第二章数据通信基础2.1数据通信系统2.1.1数据通信系统的组成传输系统2.1.1数据通信系统应解决的主要问题2.2信号和数据编码2.2.1模拟信号和数字信号简单模拟信号（正弦波信号）数学表达式：x(t)=Asin(2πft+Ф)三个参数：振幅，频率，相位复杂模拟信号复杂模拟信号可以被分解为多个正弦波的迭加数字信号：是离散的、值的变化是瞬时发生的信号。比特间隙：发送一比特所用时间。比特率：每秒钟发送的比特数。单位是Bps有效带宽：数字信号是由多个频率信号的叠加而成，如果只传输有重要振幅分量的频率信号，而输出端能够以合理的精度恢复信号，则这个上限频率就是有效带宽。介质带宽：传输介质只能传输某些频率范围内的信号。信道容量：传输介质可以传输的最大比特率，依赖于编码技术。数字信号通过实际的信道1924年，奈奎斯特(Nyquist)就推导出了著名的奈氏准则。奈奎斯特给出了无噪声(理论状态)情况下码元速率与信道带宽的关系：B=2×H其中：H是信道的带宽；与数据传输率的关系：C=2×H×log2N香农（Shannon）定理实际的信道总是要受到噪声的干扰，香农（Shannon）定理描述了有限带宽有随机热噪声信道的最大传输速率与信道带宽和信号噪声功率比之间的关系。香农定理的公式:C=H×log2(1＋S/N)其中：H是信道带宽，S是平均信号功率，N是平均噪声功率，信噪比（S/N）通常用分贝（dB）表示，分贝数=10×log10（S/N）例题1：电话线的带宽为3kHz，每个码元可能取16个值，求最大的数据传输率？根据(Nyquist)定律：C=2×H×log2N=2×3kHz×log216=2×3×4=24kbps例题2：信噪比为30db，带宽为3kHz，最大数据传输率为多少？根据Shannon定理：C=H×log2(1＋S/N)=3kHz×log2(1+1000)=30kbps香农公式表明请注意2.2.2数字—>数字编码在这种编码形式下，由计算机产生的0、1比特序列被转换成一串可以在导线上传输的脉冲电压(有两种电压值)。这种编码有很多种,介绍几种常见的:①单极性编码电压是单极性,高电平表示1、低电平表示0。缺点是有直流电平，要求带宽高，无法同步(需依赖附加线)。②极化编码极化编码采用两个电压：一个正电压，一个负电压。通过使用两个电压，减轻了单极性编码中的直流分量问题。极化编码最常见的有三种：1.非归零编码（NRZ）；2.归零编码(RZ)；3.双相位码。非归零编码双相位编码双相位编码中，信号在每比特间隙的中间发生改变但并不归零，而是转为相反的一极。每个比特中间的跳变可用于同步。双相位编码有两种方式：曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。曼彻斯特编码在每个比特间隙中间引入跳变来表示不同的比特和同步信息。一个负电平到正电平的跳变代表比特1，一个正电平到负电平的跳变代表比特0在差分曼彻斯特编码中，比特间隙中间的跳变用于携带同步信息。每个比特间隙的开始位置有跳变代表比特0，没有跳变则代表比特1。2.2.3数字—>模拟编码几个相关的概念：幅移键控(ASK—Amplitudeshiftkey)用载波的不同幅度代替数字1，0例如：高幅表示0，低幅表示1。调幅收音机AM是ASK的例子。缺点是抗干扰能力差。频移键控(FSK—Frequencyshiftkey)用载波的不同频率表示1和0例如:高频表示0，低频表示1调频收音机是FSK的例子优点是抗干扰能力比ASK好相移键倥（PSK—Phaseshiftkey）调制载波的相位：不同的相位表示1和0。例如：相位0标示0，相位180表示1PSK可以用更多的状态表示二进制位，是调制技术主要应用的技术。例如，用0相位代表00，用90相位表示01，用180相位代表10，用270相位表示11。这样每种相位的正弦信号可以表示两位二进制信息。PSK调相技术正交调幅(QAM):ASK和PSK结合起来的编码方法A/D数据采集，主要应用自动控制系统需要3步:①采样：将连续的模拟信号离散化②量化：离散的采样值用2进制位数量化③编码：对量化后的数据用2进制编码PCM脉冲编码调制采样定理（Shannon)：采样频率大于信号最高频率的2倍。模拟—>模拟编码波特率与比特率的关系为：S=B×Log2N（N：码元状态数）例如：两相调制(单个调制状态对应1个二进制位)的比特率等于波特率；四相调制(单个调制状态对应2个二进制位)的比特率为波特率的两倍；八相调制(单个调制状态对应3个二进制位)的比特率为波特率的三倍。02.3线路配置和传输方式2.3.1线路配置②多点连接2.3.2传输模式②串行和并行传输并行特点：一次