文档介绍：第二章数字通信基本原理 数据传输 数据和信号?数据是信息的表示形式,它是计算机处理的对象。数据的类型有:文本、图像、音频和视频。?数据自身的特性又可分为数字数据和模拟数据。模拟数据的值是连续变化的,而数字数据的值只能取若干有限的离散值。?文本表示文字信息, 世界上有各种不同的语言和文字, 采用一个或多个字节的比特序列编码来代表文字。举例: ASCII 、 Unicode 分别 1、2 字节表示。?图像是视觉信息的表示形式, 它是由许多称为像素的点在行和列上排列而成的二维信息结构, 每个像素点的值代表该像素点的亮度或颜色, 全部像素点的集合就表示一幅图像。例如: 400 × 600=24 万像素。如果是数字图像,若每像素量化为 8 比特,则该图像的大小是 Mb 。?视频数据是影像信息的表示形式, 可由摄像机拍摄获得也可以由图像序列组合而成。例如,电视信号就是由每秒 25 帧的图像序列组合而成的。视频信号的特点是数据量大, 如果由上面的图像构成的视频, 则它的数据率为 × 25= 48 Mb /s。视频数据也是一个连续的数据流, 在传输中对传输的延迟变化要求很严格。?信号是信息在媒体上的表示形式,它以电磁能量的方式在媒体上传输。信号也分为模拟信号和数字信号两种形式。在通信和网络中的信号有电信号和光信号两类信号。 模拟传输系统和数字传输系统?模拟数据模拟信号传输系统无线电广播、传统的有线电视网、早期的固定电话和第一代移动电话均属于这一类型,通常是把模拟的语音或视频调制到高频信号上进行传输。?模拟数据数字信号传输系统由于数字传输的优越性,要将模拟数据在数字信道上传输,必须要将模拟数据变为数字信号。通常采用 PCM 编码和Δ调制( delta modulation ),先把模拟数据变为数字数据,然后再把数字数据变为数字信号在信道上传输。现代的固定电话系统只在用户到端局的几公里的传输是模拟的,到了交换局以后已是数字传输,到了用户接收端又还原为模拟数据。因此,可以把固定电话系统看作模拟数据在数字信道的传输系统。?数字数据模拟信号传输早期的固定电话系统全是模拟系统,为了能在电话网上传输数字数据, 采用调制解调器,将数字数据变为模拟信号在电话网上传输。传统的有线电视网( CATV )是模拟传输系统,使用线缆调制解调器( Cable Modem )可以传送数字数据;无线局域网也是数字数据模拟传输系统。?数字数据数字信号传输计算机网络属于这一类。基带传输数字数据通过线路编码转换成数字信号在链路上传送的例子。 信号分析基础通信系统中要传输的是包括信息的信号,因此对通信系统分析离不开信号的分析。描述信号的基本方法是用其数学表达式,通常为时间的函数,绘出函数的图形(称为信号的波形) ,这种方法称为“时域分析法”。时域分析法对于计算信号的某时刻的值很方便,但用其分析信号更多特征,往往较困难。一般地,利用傅里叶变换技术将时域信号被换到频域进行分析,以确定信号的带宽,是否可提取时钟信号等问题,这种方法称为“频域分析法”。 信号的频谱分析分析信号的频域分布,可以确定信号的带宽,以合理分配信道。傅里叶变换可以使信号的时域和频域建立对应关系。(1) 周期信号及频谱分析周期信号的傅里叶级数表达式如下( ) jn t n f t c e ???????其中, nc 为傅里叶系数,写为 1 ( ) jn t n c f t e dt T ????????, 1 2 / T ? ??。| nc |--ω关系图称为振幅频谱(简称频谱) 周期性矩形信号的频谱(手写) (改) (a) (b) 图 2-4 周期性矩形脉冲信号的频谱注:振幅频谱的物理意义(手写) 结论: ?周期性矩形脉冲的频谱是离散的并纵轴对称?周期性矩形脉冲的包络线是抽样函数?从频谱图中可以看到信号包含哪些谐波分量及其振幅大小?因为信号的能量与振幅的平方成正比,信号的能量主要集中在第一个过零点的单边频率范围?τ越小,带宽越大(2) 矩形脉冲信号对于矩形脉冲信号(改) (a) (b) 图 2-3 单个矩形脉冲信号及其频谱图对于 2-3(a) 所示的单矩形脉冲信号, 根据傅里叶变换公式, 求得矩形脉冲函数的频谱为( ) F?, 其频谱图如图 2-3(b) 所示。 2 ( ) ( ) = sin( ) 2 j tE F f t e dt ????????????(手写) 结论: ?非周期函数的频谱是连续的并关于纵轴对称?可以看出信号包含哪些频率分量及其振幅?单个矩形脉冲的包络线是抽样函数?单个矩形脉冲的能量集中在第一个过零点的单边频率范围?τ越小,带宽越大(3) 冲激信号及频谱时域