它所代表的比特位决定的。而NRZ-I编码方式中，信号电平的一次反转代表经特1.

（2）归零编码（Return Zero,RZ）:正电平到零电平的转换表示码元0，负电平到零电平的转换表示码元1.

（3）双相位编码：通过不同方向的电翻转（低到高代表0，高到低代表1），不仅可以提高干扰性，还可以实现自同步。双相位中编码有两种方法，第一种是曼彻斯特编码，主要用于以太域网中，第二种是差分曼彻斯特编码，主要用于令牌局域网中。曼彻斯特编码的编码用低到高的电平转换表示0，用高到低的电平转换表示1，差分曼彻的编码是在曼彻斯特编码的基础上加上了翻转特性，遇0翻转，遇1不变。由于每传输1比特的信息，就要求线路上有2次电平状态变化，因此要实现100Mbps的传输速率，就需要有200Mhz的带宽，即编码效率只有50%。

（4）mBnx编码：正因为曼彻斯特编码的编码效率不高，mBnX编码是将m比特编码成n位波特的编码。

 

最后欢迎大家访问我的个人网站：1024s