数据通信系统
码元:在使用时域波形表示数字信号时,代表不同离散数值的基本波形 若每一个码元可表示的比特数越多,则在接收端进行,解调时要正确识别每一种状态就越困难
信号:数据的电压或电磁编码
模拟信号:随时间连续变化的电流、电压或电磁波
信道:表示向某一方向传送信息的媒体。一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接收信道。
通信方式
单工:单向通信,只能有一个方向的通信而没有反方向的交互,电视广播就属于这种类型
半双工:双向交替通信,双方都可以发送信息,但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。一方发送另一方接收,过一段时间后再反过来
全双工:双向同时通信,双方可以同时发送和接收信息
信道信号
基带信号:来自信源的信号,如计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号。往往包含有较多的低频成分,甚至有直流成分,而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。因此必须对基带信号进行 调制
基带调制:对基带信号的波形进行变换,使其与信道特性相适应,变换后信号仍然是基带信号
带通调制:使用载波调制,为带通信号
宽带信号:把基带信号经过载波调制后,把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输
信道传输失真
码元传输的速率越高,或信号传输的距离越远,或噪声的干扰越大,或传输媒体的质量越差,在接收端的波形的失真就越严重
$$信噪比=\frac{信号平均功率}{噪声平均功率}$$
香农公式:表达在带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率,单位为bps,带宽单位为Hz
$$信道极限速率=带宽*log_2(1+\frac{信号平均功率}{噪声平均功率})$$
香农公式表明:
- 信道的带宽、信噪比越大,则信息的极限传输速率就越高
- 只要 $$信息传输速率 < 信道的极限信息传输速率$$ ,一定可以找到某种办法实现无差错的传输
- 若 带宽 W 或信噪比 S/N 没有上限,则信道的极限信息传输速率 C 也就没有上限
- 实际信道上能够达到的信息传输速率,要比香农的极限传输速率低不少