1.2数据通信的基本概念 1.2.1信号与信道 c、信道( channe) 信道的主要技术指标:P49-50 比特率R(数据率):每秒传输多少二进制代码位数,单位:bps或b/s。 >信道容量C:信道能够传送的最大数据率,单位:bps或b/s 当信道上传送的数据率大于信道允许的数据率时,将因严重失真而失效。 奈奎斯特( H Nyquist)公式(用于有限带宽无噪声的理想信道) C=2H log2 L H-信道带宽(Hz)L数字信号离散值数(电平数,物理状态数) 香农( C. Shannon)公式(用于受噪声干扰的信道,所求为上限值 H loga 1+ H-信道带宽(Hz)S信号的平均功率,N噪声的平均功率 SN信噪比(如果信噪比Ⅹ单位为db,则式中=10gS/N,即S/N=10×10) 莆田学院计算机教研室2003-2
莆田学院计算机教研室 2003-2 1.2 数据通信的基本概念 1.2.1 信号与信道 c、信道（channel） 信道的主要技术指标： P49-50 ➢比特率R（数据率):每秒传输多少二进制代码位数，单位：bps或b/s。 ➢信道容量C：信道能够传送的最大数据率，单位：bps或b/s 。 当信道上传送的数据率大于信道允许的数据率时，将因严重失真而失效。 奈奎斯特（H.Nyquist）公式（用于有限带宽无噪声的理想信道): H-信道带宽（Hz) L-数字信号离散值数（电平数，物理状态数） 香农（C.Shannon）公式（用于受噪声干扰的信道，所求为上限值): H-信道带宽（Hz) S-信号的平均功率，N-噪声的平均功率 S/N-信噪比（如果信噪比X单位为db，则式中X=10lgS/N,即S/N=10x/10） = + N S C H log 2 1 C = 2H log2 L
1.2数据通信的基本概念 1.21信号与信道 C、信道( channel) 信道的主要技术指标:P49-50 >波特率B(码元速率):数字信号经调制后的传输速率(每秒传送的码元个数, 即调制后模拟电信号每秒钟的变化次数),单位:Baud。 B=1/(T调制周期) 波特率B与数据率R在数值上不一定相等 R=Blog2L C=Rmaxbmaxog2L) 许多情况下,通常信号只取两种不同的状态(0和1),即L=2,此时R=B。 >信道的时延:信号从信道的一端传到另一端所需的时间(电信号在电缆中的传 播速度约为光速的77%) >吞吐量:信道在单位时间内成功传输的总信息量,bps >出错率(误码率):计算机网络中要求低于106,即平均每传送1兆位,才错1 莆田学院计算机教研室2003-2
莆田学院计算机教研室 2003-2 1.2 数据通信的基本概念 1.2.1 信号与信道 c、信道（channel） 信道的主要技术指标： P49-50 ➢波特率B（码元速率）：数字信号经调制后的传输速率（每秒传送的码元个数， 即调制后模拟电信号每秒钟的变化次数），单位：Baud。 B=1/T （T-调制周期） 波特率B与数据率R在数值上不一定相等。 R=Blog2L ( C=Rmax=Bmaxlog2L ) 许多情况下，通常信号只取两种不同的状态（0和1），即L=2，此时R=B。 ➢信道的时延：信号从信道的一端传到另一端所需的时间（电信号在电缆中的传 播速度约为光速的77%） ➢吞吐量：信道在单位时间内成功传输的总信息量，bps ➢出错率（误码率）：计算机网络中要求低于10-6，即平均每传送1兆位，才错1 位
1.2数据通信的基本概念 1.2.1信号与信道 d、调制( modulation 通信信号在类型不匹配的信道上传输时,必须进行调制( Modulation)。 数一模 模一数 ∽—通信线路 PC Modem Modem PC a数字信号在模拟信道上传输时要进行调制(数模转换),以解决失真等问题 调制机理:信号+载波 ◆幅移键控(ASK,调幅)用载波的不同振幅分别代表1和0 ◆频移键控(FSK,调频)用两个不同频率的载波分别代表1和0 ◆相移键控(PSK,调相)用载波的相位变化代表1和0 011110101110 ASK FSKHAAA→ PKK 莆田学院计算机教研室2003-2
莆田学院计算机教研室 2003-2 1.2 数据通信的基本概念 1.2.1 信号与信道 d、调制（modulation） 通信信号在类型不匹配的信道上传输时，必须进行调制（Modulation）。 数—模 模—数 通信线路 PC Modem Modem PC a.数字信号在模拟信道上传输时要进行调制(数模转换)，以解决失真等问题： 调制机理： 信号+载波 ◆幅移键控（ASK，调幅） 用载波的不同振幅分别代表1和0 ◆频移键控（FSK，调频） 用两个不同频率的载波分别代表1和0 ◆相移键控（PSK，调相） 用载波的相位变化代表1和0
1.2数据通信的基本概念 1.2.1信号与信道 d、调制( modulation)P62-64 b模拟信号在数字信道上传输时,要先进行脉冲编码调制(PCM, Pulse code modulation): ◆取样:按信号最高频率fma的两倍频率取样可精确还原(№ yquist Theoren,奈奎斯 特定理) ◆量化:将取样获得的脉冲信号在振幅上进行数值分级(我国标准中量化分为256个等 级) ◆编码:将量化后的数值转换为对应的二进制编码 几数宇传输 模拟信号 采样 量化 PC编码 (sampling)(quantization) (coding 莆田学院计算机教研室2003-2
莆田学院计算机教研室 2003-2 1.2 数据通信的基本概念 1.2.1 信号与信道 d、调制（modulation） P62-64 b.模拟信号在数字信道上传输时,要先进行脉冲编码调制(PCM, Pulse Code Modulation): ◆取样：按信号最高频率fmax的两倍频率取样可精确还原（Nyquist Theorem，奈奎斯 特定理） ◆量化：将取样获得的脉冲信号在振幅上进行数值分级（我国标准中量化分为256个等 级） ◆编码：将量化后的数值转换为对应的二进制编码
1.如果声音数据限于4002以下的频率那么每秒 少次可 如果使用7位二进制编码表示采样,允许有多少 个量化级?这种情况下数据传输率是多少? C=2Hlog,L LLL■题●2 奈奎斯特定玛答案 ◆套斯800(+)(奈氏定理 要以每秒2次的频 ◆只要接受128个(2 k样两次(一周期 则接受方每秒只需 采样信号8 刻56000518000×7) 次,就能完整地 恢复信号。 模拟信号脉码调制:采样 量化 编码 111 119 118 101 101 011 011 字化编码为 010 010 ,1-018-101-118 001 111-118-101-011 010818-011-100 模似信号 图脉码调制 莆田学院计算机教研室2003-2
莆田学院计算机教研室 2003-2 1.2 数据通信的基本概念 1.2.1 信号与信道 d、调制（modulation） P62-64 奈奎斯特定理: ◆ 奈奎斯特指出，如果媒体传输的最大频率为f ，那么接受方只要以每秒2f 次的频 率进行采样，就能完整地重现信号 ◆ 只要接受方以1/( 2 f)秒的时间间隔进行采样，或者每个周期采样两次（一周期= 1/f ），就能重现信号。举例来说，若最大频率为4000 Hz ，则接受方每秒只需 采样信号8 0 0 0 次。换句话说，只要每隔1 / 8 0 0 0秒采样一次，就能完整地 恢复信号。 模拟信号脉码调制 ：采样 → 量化 → 编码 如果声音数据限于4000Hz以下的频率,那么每秒 采样多少次可满足完整地表示声音信号的特征? 如果使用7位二进制编码表示采样,允许有多少 个量化级?这种情况下数据传输率是多少? 答案: 8000 （Hz) (奈氏定理) 128个(27 ) 56000bps(8000×7) C = 2Hlog2L