第二章、数据通信基础理论
数据通信是两个实体间的数据传输与交换。数据在传输时,需要对发送的原始信息进行编码和交换,使之成为适合在信道上传输的信号;在接收端通过反变换和译码还原原始信息。电路交换缺点是建立电路过程需要时间太长,电路资源利用率不高;优点是传输时延小且时延固定,没有信息格式限制,是透明传输。
报文交换的缺点是传送信息的时延较长且时延不固定,对设备要求高,节点交换机要具有大容量存储、高速处理分析报文的能力;优点是电路利用率高,易于实现不同类型终端间通信,从而能平滑通信业务量的峰值。
分组交换有数据报和虚电路两种交换方式。
第三章、信道
信道的功能是讲载有信息的电磁信号从一段传送到另一端。
信道模型:
信源—编码器—调制器—发送滤波器—传输介质—接受滤波器—解调器—译码器—信宿
第四章、信源编码
信源编码的作用:第一,去除信源消息的冗余信息,降低数字信号的信息量,提高传输的有效性,也就是信源的压缩编码;第二,信源的模拟信号转换为离散信号,实现模拟信号的数字换。
抽样、量化、编码的过程称为数字化。
抽样及抽样定理
抽样是对模拟信号在时域上的离散化,即将一个时间连续、幅度也连续的信号转换成时间离散、幅度连续的信号。
低通抽样定理:对于一个频率范围在[0,fH]内的时间连续信号x(t),若以抽样频率fs>=2fH 对其进行均匀抽样,则x(t)被xs(nTs)完全确定,或者说抽样信号xs(nTs)将无失真地恢复出x(t)。Ts成为抽样周期或抽样间隔Ts=1/fs,1/2fH为奈奎斯特间隔,2fH为奈奎斯特速率。
帯通抽样定理:
量化:利用预先规定的有限个有限个电平来表示模拟样值的过程。
脉冲编码调制(PCM):将离散信号xq(nTs)变为N位二进制数字信号,接收端收到二进制数字信号后经译码还原xq(nTs),再经过低通滤波器恢复原始的模拟信号,这个过程就是脉冲编码调制(PCM)。
编码过程就是用二进制或多进制码组来表示量化电平的过程。
线性编码的方法是先对抽样信号均匀量化,再对量化值进行简单的二进制编码得到对应的码组。非线性编码的方法是先对抽样值进行均匀压缩和均匀量化,再用线性编码的方法完成编码。
PCM通信系统:采用N位二进制码组表示量化电平,码元速率RB=N*fs=2NfH(Baud/s)。采用K进制码组表示量化电平,Rb=RB=lbK
增量调制?M系统由减法器,抽样脉冲产生器,抽样判决器和积分器,低通滤波器等构成。
第五章、数字基带传输
基带信号是指把消息变换为二进制(或多进制)脉冲序列的信号。
基带变换:将消息变为脉冲序列的过程。
频带变换:基带信号的带宽相当宽,为了使基带信号能有效地在信道中传输,需要对基带信号进行适当的变换,称为频带变换。
数字基带传输系统:在数字通信的有些场合,基带信号可以不经过调制而直接传输,这种直接传输基带信号的数字通信系统称为数字基带系统。基带传输系统是由波行变换器、发送滤波器、信道、匹配滤波器、均衡器和抽样判决器构成。
功能:基带传输系统的输入信号是一个脉冲序列,通常是单极性脉冲序列,为了使这种序列适合于信道传输,一般要经过波形变换器进行码型变换和波行变换。码型变换的作用是将二进制脉冲序列变为双极性码,有时还进行适当的波行变换,以减少码间干扰。当信号通过信道时受到噪声干扰,在接收端,为了减少噪声影响,要使用匹配滤波器,均衡器来补偿码间干扰和加性噪声对信号产生畸变,以尽量修正发送的原始基带信号,最后经过抽样判决器恢复出发送端的基带信号。
均衡技术不失真的条件:y(t)d的波形应与x(t)的波形完全相同,仅在幅度上有大小之别,在时间上有一固定的延迟,既满足y(t)=Kx(t-τ),傅里叶变换满足
频域均衡器可以补偿由于信道的幅频特性和相频特性对传输信号的影响。
时域均衡的原理是利用均衡器产生的相应波形去补偿畸变的波形,并在最后通过抽样判决器来有效地消除码间干扰。时域均衡器是由横向滤波器构成,横向滤波器是具有固定延迟间隔、增益可调的多抽头滤波器。
眼图定义:用一个示波器跨接在接受滤波器的输出端,然后调整示波器的水平扫描周期,使其与接收码元的周期同步。这时可以在示波器上显示的波形观察出码间干扰和噪声的影响,从而估计出系统性能的好坏程度。示波器上显示的图像想人的眼睛,称为眼图。
物联网通信技术
