数据通信技术基础知识2.1数据通信技术2.1.1模拟数据通信和数字数据通信1.几个术语的解释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。2.模拟信号和数字信号的表示模拟信号和数字信号可通过参量(幅度)来表示：图2.1模拟信号、数字信号的表示3.模拟数据和数字数据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。4.数据通信的长距离传输及信号衰减的克服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(如图2.2)；图2.2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。2.1.2数据通信中的主要技术指标1.数据传输速率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)2.信道容量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，则最大数据传输速率C=2*3k*log216=24kbps。3)连续的信道容量香农公式--带噪信道容量公式：C=H*log2(1+S/N)(bps)......⑺式中S为信号功率，N为噪...
