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1 数据通信基础
1.1 数据通信基本概念
消息：人类能够感知的描述称为消息。比如眼睛能看到文字和图像，耳朵能听到声音等。
信息：信息是对事物状态或存在方式的不确定性表述，信息是可以度量的。其大小与消息的不确定性，即概率成反比，某件事情发生的概率越大，其产生的信息量越小；反之则越大。
通信：本质就是在一点精确或近似地再生另一点的信息。
通信系统：能够实现通信功能的各种技术、设备和方法的总体。
信号：通信系统中，在传输通道中传播的信息的载体，通常以电磁或光的形式存在。
数据：数据是对客观事物的性质状态以及相互关系等进行记载的符号及其组合，通常可以是数字、文字、图像等。
信道：信道是信号传输的介质，或信道是以传输介质为基础的信号通道。
1.2 数据通信系统模型
? 通信系统的构成：
计算机网络是一种典型的数据通信系统。通信系统的作用是将消息从信源传送到一个或多个目的地。
通信系统的核心包括：信源、发送设备、信道、接收设备、信宿和噪声源等部分。
各部分的功能如下：
信源：将消息转换为信号的设备，如电话机、摄像机、计算机等。
发送设备：将信源产生的信号进行适当的变换的装置，使之适合于在信道中传输。变换的方式主要包括编码和调制。
信道：信号传输的媒介。
接收设备：完成发送设备的反转换。
信宿：信号的终点，并将信号转换为供人们能识别的消息。
噪声：自然界和通信设备中所固有的，对通信信号产生干扰和影响的各种信号。
? 模拟通信和数字通信：
通信系统根据信号种类可分为模拟通信系统和数字通信系统，其区别在于信道中传输的是模拟信号还是数字信号。
模拟信号：信号的因变量是连续的。
数字信号：表示消息的因变量是离散的。
注：数据通信系统与数字通信系统的概念并不完全相同，数字通信系统是指信道中传输的信号是离散的数字信号，而数据通信系统是指在信源和信宿端处理的是二级制数据，在信道中传输的信号可以是模拟信号，也可以是数字信号。
? 数据通信方式：
按数据传输的方向，可分为单向通信(单工)、双向交替通信(半双工)和双向同时通信(全双工)；
按二进制数据传输的时空顺序分为并行通信和串行通信；
按发送和接收方对数据保持步调一致的措施分为异步通信和同步通信；
? 数据通信系统的功能：
2 物理介质
2.1 导引型传输介质
1?? 架空明线
2?? 双绞线
双绞线又分为屏蔽双绞线STP和非屏蔽双绞线UTP
3?? 同轴电缆
4?? 光纤
2.2 非导引型传输介质
1?? 地波传播
2?? 天波传播
3?? 视线传播
3 信道与信道容量
3.1 信道分类与模型
信道的定义区分为广义信道和狭义信道。
狭义信道：信号传输介质。
广义信道：信号传输介质和通信系统的一些变换装置。
广义信道划分为调制信道和编码信道两类，如图：
调制信道：信号从调制器的输出端传输到解调器的输入端经过的部分。
编码信道：数字信号由编码器输出端传输到译码器输入端经过的部分。
3.2 信道传输特性
? 恒参信道：
各种有线信道和部分无线信道，传输特性变化小、缓慢，如微波视线传播链路和卫星链路等。
特性：
- 对信号幅值产生固定的衰减
- 对信号输出产生固定的时延
? 随参信道：
传输特性随时间随机快速变化
特性：
- 信号的传输衰减随时间随机变化
- 信号的传输时延随时间随机变化
- 存在多径传播现象
3.3 信道容量
待学习！！！
4 基带传输
模拟基带信号：模拟信源发出的原始电信号。
数字基带信号：数字信源发出的基带信号。
模拟基带信号可以通过信源编码转换为数字基带信号。
4.1 基带传输基本概念
基带传输：直接在信道中传送基带信号。
在信道中直接传输数字基带信号，称为数字基带传输，相应的系统称为数字基带传输系统。
数字基带传输系统基本结构如图：
4.2 数字基带传输编码
? 常见的数字基带信号码型有如下：
- 单级不归零码（NRZ）
- 双级不归零码
- 单级归零码
- 双级归零码
- 差分码
差分码又称为相对码，相邻脉冲用电平跳变表示1，无跳变表示0。
? 常见的基带传输码型：
- AMI 码
AMI 码的全称是信号交替反转码，零电平编码二进制信息0，二进制信息1（传号）则交替用正电平和负电平表示。
- 双相码
双相码又称为曼彻斯特码。正（高）电平跳到负（低）电平表示1，负电平跳到正电平表示0。
双相码的另一种是差分双相码。
-
米勒码
-
CMI 码
-
nBmB 码
-
nBmT 码
5 频带传输
5.1 频带传输基本概念
模拟调制：利用模拟信号调制载波。
数字调制：利用数字信号调制载波。利用数字基带信号控制载波信号的某些特征参量，使载波信号的这些参量的变化反映数字基带信号的信息，进而将数字基带信号转换为数字通带信号的过程。
数字解调：在接收数据端需要将调制到载波信号中的数字基带信号“卸载”下来，还原数字基带信号。
数字频带传输系统：通常将实现调制、传输与解调的传输系统称为数字频带传输系统。
键控法：利用两种不同的幅值、频率或相位来分别表示0或1。
4.2 频带传输中的三种调制方式
? 二进制数字调制
1?? 二进制幅移键控（2ASK）
利用二进制基带信号控制载波信号的幅值变化。当基带信号为1时，调制后为一段幅值为 A 的载波信号，当基带信号为0时，调制后为一段幅值为0的载波信号。
2?? 二进制频移键控（2FSK)
随基带信号变化而选择不同频率载波信号。当基带信号为1时，选择频率高的载波信号；当基带信号为0时，选择频率低的载波信号。
3?? 二进制相移键控（2PSK）
载波信号相位随基带信号变化，当基带信号为1时，载波信号上下翻转；当基带信号为0时，保持不变。
4?? 二进制差分相移键控
基带信号控制相邻元载波相对相位是否变化，当基带信号为1时，载波信号相对相位改变；当基带信号为0时，载波信号相对相位不变。
? 多进制数字调制
? 正交幅值调制QAM
6 物理层接口规程
6.1 物理层接口概述
物理层接口的四大特性，分别为机械特性、电气特性、功能特性以及规程特性。
物理层接口协议主要解决主机、工作站等数据终端设备与通信线路上通信设备之间的接口问题。
DTE：数据终端设备，如计算机。
DCE：数据电路端接设备，如调制解调器。
6.2 物理层接口特性
机械特性：通信实体间硬件连接接口的机械特点。
电气特性：在物理连接上，导线的电气连接及有关电路的特性。
功能特性：物理接口各条信号线的用途。
规程特性：通信协议，指明利用接口传输比特流的全过程，以及各项传输的事件发生的合法顺序。