第三章 數據通信基礎

　　一、數據通信的主要技術指標

　　傳輸速率 S=(1/T)log2N

　　T—信號脈沖重復周期或單位脈沖寬度

　　n—一個脈沖信號代表的有效狀態數，是2的整數值

　　log2N—單位脈沖能表示的比特數

　　信道容量：表征一個信道傳輸數據的能力。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數

　　有噪聲 C=Hlog2(1+S/N) (香農公式)

　　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、數據交換方式

　　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+(每個分組在交換結點延遲+每個分組線路延遲+每個分組發送時長)*分組數

　　3、數據報分組交換

　　總延遲= (每個分組在交換結點延遲+每個分組線路延遲+每個分組發送時長)*分組數

　　三、信號傳輸

　　a、模擬信號→模擬傳輸

　　b、模擬信號→數字傳輸 需要編碼解碼器(Codec)，模擬數據數字化分為三步：采樣、量化、編碼 采樣：對于連續信號是通過規則的時間間隔測出波的振動幅度從而產生一系列數據。量化：采樣得到的離散數據轉換成計算機能夠表示的數據范圍的過程，即將樣值量化成一個有限幅度的集合X(nT)。編碼：用一定位數的二進制數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脈沖編碼調制。

　　c、數字信號→數字傳輸 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以太網使用曼徹斯特編碼，IEEE802.5令牌環使用差分曼徹斯特編碼，兩者的編碼效率是50%，FDDI、100BASE-FX使用了4B/5B編碼和NRZ-I(不歸零碼)，編碼效率是80%。

　　d、數字信號→模擬傳輸 需要調制和解調，調制：由發送端將數字數據信號轉換成模擬數據信號的過程;解調：在接收端把模擬數據信號還原為數字數據信號的過程，調制的方法：載波的表示--y=A(t)sin(wt+Ф) ，分為ASK振幅調制、FSK頻率調制、PSK相位調制。

　　曼徹斯特編碼：每比特的1/2周期處要發生跳變，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：有電平轉換表示0，無電平轉換表示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 用在局域網中

　　海明碼：m+k+1<2k 數據位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，它能夠發現(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)、冗余位產生過程：已知K(x)求R(x)的過程，一般應選一特定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屬于黑白文稿數據壓縮系統。二維壓縮技術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的是MR。MMR數據壓縮系統是在MR的基礎上該進而來的，它主要在壓縮效率和容錯能力方面進行了改進和提高。下列壓縮技術中，MPEG屬于動態圖像壓縮技術。