第01章数据通信基础综述.doc

第01章 数据通信基础 一、傅立叶级数 任何一个周期为T的函数g（t），都可以展开成多个（可能无限个）正弦和余弦函数的和，我们称这种展开式为傅里叶级数，如下图所示，其中f = 1/T 是基频，an 和bn是n次谐波的正弦和余弦振幅，a0是常数。 an 2 T ∫ 2/T -2/T = g(t) cos(nωt) dt bn 2 T ∫ 2/T -2/T = g(t) sin(nωt) dt a0 2 T ∫ 2/T -2/T = g(t) dt g（t） = ∑ ∞ n=1 1 2 a0 + an sin（2πnft） bn cos（2πnft） ∑ ∞ n=1 + 在上面的式子中 傅立叶级数还可以写成如下图所示的形式 A0 = a0 A n = ( an 2 + bn2 ) -2 φn = - arctan ( bn/ an ) · 其中 ∞ · 1 2 A0 + An cos（nωt+φn） ∑ n=1 g（t）= 根据傅立叶级数可得：任何满足一定条件的周期信号都可以分解成直流信号和无限多个余弦信号。A0/2叫直流分量， A1cos (ωt+φ1 ) 叫基波或一次谐波，Ancos (ωt+φn ) 叫n次谐波 二 通信系统模型 信源 变换 信道 变换 信宿 噪声 m（t） s（t） r（t） m（t） ~ 通信系统模型如上图，其中信源产生携带了信息的信号，信宿接收携带了信息的信号；信号在进入信道时要变换为适合信道传输的形式，在进入信宿时要变换为适合信宿接收的形式 三 基本概念 1 信号 信号是信息的载体，表现为随时间变化的物理量，如电压 2 模拟信号 随时间连续变化的信号是模拟信号，其波形是连续的 3 数字信号 对模拟信号进行抽样，就得到了离散信号，对离散信号再进行量化，就得到了数字信号。数字信号的波形是一个脉冲序列。数字信号又分为2进制信号和多进制信号 4 模拟信道 传输模拟信号的信道 5 数字信道 传输数字信号的信道 6 模拟传输 信源产生的是模拟信号并通过模拟信道传输，这种传输方式叫模拟传输；模拟传输不关注所传输信号的内容，只关注尽量减少信号的衰减和噪声。长距传输时、采用放大器放大信号，但同时也放大了信号中的噪声 7 数字传输 如果信源产生的是数字信号，无论用数字信号传输，还是用模拟信号传输，都叫数字传输；如果信源产生的是模拟信号，但通过数字信道传输，也叫数字传输；数字传输关注信号的内容，通过信号???生技术延长传输距离，可消除噪声的累积 8 基带信号 信源发出的未经调制的信号叫基带信号，分为数字基带信号和模拟基带信号 12 宽带传输 宽带信号是将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号 四 信号变换 1 数字数据用模拟信号表示 0 1 0 1 0 1 · · · · · · · · · · · · · · · · 00 01 10 11 调幅（ASK，Amplitude Shift Keying） 调频（FSK，Frequency Shift Keying） 调相（PSK，Phase Shift Keying） 正交调相（QPSK） QPSK QPSK-16 · · · · 2 数字数据用数字信号表示 单极性码——有两种信号电平，正电平和0电平 极 性 码——有两种信号电平，正电平和负电平 双极性码——有三种信号电平，正、负和0电平 归 0 码——每个码元总有半个比特间隔是0电平 不归0码——除归0码外，其余的都是不归0码 双 相 码——每个码元总在半个比特处有跳变 1）单极性不归0码 简称单极性码，正电平表示0，负电平表示1 不具备自同步特性 2）极性不归0码 简称极性码，正电平表示0，负电平表示1 不具备自同步特性 3）信号交替反转编码AMI 信号交替反转码属于双极性（不归0）码 正电平和负电平都表示1，0电平表示0 正负脉冲交替出现，即如果前一个2进制数字1用正电平表示，则下一个2进制数字1必须用负电平表示，反之也然 有利于检错，因为接收机很容易发现AMI违例。如果收到的信号不符合正负脉冲交替出现的规律，我们称这种情况叫AMI违例 不具备自同步特性 5）双极性归零码 简称归零码RZ，每个码元都在半比特处跳至0电平，正电平到0电平的跳变表示0，负电平到0电平的跳变表示1 每个码元中间都有跳变，所以有自同步特性 6）见1翻转不归0码NRZ_1 码元的起始处有跳变表示1，码元的起始处无跳变表示0 没有自同步特性 7）曼彻斯特码 属