1、基本概念、基本術(shù)語和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)
1.基本概念和基本術(shù)語
數(shù)據(jù)：能夠由計算機處理的數(shù)字、字母和符號等具有一定意義的實體。
分類：模擬數(shù)據(jù)可以在一定的數(shù)據(jù)區(qū)域中取連續(xù)的值，如聲音和圖像；數(shù)字數(shù)據(jù)只能取離散的數(shù)值，如整數(shù)、二進制序列。
信號：是數(shù)據(jù)的具體表現(xiàn)形式。
分類：從通信的發(fā)送端所產(chǎn)生的信號形式來看
模擬信號：在各種介質(zhì)上傳送的連續(xù)變化的電磁波。
數(shù)字信號：在介質(zhì)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(shù)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(diào)制后形成的頻分復(fù)用模擬信號。
信道：一般用來表示某一個方向上傳送信息的媒體。
分類：傳送模擬信號的模擬信道和傳送數(shù)字信號的數(shù)字信道。
信號的傳輸方式：
模擬傳輸：將信息在傳輸介質(zhì)中以模擬信號傳輸?shù)膫鬏敺绞健?
數(shù)字傳輸：將信息在傳輸介質(zhì)中以數(shù)字信號傳輸?shù)膫鬏敺绞健?br>2.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)
數(shù)據(jù)通信
電話、電報業(yè)務(wù)
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(shù)字和符號
連續(xù)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(fù)雜性
需要嚴(yán)格的協(xié)議，控制復(fù)雜
控制簡單
數(shù)據(jù)通信：依據(jù)通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在兩個功能單元之間傳遞數(shù)據(jù)信息的技術(shù)，它可以實現(xiàn)計算機與計算機、計算機與終端、終端與終端之間的數(shù)據(jù)信息傳遞。
數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)：是通過數(shù)據(jù)電路將分布在原地的遠程終端設(shè)備如計算機系統(tǒng)連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、交換、存儲和處理的系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成：主要由遠程終端設(shè)備、數(shù)據(jù)電路、中央計算機系統(tǒng)三部分組成。
數(shù)據(jù)終端設(shè)備dte：由數(shù)據(jù)輸入設(shè)備（數(shù)據(jù)源）、數(shù)據(jù)輸出設(shè)備（數(shù)據(jù)宿）和傳輸控制器組成。
數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備dce：是dte與傳輸信道的接口設(shè)備，在dte和傳輸線路之間提供信號變換和編碼功能，并負責(zé)建立、保持和釋放數(shù)據(jù)鏈路的連接。
常用的dce有調(diào)制解調(diào)器和數(shù)據(jù)服務(wù)單元。
1.遠程終端設(shè)備：使用一般終端，具有一定的數(shù)據(jù)處理能力及發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的能力，屬于數(shù)據(jù)終端設(shè)備dte。
2.數(shù)據(jù)電路：由傳輸信道（傳輸線路）及兩端的數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備dce組成，位于遠程終端設(shè)備和中央計算機之間，為數(shù)據(jù)通信提供數(shù)字傳輸信道。
傳輸信道包括通信線路和通信設(shè)備。
3.中央計算機系統(tǒng)：由通信控制器及主機構(gòu)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(xù)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(zhuǎn)成串行或反之。
主機則主要進行數(shù)據(jù)處理。
2、模擬傳輸系統(tǒng)
1.模擬數(shù)據(jù)以模擬信號傳輸
傳統(tǒng)的電話系統(tǒng)，采用分級交換；長途干線采用頻分復(fù)用的傳輸方式，即所謂的載波電話。
2.數(shù)字數(shù)據(jù)以模擬信號傳輸
在模擬信道中進行數(shù)字傳輸，必須先將數(shù)字信號轉(zhuǎn)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(shù)字信號。
實現(xiàn)的具體方法：用要傳送的數(shù)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(shù)字信號從載波上提取出來。
調(diào)制：將數(shù)字信號放到載波上去的過程，即將數(shù)字信號變換模擬信號的過程，實現(xiàn)設(shè)備稱為調(diào)制器（modulator）；
解調(diào)：是從載波上提取信號的過程，即將模擬信號變換為數(shù)字信號的過程，實現(xiàn)設(shè)備稱為解調(diào)器（demodulator）。
調(diào)制解調(diào)器（modem）是既能實現(xiàn)調(diào)制又能實現(xiàn)解調(diào)的設(shè)備。
1.調(diào)制方法
①調(diào)幅（am）：即載波的幅度隨數(shù)字信號的值改變，也稱為幅移鍵控法ask。
特點：技術(shù)簡單，抗干擾性較差，適合光纜使用。
②調(diào)頻（fm）：即載波的頻率隨數(shù)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(diào)制方法。③調(diào)相（pm）:即載波的相位隨數(shù)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(shù)據(jù)傳輸速率高，實現(xiàn)復(fù)雜。
調(diào)相又可以分為：
絕對調(diào)相：用固定的不同相位分別代表數(shù)字信號1和0。
相對（差分）調(diào)相：用相對最近前一組位相位的變化來代表數(shù)字信號。
相對調(diào)相比絕對調(diào)相更易實現(xiàn)，且具有更好的抗干擾性和更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。
2.調(diào)制解調(diào)器
按調(diào)制方法分可分為：調(diào)頻調(diào)制解調(diào)器、調(diào)相調(diào)制解調(diào)器和復(fù)合調(diào)制的調(diào)制解調(diào)器；
按數(shù)據(jù)率分可分為：低速調(diào)制解調(diào)器（低于600bps）、中速調(diào)制解調(diào)器（600bps-9600bps）和高速調(diào)制解調(diào)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(nèi)插和外接式調(diào)制解調(diào)器等等。
3.數(shù)字數(shù)據(jù)以數(shù)字信號傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)可以數(shù)字信號傳輸，但需對信號進行編碼以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎蛯崿F(xiàn)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(yōu)點：有效利用了帶寬，簡單，低頻相應(yīng)性能較好。
缺點：當(dāng)連續(xù)發(fā)送“1”或“0”時，難以確定每位的開始或結(jié)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(yōu)點：有效利用了帶寬，簡單，低頻相應(yīng)性能較好。
缺點：當(dāng)連續(xù)發(fā)送“1”或“0”時，難以確定每位的開始或結(jié)束。
單極性歸零碼：發(fā)送“1”信號時發(fā)出一個短于一個碼元時間寬度的正脈沖，發(fā)送“0”信號時，則完全不發(fā)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(yōu)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(dāng)出現(xiàn)長時間“0”碼時，同步信號將會丟失。
雙極性歸零碼：發(fā)送“1”信號時發(fā)出一個短于一個碼元時間寬度的正脈沖，發(fā)送“0”信號時發(fā)出短于一個碼元時間寬度的負脈沖，其余時間則不發(fā)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(yōu)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(dāng)出現(xiàn)長時間“0”碼時，同步信號將會丟失。
單極性歸零碼：發(fā)送“1”信號時發(fā)出一個短于一個碼元時間寬度的正脈沖，發(fā)送“0”信號時，則完全不發(fā)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(yōu)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(dāng)出現(xiàn)長時間“0”碼時，同步信號將會丟失。
雙極性歸零碼：發(fā)送“1”信號時發(fā)出一個短于一個碼元時間寬度的正脈沖，發(fā)送“0”信號時發(fā)出短于一個碼元時間寬度的負脈沖，其余時間則不發(fā)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(yōu)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(dāng)出現(xiàn)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(wǎng)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(shù)據(jù)信號；每位編碼的前半位表示數(shù)據(jù)信號的實際取值，后半位與之相反。
優(yōu)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(shù)據(jù)以數(shù)字信號傳輸
數(shù)字傳輸?shù)倪^程:
發(fā)送端：將模擬信號通過編碼器（coder）變換為數(shù)字信號。
接收端：將收到的數(shù)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(diào)制技術(shù)(pulse code modulation-pcm)：將模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號的技術(shù)，常用于對聲音信號進行處理。
脈碼調(diào)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(fù)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(jīng)過量化后的樣本幅度為離散的整數(shù)值，而不是連續(xù)的值。
3.編碼：用相應(yīng)位數(shù)的二進制碼表示已經(jīng)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(shù)為log2n。