数据

• 数据是指传送信息的实体

信号

• 信号是指数据的电气或电磁表现,是数据在传输过程中的存在形式。

“模拟的”或“数字的”

• ①连续变化的数据(或信号)称为模拟数据(或模拟信号);
• ②取值仅允许为有限的几个离散数值的数据(或信号)称为数字数据(或数字信号)。

数据传输方式

• 串行传输
  • 串行传输是指一个一个的比特按照时间顺序传输出于经济上的考虑,远距离通信通常采用串行传输
• 并行传输
  • 并行传输是指多个比特通过多条通信信道同时传输。

码元

• 码元是指用一个固定时长的信号波形(数字脉冲)表示一位k进制数字,代表不同离散数值的基本波形,是数字通信中数字信号的计量单位,这个时长内的信号称为k进制码元,而该时长称为码元宽度。1码元可以携带多个比特的信息量。左图代表 二进制码元；右图代表 四进制码元。
• 左图，一个T内的脉冲表示一个码元，且最多可以有2种不同的脉冲，说明最多可代表2种不同的值，即 1 bit 的数据；
• 右图，一个T内的脉冲表示一个码元，且最多有4种不用的脉冲，说明最多可以代表4种不同的值，即 2 bit 的数据。
• 同理，八进制码元代表 3 bit 数据。

数据通信系统

• 信源
  • 信源是产生和发送数据的源头
• 信宿
  • 信宿是接收数据的终点它们通常都是计算机或其他数字终端装置。
• 信道
  • 发送端信源发出的信息需要通过变换器转换成适合于在信道上传输的信号,而通过信道传输到接收端的信号先由反变换器转换成原始信息,再发送给信宿
    • 信道是信号的传输媒介
    • 个信道可视为一条线路的逻辑部件
    • 噪声源
      • 噪声源是信道上的噪声(即对信号的干扰)及分散在通信系统其他各处的噪声的集中表示
    • 传输信号形式的不同
      • 传送模拟信号的模拟信道
      • 传送数字信号的数字信道
    • 信道按传输介质的不同
      • 无线信道
      • 有线信道
    • 信道上传送的信号有基带信号和宽带信号之分
      • 基带信号将数字信号1和0直接用两种不同的电压表示,然后送到数字信道上传输(称为基带传输)
      • 宽带信号将基带信号进行调制后形成频分复用模拟信号,然后传送到模拟信道上去传输(称为宽带传输)
    • 通信双方信息的交互方式
      • 单工通信
        • 只有一个方向的通信而没有反方向的交互,仅需要一条信道。
      • 半双工通信
        • 通信的双方都可以发送或接收信息,但任何一方都不能同时发送和接收信息,此时需要两条信道。
      • 全双工通信
        • 通信双方可以同时发送和接收信息,也需要两条信道。
    • 信道的极限容量
      • 信道的极限容量是指信道的最高码元传输速率或信道的极限信息传输速率

• 速率也称数据率,指的是数据的传输速率,表示单位时间内传输的数据量。
  • 码元传输速率
    • 又称码元速率、波形速率等
      • 单位时间内数字通信系统所传输的码元个数(也可称为脉冲个数或信号变化的次数)
      • 单位是波特(Baud
  • 信息传输速率
    • 又称信息速率、比特率等比特率 = 波特率 * log2 N，其中 波特率为 N 进制码元。计算机异步串行通信系统中，使用二进制编码，即 1bit = 1 baud。
      • 单位时间内数字通信系统传输的二进制码元个数(即比特数)
      • 单位是比特/秒(b/s)

• 带宽原指信号具有的频带宽度,单位是赫兹(Hz)。
  • 单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。
    • 单位不再是Hz,而是b/s

• 其中W是理想低通信道的带宽,单位为Hz。
  • 理想低通信道下的极限数据传输率=2W＊log2 V (单位为b/s)
    • V表示每个码元离散电平的数目码元速率转换成比特速率

1. 在任何信道中,码元传输的速率是有上限的。若传输速率超过此上限,就会出现严重的码间串扰问题(指在接收端收到的信号波形失去了码元之间的清晰界限),使得接收端不可能完全正确识别码元。
2. 信道的频带越宽(即通过的信号高频分量越多),就可用更高的速率进行码元的有效传输。
3. 奈氏准则给出了码元传输速率的限制,但并未对信息传输速率给出限制,即未对一个码元可以对应多少个二进制位给出限制。

• W 为信道的带宽,S为信道所传输信号的平均功率,N为信道内部的高斯噪声功率。S/N 为信噪比,即信号的平均功率与噪声的平均功率之比,信噪比=10log10(S/N) (单位为dB),