文档介绍：数据通信基础知识
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基本概念
信号
是消息或数据的电磁编码。信号的时域特性表示为时间t的函数，信号的数学描述一般是以时间t为自变量，以某种物理量（如电压）为因变量。
分为模拟信
(即信号的能量衰减到原来的一半)时所对应的频率称为信道的截止频率fc。 (cut-off frequency)即低通信道的有效带宽(0~fc）
任何信道都有fc，信道的截止频率或带宽是由其固有的物理特性决定的。
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信道截止频率
10lg 2  3
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结论
信道的带宽决定对其通过信号的带宽，因而对于有限带宽信道必须限制信号的带宽，即限制信号的数据传输率；否则输出信号就会畸变。
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以01100010为周期信号的频谱
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信道的最大数据传输率
基本概念
码元速率
调制速率，波特率，信号单元速率
信号每秒钟传输的脉冲（码元）数：
数据传输率
信息速率
信号每秒钟传输的信息量（比特/秒）：
V为信号的电平级数
两者的关系：
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码元
同步脉冲
t
码元1
码元2
码元3
码元4
码元5
信号
码元(Code Cell)：时间轴上的一个信号编码单元
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信息量的度量
香农规定：一个消息所荷载信息量I，等于它所表示
事件发生的概率P的倒数的对数。
信息量的计算公式：I=loga(1/P)= -loga(P)
信息量的单位：
如果对数以2为底，单位为比特（b）。
如果对数以e为底，单位为奈特（nat)。
如果对数以10为底，单位为哈特莱（Hartley）。
事件发生的概率越高，信息量越少。
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Nyquist定理
Nyquist（1924）推导出带宽为H的理想(无噪声)信道的最大数据传输率为
Rmax = 2H*log 2V (bps)
其中V为信号电平的量化等级。
公式说明数据传输率随信号编码级数增加而增加。
例子
一个带宽为3000Hz的无噪声信道在传输二进制数字信号其最大数据传输率不超过6000bps。
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Shannon定理
Shannon（1948）推导出对于带宽为H，信噪比为S/N的有噪声信道，其最大数据传输率Rmax为：

其中信号功率与噪声功率的比值称为信噪比(Signal-to-Noise Ratio)；我们一般使用分贝(dB)来表示信噪比。
例子：一个带宽为3000Hz信噪比为30dB的信道其最大数据传输率不超过C=3000*log2(1+1000) ≈30Kbps
S/NdB = 10 log10 S/N
Rmax = H*log 2 (1 + S/N) (bps)
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结论
若把信息传输速率增加到信息容量以上，哪怕超过一点，那么被正确接受的概率就会趋于零。
在实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。这是因为在实际的信道中，信号还要受到其他损伤，如各种系统外的噪声干扰以及在传输和处理中产生的其他失真等。
当信噪比太小，不能保证通信质量时，可用增加带宽来提高信道容量，即以带宽换功率。
无论信号编码分多少级，香农公式给出了信道能达到的最高传输速率，原因是噪声的存在将使编码级数不可能无限增加。
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传输介质
数据传输总是通过某种传输媒体在发送设备和接收设备之间进行。传输媒体可以划分为导线的或无导线的两类。无论属于哪一种类别，通信都以电磁波的形式发生。使用导线媒体，波的传播被限制到一条物理通路；导线媒体的例子有双绞线、同轴电缆和光导纤维。无导线媒体提供发射电磁波的手段，但不约束传播的通路；无导线传播的例子有通过空气、真空和海水的通信。常用的无线通信系统有无线电、微波、卫星、红外线、激光等等。
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双绞线
双绞线由两条互相绝缘的铜线组成，其典型粗细为直径1mm，这两条线像螺纹一样拧在一起，这样可以减少邻近线路的电气干扰。双绞线最常见的应用是电话系统。
虽然双绞线主要是用来传输模拟声音信息的,但同样适用于数字信号的传输,特别适用于较短距离的信息传输。采用双绞线的局域网的带宽取决于