文档介绍：计算机网络课件
湖南文理学院电信学院毛小燕
芙蓉通信、自动化11级
2013-2014年上学期
4
2 数据传输
主要内容
数据通信的基础知识
重点
信道的极限容量、信道的极限信息传输速率等基本概念
几种传输介质特点比较
信道编码,信道复用技术基本工作原理
数字传输系统基本工作原理
难点
正确区分并计算信道的极限容量、信道的极限信息传输速率等;
CRC循环冗余检测
曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码
数据通信的基础知识
1、数据:信息的载体、表现形式,数值、文本、话音、图形和图像等;模拟数据和数字数据。 2、信号:数据是通过物理信号进行传输,用其特征参数表示数据。
根据信号物理参量基本特征的不同,可分为模拟信号,数字信号
1、模拟信号:电话、传真、电视信号等
模拟信号——随时间连续变化的电流、电压或电磁波;幅度取值是连续的
2、数字信号:电报信号、数据信号等
数字信号——一系列离散的电脉冲;幅度取值是离散的
3、信道:传送信号的介质。
波特率又称信号传输速率B:编码后传输信号在信道上的传输速率,每秒钟传输信号变化的次数,波特(baud),码元传输速率。
B=1/T (Baud)    ...... ⑴
式中 T为信号码元的宽度,单位为秒.
比特率又称数据传输速率R --每秒传输的数据(编码前的数字数据)的二进制位数,b/s, 或bps。
R=1/T * log 2 N (bps) ...... ⑵
式中 T为一个码元信号的宽度,单位为秒;
N为对一个码元编码采样的离散值的个数;
log 2 N为每个码元的bit数。
数据传输速率也称。
4、波特率与比特率
码元:时间轴上一个信号的编码单元。
t
码元1
码元2
码元3
码元4
码元5
信号
T
波特率与比特率的关系
由⑴、⑵式得:
R = B*log2 N (bps) ......⑶
或 B = R / log2 N (Baud) ......⑷
[例1]采用四相调制方式,即N=4,且一个数字脉冲信号的宽度T=833x10-6秒,则:
(1)f = 1/(833*10-6 )= 1200 Hz
(2)R=1/T*log2N=1/(833x10-6)*log24=2400 (bps) (3)B=1/T=1/(833x10-6)=1200 (Baud)
*
5、信道容量(信道最大数据传输速率)
信道容量:一个信道的最大数据传输速率,单位:位/秒(bps)
信道容量与数据传输速率的区别:
信道容量表示信道的最大数据传输速率,是信道传输数据能力的极限;
数据传输速率是实际的数据传输速率。像公路上的最大限速与汽车实际速度的关系一样。
影响信道容量的主要因素是噪音。
Nyquist证明,无噪声下的信道的最大信号传输速率Rmax与
信道带宽B的关系,即奈奎斯特--无噪信道容量公式: Rmax=2*B*log2N (bps) ......⑸ 式中B为信道的带宽,单位Hz;N为对一个码元抽样的离散值个数。 说明在无噪声的理想条件下,信道的容量与采样量化从正比。
[例2] 普通电话线路带宽约3kHz,若码元抽样的离散值个数N=16,
则最大数据传输速率:
Rmax=2*3k*log216=24kbps。
(1)无噪声下的信道容量(奈奎斯特定理)
N 最大数据率
2 6000 b/s
4 12000 b/s
8 18000 b/s
16 24000 b/s
32 30000 b/s
(2)有噪声下的信道容量(香农定理)
Shannon证明,对于带宽为B,信噪比为S/N的有噪声信道,其最大数据传输率Rmax为
Rmax = B*log 2 (1 + S/N) (bps) ......⑹
其中S/N为信号功率与噪声功率的比,称为信噪比(Signal-to-Noise Ratio);我们一般使用数值10*log10S/N ---分贝(dB)来表示信噪比。
[例3]已知信噪比为30dB,带宽为3kHz,求信道的最大数据传输速率。
∵ 10log10(S/N)=30  ∴S/N=10(30/10)=1000
∴Rmax=3k log2(1+1000)≈30kbps
‘S/N’是一个符号
Nyquist公式和Shannon公式的比较
C = 2B log2N
用于理想信道
数据传输率随信号抽样的离散值个数增加而增加。
C = B log2(1+S/N)
用于有噪声信道(实际的信道总是有噪声!)
无论信号抽样的离散值个数增加到多少,此公式给出了有噪声信道可能达到的最大数据传输速率上限