物理层的数字通信基本知识点课件(PPT 53页).pptx

1、第二章第二章物理层基础物理层基础2.1、物理层考虑的问题：怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据的比特流，而不仅仅是介质；物理层的作用是要尽力屏蔽各种硬件设备和各种传输介质的差异，使物理层上面的数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务，而不必考虑其它；物理层的数字通信基本知识点第1页，共53页。第二章第二章物理层基础物理层基础2.1、物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即：机械特性 指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。功能特性 指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。规程特性

2、指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。物理层的数字通信基本知识点第2页，共53页。2.2 数据通信的基础知识 数据通信系统的模型 传输系统输入信息输入数据发送的信号接收的信号输出数据源点终点发送器接收器调制解调器PC 机公用电话网调制解调器数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号 正文正文数据通信系统源系统目的系统传输系统输出信息PC 机物理层的数字通信基本知识点第3页，共53页。计算机网络计算机网络2.3 关于数据通信关于数据通信数据通信的概念数据通信：是计算机之间传输二进制代码比特序列的过程，该过程将计算机系统中各种字母、数字符号的组合、语音、图形、图像等数据（二进制代码）从信源传输到信宿

3、。信源、信宿和信道：发送最初信号的站点（也称为节点）叫信源，最终接收信号的站点叫信宿，信号所经过的通路称为信道。模拟数据：连续的量。一组特定的数据点，且它们之间能取所有可能的数据。数字数据：离散的量。一组特定的数据点，但它们之间没有其他的数据。信号：在通信领域中，把通信线路中出现的代表数据的电压、电流或者其他物理量的变化叫做信号，实际上它是数据的电子或电磁编码电子或电磁编码形式形式。模拟信号：随时间变化而平稳变化的连续波形式。数字信号：是离散的，只可以包含有限数目的几个预定值。其随时间迁移是瞬时发生的，就像开关电灯一样。周期性信号：信号能在一段可测量的时间（称作周期）内完成一种模式，并在随后同

4、样长短的周期内不断重复这种模式。非周期性信号：信号没有重复的模式。物理层的数字通信基本知识点第4页，共53页。计算机网络计算机网络2.3关于数据通信重要结论：重要结论：已经证明，可以利用傅立叶变换的技术，将非周期性信号分解成无数个周期性信号的叠加。因此，了解周期性信号对深刻理解非周期性信号的特点是十分重要的。模拟信号模拟信号：模拟信号可分为简单模拟信号和复合模拟信号。简单模拟信号（正弦波）不能被分解为更简单的模拟信号，而复合的模拟信号却可以分解为多个简单模拟信号（正弦波）。正弦波的三大要素正弦波的三大要素：振幅振幅（信号的高度）、周期周期（信号完成一次循环所需要的时间）、频率频率（相对时间的变

5、化率）。周期单位周期单位：单位 英文表示 等价值 秒 s 1s 毫秒 ms 10-3s 微秒 us 10-6s 纳秒 na 10-9s 皮秒 ps 10-12s物理层的数字通信基本知识点第5页，共53页。计算机网络计算机网络2.3、关于数据通信频率的单位频率的单位：频率用赫兹（Hz）来表示。通信领域用五种单位来计量频率值：单位单位 等值等值 赫兹 （Hz）1 Hz 千赫 （KHz）1000 Hz 兆赫 （MHz）1000,000 Hz 千兆赫（GHz）1000,000,000 Hz 兆兆赫（THz）1000,000,000,000 Hz时域和频域时域和频域：我们经常见到的反映振幅、时间、频率的

6、图是时域图（振幅-时间图）。为了表现振幅、频率、相位之间的关系，可使用频域图（最大振幅-频率图、最大振幅-相位图）物理层的数字通信基本知识点第6页，共53页。计算机网络计算机网络2.3、关于数据通信复合信号复合信号：许多有用的信号并不是仅仅在最大振幅和最小振幅之间变化的简单平滑曲线，它们可以发生跳变、滑动、摆动以及出现尖峰和低谷。但是，只要这些不规律性在各个波形循环中是一致的，这个信号就仍然是周期性的，并且从逻辑上讲应该使用和描述正弦波一样的术语来描述它。实际上，不管多么复杂的周期信号，都可以分解为一系列振幅、周期、相位可度量的正弦波的组合形式（可以进行傅立叶分析）。频谱和带宽频谱和带宽：信号

7、的频谱是他所包含的所有频率分量的集合。信号的带宽是频谱的宽度，即指频率分量的范围（一个信号频谱是组成该信号的所有正弦波信号的组合）。物理层的数字通信基本知识点第7页，共53页。计算机网络计算机网络2.3、关于数据通信数字信号数字信号：除了可以用模拟信号表示数据外，还可以用数字信号来表示数据。例如：1可以被编码为一个正电压值，而0则可以编码为一个0电压值。比特间隔和比特率比特间隔和比特率：大多数数字信号是非周期性的，因而周期和频率并不适用。比特间隔是指发送一比特所需要的时间。比特率是指一秒钟内的比特间隔数。1s=8 8 比特间隔比特间隔 比特率比特率=8 8 bps10110001物理层的数字通

8、信基本知识点第8页，共53页。计算机网络计算机网络2.3、关于数据通信2.3.1 2.3.1 编码与调制编码与调制 当我们将数据由一地传送到另一地时，必须将其转换成信号。信号的转换方式依赖于它原始的格式和通信硬件采用的格式。如果你想用烟火信号来发送一个消息，就必须在点火之前知道哪一种烟火模式对应你消息中的哪个词。词是信息，而烟火则是信息的表示。例：一个简单信号本身并不携带更多的信息。信号必须经过处理，以便包含一些可识别的变化来表示预期的信息，而这些变化是发、收双方共知的。现在一般的做法：首先利用ASCII码将信息转变成0、1模式，然后，为了从一个地方传到另一个地方，数据通常要转换成数字信号；或

9、者为了其他原因要把模拟信号转成数字信号；或者将数字信号转换成模拟信号；或者将模拟信号转换成模拟信号（为了长距离传送）。物理层的数字通信基本知识点第9页，共53页。计算机网络计算机网络2.3、关于数据通信2.3.1 2.3.1 编码与调制编码与调制 转换方法数字/数字模拟/数字数字/模拟模拟/模拟物理层的数字通信基本知识点第10页，共53页。计算机网络计算机网络2.3、关于数据通信2.3.1 2.3.1 编码与调制编码与调制数字数字-数字编码数字编码 数字/数字编码单极性编码极化编码双极性编码数字数字-数字编码类型数字编码类型物理层的数字通信基本知识点第11页，共53页。计算机网络计算机网络2.

10、32.3、关于数据通信2.3.1 2.3.1 编码与调制编码与调制单极性编码：单极性编码：单极性编码只使用一个电压值代表二进制的0或者1（一般代表的是1）。01110001单极性编码单极性编码物理层的数字通信基本知识点第12页，共53页。计算机网络计算机网络2.32.3、关于数据通信2.3.1 2.3.1 编码与调制编码与调制极化编码：极化编码：极化编码使用两个电压值代表二进制的0和1（一般为一正一负电压）。常用的有非归零法（NRZ）、归零法（RZ）以及双相位法 极化编码归零编码RZ非归零编码NRZ双相位编码非归零电平编码NRZ-L非归零反向编码NRZ-I曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码极化编码类

11、型极化编码类型物理层的数字通信基本知识点第13页，共53页。计算机网络计算机网络2.32.3、关于数据通信2.3.1 2.3.1 编码与调制编码与调制非归零电平编码（非归零电平编码（NRZ-L）：）：信号的电压值或正或负，依赖于比特的状态。非归零反向编码（非归零反向编码（NRZ-I）：如果遇到比特1，信号电平就反转。01110001跳变，由于下一个比特为1物理层的数字通信基本知识点第14页，共53页。计算机网络计算机网络2.32.3、关于数据通信2.3.1 2.3.1 编码与调制编码与调制归零编码（归零编码（RZ）：）：信号的变化不是发生在比特之间，而是发生在比特内。比特1是由正电压到零的跳变

12、，比特0是由负电压到零的跳变。01110001这些跳变可用于同步“1”由正电平到0电平的跳变“0”由负电平到0电压的跳变物理层的数字通信基本知识点第15页，共53页。计算机网络计算机网络曼彻斯特编码/差分曼彻斯特编码010011100是1是在比特时间的开始时刻发生电平跳变的代表比特0,中间的电平跳变只用来表示同步双相位编码物理层的数字通信基本知识点第16页，共53页。计算机网络计算机网络2.32.3、关于数据通信关于数据通信2.3.1 2.3.1 编码与调制编码与调制双极性编码：双极性编码：用3个电平值表示，正、零、负。有三种双极性编码在通信行业被广泛使用：传号交替反转（AMI）、双极性8连0

13、替换（B8ZS）、3阶高密度双极性（HDB3）。双极性编码传号交替编码双极性8连0替换编码3阶高密度双极性编码双极性编码类型双极性编码类型物理层的数字通信基本知识点第17页，共53页。计算机网络计算机网络2.32.3、关于数据通信双极性传号交替反转编码（双极性传号交替反转编码（AMI）：）：传号一词是从电报中借用的，用来代表1。因此，AMIAMI意味着交替的比特反转。一个中性的零电平代表二进制0，二进制1由交替的正负电平代表。01110001AMI编码编码正负电平交替变换代表比特1物理层的数字通信基本知识点第18页，共53页。计算机网络计算机网络2.32.3、关于数据通信双极性双极性8连连0替

14、换（替换（B8ZS）：）：双极性8连0替换编码是用于北美的一种约定，在AMIAMI的基础之上，提供对长串连0比特的同步机制。如果出现连续8个比特0，我们可以根据前导1的极性，采用两种方式改变比特模式（扰动）。B8ZS 编码编码0+00000000+00+0+000+0+00000000前导比特的极性前导比特的极性将变换为将变换为扰动扰动扰动扰动物理层的数字通信基本知识点第19页，共53页。计算机网络计算机网络2.32.3、关于数据通信3阶高密度双极性（阶高密度双极性（HDB3）：）：该编码是在AMIAMI的基础之上而产生的。如果遇到连续4个0比特，就根据前导1的极性和自上一次替换后传输的1比特

15、数，以4种方式改变对应的比特模式。在日本和欧洲使用。HDB3 编码编码0+0000000000将变换为将变换为000+0+0000+00+00000A)如果自最近一次替换后比特流中的 1 数目为奇将变换为将变换为B)如果自最近一次替换后比特流中的 1 数目为偶物理层的数字通信基本知识点第20页，共53页。计算机网络计算机网络课堂练习1、请分别用曼彻斯特编码/差分曼彻斯特编码将二进制位流1000 0100 的波形画出.2、请用B8ZS编码将二进制位流1000 0000 0010 1001 的波形画出物理层的数字通信基本知识点第21页，共53页。计算机网络计算机网络2.32.3、关于数据通信2.3

16、.1 2.3.1 编码与调制编码与调制模拟模拟-数字转换数字转换 在长距离语音信号中，由于数字信号易于减少噪音，因而需要将模拟信号数字化。这要求减少模拟报文中潜在的无数多个数值，使模拟量可以在最小的失真下用数字流来表示。问题问题：如何在不损失信号的意义或质量的前提下（不失真），将无穷的连续值转化为有限个离散值 模拟-数字转换器（编码解码器）模拟模拟-数字转换数字转换物理层的数字通信基本知识点第22页，共53页。计算机网络计算机网络2.32.3、关于数据通信2.3.1 2.3.1 编码与调制编码与调制模拟模拟-数字转换数字转换脉冲振幅调制（PAM）这种技术通过接收模拟信号，对它进行采样，然后根据

17、采样结果产生一系列脉冲。采样采样是指每隔相等的时间间隔就测量一次信号振幅。振幅时间振幅时间模拟信号脉冲振幅调制信号物理层的数字通信基本知识点第23页，共53页。计算机网络计算机网络2.32.3、关于数据通信2.3.1 2.3.1 编码与调制编码与调制模拟模拟-数字转换数字转换脉码调制（PCM）将PAM所产生的采样采样结果修改成完全数字化的信号。它是一种采样-保持技术。其过程如下：脉冲振幅调制（PAM）、量化、二进制编码、数字/数字编码。000+25-25-50+50+75-75-100+100+24+38+48+37+71+127+125+110+90+52-50+26-80+39量化的 PA

18、M 信号+88+77时间振幅物理层的数字通信基本知识点第24页，共53页。计算机网络计算机网络2.32.3、关于数据通信2.3.12.3.1 编码与调制编码与调制+024 00011000 -015 1000 1111 +025 0111 1101+038 0010 0110 -080 1101 0000 +110 0110 1110+048 0010 0110 -050 1011 0010 +090 0101 1010+039 0010 1000 +052 0011 0110 +088 0101 1000+026 0001 1010 +127 0111 1111 +077 0100 1101

19、使用符号数值进行量化使用符号数值进行量化0 0 0 1 1 0 0 00 0 1 1 0 0 0 00 0 1 0 0 1 1 0+024+038+048脉冲码调制脉冲码调制物理层的数字通信基本知识点第25页，共53页。计算机网络计算机网络2.32.3、关于数据通信关于数据通信2.3.1 2.3.1 编码与调制编码与调制模拟模拟-数字转换数字转换采样频率采样频率：对模拟信号的任何数字表示的精度都取决于采样的数量。事实上，对于接收设备来说，重现一个模拟信号只需要少量（有限）的信息。奈奎斯特定理奈奎斯特定理：采样频率必须至少是最高频率分量频率的两倍。最高频率最高频率=x Hz 采样频率采样频率=2

20、x 次次/s 每个样本多少位：每个样本多少位：当我们规定了采样频率后，需要确定每个样本要发送的比特数。它取决于所需的精度。例如，采样一个信号，每个样本要求至少12级精度（+0 +5，-0 -5）。每个样本应发送4位。其中一位是符号位，另3位是数值位。3位表示8级（000 -111）物理层的数字通信基本知识点第26页，共53页。计算机网络计算机网络2.32.3、关于数据通信关于数据通信模拟模拟数字转换数字转换例：例：通常语音频率为0-4000Hz。按照奈奎斯特定理，其采样频率应为：采样频率F=4000X2=8000次/S比特率=采样频率X每个样本的位数=8000X8=64000b/s=64kbp

21、s（每个样本用8位）比特率=采样频率X每个样本的位数=8000X7=56000b/s=56kbps（每个样本用7位）所以，在电话线上使用的调制解调器使用的速率一般是56kbps，或64kbps物理层的数字通信基本知识点第27页，共53页。计算机网络计算机网络课堂练习课堂练习要数字化语音，假定每个样本采用8位，问比特率是多少？物理层的数字通信基本知识点第28页，共53页。数据通信与网络基础数据通信与网络基础2.3、关于数据通信2.3.1 编码与调制（数字编码与调制（数字-模拟转换）模拟转换）数字数字-模拟转换：模拟转换：或数字-模拟调制是基于以数字信号（0、1）表示的信息来改变模拟信号特征的过程

22、。例如：当通过一条公用电话线将数据从一台计算机传输到另一台计算机时，数据开始是数字的，但是由于电话线只能传输模拟信号，所以数据必须进行转换。一个正弦波有三个特性：振幅、频率、相位。我们可以改变其中任意一个特性，就有了波的另外一个形式。例如：原来的波代表二进制1，那么波的改变就可以代表二进制的0。因此，至少有三种将数字数据调制到模拟信号的机制。（若将振幅和相位变化结合起来进行调制的机制称为正交调幅QAM）物理层的数字通信基本知识点第29页，共53页。数据通信与网络基础数据通信与网络基础2.3、关于数据通信2.3.1 2.3.1 编码与调制（编码与调制（数字数字-模拟转换模拟转换）在讨论具体数字模

23、拟转换方法之前，有两个基本问题要说明：比特/波特率和载波信号。比特率比特率、波特率波特率(baud rate)(baud rate)：比特率是每秒发送的比特数。波特率是每秒发送的信号单元信号单元数数。波特率小于等于比特率。0000110100000000000000111111110000111011111111111111000000000000双位三位四位比特波特率=N 比特率=N波特率=N 比特率=2N波特率=N 比特率=3N波特率=N 比特率=4N物理层的数字通信基本知识点第30页，共53页。数据通信与网络基础数据通信与网络基础2.3、关于数据通信2.2 编码与调制（数字编码与调制（数

24、字-模拟）模拟）载波信号载波信号：在模拟传输中，发送设备产生一个高频信号作为基波来承载信息信号，我们称这个基波为载波信号或载波频率。调制：调制：通过改变载波信号的一个或多个特性（振幅、频率、相位），将数字数据加载到载波信号上，使之载波信号发生变形，这种形式的改变被称为调制（或移动键控）。数字数字-模拟转换内容包括模拟转换内容包括：幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）。ASK：通过改变载波信号的强度来表示二进制0或1。哪个电压代表1，哪个电压代表0由系统设计者决定。ASK传输技术的缺点是受噪声噪声影响很大。噪声是指在传输中由于别的因素产生的热、电磁感应等现象而引起线路中不期

25、望有的电压值。ASK所需带宽：所需带宽：BW=（1+d）Nbaud 其中：BW是带宽，是带宽，Nbaud 是波特率，d 是和线路状况有关的因子（最小值为0）由此看出：ASK中波特率等于比特率，传输所需的最小带宽等于波特率。中波特率等于比特率，传输所需的最小带宽等于波特率。物理层的数字通信基本知识点第31页，共53页。数据通信与网络基础数据通信与网络基础2.3、关于数据通信2.3.1 2.3.1 编码与调制编码与调制ASKASK：ASKASK编码中波特率和带宽的关系公式：BW BW=（1+d1+d）X NX NbaudbaudASK中波特率和带宽的关系中波特率和带宽的关系f fc c频率振幅最小

26、带宽最小带宽 =N=Nbaudbaud f fc c-N-Nbad/2bad/2f fc c+N+Nbad/2bad/2物理层的数字通信基本知识点第32页，共53页。数据通信与网络基础数据通信与网络基础2.3、关于数据通信2.3.1 2.3.1 编码与调制编码与调制FSKFSK：通过改变信号的频率来表示二进制0或1。在每个比特持续时间中信号的频率是一个常数，而且其值依赖于所代表的比特值（0或1），振幅、相位都不变。FSKFSK避免了ASKASK中大多数的噪声问题，但其受限于载波的物理容量。FSKFSK所需带宽：其带宽频谱是中心频率分别为f fc0c0 和f fc1c1的两个ASK频谱的组合。公

27、式：BW BW=(f fc1 c1 f fc0)c0)+N+Nbaudbaudf fc0c0f fc1c1频率振幅f fc0-c0-f fc1c1N Nbaud/2baud/2N Nbaud/2baud/2BWBWFSA中波特率和带宽的关系中波特率和带宽的关系物理层的数字通信基本知识点第33页，共53页。数据通信与网络基础数据通信与网络基础2.3、关于数据通信2.3.1 2.3.1 编码与调制编码与调制PSKPSK：通过改变载波信号的相位来表示二进制0或1。在改变相位时，最大振幅和频率都不改变，值依赖于所代表的比特值（0或1）。PSKPSK避免了ASKASK中的噪声问题，但和FSKFSK一样，

28、受限于载波的物理容量。PSKPSK所需带宽：f fc c频率振幅最小带宽最小带宽 =N=Nbaudbaud f fc c-N-Nbad/2bad/2f fc c+N+Nbad/2bad/2PSK所需带宽所需带宽物理层的数字通信基本知识点第34页，共53页。数据通信与网络基础数据通信与网络基础2.3、关于数据通信2.3.1 2.3.1 编码与调制编码与调制PSKPSK：通过改变载波信号的相位来表示二进制0或1。在改变相位时，最大振幅和频率都不改变，值依赖于所代表的比特值（0或1）。PSKPSK避免了ASK中的噪声问题，但和FSK一样，受限于载波的物理容量。一般的PSKPSK编码方式常常被称为2-

29、PSK2-PSK，或者称为二相位二相位PSKPSK，这是由于在调制中使用了两个不同的相位值（0度和180度）10 比特 相位 0 0 1 180相移键控星座图物理层的数字通信基本知识点第35页，共53页。数据通信与网络基础数据通信与网络基础3.2、关于数据通信2.3.1 2.3.1 编码与调制编码与调制还可以采用四种信号变化，每种相位代表两个比特。这种PSKPSK编码方式常常被称为4-PSK(Q-PSK)4-PSK(Q-PSK)。1000 比特 相位 00 0 01 90 10 180 11 2704-PSK特征图0111物理层的数字通信基本知识点第36页，共53页。数据通信与网络基础数据通信

30、与网络基础2.3、关于数据通信2.3.1 2.3.1 编码与调制编码与调制还可以采用八种信号变化，每种相位代表三个比特。这种PSKPSK编码方式常常被称为8-PSK8-PSK。100000 比特 相位 000 0 001 45 010 90 011 135 100 180 101 225 110 270 111 3154-PSK特征图010110001011101111物理层的数字通信基本知识点第37页，共53页。数据通信与网络基础数据通信与网络基础2.3、关于数据通信2.3.1 2.3.1 编码与调制编码与调制PSKPSK：PSKPSK编码中所需的带宽，与计算ASK调制所需的最小带宽的原理相

31、同。注意：尽管在相同的带宽下ASKASK与PSPSK调制的最大波特率相同，但PSKPSK调制的比特率却可以是ASKASK调制的两倍或更多。PSK中波特率和带宽的关系中波特率和带宽的关系f fc c频率振幅最小带宽最小带宽 =N=Nbaudbaud f fc c-N-Nbad/2bad/2f fc c-N-Nbad/2bad/2物理层的数字通信基本知识点第38页，共53页。数据通信与网络基础数据通信与网络基础课堂练习以2000bps的速率传输的4-PSK编码所需的带宽为多少？传输模式为半双工。给出一个10000HZ（从1000到11000）的带宽，画出全双工传输ASK调制信号的系统图。求出每个方

32、向上载波频率和带宽。假设在两个方向的波段之间不存在间隙。物理层的数字通信基本知识点第39页，共53页。数据通信与网络基础数据通信与网络基础2.3.2 数据编码模拟-模拟转换：是用模拟信号来表示模拟信息的一种技术。模拟-到模拟调制可以通过三种方法实现，即调幅（即调幅（AM）、调频（调频（FM）、调相（调相（PM）。调幅（调幅（AM）：在调幅（AM）传输技术中，对载波信号进行调制，使振幅根据调制信号振幅的改变而被变化。调制信号变成了载波信号的一个包络线。调幅的带宽调幅的带宽：调幅信号的带宽等于调制信号带宽的两倍，并且覆盖以载波频率为中心的频率范围。音频信号（语音和音乐）的带宽通常为5KHz。因此，

33、一个调幅无线电台至少需要10KHz的带宽。事实上，联邦通信委员会（FCC）为每个条幅台分配的带宽是10KHz。物理层的数字通信基本知识点第40页，共53页。数据通信与网络基础数据通信与网络基础2.3.2 数据编码调幅无线电台可采用在530-1700KHz（1.7MHz）之间的任何频率作为载波频率。但是，每个电台的载波频率必须和其他电台的载波频率间隔至少10KHz（一个调幅带宽）来防止干扰。见下图：530KHz1700KHz10KHzfcfcfcfcfcfcfc物理层的数字通信基本知识点第41页，共53页。数据通信与网络基础数据通信与网络基础2.3.2 数据编码调频（调频（FM）：在调频（FM）

34、传输技术中，载波信号的频率随着调制信号电压（振幅）的改变而调整。载波信号的最大振幅和相位都保持不变，但是当调制信号的振幅改变时，载波信号的频率相应的会改变。调频的带宽调频的带宽：调频信号的带宽等于调制信号带宽的10倍，调频信号所需要的整个带宽可以通过音频信号的带宽决定：BWt=10XBWt 。在立体声广播里的音频信号（语音和音乐）的带宽大约是15KHz。因此，每个调频电台最少需要150KHz带宽。FCC为每个电台预留了200KHz的带宽以便于容纳警戒波段。物理层的数字通信基本知识点第42页，共53页。数据通信与网络基础数据通信与网络基础2.3、关于数据通信、关于数据通信2.3.2 2.3.2

35、编码与调制编码与调制调频带宽：调频带宽：调频带宽调频带宽f fc c频率振幅5BWm5BWmBWm=（音频）调制信号的带宽BWt=整个（无线电）信号的带宽fc=载波频率调频带宽调频带宽 BWt=10X BWm物理层的数字通信基本知识点第43页，共53页。数据通信与网络基础数据通信与网络基础2.3.2 数据编码调频无线电台可采用在88-108MHz（1.7MHz）之间的任何频率作为载波频率。但是，为防止电台之间波段重叠，电台间必须有至少200KHZ频率差来防止干扰。见下图：无线电台88MHz108MHz200KHzfcfcfcfcfcfc无线电台无线电台物理层的数字通信基本知识点第44页，共53

36、页。数据通信与网络基础数据通信与网络基础习题1.什么是数字编码?2.编码与调制有什么区别?3.为什么调频要优于调幅?4.采用NRZ编码的主要缺点是什么?5.给定比特率的调制类型，计算波特率：2000bps FSK 4000bps ASK 6000bps 2-PSK 6000bps 4-PSK6.请将二进制位流分别用曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码、B8ZS、HDB3画出它们的波形图。P38 2.1,2.6物理层的数字通信基本知识点第45页，共53页。附录 物理层标准举例 EIA-232-E 接口标准 DTE(Data Terminal Equipment)是数据终端设备，是具有一定的数据处理能力

37、和发送、接收数据能力的设备。DCE(Data Circuit-terminating Equipment)是数据电路端接设备，它在 DTE 和传输线路之间提供信号变换和编码的功能，并且负责建立、保持和释放数据链路的连接。物理层的数字通信基本知识点第46页，共53页。DTE 通过 DCE 与通信传输线路相连 DTEDCEDCE串行比特传输信号线与控制线用户环境通信环境用户设施通信设施DTE信号线与控制线用户设施用户环境物理层的数字通信基本知识点第47页，共53页。EIA-232/V.24 的信号定义(1)保护地(2)发送数据 TxD(3)接收数据 RXD(4)请求发送 RTS(5)允许发送(6)

38、DCE 就绪 DSR(7)信号地(8)载波检测 CD(20)DTE 就绪 DTR (22)振铃指示 RIDTEDCE计算机或终端调制解调器物理层的数字通信基本知识点第48页，共53页。两个 DTE 通过 DCE进行通信的例子 EIA-232/V.24 接口调制解调器DTE-ADTE-BDCE-ADCE-BEIA-232/V.24 接口调制解调器网 络物理层的数字通信基本知识点第49页，共53页。数据通信与网络基础数据通信与网络基础第第1步：步：将计算机和Modem分别加电，计算机将数据终端就绪DTR20=ON，Modem将数据设备就绪DSR6=ON，此时Modem处于命令方式（空闲状态）；第第

39、2步：步：计算机A通过发送数据TxD2线发送拨号命令给Modem，通知Modem摘机拨号；第第3步：步：Modem检测到振铃信号，通过振铃指示RI22线通知计算机B对呼叫进行应答，计算机B通过数据终端就绪DTR20先允许ModemB自动应答计算机A的拨号呼叫（即Modem B发出摘机信号-音频信号）物理层的数字通信基本知识点第50页，共53页。数据通信与网络基础数据通信与网络基础第第4步：步：当ModemA收到ModemB返回的应答音频信号后，随即向ModemB发送载波，而ModemB收到载波后，通过载波检测CD8线通知计算机B线路接通，同时回应以自身的载波给ModemA。而当ModemB检测

40、ModemA发送的载波后，也通过载波检测CD8通知计算机A线路接通，此时，计算机A、B接通，Modem进入连机状态（数据方式），双方可以进行通信；第第5步：步：计算机A通过发送数据TxD2线将数据发送给ModemA，ModemA将该二进制数据调制成一串不同频率的音频信号，并通过电话线发送给ModemB，ModemB则从音频信号中解调出原始数据并通过接收数据RxD3将数据发送给计算机B。计算机在发送数据时要求请求发送RTS4为“ON”状态，而在接收数据过程中载波检测CD8为“ON”状态；物理层的数字通信基本知识点第51页，共53页。数据通信与网络基础数据通信与网络基础第第6步：步：计算机A通过将

41、请求发送信号线置为“OFF”状态以通知ModemA数据发送结束。ModemA检测到RTS信号为“OFF”状态后，停止发送载波，并置允许发送CTS5为“OFF”以响应计算机A，而ModemB检测不到载波后自动恢复到待机状态，并置载波检测CD8为“OFF”通知计算机B不能接收数据，第第7步：步：计算机A置数据终端就绪DTR20为“OFF”状态，通知ModemA拆线。ModemA收到DTR20的“OFF”信号后拆除与电话线的的连接，并将数据设备就绪DSR6线置为“OFF”状态作为响应。注意：在计算机发送数据到Modem的过程中，如果Modem的接收速度太慢，则Modem可以通过允许发送CTS5信号通知计算机暂停发送。物理层的数字通信基本知识点第52页，共53页。数据通信与网络基础数据通信与网络基础1、异步简单型空、异步简单型空Modem连接连接两台计算机依然作为DTE，将两台计算机的RS-232接口的数据发送线和接收数据线交叉连接，地线直接对接，这样两台计算机就可以通过RS-232接口直接进行通信TxD2RxD3Gnd7TxD2RxD3Gnd7物理层的数字通信基本知识点第53页，共53页。