第三章 数据通信与通信规约.docx

•第三章数据通信与通信规约第三章数据通信与通信规约第一节 数据通信概述1.1 二进制通信的优点1） 仅有两个码元：1 和 0，8 位一个字节，代表一组信息2） 电路最简单，仅检测高低电平，接近高电平为 1，低电平为 0传输距离无限制经中继站）3）抗干扰能力强1.2 并行传输和串行传输1、并行传输（1） 利用多根数据线将通信双方连接起来，每根传输一位（2） 速度快，软件和规约简单3） 成本高，距离短计算机或外设 卅算机控—6 /(V2、串行传输（1） 仅需一回传输线（2 根），根据一个字节各码元的顺序一位一位传输（2） 速度低于并行传输，通信软件、规约复杂3） 成本低，适合远距离传输1.3 传输速率和误码率1、传输速率（1）串行通信：每秒传送的位数一Bd （波特率）（2）数据通信网络：每秒传送的字节数一bps2、误码率又称码元差错率，是指传输的码元总数中发生差错的码元所占比例1.4 数据通信系统的工作方式1、 单工方式：只能向一个方向传送数据1 回）2、 半双工方式：互为收发，采用切换方式 1 回）3、全双工方式：同时发送和接收 2 回）1.5 异步传输和同步传输 串行通信中，通信以“帧”为单位，每一“帧”包含若干码元1、 异步通信格式帧的内容：（1）起始位（2） 传输信息（3） 校验位（4）停止位特点：（1）收发数据时收发时钟独立，时序异步（2）接收端采用一个独立时钟所产生的N倍于数据速率的测试脉冲。

3）有效信息比下降2、同步通信格式 同步通信方式的发、收端时序必须时刻严格保持同步帧的内容：（1） 同步字：如CDT规约中的3组EB90H，利用它取得与信息频率形成同步的接收 移位脉冲2） 控制字：说明长度、类别、地址等信息3） 信息字：特点：（1） 时刻保持同步（2） 有效信息比例高第二节 调制解调基带信号：数字信号在电路上表现出来的一系列高低电平脉冲序列（方波） 基带信号谐波成分多，直接上传输时，占用频带很宽，方波发生畸变，直接传 输的距离很短而上，最适合的是正弦波，因而引入调制解调器，将基带信号叠加在正弦波上 进行发送，而将在信道中实际传输的正弦波称为载波调制：用基带信号的瞬时值来改变载波的参数 对于正弦波而言，表达其特征的参数有： 振幅－－数字调幅 频率－－数字调频 相位－－数字调相振幅调制：用基带信号的瞬时值来改变载波的幅值 频率调制：用基带信号的瞬时值来改变载波的频率 相位调制：用基带信号的瞬时值来改变载波的相位 基带信号有连续信号和离散信号两种类型用连续的基带信号对载波进行调制，称为模 拟调制；用离散的数字基带信号对载波进行调制，称为数字调制在数字调制中，由于波形的参数都是离散变化的，所以已调信号又称为键控信号0 0 0111FIy 'V\ na// iVIvVvv"k ! A/X\ X a!/^77、V| vk/t(a)基带信号 码元波形Q)调幅波(ASK)(c) 调频波 (FSK)(d) 二元绝 对调相波 (PSK)(<>二元相 对调相波 (DPSK)振幅键控ASK ( Amplitude ShiftKeying,数字调幅)t0 I 011111Gt)S c(t) = Acoss t乘法器S(t)带！滤波器移频键控FSK ( Frequency ShiftKeying,数字调频)疋)=A cos a)xt G(t) = "O”A cos a)2t G(t)二 T"(c)ASK 调制原理框图(b)FSK 波形图218FSK波形及频键控原理框图移相键控(移相键控(Phase Shift Keying,数字调相) 绝对移相键控PSK:"八_ pcos叫心Z丿—◎(%#")相对(差分)移相键控DPSK:郭尸广初相位=0 G(t)二'(F 初相位=JiA© = ｛；G(t)=、crG(t)二T'与前一周期同相 与前一周期反相基带数字信号及对其调制的方法对应的波形第三节 差错控制措施3.1 概述 如果发送方将一个开关的状态送到接受方,以“0”表示断开,以“1”表示合上 当发送方收到一个“1”时，是否表示开关处于合闸位置？增加一个监督位： 若以两位数据表示,“11”表示合闸、“00”表示分闸： 四种组合：00、01、10、1101、10肯定错误，则00、11 一定正确？否！ 但是有了一定的检错能力，完全不具备纠错能力。

增加两个监督位：若以三位数据表示，“111”表示合闸、 “000”表示分闸： 八种组合：000、001、010、011、100、101、110、111001、010、oil、100、101、lio肯定错误，则 000、111 一定正确？否！“象谁是谁” 000, 001, 010, 100 代表“0” 111,011,101,110 代表 “1” 既可检错，也有一定纠错能力差错概率分析：假设信道的误码率为 10-5：若发送方发出“00”接受方收到01、10的概率分别为10-5，收到11的概率为10-10 若发送方发出“000”,接受方收到001、010、100的概率分别为匹，收到110、101、 011的概率为1010，收到111的概率为10T5• 有理由认为：1、 若接受方收到00或000则表示开关分闸、接受方收到11或111则表示开关合闸2、 若由于干扰使出错的位数太多时，则无法找出错误，但这种几率太小（概率相乘）， 工程上可忽略• 抗干扰编码：对要传送的信息进行加工，按预定的规则附加若干特征位，特征位具有信 息的某种特征，使之可以检查或纠正错误• 检错：按抗干扰编码规则检查错误• 纠错：按抗干扰编码规则纠正错误• 差错控制：按抗干扰编码规则检错或纠错的方法。

3.2 差错控制类型・ 循环检错:接受方循环进行检错，若发现错误的码字则丢弃不用（CDT）・检错重发:接受方进行检错，若发现错误的码字则要求发送方重发（Polling）・反馈检验:接受方将收到的信息回送给发送方，由发送方进行检错（YK）・ 前向纠错:发送方必须传送可被检错和纠错的纠错码，接收方接收后对有错位取反・ 混合纠错:错误少，前向纠错；错误过多，要求重发3.3 常用校验方式1、 奇偶校验・ 仅在信息码元后附加一个特征位・奇校验：总合成码字中“ 1”的个数为奇数・ 偶校验：总合成码字中“ 1”的个数为偶数2、方阵码校验（水平垂直一致校验）・ 将信息分成n个小组，每组m位（一般m=8），排成nXm方阵，水平方向实行奇偶 校验，垂直方向也实行奇偶校验奇校验）水平垂直一致校验・由于检错能力强（3位及以下随机错、奇数个错），得到广泛应用10 110 0 11 00 0(1)1 1(1)0 0 11 1 1 0 0 0 0 0 00 0© 0 0(1)0 1 10 10 110 11 0110 0 1110 13、 线性分组码校验・ （n, k）分组码的码长为n,信息位k位，监督位r=n-k位，系统码格式为：Cn-1Cn-2 …Cr 信息位；监督位・ 许用码字：2k个，满足抗干扰编码规则的二进制序列。

信息位+监督位）・ 禁用码字：2n-2k个，编码效率=k/n・ 码距：任意两个码字对应位上数字符号不同的位数1000111001101100d = 4・ 最小码距 d0 ：所有码字中的最小距离・ 码重：码字中“1”的个数线性分组码的检错与纠错・ 检错：检查收到的数字序列是否许用码字・ 纠错：（最大似然译码原则）收到的数字序列与哪一个许用码字距离最小，就把它译作哪一个许用码字象谁是谁）・ 如果发送端发出的一个许用码字，在传送时错成了另一个许用码字，这无法 检查出错误抗随机干扰的检错纠错能力・ 要检查 e 个错码，要求最小码距do》e+l・ 要纠正 t 个错码，要求最小码距d022t+10+0 = 00X00+1 = 10X11 + 0 = 11X01 + 1 = 01X1线性分组码示例7，0001（模2加）3）线性分组码线性分组码基本概念和计算 定义：监督位是信息位的线性组合 模 2 运算：6 = 1*5 +0*5 +1弋4 c2 =l-c6 +l-c5 +l-c4C] = l-c6 +l-c5 + 0-c4 co = °弋6 +1® +l*c4> o o r~线性分组码特性・线性分组码具有封闭性，即（n, k）线性分组码中任意两个码字之和仍为该线性 分组码中的一个码字（模2加）・（n, k）线性分组码的最小码距d0等于非零码字的最小重量・（7, 3）线性分组码最小码距为4,检错能力=3,纠错能力=1。

4、 循环码校验・ 循环码是线性分组码的一个重要子类，如果一个（n, k）线性分组码的任一码字，经过每一次循环移位后,所得到的码字仍然是该线性分组码的码字,则称该线性分组码为 循环码，记作（n, k）循环码循环码的特性若C = （C , C 2…J C0）是5, k）循环码的一个码字，则n-1 n-2 1 0（C C … C C ）n-2 n-3 0 n-1（C C … C C C ）n-3 n-4 0 n-1 n-2(C C … C C)0 n-1 2 1都是该(n, k)循环码的码字(7,3)循环码示例0 0 0 0 0 0 00 0 1 1 1 0 10 1 0 0 1 1 1 卜0 1 1 1 0 1 0 "1 0 0 1 1 1 01 0 1 0 0 1 11 1 0 1 0 0 11 1 1 0 1 0 0第四节 串行通信接口4.1 RS232C・ 内容：定义的是 ISO 七层结构中的最底层－－物理层的内容・ 机械特性：DB25、DB9, —般DTE设备（数据终端设备）采用插针，DCE设备（数据 电路设备）采用插座・ 电气特性：负逻辑，采用±12V标准脉冲，一5〜一15V表示“1”, +5〜＋15V 表示 “0”，非平衡接口，电 路电容不大于2500pf,接收器输入阻 抗3〜7k0,最长距离15m。

・ 功能特性：信号线分为4 类，并规定 了每个引脚的作用如 p2 为 TxD， p3 为 RxD， p7 为信号地・ 过程特性：规定物理链路的建立、维 持和释放过程・ 优点：简单，单端驱动，单端接收， 传送每种信号只需一根信号线・ 缺点：速率低，距离短，易受干扰DTE)□发送数摒TD接收M»RD£(DCE)20■■4*请求发送RTS —::充许发送CTSmM检輻CDVI22提铃指示RL227信号地SIGGND71—J机売地CHAS GNDRS-232C。