1、基本概念、基本術語和數據通信系統
1.基本概念和基本術語
數據：能夠由計算機處理的數字、字母和符號等具有一定意義的實體。
分類：模擬數據可以在一定的數據區域中取連續的值，如聲音和圖像；數字數據只能取離散的數值，如整數、二進制序列。
信號：是數據的具體表現形式。
分類：從通信的發送端所產生的信號形式來看
模擬信號：在各種介質上傳送的連續變化的電磁波。
數字信號：在介質上傳送的電壓脈沖序列。
從通信線路上傳送的信號來看
基帶信號：將數字信號1或0直接用兩種不同的電壓來表示，在線路上傳輸。
寬帶信號：將基帶信號進行調制后形成的頻分復用模擬信號。
信道：一般用來表示某一個方向上傳送信息的邏輯意義上的媒體。
分類：傳送模擬信號的模擬信道和傳送數字信號的數字信道。
信號的傳輸方式：
模擬傳輸：將信息在傳輸介質中以模擬信號傳輸的傳輸方式。?
數字傳輸：將信息在傳輸介質中以數字信號傳輸的傳輸方式。
2.數據通信系統
| ? | 數據通信 | 電話、電報業務 |
| 通信對象 | 人-機、機-機之間通信 | 人-人之間通信 |
| 通信信號 | 具有一定含義的二進制形式的字母、數字和符號 | 連續的語音信號或某種意義的報文 |
| 通信可靠性 | 誤碼率要求較高 | 誤碼率要求較低 |
| 通信復雜性 | 需要嚴格的協議，控制復雜 | 控制簡單 |
數據通信：依據通信協議，利用數據傳輸技術在兩個功能單元之間傳遞數據信息的技術，它可以實現計算機與計算機、計算機與終端、終端與終端之間的數據信息傳遞。
數據通信系統：是通過數據電路將分布在原地的遠程終端設備如計算機系統連接起來，實現數據傳輸、交換、存儲和處理的系統。
數據通信系統的組成：主要由遠程終端設備、數據電路、中央計算機系統三部分組成。
數據終端設備DTE：由數據輸入設備（數據源）、數據輸出設備（數據宿）和傳輸控制器組成。?
數據電路端接設備DCE：是DTE與傳輸信道的接口設備，在DTE和傳輸線路之間提供信號變換和編碼功能，并負責建立、保持和釋放數據鏈路的連接。
常用的DCE有調制解調器和數據服務單元。?
1.遠程終端設備：使用一般終端，具有一定的數據處理能力及發送和接收數據的能力，屬于數據終端設備DTE。
2.數據電路：由傳輸信道（傳輸線路）及兩端的數據電路端接設備DCE組成，位于遠程終端設備和中央計算機之間，為數據通信提供數字傳輸信道。
傳輸信道包括通信線路和通信設備。
3.中央計算機系統：由通信控制器及主機構成，也屬于DTE。
通信控制器：是對DTE的信號進行差錯控制、終端接續控制、傳輸順序控制、切斷控制等，同時將線路的信號從并行轉成串行或反之。
主機則主要進行數據處理。
2、模擬傳輸系統
1.模擬數據以模擬信號傳輸
傳統的電話系統，采用分級交換；長途干線采用頻分復用的傳輸方式，即所謂的載波電話。
2.數字數據以模擬信號傳輸
在模擬信道中進行數字傳輸，必須先將數字信號轉換為模擬信號！
解決辦法：選取某一頻率的正（余）弦模擬信號作載波信號，運載所要傳送的數字信號。
實現的具體方法：用要傳送的數字信號改變載波的幅值、頻率或相位，然后使之在信道上傳送，到達信道的另一端再將數字信號從載波上提取出來。
調制：將數字信號放到載波上去的過程，即將數字信號變換模擬信號的過程，實現設備稱為調制器（Modulator）；
解調：是從載波上提取信號的過程，即將模擬信號變換為數字信號的過程，實現設備稱為解調器（DEModulator）。
調制解調器（MODEM）是既能實現調制又能實現解調的設備。
1.調制方法
①調幅（AM）：即載波的幅度隨數字信號的值改變，也稱為幅移鍵控法ASK。
特點：技術簡單，抗干擾性較差，適合光纜使用。?
②調頻（FM）：即載波的頻率隨數字信號的值改變, 也稱為頻移鍵控法FSK。
特點：抗干擾性較高，但所占頻帶較寬，是常用的一種調制方法。③調相（PM）:即載波的相位隨數字信號的值改變，也稱為相移鍵控法PSK。
特點：抗干擾性較高，數據傳輸速率高，實現復雜。
調相又可以分為：
絕對調相：用固定的不同相位分別代表數字信號1和0。
相對（差分）調相：用相對最近前一組位相位的變化來代表數字信號。?
相對調相比絕對調相更易實現，且具有更好的抗干擾性和更高的數據傳輸速率。
2.調制解調器
按調制方法分可分為：調頻調制解調器、調相調制解調器和復合調制的調制解調器；
按數據率分可分為：低速調制解調器（低于600bps）、中速調制解調器（600bps-9600bps）和高速調制解調器（高于9600bps）；
按撥號方式分可分為：手動撥號和自動撥號；
此外，還可分為內插和外接式調制解調器等等。
3.數字數據以數字信號傳輸
數字數據可以數字信號傳輸，但需對信號進行編碼以提高數據傳輸的效率和實現通信雙方的信號同步。
常用編碼：不歸零碼、歸零碼、曼徹斯特碼和差分曼徹斯特碼。
單極性不歸零碼：用零電壓代表“0”，用正電壓代表“1”，采樣時間為每個碼元時間的中間點,判決門限為半幅度電平。
不歸零碼NRZ是一種最簡單和最原始的編碼方式，可分為單極性不歸零碼和雙極性不歸零碼。 優點：有效利用了帶寬，簡單，低頻相應性能較好。
缺點：當連續發送“1”或“0”時，難以確定每位的開始或結束。
雙極性不歸零碼用負電壓代表“0”，用正電壓代表“1”，采樣時間為每個碼元時間的中間點，但判決門限為零電平。
不歸零碼NRZ
是一種最簡單和最原始的編碼方式，可分為單極性不歸零碼和雙極性不歸零碼。 優點：有效利用了帶寬，簡單，低頻相應性能較好。
缺點：當連續發送“1”或“0”時，難以確定每位的開始或結束。
單極性歸零碼：發送“1”信號時發出一個短于一個碼元時間寬度的正脈沖，發送“0”信號時，則完全不發出任何電流。
歸零碼特點：每一個碼元脈沖間要有間隔，脈沖寬度比碼元間隔短，其采樣時間和判決門限與不歸零碼類似。
歸零碼優點：接收端可以從收到的脈沖間隔中得到同步信息。
歸零碼缺點：當出現長時間“0”碼時，同步信號將會丟失。
雙極性歸零碼：發送“1”信號時發出一個短于一個碼元時間寬度的正脈沖，發送“0”信號時發出短于一個碼元時間寬度的負脈沖，其余時間則不發出任何電流。
歸零碼特點：每一個碼元脈沖間要有間隔，脈沖寬度比碼元間隔短，其采樣時間和判決門限與不歸零碼類似。
歸零碼優點：接收端可以從收到的脈沖間隔中得到同步信息。
歸零碼缺點：當出現長時間“0”碼時，同步信號將會丟失。
單極性歸零碼：發送“1”信號時發出一個短于一個碼元時間寬度的正脈沖，發送“0”信號時，則完全不發出任何電流。
歸零碼特點：每一個碼元脈沖間要有間隔，脈沖寬度比碼元間隔短，其采樣時間和判決門限與不歸零碼類似。
歸零碼優點：接收端可以從收到的脈沖間隔中得到同步信息。
歸零碼缺點：當出現長時間“0”碼時，同步信號將會丟失。
雙極性歸零碼：發送“1”信號時發出一個短于一個碼元時間寬度的正脈沖，發送“0”信號時發出短于一個碼元時間寬度的負脈沖，其余時間則不發出任何電流。
歸零碼特點：每一個碼元脈沖間要有間隔，脈沖寬度比碼元間隔短，其采樣時間和判決門限與不歸零碼類似。
歸零碼優點：接收端可以從收到的脈沖間隔中得到同步信息。
歸零碼缺點：當出現長時間“0”碼時，同步信號將會丟失。
曼徹斯特碼：是自帶同步信號的編碼，常用于局域網的傳輸。
特點：每一位中間均有一次跳變，該跳變既作為時鐘信號又作為數據信號；每位編碼的前半位表示數據信號的實際取值，后半位與之相反。
優點：克服了不歸零碼和歸零碼的同步信號丟失問題。
4.模擬數據以數字信號傳輸
數字傳輸的過程:
發送端：將模擬信號通過編碼器（Coder）變換為數字信號。
接收端：將收到的數字信號用解碼器（Decoder）還原成模擬信號。
編碼解碼器(Codec):既有編碼功能又有解碼功能的裝置。
脈碼調制技術(Pulse Code Modulation-PCM)：將模擬信號轉變成數字信號的技術，常用于對聲音信號進行處理。
脈碼調制過程的三個步驟：采樣、量化和編碼。
1.采樣：按照一定的時間間隔采樣測量模擬信號幅值。
采樣定理：只要采樣頻率不低于模擬信號最高頻率的2倍，就可以從采樣脈沖信號無失真的恢復出原來的模擬信號。
2.量化：將采樣點測得的信號幅值分級取整的過程。
經過量化后的樣本幅度為離散的整數值，而不是連續的值。
3.編碼：用相應位數的二進制碼表示已經量化的采樣樣本的量級。
如果有N個量化級，則二進制位的位數為log2N。
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