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第2章 数据信号的传输

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数据通信原理(第2版)课后习题)答案

数据通信原理(第2版)课后习题)答案

１－６ 异步传输中，假设终止位为 １ 位，数据位为 ８ 位，无奇偶校验位，求传输效率。 解：传输效率为
８／（８＋１＋１）＝８０％。
１－７ 在 ９ ６００bit / s 的线路上进行 １ 个小时的连续传输，测试结果为有 １５０ bit 的差错，问该
数据通信系统的误码率是多少？
某数据通信系统调制速率为 １２００ Bd ，采用 ８ 电平传输，假设 １００ 秒误了 １ 个比特，①求误
１－３ 设数据信号码元时间长度为 833 调制速率。 解： T=833 10-6s， M=8 调制速率NBd=1/T=1200Bd
10—6S，如果采用8 电平传输，试求数据传信速率和
数据传信速率 R＝NBdlog2M=1200 log28=3600bit／s
１－４ 什么是单工、半双工、全双工数据传输？ 答：单工传输——传输系统的两端数据只能沿单一方向发送和接收。
相位（初始相位为 ０） ５π／４ ０
π／４
３π／２
５π／４
矢量图（→）
↙
→ ↗
↓
↙
2-9 考虑一理想基带传输系统，若要求传输误码率不高于 10-5 时，试求二电平传输和传输时 所要求的奈氏频带内的信噪比，并比较两种传输方式。 解：？？？
2000
2000 5
（２）传信速率 R = N Bd log 2 M = 4000 × log 2 4 = 8000bit / s
（３）频带利用率
h
=
R B
=
8000 (1+ 1/ 5)2000
= 3.33bit /(s ⋅ Hz)
2-6 某一调相系统占用频带为 600~3 000Hz，其基带形成滚降系数 a =0.5，若要传信率为 4800bit/s，问应采用几相的相位调制？ 解：（参见 P65 例 2-7） B=3000-600=2400 Hz fN＝B/(2(1+a ))=2400/(2(1+0.5))＝800 Hz NBd=2fN＝2×800＝1600Bd R= NBdlog2M –> log2M=R/NBd=4800/1600=3 M=23=8

数据通信原理复习资料整理(期末考试必备)

数据通信原理复习资料整理(期末考试必备)

第一章概述1、数据通信——依照通信协议，利用数据传输技术在两个功能单元之间传递数据信息；2、传输代码常用的传输代码有：·国际5号码IA5（7单位代码）——ASCII码（常在后面加1位奇偶校验码)·国际电报2号码ITA2(5单位代码）·EBCDIC码(8单位代码）·信息交换用汉字代码(7单位代码）3、数据通信系统的构成●数据终端设备DTE·数据输入、输出设备——数据数据信号·传输控制器-—主要执行与通信网络之间的通信过程控制（即传输控制）,包括差错控制、终端的接续控制、传输顺序控制和切断控制等(完成这些控制要遵照通信协议）。

●数据电路·传输信道——为数据通信提供传输通道·数据电路终接设备（DCE)（《综合练习习题与解答》简答题第2题）-—是DTE与传输信道之间的接口设备,其主要作用是将来自DTE的数据信号进行变换,使之适合信道传输。

当传输信道为模拟信道时,DCE是调制解调器（MODEM），发送方将DTE送来的数据信号进行调制,将其频带搬移到话音频带上（同时变成模拟信号)再送往信道上传，收端进行相反的变换。

当传输信道是数字信道时，DCE是数字接口适配器,其中包含数据服务单元与信道服务单元。

前者执行码型和电平转换、定时、信号再生和同步等功能；后者则执行信道均衡、信号整形等功能。

●中央计算机系统主机——进行数据处理通信控制器(又称前置处理机）——用于管理与数据终端相连接的所有通信线路，其作用与传输控制器相同.●数据电路与数据链路的关系——数据链路由数据电路及两端的传输控制器组成.●只有建立了数据链路通信双方才能有效、可靠地进行数据通信。

4、信道类型物理实线电话网传输信道；数字数据传输信道；5、传输损耗传输衰减=网络的输入端功率—输出端功率;传输损耗：;信噪比：；6、计算机通信网包含数据通信网；计算机通信网不等于计算机网络，前者明显地参与管理;7、数据传输方式●并行传输与串行传输（按代码传输的顺序分）1、并行传输概念—-并行传输指的是数据以成组的方式，在多条并行信道上同时进行传输。

第二章：数据通信基础

第二章：数据通信基础

第二章：数据通信基础名词解释：【信息】：是对客观食物的反映，可以是对物质的形态、大小、结构、性能等全部或部分特性的描述，也可以表示物质与外部的联系。

【数据】：信息可以用数字的形式来表示，数字化的信息称为数据。

【信道容量】：是指信道传输信息的最大能力，通常用信息速率来表示。

【码元】：计算机网络传送中的每1位二进制数字称为“码元”或“码位”。

【比特率】：是一种数字信号的传输速率，它表示单位时间内所传送的二进制编码的有效位数。

【波特率】：是一种调制速率，也称波形速率。

它是针对在模拟信通上进行数字传输时，从调制解调器输出的调制信号，每秒钟载波调制状态改变的次数。

或者说，在数据传输过程中，线路上每秒钟传送的波形个数就是波特率。

【误码率】：误码率指信息传输的错误率，也称错误率，是数据通信系统在正常工作情况下，衡量传输可靠性的指标。

【吞吐量】：是单位时间内整个网络能够处理的信息总量。

【信道的传输延迟】：信号在信道中传输，从信源端到达信宿需要一定的时间，这个时间称为传播延迟（或时延）。

【信道带宽】：信道带宽是指信道所能传送的信号频率宽度，它的值为信道上可传送信号的最高频率与最低频率之差。

【数据传输率】：是指单位时间内信道内传输的信息量，即比特率。

【数据终端设备（DTE）】：是指用于处理用户数据的设备，是数据通信系统的信源和信宿，在计算机网络中，它是资源子网的主题。

【数据线路端接设备（DCE）】：又称为数据通信设备，是介于DTE与传输介质之间的设备，用于将DTE发出的数字信号变换成适合于在传输介质上传输的信号形式，并将它送至传输截至上；或者将从传输介质上接收的远端信号变换为计算机能接收的数字信号形式，并送往计算机。

【频带传输】：就是将代表数据的二进制信号，通过调制解调器，变换成具有一定频带范围的模拟数据信号进行传输，传输到接收端后再将模拟数据信号解调还原为数字信号。

【基带】：人们把矩形脉冲信号的固有频带称为基本频带，简称基带。

第2章 数据通信基础知识(4学时)

第2章 数据通信基础知识(4学时)
8个比特顺次发送 个比特顺次发送 发 送 端 0 1 1 0 0 1 0 1 01100101 0 1 1 0 0 1 0 1 接 收 端
并/串 串 转换器
串 /并 并 转换器
12
2.2.2 信道的通信方式
按照信号传送方向与时间的关系， 按照信号传送方向与时间的关系 ， 信道的通信方式 可以分为单工 半双工和全双工三种 单工、 三种。 可以分为单工、半双工和全双工三种。 1. 单工通信 单工方式指通信信道是单向信道， 单工方式指通信信道是单向信道 ， 数据信号仅沿一 个方向传输，发送方只能发送不能接收， 个方向传输 ， 发送方只能发送不能接收 ， 而接收方只能 接收而不能发送，任何时候都不能改变信号传送方向。 接收而不能发送 ， 任何时候都不能改变信号传送方向 。 例如，无线电广播和电视都属于单工通信。 例如，无线电广播和电视都属于单工通信。
1、并行通信 数据以成组的方式在多个并行信道上同时进行传输。 数据以成组的方式在多个并行信道上同时进行传输。 方式：将构成1 方式：将构成1个字符代码的几位二进制比特分别通过几个并 行的信道同时传输， 并行传输中一次传送8个比特。 行的信道同时传输，如，并行传输中一次传送8个比特。 优缺点：速度快，但发送端与接收端之间有若干条线路， 优缺点： 速度快 ，但发送端与接收端之间有若干条线路 ，费 用高， 适合于近距离和高速率的通信。 用高， 仅适合于近距离和高速率的通信。 并行通信在计算机内部 总线以及并行口通信中已经得到广泛应用。 总线以及并行口通信中已经得到广泛应用。
发送端 主机
数据的单方向性
接收端 显示器
13
2. 半双工通信 半双工通信是指信号可以沿两个方向传送， 半双工通信是指信号可以沿两个方向传送，但同一 时刻一个信道只允许单方向传送， 时刻一个信道只允许单方向传送，即两个方向的传输只 能交替进行。当改变传输方向时， 能交替进行。当改变传输方向时，要通过开关装置进行 切换。 切换。

第2章 数据通信基础(习题答案)

第2章 数据通信基础(习题答案)

第2章数据通信基础习题及答案一、填空题(1)按使用的传输介质划分，信道可以分为__有线信道___和__无线信道__两类。

(2)按允许通过的信号类型划分，信道可以分为_模拟信道_和_数字信道_两类。

(3)按数据传输的方向和时序关系分类，信道可以分为_单工信道__、__半双工信道__和__全双工信道__三类。

(4)按传输信号频谱分类，信道可以分为__基带信道__和___频带信道_两类。

(5)数据通信系统的主要技术指标有__码元速率__、__信息速率__、__误比特率_、__误码率_、__可靠度__、_频带利用率__和__通信建立时间___。

(6)常用的数字传输系统的标准有__ T1____和__E1__。

(7)按同步方式划分，交换可以分为（同步交换）和（异步交换）两种类型。

(8)按差错控制的方式划分，交换可以分为（分组交换）和（快速分组交换）两种类型。

(9)按存储转发的信息单位划分，交换可以分为（报文交换）和（分组交换）两种类型。

(10)按占用信道的方式划分，交换可以分为（电路交换）和（分组交换）两种类型。

(11)按交换的信号类型划分，交换可以分为（数字交换）和（模拟交换）两种类型。

(12)按信号分割方式划分，信道共享技术分为（频分复用）、（时分复用）、（波分复用）和（码分复用）四种类型。

(13)按接入信道的方式划分，信道共享技术分为（集中器接入）和（多点接入）两种类型。

(14)按共享策略的实施时间划分，信道共享技术分为（静态复用）和（动态接入）两种类型。

(15)采用交换技术的计算机通信网络的核心设备是（结点交换机/路由器）。

二、名词解释信息：从信息论的角度来讲，信息就是对消息解除不确定度。

通常把信息理解成所关注的目标对象的特定知识。

数据：数据是对所关注对象进行观察所得到的结果或某个事实的结果。

信号：信号是通信系统实际处理的具体对象。

基带、基带传输：在电磁波的傅利叶级数表示中，从零开始并覆盖了信号的主要能量表现的那段频率范围称为基本频带，简称基带。

第二章数据通信基础知识数据通信原理

第二章数据通信基础知识数据通信原理
第二章数据通信基理础知识•回返数据通信•束原结
•学习要求
• 1. 了解信号分类方式，掌握信号频谱与带宽的概念。 • 2. 了解调制解调的基本原理 • 3. 了解信道噪声的种类及特点，掌握信道容量公式。 • 4. 了解各种信道的特点。 • 5. 了解话音信道传输数据信号的基本要求。 • 6. 掌握频分复用、时分复用技术的基本原理。 • 7. 掌握语音压缩比编码和数据压缩编码的基础知识。 • 8. 掌握数据通信系统同步类型及其实现方式
• 奈奎斯特研究了理想信道(无噪声、无码间干扰)时带宽与速率的 关系，并得到以下结论：
•其中 B为带宽单位是Hz， • M为传输时数据信号的取值状态，即采用M进制传输
•2. 香农信道容量公式•
• 香农研究了用模拟信道传输数字信号时的信道容量问题，并得出 了著名的香农公式：
•其中B为带宽，单位是Hz，S/N为信噪功率比 。
第二章数据通信基础知识数据通信原 理
•2.2.3 信道噪声 •3. 高斯白噪声
• 可以从以下两方面对高斯白噪声下定义 ： 其任意维概率密度函数都服从高斯分布(即正态分布)——高斯噪声 在整个频域具有均匀分布的功率谱密度——白噪声
第二章数据通信基础知识数据通信原 理
•2.2.4 信道容量
•1.奈奎斯特信道容量公式
其对应的误码率公式为:
第二章数据通信基础知识数据通信原 理
•2.2.2 传输介质 •1. 双绞线
双绞线由两根相互绝缘的铜线以均匀的扭矩对称扭绞在一起形成。
绞合的目的: (1) 减少线对之间的相互干扰， (2) 同时还增强了机械和电气稳定性
分类
第二章数据通信基础知识数据通信原 理
•2.2.2 传输介质 •2. 同轴电缆
•调制信道 •编码信道 •有线信道

第二章-数据通信技术-1

第二章-数据通信技术-1

• 结论：采样速率必须是最高频率的两倍，因为波形的每 个周期相当于两个值——一个表示正的幅度级别，另一 个表示负的幅度级别。因此，如果每秒有 w 个周期 （即，赫兹），那么我们就有 2w 个信号状态。如果无 噪声信道每个信号状态使用 N 个值，则信道每秒的最 大数据传输能力可由下式给出： • • • • C=2W×log2 N C=数据传输率，单位bit/s W= 带宽，单位Hz N= 信号状态编码级数
模拟信号数字化的三步骤
•
1)采样，以采样频率Fs把模拟信号的值采出；
•
2)量化，使连续模拟信号变为时间轴上的离散值；
•
3)编码，将离散值变成一定位数的二进制数码。
奈奎斯特公式-编码的基础
• 1920年 ，奈奎斯特发现无噪声信道的最大信号传输速 率是采样数目的两倍。通过标准正弦载波可以看出这 个发现，正弦波自然形态的半个周期表示一个信号状 态是可能的，因为这两个半周期互为镜像。
6.1 数字数据的数字信号编码
• 编码方式
• 编码特点 • 同步过程
编码方式
• 不归零编码(NRZ) 1：单极性不归零码 2：双极性不归零码 • 归零编码(RZ) 1：单极性归零码 2：双极性归零码
两类编码图例
单极性脉冲编码
双极性归零脉冲编码
双极性脉冲编码
单极性归零脉冲编码
交替双极性归零脉编码
图例
6.2 数字数据的模拟信号编码
• 为了利用廉价的公共电话交换网实现计算机之 间的远程通信，必须将发送端的数字信号变换 成能够在公共电话网上传输的音频信号，经传 输后再在接收端将音频信号逆变换成对应的数 字信号。实现数字信号与模拟信号互换的设备 称作调制解调器(Modem)。 • 模拟信号传输的基础是载波，载波具有三大要 素：幅度、频率和相位，数字数据可以针对载 波的不同要素或它们的组合进行调制。

北邮 通信作业阶段2-1

北邮 通信作业阶段2-1

一、判断题（共10道小题，共50.0分）1.X.50建议的复用方式是比特交织。

A. 正确B. 错误2.3.频带传输系统与基带传输系统的主要区别在于增加了调制、解调器。

A. 正确B. 错误4.5.数字调制中频带利用率最高的是正交调幅。

A. 正确B. 错误6.7.DDN是传输网。

A. 正确B. 错误8.9.常用的MQAM有4QAM、8QAM、16QAM等。

A. 正确B. 错误10.11.误码率与信噪比成正比。

A. 正确B. 错误12.13.基带传输的信道是电缆信道。

A. 正确B. 错误14.15.卷积码某一码组中的监督码仅对本码组起监督作用。

A. 正确B. 错误16.17.监督码元只对信息位起监督作用。

A. 正确B. 错误18.19.汉明距离越大，纠错、检错能力越强。

A. 正确B. 错误20.二、单项选择题（共10道小题，共50.0分）1.基带数据传输系统中接收滤波器的作用是A. 滤除噪声和干扰B. 限制信号频带C. 起波形形成作用D. 滤除噪声和干扰并起波形形成作用2.3.DDN中若采用X.50建议，数据信号速率为4800bit/s，包封后速率为A. 3200bit/sB. 4800bit/sC. 6400bit/sD. 12800bit/s4.5.正交调幅星座图上的点数越多，则A. 频带利用率越低，抗干扰能力越差B. 频带利用率越低，抗干扰能力越强C. 频带利用率越高，抗干扰能力越差D. 频带利用率越高，抗干扰能力越强6.7.传输效率最低的差错控制方式为A. ARQB. FECC. 混合纠错检错D. IRQ8.9.属于线性分组码的有A. 奇偶监督码B. 循环码C. 卷积码D. 奇偶监督码和循环码10.11.线性分组码的汉明距离等于A. 非零码的最小重量；B. 非零码的最大重量；C. 3D. 412.13.可以纠错的差错控制编码为A. 奇偶监督码B. 二维奇偶监督码C. 汉明码D. 二维奇偶监督码和汉明码14.15.某（n,k）汉明码n=15，r为A. 3B. 4C. 5D. 616.17.偶监督码的码组中“0”的个数为A. 偶数B. 奇数C. 未知数D. 以上都不对18.19.数据通信中最常采用的差错控制方式为A. 检错重发B. 前向纠错C. 混合纠错检错D. 信息反馈20.。

第二章数据通信基础

第二章数据通信基础

数据传输以信号传输为基础，数据传输质 量的好坏，除了与发送和接收设备的性能 有关外，还取决于： • 传输信号本身的质量 • 传输信道的特性
2.1.3 通信方式
2.1.3.1 并行传输和串行传输
按照计算机系统各部件之间同时传送的 位数，可以分为并行传输和串行传输。 并行传输
• 串行传输
2.1.3.2 信道的通信方式
冗余（校验码）产生方法 ----即已知k(x)求R(x)的过程 生成多项式G(x):根据多项式理论求得的具 有某种特殊属性的多项式 生成多项式的国际标准： CRC-12=x12+x11+x3+x2+x+x0 CRC-16=x16+x15+x2+1 CRC-CCITT=x16+x12+x5+1 利用生成多项式，就可以通过k(x)求得R(x)
2.3 数据传输技术
2.3.1 多路复用技术
当信道带宽大于各路信号的总带宽时，可 以将信道分割成若干个子信道，每个子信 道用来传输一种信号。 1.频分多路复用----FDM：频分多路复用要通 过频谱搬移技术，保证各路信号的频谱在 传输过程中在传输过程中不相干扰
2.时分多路复用----TDM 将使用信道的时间分成一个个的时间片， 每一路信号只能在自己的时间片内独占信 道进行传输。 · 同步TDM：时间片的分配是事先约定的，且 固定不变。 · 异步TDM：时间片是按需分配，事先申请。
5. 误码率：传输出错的码元数占传输总码元 数的比例。用来衡量数据通信系统在正常工 作情况下传输的可靠性。 Pe=Ne/N 意义：决定传输数据单元大小的一个重要依据。
6.吞吐量：单位时间传输的总信息量（bps） • 受网络拥挤程度影响 7.延迟时间：网络中相距最远的两个节点的 传输时间。 如:500m的同轴电缆，延迟时间是2.5us 卫星信道延迟时间是270ms

第二章 数据通信基础知识--数据通信原理

第二章 数据通信基础知识--数据通信原理

随机信号的频谱常用其功率普密度表示：
P ()LiE m |F()|2
t
T
功率普密度与信号平均功率的关系：
S P(f)df
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2.1.2 信号的带宽
信号的绝对带宽(B)通常是指信号频谱正频域非零部分对应的频率 范围，如下图所示：
P(f)
-fb
fb f
0B
基带数据信号的一般都具有无穷大的绝对带宽，如下图所示：
段上的过程，而解调是将信道中来的频带信号恢复为基带信号的反过程。
调制解调器(Modem)就是调制和解调的统称
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2.1.3 调制解调的基本概念
2. 调制器模型
x(t)
s(t)
C(t) Ac cos(2f ct 0)
x(t) 调制信号，即数据终端产生的基带信号 C(t)是载波，AC是载波幅度，fC是载波频率简称载频,θ0是载波的初始相位。 s(t)是已调信号，即调制后的频带信号，其中包含了x(t)的全部信息，信道中
C B lo 2 ( 1 g S /N ) b/s it
其中B为带宽，单位是Hz，S/N为信噪功率比 。
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2.2.5 话音信道传输数据信号
1. 线性系统分析
输入端 时域： x(t) 频域： X(f)
时域分析（卷积）
冲激响应h(t) 线性系统 传输函数H(f)
按照调制器功能
幅度调制：调制信号控制载波幅度变化，例如AM、ASK等 频率调制：调制信号控制载波瞬时频率变化，例如FM、FSK等 相位调制：调制信号控制载波瞬时相位变化，例如PM、PSK等。
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2.1.3 调制解调的基本概念
4. 解调分类

第2章-数据通信基础知识

第2章-数据通信基础知识

同步 TDM
带宽浪费
A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2
周期1 统计TDM
周期2 可用带宽
A1 B1 B2 C2
周期1
周期2
2.5 差错控制与流量控制
1.差错的产生
1）差错的定义
通过通信信道后接收的数据与发送的数据不 一致的现象。
2）差错产生的原因和类型
差错产生的原因是热噪声。主要有信道固有 的随机热噪声和外界因素引起的冲击热噪声。
外护套
加固材料 塑料屏蔽层
玻璃纤维和包层
图2-4光缆结构
（4）无线通信
电磁波传播方式有两种：无线、有线 常用的有微波、红外线和可见光。 无线通信系统有：微波通信、蜂窝移动通信和卫星通信。
微波只能沿直线传播，在地面一般采用点对点方式通信。 蜂窝移动通信是广播式传输，采用多址接入技术区分用户。
卫星通信覆盖面积大，通信距离远，通信费用和距离无关， 有传输延迟。
• 单工：数据单向传输（无线电广播）
• 半双工：数据可以双向传输，但不能在同一时刻双向传输
（对讲机） • 全双工：数据可同时双向传输（电话）
两个方向的信号共享链路带宽： 1）链路具有两条物理上独立的传输线路，或 2）将带宽一分为二，分别用于不同方向的信号传输
数据通信的操作方式
3.数据通信中的主要技术指标
统计时分多路复用（ATDM）－也叫异步时分多路复用
根据用户对时间片的需要来分配时间片，没有数据传 输的用户不分配时间片，同时，对每一个时间片加上用户 标识，以区别该时间片属于哪一个用户。提高了通信线路 利用率。
该技术为异步传输模式ATM的研究奠定了理论基础。
t1 t2 t3
A B C D
待发数据

数据通信原理(第2版)课后习题 (1~3章)答案

数据通信原理(第2版)课后习题 (1~3章)答案

《数据通信原理》（毛京丽等编著，年第二版）习题解答（）１－１　数据通信的定义是什么？画出数据通信系统的基本构成框图，并说明其三大组成部分。

答：数据通信的定义是：依照通信协议，利用数据传输技术在两个功能单元之间传递数据信息，它可实现计算机与计算机、计算机与终端、终端与终端之间的数据信息传递。

数据通信系统的基本构成见教材图—数据通信系统主要由中央计算机系统、数据终端设备（）和数据电路三大部分组成。

数据终端设备：ＤＴＥ相当于人和机器（计算机）之间的接口。

数据电路：数据电路由传输信道（传输线路）及其两端的数据电路终接设备（ＤＣＥ）组成。

数据电路位于ＤＴＥ与计算机系统之间，它的作用是为数据通信提供数字传输信道。

传输信道包括通信线路和通信设备。

ＤＣＥ是ＤＴＥ与传输信道的接口设备。

调制解调器（ｍｏｄｅｍ）是最常见的ＤＣＥ，它是调制器和解调器的结合。

中央计算机系统：中央计算机系统由通信控制器、主机及其外围设备组成，具有处理从数据终端设备输入的数据信息，并将处理结果向相应的数据终端设备输出的功能。

通信控制器（或前置处理机）是数据电路和计算机系统的接口，控制与远程数据终端设备连接的全部通信信道，接收远端ＤＴＥ发来的数据信号，并向远端ＤＴＥ发送数据信号。

主机又称中央处理机，由中央处理单元（ＣＰＵ）、主存储器、输入输出设备以及其他外围设备组成。

其主要功能是进行数据处理。

１－２　什么是数据电路？它的功能是什么？数据电路与数据链路的关系是什么？答：数据电路由传输信道及其两端的数据电路终接设备（）组成，它的作用是为数据通信提供数字传输信道。

数据电路加上两端的传输控制器构成数据链路。

１－３　设数据信号码元时间长度为—，如果采用电平传输，试求数据传信速率和调制速率。

解：，调制速率20072010.09P312DTE DCE 833106S 8 T=83310-6s M=8N Bd =1/T=1200Bd第章概述习题及解答1 l l l l l l l •~•~数据传信速率＝／１－４什么是单工、半双工、全双工数据传输？答：单工传输——传输系统的两端数据只能沿单一方向发送和接收。

数据通信练习题

数据通信练习题

练习题11．数据是（预先约定的），具有（某种含义的）任何一个数字或（一个字母（符号））以及它们的组合。

2．严格来讲，数据通信的定义是：依照（通信协议），利用数据（传输）技术在两个功能单元之间传递数据信息，它可实现计算机与（计算机）、计算机与终端以及终端与终端之间的数据信息传递。

3．简要说明数据通信系统的基本构成。

答：数据通信系统组成如下：1．数据终端设备（DTE）：简单数据终端、中央计算机系统；2．数据电路终接设备（DCE）：信号转换设备（模拟、数字）；3．信道：模拟信道、数字信道。

数据电路由信道和两端DCE构成（物理链路），数据链路由数据电路加上DTE 中的通信控制功能构成（逻辑链路）。

传输控制器主要执行与通信网络之间的通信控制过程（即传输控制），包括差错控制终端的接续控制，传输顺序控制和切断控制等。

完成这些控制要遵照通信协议。

通信控制器作用与此相同。

4．理想低通信道的最高码元传输速率= （2W）Baud，设W 是理想低通信道的带宽，单位为Hz ，频带利用率η=（2）Bd/ Hz。

5．设带宽为3000 Hz的模拟信道，只存在加性高斯白噪声，如信号噪声功率比为30dB，试求这一信道容量。

6．传输媒体也称为传输介质或传输媒介，它可分为两大类：1．电磁波被导向沿着固体媒体传播，如双绞线、（同轴电缆）、（光纤），称为(导向传输媒体)；2．非导向传输媒体就是指(自由空间)。

其主要分为（地面微波）、卫星微波、无线电波、（红外线技术）。

7．信道复用技术是在一条传输信道中传输多路信号，以提高传输媒体的利用率，常用复用方式有频分复用、（时分复用）、码分复用、（波分复用）。

8．根据信道传输信号的特征，分为（模拟）传输系统和（数字）传输系统。

旧的数字传输系统存在着许多缺点。

其中最主要的是以下两个方面：速率标准不统一；不是同步传输。

ITU-T 制订出国际标准同步数字系列SDH (Synchronous Digital Hierarchy)。

第2章 数据通信基础知识(学生)

第2章 数据通信基础知识(学生)

2. 信息速率Rb 信息速率是指单位时间内传输的信息量。 单位为比特/秒(bit/s)，信息速率也称为比特率。 当各码元等概率出现时 一个二进制码元的信息量是1bit，而一个 M 进制码元 (等概率传输时)的信息量为log2 M bit。 当以二进制传输时，码元速率与信息速率在数字上 是相等的。 当以 M 进制时，码元速率RB与信息速率Rb的关系是 Rb＝ RBlog2 M bit/s RB＝ Rb baud
例：某数据通信系统传输128个符号，其中有64个符号的出现概率分 别为1/256，有32个符号出现的概率分别为1/128，另外32个符号的出 现概率分别为1/64，且每个符号的持续时间为0.01s，求此时系统的信 息速率。 解：由题意可知系统的码元速率为 RB ＝ 1/Tb = 100 Baud 又因为各符号不等概出现，其平均信息量为
本节介绍数据通信系统中的两个主要性能指标，即 有效性和可靠性。
2.5.1 有效性
有效性是指信道传输信息速度的快慢。
在数据通信系统中，常用以下指标衡量： 码元速率 信息速率 数据传输速率 频带利用率
1. 码元速率 RB 码元速率是指单位时间内传输的码元的个数。 单位为码元/秒，又称为“波特(Baud)”，码元速率 也成为波特率。
第2章数据通信基础知识
任课教师
何思远
学习目标
理解数据通信的基本概念 掌握数据通信系统的传输方式 掌握数据通信系统的主要性能指标
2.1 概述（数据通信的发展） 概述（数据通信的发展）
1. 数据通信的起源——烽火台 2. 1838年莫尔斯发明了电报 3. 1870年贝尔发明了电话 4. 1946年计算机诞生 5. 在接下来的半个多世纪，数据通信得到了飞速的发展
7. 平均信息量（信息的熵） 当消息的序列较长时，用上式计算消息的总体信息 量是比较麻烦的，我们常用平均信息量 H 来计算。 平均信息量是指每个符号所含信息量的统计平均值， 单位为bit/symbol(比特/符号)，M 种符号的平均信息量为

第二章 数据通信基础(1) (1)

第二章 数据通信基础(1) (1)

• 全双工：通信是双向的，可同时发送和接收（两条独 立信道，单一信道，共享带宽）
数字信号和模拟信号下的双工与半双工
• 数字化信号通常全双工需要独立的两条路径(如两路双 绞线),而半双工只需一条。 • 对模拟化信号, 复用技术将取决于可用的频率,如果一 工作站在同一频率上发送和接收信号,它只能工作在半 双工模式下(除非使用两条独立的、相互绝缘的传输导 体)；如果工作站发送和接收各占一段频率,它便可以 以全双工模式工作。
2.1.2 信道和信道参数
信道描述的重要指标： • 数据传输速率、带宽（网络中一样，通信中不同） • 信号传播速率（信号在介质中的传播速度） • 载波频率：物理媒体有很一定的带宽，可以分成多个 信道，每个信道都有不同的载波频率（无线电传播） • 采样频率：网络中接收端要将连续的信号转变成数字 数据的方法 • 量化：量化的等级和噪声的大小有关系 • 噪声，信噪比 信道其他参数 信息流方向：单工、半双工、全双工
2.2 数据传输
• 模拟传输：指模拟数据的传输，不关心所传输信号的 内容，而只关心尽量减少信号的衰减和噪声，长距离 传输时，采用信号放大器放大被衰减的信号，但同时 也放大了信号中的噪声（电话机到电话局）
• 数字传输：指数字数据的传输，关心信号的内容，长 距离传输时，采用转发器，可消除噪声的积累（电话 局之间） • 长距离传输时，通常采用的是数字传输
信道容量－有噪声
• 香农定理：在有随机热噪声的信道上传输数据信号时， 数据传输速率Rmax与信道带宽B，信噪比S/N 的关系为Rmax = B· 2（1+S/N） log S/N为信噪比（S为信号功率，N为噪声功率） 信躁比S/N的表示（分贝） • S/N＝1000：该信道上的信号功率是噪声功率的1000 倍 • 若S/N＝1000，B=3000HZ，那么最大数据传输速率约 为30kb/s • 信噪比可以用分贝表示（db),所以若S/N＝1000，那么 S/N(db)=10lg(S/N)=30db

第2章 数据通信基础知识

第2章 数据通信基础知识

模拟通信系统仅使用模拟传输方式 数字通信系统既可以使用模拟传输方式又可使 用数字传输方式。
数字通信的主要优点
（1）抗干扰能力强 （2）便于加密处理 （3）易于实现集成化，从而减小通信设备体积和功耗 （4）利于采用时分复用实现多路通信
图2-2 模拟通信和数字通信抗干扰性能的比较
2.1.3 数据通信的主要技术指标
2.3.2 信源编码技术
1．数字数据的模拟信号编码
① 幅移键控法（ASK，Amplitude Shift Keying）。幅移 键控法又称幅度调制（AM，简称调幅），是调制载波的 振幅，用载波信号的幅度值表示数字信号“1”和“0”。 通常用有载波ω表示数字信号“1”，无载波表示数字信号 “0”。 ② 频移键控法（FSK，Frequency Shift Keying）。频移 键控法又称频率调制（FM，简称调频），是调制载波的 频率，用载波信号的不同频率（幅值相同）表示数字信 号“1”和“0”。用ω1表示数字信号“1”，用ω2表示数字 信号“0”。 ③ 相移键控法（PSK，Phase Shift Keying）。相移键控 法又称相位调制（PM，简称调相），是调制载波的相位， 用不同的载波相位（幅值相同）表示数字信号“1”和 “0”。绝对调相使用相位的绝对值，相位为0表示数字信 号“1”，相位为π表示数字信号“0”。相对调相使用相位 的相对偏移值，当数字数据为0时，相位不变化；数字数 据为1时，相位偏移π
2．通信系统的性能指标
（2）数字通信系统的质量指标
数字通信系统的有效性用信息传输速率来度量。 它是指单位时间内传输的信息量，单位为bit/s。 数字通信系统的可靠性用误码率来度量。它是 指接收错误的码元数与传输的总码元数之比， 即
在有线信道或卫星传输信道中，误码率可以达 到10-7；而在无线短波信道内只能达到10-3。

第二章数据通信基础习题与答案

第二章数据通信基础习题与答案

第二章数据通信基础习题与答案一、判断题1. ( v)计算机中的信息都是用数字形式来表示的。

2. ( V )信道容量是指信道传输信息的最大能力，通常用信息速率来表示，单位时间内传送的比特数越多，表示信道容量越大。

3. ( X )波特率是指信息传输的错误率，是数据通信系统在正常工作情况下，衡量传输可靠性的指标。

4. ( X )在单信道总线型网络中，带宽=信道容量X传输效率。

5. ( v )在共享信道型的局域网中，信号的传播延迟或时延的大小与采用哪种网络技术有很大关系。

6. ( V ) DTE是指用于处理用户数据的设备，是数据通信系统的信源和住宿。

7. ( V ) DCE是数据通信设备，是介于数据终端设备与传输介质之间的设备。

8. ( X ) Modem属于DT吕9. ( V )在单工通信的两个节点中，其中一端只能作为发送端发送数据不能接收数据，另一端只能接收数据不能发送数据。

10. ( V )在半双工通信的双方可以交替地发送和接收信息，不能同时发送和接收，只需要一条传输线路即可。

11. ( X )在全双工通信的双方可以同时进行信息的发送与接收，只需要一条传输线路即可。

12. ( V )在局域网中，主要采用的是基带数据传输方式。

13．( V )信道带宽的单位是赫兹。

14. ( X )数据通信系统主要技术指标中的信道容量=吞吐量X传输效率。

15．( X )比特率和波特率是两个相同的概念。

16. ( V )基带传输与宽带传输的主要区别在于数据传输速率不同。

17. ( V )分组交换是以长度受到限制的报文分组为单位进行传输交换的。

18. ( V )电路交换有建立连接、传输数据和拆除连接三个通信过程。

19. ( V )分组交换比电路交换线路利用率高，但实时性差。

20. ( V ) ATM即异步传输模式)是一种广域网主干线常采用的技术。

21. ( V )数据传输率是指单位时间内信道内传输的信息量，即比特率。

22. ( X )使用调制解调器进行网络数据传输称为基带传输。

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2.1 数据信号及特性描述
2.1.2基带数据信号的功率谱特性
在通信中,除特殊情况(如测试信号)外,数
字基带信号通常都是随机脉冲序列。因为 若在数字通信系统中所传输的数字序列不 是随机的,而是确知的,则消息就不携带任 何信息,通信就失去意义。 研究随机脉冲序列的频谱,要从统计分析 的角度出发,研究它的功率谱密度。

幅移键控法(ASK)的载波幅度是随着调制 信号而变化的， 其最简单的形式是，载波 在 二进制调制信号控制下通断， 此时又可称 作 开关键控法(OOK)。

2 多进制数字调幅

多电平MASK调制方式是一种比较高效的传 输方式，但由于它的抗噪声能力较差，尤其 是抗衰落的能力不强，因而一般只适宜在恒 参信道下采用。
第2章 数据信号的传输
第2章 数据信号的传输
数据信号传输是数据通信的基本问题 三种传输方式：基带传输、频带传输和数字传输 基带传输：不搬移基带信号频谱直接传输基带信 号 频带传输：经过调制将基带信号的频谱搬移到相 应的载频频带再进行传输 数字数据传输：在数字信道中传输数据信号


2.3.3数字调相

以基带数据信号控制载波的相位，称为数字调相，又称相 移键控，简写为PSK。

1. PSK信号及功率谱密度
按PSK的基本定义可画出如图2-46所示数据信号与PSK 信号 的对应波形。图中2-46 (a)是信号序列；2-46 (b)是未调载波 信 cos t 号 ，2-44 (c)为二相绝对调相信号，记为2PSK；2-46 (d) 为二相对调相信号，或称差分调相信号，记为2DPSK。
2.1 数据信号及特性描述
2.1.1数据序列的电信号表示 1 单极性不归零信号（NRZ），码元间隔内， 用正电位表示1码，用零电位表示0码 2 单极性归零信号，用宽度为t的正脉冲表示1， 用零电位表示0 3 双极性不归零信号 分别用正和负表示1和0 4 双极性归零信号 结合2和3 5 差分信号 前后码元电位改变表示1，不变为0


2.2.3 时域均衡
1.

时域均衡的作用
时域均衡的思路是消除接收的时域信号波 形的取样点处的码间干扰,并不要求传输波形的 所有细节都与奈氏准则所要求的理想波形完全 一致。 时域均衡器主要是由横截滤波器构成,它是 由多级抽头迟延线、可变增益电路和求和器组 成的线性系统,构成结构图如图2-15所示。
2

几种数据序列的功率谱密度 （1）单极性归零序列 功率谱密度为


（2）双极性归零序列 功率谱密度为

（3）双极性不归零序列 功率谱密度为
分析系带数据信号的功率谱意义有： 1 研究能否获取时钟频率分量 2 大致了解传播数据信号所需基带宽度 3 判断能否用基带传输

2.2 数据信号的基带传输
2.3 数据信号的频带传输


频带传输又称调制传输。电话网传输信道是带通型 信道。 通带范围是300~3400,带通型信道不适合于 直接传输基带信号，需要对基带信号进行调制以实 现频谱搬移使信号频带适合于信道频带。 理想低通信道“就是信号的所有低频分量，只要其频 率不超过某个上限值，都能够不失真地通过此信道。 而频率超过该上限值的所有高频分量都不能通过该 信道。 带通信道只允许上下限之间 的信号频率成分不失真 的通过，其他频率成分不能通过。

数据终端输出的数据信号代码序列为基带数据信号， 基带数据信号的主要特征是：信号的主要能量是集中 于 0 开始至某一频率带。 这种基带数据信号所占的 通型频带即为基带。不搬移基带信号频谱的传输方式 为基带传输。
2.2.1 基带数据传输构成模型 基带传输系统的基本原理框图,如图2-6所示。


2.3 数据信号的频带传输
频带传输系统与基带传输系统的区别在于：频 带 传输系统在发送端增加了调制，在接收端增加 了 解调，以实现信号的频带搬移。 基带传输和频带传输主要是由于传输的信道不 同，频带传输需要对信号进行调制。


2.3 数据信号的频带ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ输



调制的定义：用基带信号对载波波形的某些参数进 行控制，使这些参量随基带信号的变化而变化。 所谓调制，就是在基带数据信号上附加一个载 波，通过载波的帮助使基带信号在带通信道上传输， 就如我们骑马上山，马就相当于载波。频带传输又 称 调制传输，它主要适用于电话网信道的传输。 用以调制的基带信号是数字信号，所以又称为数字 调制。
2.1.2基带数据信号的频谱特性
傅立叶变换能将满足一定条件的某个函数表 示成三角函数（正弦和/或余弦函数）或者它 们的积分的线性组合。 傅里叶变换是一种分析信号的方法，它可分 析信号的成分，也可用这些成分合成信号。 许多波形可作为信号的成分，比如正弦波、 方波、锯齿波等，傅里叶变换用正弦波作为 信号的成分。

2 基本原理
最有效的数据序列扰乱方法是用一个 随机序列与输入数据序列进行逻辑加,这 样就能把任何输入数据序列变换为随机 序列。 扰乱器与解扰器原理如图2-17所示。

2.2.5数据传输系统中的时钟同步


数据传输系统接收端就需要有一个定时时钟信号， 并对这定时时钟信号的要求是：定时时钟信号速率与 接收信号码元速率完全相同，并使定时时钟信号与接 收信号码元保持固定的最佳相位关系。接收端获得或 产生符合这一要求的定时时钟信号的过程称为时钟同 步，或称为位同步或比特同步。 在数据通信系统中通常是采用时钟提取的方法实 现时钟同步，时钟提取的 方法分为两类：自同步法和 外同步法，在基带数据传输中，多数场合是采用自同 步法。


傅里叶分析的结果之一就是Parseval定理， 这个定理表明能量谱密度曲线下的面积等于 信号幅度平方下的面积，总的能量是：
2.1.2基带数据信号的频谱特性



随机信号的功率谱密度是用来描述信号的能量特征随 频率的变化关系。 功率谱密度简称为功率谱，是自相关函数的傅里叶变 换。对功率谱密度的估计又称功率谱估计。 由于随机信号的随机性，各样本函数不同，故任一样 本函数对应的功率谱密度函数都不能用来代表随机过 程的功率谱密度函数。因此，只有将所有可能出现的 每一个样本函数的功率谱密度函数的统计平均值作为 随机过程的功率谱密度函数才是合理的。

当基带信号为二进制时，所进行的数字
调 制就是二进制数字调制，常见的有二进制 振 幅键控2ASK、频移键控2FSK和相移键控 2PSK及差分相移键控2DPSK。
2.3.2数字调幅
以基带数据信号控制一个载波的幅度，称为 数字调幅，又称幅移键控，ASK。


1. 二进制数字调幅

2.3 数据信号的频带传输
在调制解调器中都选择正弦（或余弦）信号 作为载波。这是因为正弦信号形式简单，便 于 产生和接受，且由于正弦信号有幅度、频率、 相位3种基本参量，因此可以构造数字调幅、 数字调相和数字调频3种基本调制方式。

2.3.1频带传输系统的构成

频带传输系统与基带传输系统的区别在于 在发送端增加了调制，在接收端增加了解 调，以实现信号的频带搬移，调制和解调 合起来称为Modem。
2.2.2 几种基带形成网络 1 理想低通网络


假定图2-6中1--2点的系统传输特性是理想低通传输特性，如图2-7所示。
其传递函数可表示为

据信号与传输理论可知，网络对单位冲激脉冲的响应，就 是网络传递函数的傅立叶反变换，即


3 部分响应系统
1. 基本原理 部分响应形成系统是一种可实现的传输系统， 它允许存在一定的、受控的码间干扰，而在接收端 可以加以消除，这样的系统既能使频带利用率提高 到理论上的最大值，又可近似地物理实现。这类系 统称为部分响应形成系统。 2.第一类部分响应形成系统 sin 2f N t 这里采用两个在时间错开的 波形相加， 2f N t 即系统的冲激响应为
功率谱密度定义是：对于具有连续频谱和有限 平均功率的信号或噪声，表示其频谱分量的单位带宽 功率的频率函数。 在物理学中，信号通常是波的形式，例如电磁波、 随机振动或者声波。当波的频谱密度乘以一个适当的 系数后将得到每单位频率波携带的功率，这被称为信 号的功率谱密度或者谱功率分布。功率谱密度的单位 通常用每赫兹的瓦特数（W/Hz）表示，或者使用波 长而不是频率，即每纳米的瓦特数（W/nm）来表示。 上面能量谱密度的定义要求信号的傅里叶变换必 须存在，也就是说信号平方可积或者平方可加。如果 信号可以看作是平稳随机过程，那么功率谱密度就是 信号自相关函数的傅里叶变换。
幅度键控可以通过乘法器和开关电路来实现。载波 在 数字信号1或0的控制下通或断，在信号为1的状态 载 波接通，此时传输信道上有载波出现；在信号为0 的 状态下，载波被关断，此时传输信道上无载波传送。 那么在接收端我们就可以根据载波的有无还原出数 字信号的1和0。对于二进制幅度键控信号的频带宽 度为二进制基带信号宽度的两倍。


1. 基带数据信号的一般表示式 一般令g1 (t)代表二进制数据符号的“0”,g2 (t)代 表“1”,码元的时间间隔为T。 假设数据序列出现 “0”,“1”概率分别为P和1-P,且认为它们的出现彼此 统计独立,则基带数据信号可表示为
f (t )
k
g (t kT )

信道（Channel）是通信系统中必不可少的 部分。信道是指以传输介质为基础的信号通 路。具体地说，信道是指由有线或无线电线 路提供的信号通路；抽象的说，信道是指定 的一段频带，它让信号通过，同时又给信号 以限制和损害。信道的作用是传输信号。

①基带传输是指由数据终端设备（DTE）送出的二进制“1” 或“0”的电信号直接送到电路的传输方式。基带信号未经调制， 可 以经过码形变换（或波形变换）进行驱动后直接传输。基带信 号 的特点是频谱中含有直流、低频和高频分量，随着频率升高， 其 幅度相应减小，最后趋于零。基带传输多用在短距离的数据传 输 中，如近程计算机间数据通信或局域网中用双绞线或同轴电缆 为 介质的数据传输。 ②大多数传输信道是带通型特性，基带信号通不过。采用调制 方法把基带信号调制到信道带宽范围内进行传输，接收端通过 解 调方法再还原出基带信号的方式，称为频带传输。这种方式可 实 现远距离的数据通信，例如利用电话网可实现全国或全球范围