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数据通信原理课程设计

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数据通信系统设计----《数据通信原理》课程设计姓名学号学院专业班级摘要：随着各种网络的发展，数据通信系统的发展也得到了进一步的提高。

科技的日新月异，我们对数据通信的要求也越来越高，因此，研究数据通信具有非常重要的意义。

本报告简单设计了一种数据通信系统，利用嵌入式设备和终端计算机组成终端设备，通过公共电话网接入网路与中央计算机通信。

关键字:数据通信终端设备中央计算机ABSTRACTWith the development of a variety of network, data communication systems has also been further improved. Of technology, data communication, therefore, the data communication has very important significance. Of this report a simple design of a data communication system, the use of embedded devices and computer terminals to form a terminal device, access network and a central computer via the public telephone network communication.Keyword:Data communication, terminal equipment, central computer.目录1.绪论 (1)2数据终端设备 (4)2.1终端设备选择 (4)2.2信源编译码 (4)2.2.1 HDB3码 (5)3 数据链路 (6)3.1.OSI参考模型 (6)3.1.1物理层(Physical Layer) (7)3.1.2数据链路层(Data Link Layer) (7)3.1.3网络层(Network Layer) (7)3.1.4传输层(Transport Layer) (8)3.1.5会话层(Session Layer) (8)3.1.6表示层(Presentation Layer) (8)3.1.7应用层(Application Layer) (8)3.2 差错控制 (9)3.2.1 差错控制的方法 (9)3.2.2 差错控制的方式 (9)3.2.3 本设计的差错控制方案 (10)3. .2.4 汉明码 (11)3.3 复用技术 (12)3.3.1 时分复用 (12)4 数据电路 (14)4.1 数据电路终接设备 (14)4.2嵌入式监控设备与终端计算机的通信 (14)4.2.1 RS232 (14)4.2.2 RS485 (15)4.3 终端计算机与中央计算机的通信 (16)4.3.1 调制解调器 (16)4.3.2 TCP/IP协议 (17)4.4传输信道 (18)4.4.1 通信设备 (18)4.4.2 通信线路 (18)5中央计算机系统 (19)5.1中央计算机系统的硬件及其网络连接 (20)5.1.1 PC机硬件部分 (20)5.1.2 网络数据输入输出 (20)5.2 中央计算机系统软件 (21)6 总结 (21)参考文献 (22)1.绪论数据通信系统是指通过通信线路和通信控制处理设备将分布在各处的数据终端设备连接起来，执行数据传输功能的系统随着计算机网络的出现，数据通信系统的研究没有停下来过。

数据通信系统发展经历的阶段：1．以电话的广泛应用作为标志的，业务类型是语音，时间从19世纪80年代到20世纪50年代；2．20世纪60年代，以脉码调制（pulse code modulation,PCM ）为基础的数字传送和卫星通信是这一阶段典型的技术，业务类型仍然是语音；3. 20世纪70年代，以数据网络和分组交换技术为特征，业务类型以数据为主。

4．开始于1980年，以综合业务数字网络和移动通信为特征，业务类型覆盖了语音、数据、视频、图像等各个领域。

计算机网络中，数据通信系统的任务是：把数据源计算机所产生的数据迅速、可靠、准确地传输到数据宿（目的）计算机或专用外设。

一个完整的数据通信系统，一般有以下几个部分组成：数据终端设备，通信控制器，通信信道，信号变换器。

图1.1数据通信系统的基本构成数据输入输出设备 传输控制器通信控制器主机数据电路终接设备传输信道数据电路终接设备数据电路数据链路(DTE) 数据终端设备 (DTE)中央计算机系统DCE DCE本设计的设计具体系统框图如下：1复用解复用模块串口通信模块时钟2N……12N……帧同步码RS485转换器终端计算机嵌入式监控设备1嵌入式监控设备2嵌入式监控设备N速率适配器调制解调器其它接入终端其它接入终端其它接入终端其它接入终端中央计算机调制解调器其它接入终端其它接入终端其它接入终端其它接入终端局间传输公共电话网电话局图1-1 数据通信系统的总设计图本设计中各部分的信号处理及所用的公共电话网的结构图如下时分复用信源1信道编码RS485传输电路信源2信源N……信道编码信道编码信道编码……脉冲抽样脉冲抽样脉冲抽样……信道编码时分解复用信源1信源2信源N……信道解码信道解码信道解码……移位输出移位输出移位输出……RS485传输电路终端计算机公共电话网时钟同步时钟同步图1-2 终端设备信号流向及处理框图终端计算机调制公共电话网解调中央计算机解调调制公共电话网图1-3 终端计算机与中央计算机通信信号流向及处理框图接入终端接入终端接入终端网络节点交换机网络节点交换机网络节点交换机网络节点交换机接入终端接入终端接入终端…………图1-4公共电话网结构图（简要结构）2数据终端设备数据通信系统中靠近用户一侧的输入、输出设备的总称，如我们的 pc机、笔记本、手机都是数据终端设备，其最大的特点是可以产生数据和接受数据。

数据输入输出设备的作用类似电话机，它在发送端把人们的数据信息变成数字代码表示的数据信号，即将数据转换为数据信号；接受端完成相反的工作。

即将数据信号还原成数据。

另外，数据终端设备还包括传输控制器。

传输控制器的作用是完成各种传输控制，如差错控制、终端的接续控制，确认控制，传输顺序控制和切断控制的。

这些传输控制，将在第三节的数据链路中介绍，本节不作具体分析。

总的来说，数据终端设备（DTE）是一个总称，例如，在发送数据时，DTE 可以是我们的键盘。

在接收数据时，DTE可以是我们的打印机。

2.1终端设备选择本设计的终端设备是嵌入式监控终端与终端计算机组成，因本设计中用到复用技术，可以是嵌入式监控终端群，嵌入式的监控终端如温室监控终端，可以测量温室中的温度湿度，二氧化碳等信息，也可以是视频监控终端。

再通过相应的传输网络传送给终端计算机。

终端计算机再通过公共电话网与中央计算机通信。

2.2信源编译码终端设备输入输出的信息不太适合于信道传输的，因此必须要经过信源编码。

信源编码就是一种以提高通信有效性为目的而对信源符号进行的变换；为了减少或消除信源剩余度而进行的信源符号变换。

最原始的信源编码就是莫尔斯电码，另外还有ASCII码和电报码都是信源编码。

但现代通信应用中常见的信源编码方式有：Huffman编码、算术编码、L-Z 编码，这三种都是无损编码，另外还有一些有损的编码方式。

信源编码的目标就是使信源减少冗余，更加有效、经济地传输，最常见的应用形式就是压缩。

另外，在数字电视领域，信源编码包括 通用的MPEG —2编码和H.264（MPEG —Part10 AVC ）编码等相应地，信道编码是为了对抗信道中的噪音和衰减，通过增加冗余，如校验码等，来提高抗干扰能力以及纠错能力。

具体可以参考本文的3.2差错控制。

信源译码是信源编码的反过程。

图2.2 信源编译码框图本设计中，信源编码采用HDB3码。

2.2.1 HDB3码HDB3，即High Density Bipolar of order 3code,三阶高密度双极性码。

数字基带信号的传输是数字通信系统的重要组成部分。

在数字通信中，有些场合可不经过载波调制和解调过程，而对基带信号进行直接传输。

采用AMI 码的信号交替反转，有可能出现四连零现象，这不利于接收端的定时信号提取。

而HDB3码因其无直流成份、低频成份少和连0个数最多不超过三个等特点，而对定时信号的恢复十分有利，并已成为CCITT 协会推荐使用的基带传输码型之一。

①HDB3码的编码规则Ⅰ 先将消息代码变换成AMI 码，若AMI 码中连0的个数小于4,此时的AMI 码就是HDB3码;Ⅱ 若AMI 码中连0的个数大于3,则将每4个连0小段的第4个0变换成与前一个非0符号(+1或-1)同极性的符号,用表示(+1+,-1-);Ⅲ 为了不破坏极性交替反转，当相邻符号之间有偶数个非0符号时，再将该小段的第1个0变换成+B 或-B,符号的极性与前一非零符号的相反，并让后面的非零符号从符号开始再交替变化。

②HDB3码的解码规则信源 信源编码信源译码 信宿各传输设备及信道线路Ⅰ虽然编码很复杂，但解码规则很简单，就是把原来的取代节（4个连零）找到即可，若3连“0”前后非零脉冲同极性，则将最后一个非零元素译为零，如+1000+1 就应该译成“10000”，否则不用改动；若2连 “0”前后非零脉冲极性相同，则两零前后都译为零，如-100-1，就应该译为0000，否则也不用改动.Ⅱ再将所有的-1变换成+1后，就可以得到原消息代码。

3 数据链路在开始本章节之前，我们需要来了解一下OSI 参考模型。

3.1.OSI 参考模型OSI 模型，即开放式通信系统互联参考模型，是国际标准化组织(ISO)提出的一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架，简称OSI 。

图3.1.OSI 参考模型分层结构数据终端设备 网络数据终端设备应用层 表示层 会话层 运输层 网络层 数据链路层 物理层应用层 表示层 会话层 运输层 网络层 数据链路层物理层网络层 数据链路层 物理层应用程序应用程序节点OSI具体的结构如图3.1所示。

各终端只要能够提供最底层即物理层的兼容性，便可以实现对话。

OSI各层的定义及作用如下：3.1.1物理层(Physical Layer)物理层是OSI参考模型的最低层，它利用传输介质为数据链路层提供物理连接。

为此，该层定义了物理链路的建立、维护和拆除有关的机械、电气、功能和规程特性。

包括信号线的功能、“0”和“1”信号的电平表示、数据传输速率、物理连接器规格及其相关的属性等。

物理层的作用是通过传输介质发送和接收二进制比特流。

物理层典型的协议有RS232C, RS449/422/423, V.24, V.28,X.20和X.21等。

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数字通信原理与技术课程设计 (2)

数字通信原理与技术课程设计 (2)

1. 引言数字通信作为一个多年来一直处于高速发展的新兴技术，在现代社会中已经被广泛应用。

数字通信技术不仅可以提高通信速率和通信质量，同时可以减少通信系统对电磁波谱的占用。

因此，数字通信技术在网络通信、无线通信等领域居于重要位置。

本文主要介绍数字通信原理与技术课程设计，以及在该课程设计中研究的内容。

2. 课程设计目的数字通信原理与技术课程设计主要旨在让学生们了解数字通信的基本原理、技术和应用，并掌握数字通信技术的相关基本知识和实际应用能力。

同时，通过本课程设计，可以培养学生的团队协作精神、创新思维和实践操作能力，为其今后的职业发展打下坚实的基础。

3. 课程设计内容数字通信原理与技术课程设计的主要内容包括以下几个方面：3.1 数字通信技术基础知识数字通信技术是一种将模拟信号数字化、通过数字通信方式传输，并在接收端将数字信号转换成模拟信号的一种通信方式。

因此，学生需要在课程中学习数字信号的构成、抽样定理、量化、编码等方面的基础知识。

3.2 数字调制技术数字调制技术是数字通信技术中的重要环节，它包括以下几个方面：3.2.1 基本数字调制技术学生需要掌握基本数字调制技术，例如: ASK、FSK、PSK、QPSK、QAM等。

同时，还需要了解数字调制技术中的常见变换。

3.2.2 OFDM技术OFDM技术是数字信号处理中的一种重要方法，是多载波调制技术的一种。

学生需要了解OFDM技术的基本原理和应用场景，以及在OFDM系统中常见的问题和解决方案。

3.3 数字信道建模数字信道建模是数字通信系统中必不可少的一环。

在课程设计中，学生需要学习数字信道建模的方法和原理，掌握数字信道仿真技术，以及在数字通信系统中常见的信道失真问题。

3.4 码分多址技术码分多址（CDMA）技术是数字通信系统中广泛使用的一种多址技术。

本课程设计中的内容主要包括CDMA系统的基本原理、功率控制、干扰等方面的内容。

4. 课程设计实施数字通信原理与技术课程设计的实施主要包括以下几个步骤：4.1 团队组建在课程设计开始前，学生需要自行组建团队，每个团队人数不少于三人。

通信原理课课程设计6

通信原理课课程设计6

通信原理课课程设计6一、教学目标本节课的教学目标是使学生掌握通信原理的基本概念、基本原理和基本方法，能够运用通信原理分析和解决实际问题。

具体目标如下：1.理解通信系统的组成和基本原理；2.掌握调制、解调、编码和解码的基本概念和方法；3.了解通信系统的性能评估方法。

4.能够运用通信原理分析和解决实际问题；5.能够使用仿真软件进行通信系统的模拟和分析；6.能够进行通信系统的调试和优化。

情感态度价值观目标：1.培养学生对通信技术的兴趣和热情，提高学生对通信技术的认识；2.培养学生团队合作意识和沟通能力，提高学生解决实际问题的能力；3.培养学生对科学研究的热情和责任感，提高学生的科学研究能力。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括通信系统的组成、调制解调技术、编码解码技术以及通信系统的性能评估。

具体内容包括：1.通信系统的组成：通信系统的基本概念、发送端、接收端、传输介质等；2.调制解调技术：调制的基本概念、调制的方法、解调的基本概念和解调的方法；3.编码解码技术：编码的基本概念、编码的方法、解码的基本概念和解码的方法；4.通信系统的性能评估：通信系统的性能指标、性能评估的方法。

三、教学方法为了达到本节课的教学目标，将采用以下教学方法：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握通信原理的基本概念、基本原理和基本方法；2.讨论法：通过小组讨论，培养学生团队合作意识和沟通能力，提高学生解决实际问题的能力；3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生能够运用通信原理分析和解决实际问题；4.实验法：通过实验操作，使学生能够掌握调制解调技术、编码解码技术，提高学生的实践能力。

四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法的实施，将选择和准备以下教学资源：1.教材：通信原理教材，用于引导学生学习和掌握通信原理的基本概念、基本原理和基本方法；2.参考书：通信原理相关参考书，用于丰富学生的知识体系；3.多媒体资料：通信原理相关视频、动画等多媒体资料，用于辅助学生理解和掌握通信原理；4.实验设备：通信原理实验设备，用于进行通信系统的模拟和分析，提高学生的实践能力。

通信原理实验与课程设计

通信原理实验与课程设计

通信原理实验与课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握通信原理的基本概念，包括信号、信道、调制、解调等；2. 学习并运用通信系统的数学模型，分析通信过程中的信号传输特性；3. 了解现代通信技术的原理及其在实际应用中的优势与局限。

技能目标：1. 能够运用所学通信原理知识，设计简单的通信实验方案，并进行实际操作；2. 培养学生动手实践能力，学会使用相关通信实验设备，进行数据采集与分析；3. 提高学生的问题解决能力，能够针对通信过程中的问题提出改进措施。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对通信原理的兴趣和热情，激发学生的学习主动性和积极性；2. 培养学生的团队合作精神，学会在实验过程中相互协作、共同进步；3. 增强学生的科技意识，认识通信技术在现代社会中的重要作用，树立正确的价值观。

课程性质：本课程为通信工程及相关专业本科年级的实践性课程，结合理论教学，注重培养学生的实际操作能力和创新思维。

学生特点：学生具备一定的通信原理基础知识，具有较强的学习能力和动手实践欲望。

教学要求：教师需引导学生将理论知识与实际操作相结合，鼓励学生开展自主学习和合作学习，提高学生的实践能力和综合素质。

通过课程目标的具体分解，为教学设计和评估提供明确依据。

二、教学内容1. 信号与系统：信号分类、信号的时域与频域分析、线性时不变系统的特性；2. 信道与噪声：信道的数学模型、信道特性、噪声分类与性能指标；3. 数字调制技术：幅度键控、频率键控、相位键控及其组合调制技术；4. 解调与检测：同步解调、非同步解调、最佳接收机原理；5. 通信实验与课程设计：设计并实现基于数字调制解调的通信实验，包括实验方案、设备选型、数据采集与分析；6. 现代通信技术简介：蜂窝通信、光纤通信、卫星通信等。

教学大纲安排：第一周：信号与系统基本概念，教材第二章；第二周：信道与噪声，教材第三章；第三周：数字调制技术，教材第四章；第四周：解调与检测，教材第五章；第五周：通信实验与课程设计，结合教材及实验指导书；第六周：现代通信技术简介，教材相关章节及拓展资料。

通信原理相关课程设计

通信原理相关课程设计

通信原理相关课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握通信原理的基本概念，包括信号、信道、调制与解调等；2. 学习并掌握通信系统中常用的数学模型和公式，能够运用相关理论知识分析通信过程；3. 了解现代通信技术的发展趋势，认识通信技术在生活中的应用。

技能目标：1. 能够运用通信原理分析并解决实际问题，具备一定的通信系统设计能力；2. 能够运用所学知识进行通信设备的调试与维护，具备实际操作能力；3. 能够通过查阅资料、开展讨论等方式，自主学习和拓展通信领域的相关知识。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对通信原理的兴趣，激发学习热情，养成主动探究和积极思考的习惯；2. 增强学生的团队合作意识，培养在团队中沟通与协作的能力；3. 提高学生的信息素养，使他们对通信技术在我国社会经济发展中的重要作用有深刻认识。

本课程针对高中年级学生，结合通信原理相关知识，注重理论联系实际，提高学生的知识水平和实践能力。

在教学过程中，教师需关注学生的个体差异，因材施教，使学生在掌握基本通信原理的基础上，能够灵活运用所学知识解决实际问题。

通过本课程的学习，旨在培养学生具备通信领域的基本素养和创新能力，为我国通信事业的发展储备人才。

二、教学内容本章节教学内容围绕以下三个方面展开：1. 通信原理基础知识：- 信号与系统：信号的概念、分类及特性；系统的概念、线性时不变系统及其性质；- 信道：信道的概念、分类、特性及信道模型；- 调制与解调：调制原理、分类及性能指标；解调原理及方法。

2. 通信系统分析与设计：- 通信系统的数学模型：信号的数学表示、系统方程的建立；- 通信系统性能分析：误码率、带宽、功率等性能指标的计算与优化；- 通信系统设计：根据实际需求，选择合适的调制解调方式、信道编码等技术。

3. 现代通信技术应用：- 数字通信技术：数字信号传输、数字调制解调、多路复用技术；- 移动通信技术：移动通信系统的组成、多址技术、蜂窝技术；- 互联网通信技术：网络结构、协议、路由算法等。