数字通信原理

《数字通信原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字通信原理（9页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、什么是数字通信？请说明数字通信系统的组成及数字通信的主要优缺点根据信号方式的不同，通信可分为模拟通信和数字通信。什么是模拟通信呢？比如在电话通信中，用户线上传送的电信号是随着用户声音大小的变化而变化的。这个变化的电信号无论在时间上或是在幅度上都是连续的，这种信号称为模拟信号。在用户线上传输模拟信号的通信方式称为“模拟通信”。 数字信号与模拟信号不同，它是一种离散的、脉冲有无的组合形式，是负载数字信息的信号。电报信号就属于数字信号。现在最常见的数字信号是幅度取值只有两种(用0和1代表)的波形，称为“二进制信号”。“数字通信”是指用数字信号作为载体来传输信息，或者用数字信号对载波进行数字调制后再传

2、输的通信方式。 数字通信与模拟通信相比具有明显的优点：首先是抗干扰能力强。模拟信号在传输过程中和叠加的噪声很难分离，噪声会随着信号被传输、放大、严重影响通信质量。数字通信中的信息是包含在脉冲的有无之中的，只要噪声绝对值不超过某一门限值，接收端便可判别脉冲的有无，以保证通信的可靠性。其次是远距离传输仍能保证质量。因为数字通信是采用再生中继方式，能够消除噪音，再生的数字信号和原来的数字信号一样，可继续传输下去，这样通信质量便不受距离的影响，可高质量地进行远距离通信。此外，它还具有适应各种通信业务要求(如电话、电报、图像、数据等)，便于实现统一的综合业务数字网，便于采用大规模集成电路，便于实现加密处

3、理，便于实现通信网的计算机管理等优点。 实现数字通信，必须使发送端发出的模拟信号变为数字信号，这个过程称为“模数变换”。模拟信号数字化最基本的方法有三个过程，第一步是“抽样”，就是对连续的模拟信号进行离散化处理，通常是以相等的时间间隔来抽取模拟信号的样值。第二步是“量化”，将模拟信号样值变换到最接近的数字值。因抽样后的样值在时间上虽是离散的，但在幅度上仍是连续的，量化过程就是把幅度上连续的抽样也变为离散的。第三步是“编码”，就是把量化后的样值信号用一组二进制数字代码来表示，最终完成模拟信号的数字化。数字信号送入数字网进行传输。接收端则是一个还原过程，把收到的数字信号变为模拟信号，即“数据摸变换

4、”，从而再现声音或图像。 如果发送端发出的信号本来就是数字信号，则用不着进行模数变换过程，数字信号可直接进入数字网进行传输。 由于人们对各种通信业务的需求迅速增加，数字通信正向着小型化、智能化、高速大容量的方向迅速发展，最终必将取代模拟通信。奇偶检验码的工作原理和具体流程奇偶校验码：代码 作为数据在向计算机或其它设备进行输入时，容易产生输入错误，为了减少输入错误，编码专家发明了各种校验检错方法，并依据这些方法设置了校验码。 凡设有校验码的代码，是由本体码与校验码两部分组成（如组织机构代码），本体码是表示编码对象的号码，校验码则是附加在本体码后边，用来校验本体码在输入过程中准确性的号码。每一个本

5、体码只能有一个校验码，校验码通过规定的数学关系得到。校验码的校验原理是：系统内部预先设置根据校验方法所导出的校验公式编制成的校验程序，当带有校验码的代码输入系统时，系统利用校验程序对输入的本体码进行运算得出校验结果之后，再将校验结果与输入代码的校验码进行对比来检测输入的正确与否。如果两者一致，则表明代码输入正确，系统允许进入，如果不一致，则表明代码输入有误，系统拒绝进入，并要求代码重新输入。奇偶校验码是一种通过增加冗余位使得码字中1的个数恒为奇数或偶数的编码方法,它是一种检错码。在实际使用时又可分为垂直奇偶校验、水平奇偶校验和水平垂直奇偶校验等几种。奇偶校验码 就是验证数据的正确性 内存中每字

6、节 中有8位 奇偶校验码就是校验 每个字节中的1的个是单数还是双数由于干扰，可能使位变为1，这种情况，我们称为出现了“误码”。我们把如何发现传输中的错误，叫“检错”。发现错误后，如何消除错误，叫“纠错”。最简单的检错方法是“奇偶校验”，即在传送字符的各位之外，再传送1位奇/偶校验位。可采用奇校验或偶校验。奇偶校验能够检测出信息传输过程中的部分误码（1位误码能检出，2位及2位以上误码不能检出），同时，它不能纠错。在发现错误后，只能要求重发。但由于其实现简单，仍得到了广泛使用。有些检错方法，具有自动纠错能力。如循环冗余码（CRC）检错等。海明码是一种可以纠正一位差错的编码。它是利用在信息位为k位，

7、增加r位冗余位，构成一个n=k+r位的码字，然后用r个监督关系式产生的r个校正因子来区分无错和在码字中的n个不同位置的一位错。它必需满足以下关系式： r 2r k r 1 或 2r n 1海明码的编码效率为： R=k/(k+r) 式中 k为信息位位数 r为增加冗余位位数循环冗余校验码（CRC）的基本原理是：在K位信息码后再拼接R位的校验码，整个编码长度为N位，因此，这种编码又叫（N，K）码。对于一个给定的（N，K）码，可以证明存在一个最高次幂为N-K=R的多项式G(x)。根据G(x)可以生成K位信息的校验码，而G(x)叫做这个CRC码的生成多项式。 校验码的具体生成过程为：假设发送信息用信息多

8、项式C(X)表示，将C(x)左移R位，则可表示成C(x)*2的R次方，这样C(x)的右边就会空出R位，这就是校验码的位置。通过C(x)*2的R次方除以生成多项式G(x)得到的余数就是校验码。1.海明码的原理在数据中间加入几个校验码，码距均匀拉大，将数据的每个二进制位分配在几个奇偶校验组里，当某一位出错，会引起几个校验位的值发生变化。 海明不等式： 校验码个数为K，2的K次方个信息，1个信息用来指出“没有错误”，其余（2K)-1个指出错误发生在那一位，但也可能是校验位错误，故有N=(2K)-1-K能被校验。 海明码的编码规则： 1.每个校验位Ri被分配在海明码的第2的i次方的位置上，2.海明码的

9、每一位（Hi)是由多个/1个校验值进行校验的，被校验码的 位置码是所有校验位的校验位位置码之和。 一个例题： 4个数据位d0,d1,d2,d3, 3个校验位r0,r1,r2，对应的位置为： d3 d2 d1 r2 d0 r1 r0 =b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 校验位的取值，就是他所能校验的数据位的异或 b1为b3,b5,b7的异或，b2为b3,b6,b7 b4为b5,b6,b7 海明v传送到接受方后，将上三式的右边（b1,b2,b4)的逻辑表达式分别 异或上左边的值就得到了校验方程，如果上题采用偶校验 G1=b1 b3 b5 b7的异或 G2=b2 b3 b6 b7的异或 G3

10、=b4 b5 b6 b7的异或 若G1G2G3为001是第一位错 若为011是第三位错 计算机网络技术的现状及发展趋势这些年来中国信息技术的变革也是全球信息产业变革调整的一个重要的组成部分。20世纪90年代是全球电信和IT产业迅速发展的时期，这一发展过程实际上远远超过了当时国民经济和社会进步的整体速度。结果是中国电信网络的发展非常普及，现在电话的用户数（包括移动电话）超过了5亿户。在我国可看到这样几个趋势：一个就是电视、计算机和其他消费家电的融合以及信息技术与通信领域技术的融合，使传统通信领域的游戏规则和竞争格局发生了根本的改变。从信息技术来讲，全球的IT制造业逐步向中国转化。从IT业市场来讲

11、，中国已经成为全球最大的IT产业市场，吸引全世界的设备制造商、终端制造商、技术的研发机构将关注的焦点放到了中国地区。 中国互联网信息服务提供商在全球IT产业陷入冰河期的时候仅仅经过一年多的时间就已经开始从谷底走出来，进入一个春天。 同时我们应该看到互联网的迅速发展带来许多问题。我们在网络资源方面非常紧张，只有5000万的资源，却有将近1个亿的用户。 在互联网的资源、互联网市场经营模式、管理方面、业务规范、上网行为规范等方面都存在一些问题。网络安全方面的问题应该是非常严重的，黑客攻击行为、网上盗窃、网上欺诈、网络病毒这些问题非常多。现在中文信息资源还存在很大不足。网上行为也要逐步地进行规范。 网

12、络滥用行为已经是全球化的一个趋势。 未来比较明显的趋势是宽带业务和各种移动终端的普及。整个宽带的建设和应用将进一步推动网络的整体发展。IPv6和网格等下一代互联网技术的研发和建设将在今后取得比较明显的进展。大量电子社区的出现也使互联网的应用也越来越广泛。互联网经营和生存的模式也将更加丰富。互联网产业的从业者以今后的发展具有坚定的信息。网络的应用也更加开放，使网络的应用更加开放和多样化。功能比较强大的个人终端以及共享信息资源这些将来会出现。未来网络的发展有以下几种基本的技术趋势。1.朝着低成本微机所带来的分布式计算和智能化方向发展，即Client/Server(客户/服务器)结构；2.向适应多媒

13、体通信、移动通信结构发展；3.网络结构适应网络互连，扩大规模以至于建立全球网络。应是覆盖全球的，可随处连接的巨型网;4.计算机网络应具有前所未有的带宽以保证承担任何新的服务;5.计算机网络应是贴近应用的智能化网络；6.计算机网络应具有很高的可靠性和服务质量；7.计算机网络应具有延展性来保证时迅速的发展做出反应;8.计算机网络应具有很低的费用数据链路控制规程1 数据链路结构数据链路结构可以分为两种：点-点链路和点-多点链路，如图1所示。图中数据链路两端DTE称为计算机或终端，从链路逻辑功能的角度常称为站，从网络拓扑结构的观点则称为节点。 在点-点链路中，发送信息和命令的站称为主站，接收信息和命令

14、而发出确认信息或响应的站称为从站，兼有主、从功能可发送命令与响应的站称为复合站。在点-多点链路中，往往有一个站为控制站，主管数据链路的信息流，并处理链路上出现的不可恢复的差错情况，其余各站则为受控站。2 数据链路控制规程功能 数据链路层是OSI参考模型的第二层，它在物理层提供的通信接口与电路连接服务的基础上，将易出错的数据电路构筑成相对无差错的数据链路，以确保DTE与DTE之间、DTE与网络之间有效、可靠地传送数据信息。为了实现这个目标，数据链路控制规程的功能应包括以下几个部分：帧控制：数据链路上传输的基本单位是帧。帧控制功能要求发送站把网络送来的数据信息分成若干码组，在每个码组中加入地址字段

15、、控制字段、校验字段以及帧开始和结束标志，组成帧来发送；要求接收端从收到的帧中去掉标志字段，还原成原始数据信息后送到网络层。帧同步：在传输过程中必须实现帧同步，以保证对帧中各个字段的正确识别。差错控制：当数据信息在物理链路中传输出现差错，数据链路控制规程要求接收端能检测出差错并予以恢复，通常采用的方法有自动请求重发ARQ和前向纠错两种。采用ARQ方法时，为了防止帧的重收和漏收，常对帧采用编号发送和接收。当检测出无法恢复的差错时，应通知网络层做相应处理。流量控制：流量控制用于克服链路的拥塞。它能对链路上信息流量进行调节，确保发送端发送的数据速率与接收端能够接收的数据速率相容。常用的流量控制方法是

16、滑动窗口控制法。链路管理：数据链路的建立、维持和终止，控制信息的传输方向，显示站的工作状态，这些都属于链路管理的范畴。 透明传输：规程中采用的标志和一些字段必须独立于要传输的信息，这就意味着数据链路能够传输各种各样的数据信息，即传输的透明性。 寻址：在多点链路中，帧必须能到达正确的接收站。 异常状态恢复：当链路发生异常情况时，如收到含义不清的序列或超时收不到响应等，能自动重新启动，恢复到正常工作状态。3 数据链路控制规程分类为了适应数据通信的需要，ISO、ITU-T以及一写国家和大的计算机制造公司，先后制定了不同类型的数据链路控制规程。根据帧控制的格式，可以分为面向字符型、面向比特型。面向字符

17、型：国际标准化组织制定的ISO 1745、IBM公司的二进制同步规程BSC以及我国国家标准GB3543-82属于面向字符型的规程，也称为基本型传输控制规程。在这类规程中，用字符编码集中的几个特定字符来控制链路的操作，监视链路的工作状态，例如，采用国际5号码中的SOH、STX作为帧的开始，ETX、ETB作为的结束，ENQ、EOT、ACK、NAK等字符控制链路操作。面向字符型规程有一个很大的缺点，就是它与所用的字符集有密切的关系，使用不同字符集的两个站之间，很难使用该规程进行通信。面向字符型规程主要适用于中低速异步或同步传输，很适合于通过电话网的数据通信。面向比特型：ITU-T制定的X.25建议的

18、LAPB、ISO制定的HDLC、美国国家标准ADCCP、IBM公司的SDLC等均属于面向比特型的规程。在这类规程中，采用特定的二进制序列01111110作为帧的开始和结束，以一定的比特组合所表示的命令和响应实现链路的监控功能，命令和响应可以和信息一起传送。所以它可以实现不编码限制的、高可靠和高效率的透明传输。面向比特型规程主要适用于中高速同步半双工和全双工数据通信，如分组交换方式中的链路层就采用这种规程。随着通信的发展，它的应用日益广泛。为保证数据通信网中通信双方能有效和可靠通信而规定的一系列约定，亦称数据通信控制规程。这些约定包括：数据的格式、顺序和速率，数据传输的确认或拒收，差错检测，重传

19、控制和询问等操作。 按传输数据单元的不同，数据通信规程可分为面向字符型（基本型通信控制规程）和面向比特型（高级数据链路控制规程）。面向字符型数据通信规程供以字符为基本单位传输数据用，国际标准化组织 (ISO)的“基本型”(BASIC MODE) 和国际商业机器公司(IBM)的二进制同步通信 (BSC)等均属于这类规程。面向比特型数据通信规程供以比特为基本单位传输数据用，国际标准化组织的高级数据链路控制规程(HDLC)和国际商业机器公司的同步数据链路控制(SDLC)等均属于这类规程。 基本型通信控制规程 主要特点是：通信方式以半双工为主；差错控制采用方阵码校验；异步或同步；电码采用国际标准5号码

20、；信息长度为8位的整数倍；速率为2004800比特/秒；发送方式为等待发送，即发方发送一个电文后,需要等待对方的应答,若有错则重发该电文,若正确则发送下一个电文;用10个规定的传输控制字符实现所有的传输控制功能。基本型通信控制规程的主要缺点是:在传输的正文中不能出现10个传输控制字符的比特组合，在接通线路后只能单向传输数据。因此基本型通信控制规程仅适用于以单向传输为主的简单数据通信系统。为克服上述缺点，可采用扩充基本型通信控制规程，它是在基本型的基础上加以扩充和改进的,但规程较为复杂,没有高级数据链路控制规程优越。 高级数据链路控制规程 主要特点是：通信方式为全双工;差错控制采用循环冗余码检验

21、；同步;电码采用任意二进制代码；信息长度是任意的；速率为2400比特秒以上；发送方式为连续发送，即发方不等收方确认就可以继续发送随后的数据。高级数据链路控制规程采用统一的帧格式：标志序列 (F)是一个固定的8比特组(01111110),用来标志一个帧的开始和结束。为了保证帧首尾标志的唯一性，对帧内的比特序列要采用 0比特插入和删除技术。标志序列之后的地址段(A)表示次站的地址。控制段(C)在地址段之后，用来规定命令和响应帧的类型和参数。信息段 (I)存放需要传输的数据信息,长度不受限制。帧校验序列(FCS)采用16位循环冗余检验码,其生成多项式为+1,它对发送到线路的数据信息进行差错控制。 高

22、级数据链路控制规程传输的数据信息涉及主、次和组合三种站。主站：功能是发送命令帧和接收响应帧，并负责整个链路的控制（例如初始化，流控，差错控制等）；次站：功能是接收主站命令帧，发送响应帧，并配合主站进行差错控制等操作；组合站：功能是既发送又接收命令帧和响应帧，并负责整个链路的控制。 高级数据链路控制规程提供三种通信操作方式。正规响应方式：它用一个主站和多个次站组成多点配置。异步响应方式：它用一个主站和一个次站构成点对点配置。异步平衡方式：通信双方用组合站构成点对点配置。 高级数据链路控制规程采用统一的帧格式，传输可靠性高，效率也高，透明性强（发送的数据可以是任意组合的二进制代码），有丰富的命令和

23、响应，所以广泛用于公用数据网和计算机网中。 按通信控制的分层结构，通信规程由互相独立的多层结构组成。按国际标准化组织的开放系统互连参考模式,一般分为设备层、数据链路层、网络层、传送层、会话层、描述层和应用层，共七层。与公用数据网有关的数据通信规程主要涉及设备、数据链路和网络三层。差错控制是在数字通信中利用编码方法对传输中产生的差错进行控制，以提高数字消息传输的准确性。一种保证接收的数据完整、准确的方法。因为实际电话线总是不完美的。数据在传输过程中可能变得紊乱或丢失。为了捕捉这些错误，发送端调制解调器对即将发送的数据执行一次数学运算，并将运算结果连同数据一起发送出去，接收数据的调制解调器对它接收

24、到的数据执行同样的运算，并将两个结果进行比较。如果数据在传输过程中被破坏，则两个结果就不一致，接收数据的调制解调器就请发送端重新发送数据 差错分类 通信过程中的差错大致可分为两类：一类是由热噪声引起的随机错误;另一类是由冲突噪声引起的突发错误。突发性错误影晌局部，而随机性错误影响全局。 应付传输差错的办法总的方法1、肯定应答。接收器对收到的帧校验无误后送回肯定应答信号ACK，发送器收到肯定应答信号后可继续发送后续帧。 2、否定应答重发。接收器收到一个帧后经较验发现错误，则送回一个否定应答信号NAK。发送器必须重新发送出错帧。 3、超时重发。发送器发送一个帧时就开始计时。在一定时间间隔内没有收到

25、关于该帧的应答信号，则认为该帧丢失并重新发送。 分类方法自动请示重发ARQ和前向纠错FEC是进行差错控制的两种方法。 在ARQ方式中，接收端检测出有差错时，就设法通知发送端重发，直到正确的码字收到为止。ARQ方式使用检错码，但必须有双向信道才可能将差错信息反馈到发送端。同时，发送方要设置数据缓冲区，用以存放已发出的数据以务重发出错的数据。在FEC方式中，接收端不但能发现差错，而且能确定二进制码元发生错误的位置，从而加以纠正。FEC方式使用纠错码，不需要反向信道来传递请示重发的信息，发送端也不需要存放以务重发的数据缓冲区。但编码效率低，纠错设备也比较复杂。差错控制编码又可分为检错码和纠错码。检错

26、码只能检查出传输中出现的差错，发送方只有重传数据才能纠正差错；而纠错码不仅能检查出差错而且能自动纠正差错，避免了重传。演播的检错码有：奇偶校验码、循环冗余码。 差错控制系统的组成及其作用原理系统组成 图中虚线内的部分就是数字通信中的差错控制系统。当没有差错控制时，信源输出的数字（也称符号或码元）序列将直接送住信道。由于信道中存在干扰，信道的输出将发生差错。数字在传输中发生差错的概率（误码率）是传输准确性的一个主要指标。在数字通信中信道给定以后，如果误码率不能满足要求,就要采取差错控制。按具体实现方法的不同,差错控制可以分为前向纠错法、反馈重传法和混合法三种类型。 差错控制 前向纠错法 差错控制

27、系统只包含信道编码器和译码器。从信源输出的数字序列在信道编码器中被编码(见信道编码),然后送往信道。由于信道编码器使用的是纠错码，译码器可以纠正传输中带来的大部分差错而使信宿得到比较正确的序列。 反馈重传法 只利用检错码以发现传输中带来的差错，同时在发现差错以后通过反向信道通知发信端重新传输相应的一组数字，以此来提高传输的准确性。根据重传控制方法的不同，反馈重传法还可以分成若干种实现方式。其中最简单的一种称为等待重传方式。采用这种方式时发信端每送出一组数字就停下来等待收信端的回答。这时信道译码器如未发现差错便通过收信端重传控制器和反向信道向发信端发出表示正确的回答。发信端收到后通过发信端重传控

28、制器控制信源传输下一组数字，否则信源会重新传输原先那组数字。 上述两种方法的主要差别是：前向纠错不需要反向信道，而反馈重传必须有反向信道。前向纠错利用纠错码，而反馈重传利用检错码。一般来讲，纠错码的实现比较复杂，可纠正的差错少，而检错码的实现比较容易，可发现的差错也多。前向纠错带来的消息延迟是固定的，传输消息的速率也是固定的，而反馈重传中的消息延迟和消息的传输速率都会随重传频度的变化而变化。前向纠错不要求对信源控制，而反馈重传要求信源可控。经前向纠错的被传消息的准确性仍然会随着信道干扰的变化而发生很大变化，而经反馈重传的被传消息的准确性比较稳定，一般不随干扰的变化而变化。因此，两者的适用场合很

29、不相同。 混合法 在信道干扰较大时，单用反馈重传会因不断重传而使消息的传输速率下降过多，而仅用前向纠错又不能保证足够的准确性，这时两者兼用比较有利，这就是混合法。此法所用的信道编码是一种既能纠正部分差错又能发现大部分差错的码。信道译码器首先纠正那些可以纠正的差错，只对那些不能纠正但能发现的差错才要求重传，这会大大降低重传的次数。同时，由于码的检错能力很强，最后得到的数字消息的准确性是比较高的。 作用：差错控制已经成功地应用于卫星通信和数据通信。在卫星通信中一般用卷积码或级连码进行前向纠错，而在数据通信中一般用分组码进行反馈重传。此外，差错控制技术也广泛应用于计算机，其具体实现方法大致有两种：利

30、用纠错码由硬件自动纠正产生的差错；利用检错码在发现差错后通过指令的重复执行或程序的部分返回以消除差错。时分多路复用（TDM）：时分多路复用（TDM：Time Division Multiplexing）是按传输信号的时间进行分割的，它使不同的信号在不同的时间内传送，将整个传输时间分为多时间间隔（Slot time，TS，又称为时隙），每个时间片被一路信号占用。TDM就是通过在时间上交叉发送每一路信号的一部分来实现一条电路传送多路信号的。电路上的每一短暂时刻只有一路信号存在。因数字信号是有限个离散值，所以TDM技术广泛应用于包括计算机网络在内的数字通信系统，而模拟通信系统的传输一般采用FDM。T

31、DM是以信道传输时间作为分割对象，通过多个信道分配互不重叠的时间片的方法来实现，因此时分多路复用更适用于数字信号的传输。它又分为同步时分多路复用和统计时分多路复用。采用基带传输的数字数据通信系统，如计算机网络系统、现代移动通信系统等；原理:由于基带传输系统采用串行传输的方法传输数字信号，不能在带宽上划分。TDM技术在信道使用时间上进行划分，按一定原则把信道连续使用时间划分为一个个很小的时间片，把各个时间片分配给不同的通信过程使用；由于时间片的划分一般较短暂，可以想象成把整个物理信道划分成了多个逻辑信道交给各个不同的通信过程来使用，相互之间没有任何影响，相邻时间片之间没有重叠，一般也无须隔离，信

32、道利用率更高。通常采用的技术有：STDM同步十分多利复用技术和ATDM异步时分多路复用技术同步时分复用采用固定时间片分配方式，即将传输信号的时间按特定长度连续地划分成特定的时间段（一个周期），再将每一时间段划分成等长度的多个时隙，每个时隙以固定的方式分配给各路数字信号，各路数字信号在每一时间段都顺序分配到一个时隙。由于在同步时分复用方式中，时隙预先分配且固定不变，无论时隙拥有者是否传输数据都占有一定时隙，这就形成了时隙浪费，其时隙的利用率很低，为了克服STDM的缺点，引入了异步时分复用技术。异步时分复用（ATDM）技术又被称为统计时分复用技术（Statistical Time Division

33、 Multiplexing），它能动态地按需分配时隙，以避免每个时间段中出现空闲时隙。ATDM就是只有当某一路用户有数据要发送时才把时隙分配给它；当用户暂停发送数据时，则不给它分配时隙。电路的空闲时隙可用于其他用户的数据传输。另外，在ATDM中，每个用户可以通过多占用时隙来获得更高的传输速率，而且传输速率可以高于平均速率，最高速率可达到电路总的传输能力，即用户占有所有的时隙。频分多路复用是为了更有效地利用实际信道的频谱资源，以便实现多路通信信号的同步传输而采取的一种多路复用方式。FDM常用于模拟传输的宽带网络中。先对多路信号的频谱范围进行限制（分割频带），然后通过变频处理，将多路信号分配到不同

34、的频段。原理:不同的传输媒体具有不同的带宽（信号不失真传输的频率范围）.频分多路复用技术对整个物理信道的可用带宽进行分割，并利用载波调制技术，实现原始信号的频谱迁移，使得多路信号在整个物理信道带宽允许的范围内，实现频谱上的不重叠，从而共用一个信道。为了防止多路信号之间的相互干扰，使用隔离频带来隔离每个子信道。载波电话系统、调幅广播、调频广播、广播电视、卫星直播电视、闭路电视广播、模拟移动电话、通信卫星中的频分多址1、论述PCM的思想原理及主要过程脉冲编码调制的原理：脉冲编码调制 (Pulse Code Modulation)是一种对模拟信号数字化的取样技术，将模拟语音信号变换为数字信号的编码方

35、式，特别是对于音频信号。脉冲编码调制就是把一个时间连续，取值连续的模拟信号变换成时间离散，取值离散的数字信号后在信道中传输。脉冲编码调制的过程：脉冲编码调制就是对模拟信号先抽样，再对样值幅度量化，编码的过程。脉冲编码调制主要经过3个过程：抽样、量化和编码。抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。抽样速率采用8Kbit/s。 所谓量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的所谓编码，就是用一组二进制

36、码组来表示每一个有固定电平的量化值。一个模拟信号经过抽样量化后，得到已量化的脉冲幅度调制信号，它仅为有限个数值。编码，就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。然而，实际上量化是在编码过程中同时完成的，故编码过程也称为模/数变换，可记作A/D。2、 简介用模拟载波传输数字数据的几种方式常用的数字信号编码有不归零 NRZ (Non Return to Zero)码、差分不归零DNRZ 码、曼彻斯特(Manchester)码及差分曼彻斯特(Differential Manchester)码等。1） 不归零 NRZ (Non Return to Zero)码 NRZ码是用信号的幅度来表示二

37、进制数据的，通常用正电压表示数据“1”，用负电压表示数据“0”，并且在表示一个码元时，电压均无需回到零，故称不归零码。NRZ码的特点是一种全宽码，即一位码元占一个单位脉冲的宽度。全宽码的优点：一是每个脉冲宽度越大，发送信号的能量就越大这对于提高接收端的信噪比有利；二是脉冲时间宽度与传输带宽成反比关系，即全宽码在信道上占用较窄的频带，并且在频谱中包含了码位的速度。NRZ码的主要缺点是：当数据流中连续出现0 或1时，接收端很难以分辨1个信号位的开始或结束，必须采用某种方法在发送端和接收端之间提供必要的信号定时同步。同时，这种编码还会产生直流分量的积累问题，这将导致信号的失真与畸变，使传输的可靠性降

38、低，并且由于直流分量的存在，使得无法使用一些交流耦合的线路和设备。因此，一般的数据传输系统都不采用这种编码方式。2） 差分不归零DNRZ码 DNRZ码是一种NRZ码的改进形式，它是用信号的相位变化来表示二进制数据的，一个信号位的起始处有跳变表示数据“1”，而无跳变表示数据“0”。DNRZ码不仅保持了全宽码的优点，同时提高了信号的抗干扰性和易同步性。 近年来，越来越多的高速网络系统采用了DNRZ码，成为主流的信号编码技术，在FDDI、100BASE-T及100VG-AnyLAN等高速网络中都采用了DNRZ编码。其原因是在高速网络中要求尽量降低信号的传输带宽，以利于提高传输的可靠性和降低对传输介质

39、带宽的要求。而DNRZ编码中的码元速率与编码时钟速率相一致，具有很高的编码效率，符合高速网络对信号编码的要求。同时，为了解决数据流中连续出现0 或1时所带来的信号编码问题，通常采用两级编码方案，第一级是预编码器，对数据流进行预编码，使编码后的数据流不会出现连续 0 或连续 1。第二级是DNRZ编码，实现物理信号的传输。例如，在4B5B编码中，每4位数据用5位编码来表示，即4位数据就会增加 1 位的编码开销，编码效率仍为80%。3） 曼彻斯特码 在曼彻斯特码中，用一个信号码元中间电压跳变的相位不同来区分数据“1”和“0”，它用正的电压跳变表示“0”；用负的电压跳变表示“1”。因此，这种编码也是一

40、种相位码。由于电压跳变都发生在每一个码元的中间，接收端可以方便地利用它作为位同步时钟，因此这种编码也称为自同步码。 10Mb/s 以太网(Ethernet)采用这种曼彻斯特码。4） 差分曼彻斯特码 差分曼彻斯特码是一种曼彻斯特码的改进形式，其差别在于：每个码元的中间跳变只作为同步时钟信号；而数据“0”和“1”的取值是用信号位的起始处有无跳变来表示，若有跳变则为“0”；若无跳变则为“1”。这种编码的特点是每一位均用不同电平的两个半位来表示，因而始终能保持直流的平衡。这种编码也是一种自同步编码。 令牌环(Token-Ring)网采用这种差分曼彻斯特编码。5） 数据传输6） 数据传输（data tr

41、ansmission）就是依照适当的规程，经过一条或多条链路，在数据源和数据宿之间传送数据的过程。也表示借助信道上的信号将数据从一处送往另一处的操作。7）8） 基带、频带和数字数据传输9） 基带传输是指由数据终端设备（DTE）送出的二进制“1” 或“0”的电信号直接送到电路的传输方式。基带信号未经调制，可以经过码形变换（或波形变换）进行驱动后直接传输。基带信号的特点是频谱中含有直流、低频和高频分量，随着频率升高，其幅度相应减小，最后趋于零。基带传输多用在短距离的数据传输中，如近程计算机间数据通信或局域网中用双绞线或同轴电缆为介质的数据传输。大多数传输信道是带通型特性，基带信号通不过。采用调制方

42、法把基带信号调制到信道带宽范围内进行传输，接收端通过解调方法再还原出基带信号的方式，称为频带传输。这种方式可实现远距离的数据通信，例如利用电话网可实现全国或全球范围的数据通信。数字数据传输是利用数字话路传输数据信号的一种方式。例如，利用PCM（脉冲编码调制）数字电话通路，每一个话路可以传输64kbit/s的数据信号，不需要调制，效率高，传输质量好，是数据通信很好的一种传输方式。 10） 并行传输与串行传输11） 并行传输是构成字符的二进制代码在并行信道上同时传输的方式。例如，8单位代码字符要用8条信道并行同时传输，一次即可传一个字符，收、发双方不存在字符同步问题，速度快，但信道多、投资大，数据

43、传输中很少采用。不适于做较长距离的通信，常用于计算机内部或在同一系统内设备间的通信。串行传输是构成字符的二进制代码在一条信道上以位（码元）为单位，按时间顺序逐位传输的方式。按位发送，逐位接收，同时还要确认字符，所以要采取同步措施。速度虽慢，但只需一条传输信道，投资小，易于实现，是数据传输采用的主要传输方式。也是目前计算机通信采取的一种主要方式。 12） 异步传输和同步传输13） 异步传输是字符同步传输的方式，又称起止式同步。当发送一个字符代码时，字符前面要加一个“起”信号，长度为1个码元宽，极性为“0”，即空号极性；而在发完一个字符后面加一个“止”信号，长度为1，1.5（国际2号代码时用）或2

44、个码元宽，极性为“1”，即传号极性。接收端通过检测起、止信号，即可区分出所传输的字符。字符可以连续发送，也可单独发送，不发送字符时，连续发送止信号。每一个字符起始时刻可以是任意的，一个字符内码元长度是相等的，接收端通过止信号到起信号的跳变（“1” “0”） 来检测一个新字符的开始。该方式简单，收、发双方时钟信号不需要精确同步。缺点是增加起、止信号，效率低，使用于低速数据传输中。同步传输是位（码元）同步传输方式。该方式必须在收、发双方建立精确的位定时信号，以便正确区分每位数据信号。在传输中，数据要分成组（或称帧），一帧含多个字符代码或多个独立码元。在发送数据前，在每帧开始必须加上规定的帧同步码元序列，接收端检测出该序列标志后，确定帧的开始，建立双方同步。接收端DCE从接收序列中提取位定时信号，从而达到位（码元）同步。同步传输不加起、止信号，传输效率高，使用于2 400 bit/s以上数据传输，但技术比较复杂。