第三章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)
一、數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標
傳輸速率 S=(1/T)log2N
T—信號脈沖重復(fù)周期或單位脈沖寬度
n—一個脈沖信號代表的有效狀態(tài)數(shù),是2的整數(shù)值
log2N—單位脈沖能表示的比特數(shù)
信道容量:表征一個信道傳輸數(shù)據(jù)的能力。單位:bps
信道容量的計算:
無噪聲 C=2H =2Hlog2N (奈奎斯特定理)
H—信道帶寬
N—一個脈沖信號代表的有效狀態(tài)數(shù)
有噪聲 C=Hlog2(1+S/N) (香農(nóng)公式)
H—信道帶寬 S—信號功率 N—噪聲功率
dB=10log10S/N,當S/N=1000時,信噪比為30dB
二、數(shù)據(jù)交換方式
延遲的計算:
1、電路交換
總延遲=鏈路建立時間+線路延遲+發(fā)送時長
2、虛電路分組交換
總延遲=鏈路建立時間+(每個分組在交換結(jié)點延遲+每個分組線路延遲+每個分組發(fā)送時長)*分組數(shù)
3、數(shù)據(jù)報分組交換
總延遲= (每個分組在交換結(jié)點延遲+每個分組線路延遲+每個分組發(fā)送時長)*分組數(shù)
三、信號傳輸
a、模擬信號→模擬傳輸
b、模擬信號→數(shù)字傳輸 需要編碼解碼器(Codec),模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化分為三步:采樣、量化、編碼 采樣:對于連續(xù)信號是通過規(guī)則的時間間隔測出波的振動幅度從而產(chǎn)生一系列數(shù)據(jù)。量化:采樣得到的離散數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成計算機能夠表示的數(shù)據(jù)范圍的過程,即將樣值量化成一個有限幅度的集合X(nT)。編碼:用一定位數(shù)的二進制數(shù)來表示采樣所得脈沖的量化幅度的過程。常用編碼方法有PCM脈沖編碼調(diào)制。
c、數(shù)字信號→數(shù)字傳輸 常用編碼:歸零碼、不歸零碼、曼徹斯特碼、差分曼徹斯特碼
IEEE802.3以太網(wǎng)使用曼徹斯特編碼,IEEE802.5令牌環(huán)使用差分曼徹斯特編碼,兩者的編碼效率是50%,F(xiàn)DDI、100BASE-FX使用了4B/5B編碼和NRZ-I(不歸零碼),編碼效率是80%。
d、數(shù)字信號→模擬傳輸 需要調(diào)制和解調(diào),調(diào)制:由發(fā)送端將數(shù)字數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)據(jù)信號的過程;解調(diào):在接收端把模擬數(shù)據(jù)信號還原為數(shù)字數(shù)據(jù)信號的過程,調(diào)制的方法:載波的表示--y=A(t)sin(wt+Ф) ,分為ASK振幅調(diào)制、FSK頻率調(diào)制、PSK相位調(diào)制。
曼徹斯特編碼:每比特的1/2周期處要發(fā)生跳變,由高電平跳到低電平表示1,由低電平跳到高電平表示0;差分曼徹斯特編碼:有電平轉(zhuǎn)換表示0,無電平轉(zhuǎn)換表示1。
四、差錯控制
CRC-CCITT G(X)=X16+X12+X5+1 HDLC的幀校驗用
CRC-16 G(X)=X16+X15+X2+1
CRC-32 G(X)=X32+…+X+1 用在局域網(wǎng)中
海明碼:m+k+1<2k 數(shù)據(jù)位m,要糾正單個錯誤,得出冗余位k必須取的最小值。碼距為m、n中最小值,它能夠發(fā)現(xiàn)(碼距-1)位錯,并可糾正(碼距-1-1)位錯;比如8421的碼距為1。要檢測出d位錯,碼字之間的海明距離最小值應(yīng)為d+1。
CRC冗余碼求法:(1)、如果信息位為K位,則其K-1次多項式可記為K(x);如信息1011001,則k(x)=x6+x4+x3+1;(2)、冗余位為R位,其R-1位記為R(x);如冗余位為1011,則R(x)=x3+x+1;(3)、發(fā)送信息為N=K+R,多項式為T(x)=Xr*K(x)+R(x),Xr表示將K (x)向左平移r位;(4)、冗余位產(chǎn)生過程:已知K(x)求R(x)的過程,一般應(yīng)選一特定R次多項式G(x)(生成多項式)一般先事先商定好的,用G(x)去除Xr*K(x)得余式即為R(x)。R(x)=Xr*K(x)/G(x);運算規(guī)則異或運算,相同取0,不同取1。
五、壓縮和解壓縮方法
JPEG屬于黑白文稿數(shù)據(jù)壓縮系統(tǒng)。二維壓縮技術(shù)是指在水平和垂直方向都進行了壓縮,在壓縮算法中屬于二維壓縮技術(shù)的是MR。MMR數(shù)據(jù)壓縮系統(tǒng)是在MR的基礎(chǔ)上該進而來的,它主要在壓縮效率和容錯能力方面進行了改進和提高。下列壓縮技術(shù)中,MPEG屬于動態(tài)圖像壓縮技術(shù)。
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