基带传输 频带传输 多路复用技术 质量指标
数据通信方式
基带传输
• 在计算机系统中，通常用二进制比特来表示各类数 据。而方波信号是二进制比特的典型表达方式，按 傅利叶分析，方波信号由直流、基频、低频和高频 等多个分量组成，随着频率的升高，其相应的幅度 减小直至趋于零。在方波信号的整个频谱中，从零 开始有一段能量相对集中的频率范围被称为基本频 带(base band)，简称基频或基带，基频等于方波信 号的固有频率。与基频对应的数字信号称为基带信 号。
采用基带信号进行传输的数字通信系统的模型如图所示。该系 统要解决的关键问题是数字数据的编解码问题。即在发送端， 要解决如何将二进制数据序列通过某种编码方式转化为可直接 传送的基带信号；而在接收端，则要解决如何将收到的基带信 号通过解码恢复为与发送端相同的二进制数据序列。
信号噪声
源
编
解
终点
点
码
码
数字信道
在调制过程中，选用的载波信号可以表示为 y＝A(t)cos(ωt+φ) 其中，振幅A、角频率ω、相位φ是载波信号的三个电参量， 它们是正弦波的控制参数，称为调制参数。它们的变化将对 正弦载波的波形产生影响，通过改变这三个参量可以实现对 模拟数据信号的编码，相应的调制方式分别称为幅度调制、 频率调制和相位调制。
多路复用技术
在数据传输时，为了高效合理地利用资源，通常采用多路复 用技术，使多路数据信号共同使用一条线路进行传输。
Ｓ 1
输 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ个 入Ｓ 2
Ｓ n
…
多 路 复 用 器
一条链路 n个信道
多路分 配器
Ｓ 1
Ｓ 2
n个 输 出
…
Ｓ n
频分多路复用技术FDM 时分多路复用技术TDM
波分多路复用技术WDM 码分多路复用技术CDMA
工控机的数据通信技术
最简单的数据通信系统
• 数据通信 发送方将要发送的数据转换成信号通过物理信 道传送到数据接收方、而接收方将收到的信号转换为数 据的过程就称为是数据通信。
• 根据信号的不同，数据通信可以被分为模拟数据通信和 数字数据通信。
• 在数据通信中，通常将数据的发送方称为源点，而将数 据的接收方称为终点。源点和终点一般是计算机或其它 一些数据终端设备。
数据通信系统
数字通信系统的质量指标
数据通信系统中，有效性用传输速率来表示，可靠性用 差错率（误码率）来衡量。
（1） 数据传输速率 数据传输速率有两种度量单位：波特率和比特率
① 波特率 波特率又称为波形速率或码元速率。指数据通信系统中，线路上 每秒传送的波形个数。其单位是“波特”（Baud）。设一个波形 的持续周期为T，则波特率B可以由下式给出：B=1/T（波特）
(1) 幅度调制。在幅度调制中，频率和相位都是常数，振幅 为变量，即载波的幅度随发送的信号而变化。
(2) 频率调制。在频率调制中，振幅和相位为常量，频率 随发送的信号而变化。
(3)相位调制。在相位调制中，振幅、频率为常量，相位随发 送的信号而变化。
数据
01001
101
(a) 幅 度 调 制
(b) 频 率 调 制
② 双极性码 在每一码元时间间隔内，发正电流表示二进制的1；发负 电流表示二进制的0。正的幅值和负的幅值相等，所以称 为双极性码。这种情况的判决门限定为零电平。接收信号 的值如在零电平以上，判为1；如在零电平以下判为0。
• (2) 单极性归零码和双极性归零码
• ① 单极性归零码:在每一码元时间间隔内，当发1时， 发出正电流，但是发电流的时间短于一个码元的时 间，就是说，发一个窄脉冲。当发0时，仍然完全不 发送电流。这样发1时有一部分时间不发电流，幅度 降为回零电平。所以称这种码为归零码。
ω2
ω1 ω2
ω2
ω1 ω1 ω2
ω1
(c) 绝 对 相 位 调 制 相对相位调制
数字比特流
数据通信系统 模拟信号
模拟信号
数字比特流
公用电话网
PC机
Modem
Modem
PC机
源系统
传输系统
目的系统
输入 信息
源点
发送器
输入 数据
发送的 信号
传输系统 器
接收的 信号
接收器
终点
输出 数据
输出 信息
数据通信系统
数字数据的数字信号编码
• 传输数字信号最普遍而且最容易的办法是用两个电压电 平来表示两个二进制数字。例如，无电压（也就是无电 流）常用来表示0，而恒定的正电压用来表示1。常用的 数字数据的数字信号编码有以下几种：
• (1) 单极性不归零码和双极性不归零码 • 不归零编码(Non-Return Zero，简称NRZ)分别采用两
种高低不同的电平来表示两个二进制 “0”和“1”。例如， 用高电平表示“1”，低电平表示“0”。 • ① 单极性码 • 在每一码元时间间隔内，有电流发出表示二进制的1； 无电流发出则表示二进制的0。
每一个码元时间的中心是采样时间，判决门限为半幅度电平， 即0.5。若接收信号的值在0.5与1.0之间，就判为1；若在0.5 与0之间，就判为0。每秒钟发送的二进制码元数称为码速， 其单位为波特（Baud）。在二进制情况下，1波特相当于信 息传输速率为1比特每秒（bps），此时码元速率等于信息速 率。
01101001
单极性不归零码 单极性归零码
② 双极性归零码:在每一码元时间间隔内，当发1时，发出正 的窄脉冲；当发0时，发出负的窄脉冲。两个码元之间的间 隔时间可以大于每一个窄脉冲的宽度。采样时间总是对准中 心。
双极性不归零码
01101001
双极性归零码 数据通信系统
频带传输
• 利用模拟信道传输二进制数据的方式称为频带传输。频 带传输的关键问题是如何将计算机中的二进制数据转化 为适合模拟信道传输的模拟信号。在发送端，需要将二 进制数据变换成能在电话线或其他传输线路上传输的模 拟信号，即所谓的调制（modulation）；而在接收端， 则需要将收到的模拟信号重新还原成原来的二进制数据， 即所谓的解调（demodulation）。通常将在发送端承担 调制功能的设备称为调制器（modulator），而将在接收 端承担解调功能的设备称为调制器（demodulator）。 由于数据通信是双向的，所以实际上在数据通信的任何 一方都要同时具备调制和解调功能，我们将同时具备这 两种功能的设备称为调制解调器（modem）。目前，调 制解调器已逐渐被ADSL取代。