Q&A

• Q1:为什么有统计时分复用？
  A：统计时分复用STDM（Statistic TDM）时一种改进的时分复用，能明显地提高信道的利用率。STDM帧不是固定分配时间间隙，而是按需动态分配时隙。

• Q2:频分复用和波分复用关系。
  A：波分复用WDM（Wavelength Division Multiplexing）就是光的频分复用FDM（Frequency Division Multiplexing）。其使用一根光纤同时传输多个载波信号。

• Q3:*** CMDA如何理解？
  A：码分复用CDM（Code Division Multiplexing）时一种共享信道方法。CDMA（Code Division Multiple Access）即码分多址。
  码分多址：

  • 同频带，异码型，不干扰。
  • 抗干扰，白噪声，不发现。
    码片序列（chip sequence）：
    • 每一个比特时间划分为m个短间隔->码片（chip）
    • 每一个站点指派唯一m bit码片序列：

    if（要发送比特1）
          发送m bit码片序列
    else if（要发送比特0）
          发送码片序列的二进制反码
    

    • 例如，S站8 bit码片序列为11101101
      按照惯例将0写作-1，1写作+1,则

       if(发送比特1）
          发送（+1 +1 +1 -1 +1 +1 -1 +1）
      else if（发送比特0）
          发送（-1 -1 -1 +1 -1 -1 +1 -1）
      

    • 码片必须各不相同，互相正交（orthogonal）。

  例题：2-16 共有 4 个站进行码分多址 CDMA 通信。4 个站的码片序列为:

  站点	码片序列
  A	(-1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1)
  B	(-1 –1 +1 -1 +1 +1 +1 -1)
  C	(-1 +1 –1 +1 +1 +1 -1 -1)
  D	(-1 +1 –1 –1 -1 –1 +1 -1)

  现收到这样的码片序列:

  S	(-1 +1 –3 +1 -1 –3 +1 +1)

  问哪个站发送数据了?发送数 据的站发送的 1 还是 0?
  解：

  S·A=(+1-1+3+1-1+3+1+1)/8=1， A 发送 1
  S·B=(+1-1-3-1-1-3+1-1)/8=-1， B 发送 0 
  S·C=(+1+1+3+1-1-3-1-1)/8=0， C 无发送 
  S·D=(+1+1+3-1+1+3+1-1)/8=1， D 发送 1
  

• Q4:什么叫宽带网络？
  A：双向速率之和大于200kbit／s。至2015年1月，下行25Mbit／s，上行3Mbit/s。

• Q5:ADSL是什么？她有什么特点？
  A：非对称数字用户线ADSL（Aysmmetric Digital Subscriber Line）时用数字技术对现有模拟电话进行改造，使其承载数字业务。

  • 下行带宽（从ISP（Internet Service Provider）到用户）远大于上行宽带（从用户到ISP）

2.1 物理层的基本概念

物理层的协议常称为物理层规程（procedure）
物理层的主要任务：确定与传输媒体的接口相关的一些特性，即

2.2 数据通信的基础知识

2.2.1 数据通信系统的模型

源系统->传输系统->目的系统
源系统一般包括以下两个部分：

• 源点
• 发送器

目的系统一般也包括以下两个部分：

• 接收器
• 终点

术语

2.2.2有关信道的几个基本概念

信道（channel）：像某一个方向传输信息的媒体。一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接受信道。

（1）常用编码方式

（2）基本的带通调制（modulation）方法

2.2.3信道的极限容量

奈式准则

1924年，奈奎斯特（Nyquist）推导出了著名的奈氏准则。他提出了在假定的理想条件下，为了避免码间串扰，码元的传输速率的上限值。

奈奎斯特(Nyquist)推导出在理想低通信道下的最高码元传输速率的公式:
理想低通信道的最高码元传输速率 = 2W Baud
这里W是理想低通信道①的带宽,单位为赫(Hz);
Baud是波特,是码元传输速率的单位,1波特为每秒传送1个码元.
上式就是著名的奈氏准则.奈氏准则的另一种表达方法是:每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒2个码元.

2-06 数据在信道中的传输速率受哪些因素的限制?信噪比能否任意提高?香农公式在数 据通信中的意义是什么?“比特/秒”和“码元/秒”有何区别? 答:限制码元在信道上的传输速率的因素有以下两个:
(1)在任何信道中，码元传输速率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重 的码元间串扰的问题，使接收端对码元的判决(即识别)成为不可能。
(2)由于噪声会使接收端对码元的判决产生错误(1 判决为 0 或 0 判决为 1)。所以信 噪比要限制在一定范围内。由香农公式可知，信息传输速率由上限。
信噪比越大，量化性能越好;均匀量化的输出信噪比随量化电平数的增加而提高;非均 匀量化的信号量噪比，例如 PCM 随编码位数 N 指数规律增长，DPCM 与频率有关等。但实际 信噪比不能任意提高，都有一定限制。例如增加电平数会导致接收机的成本提高，制作工艺 复杂等。
香农公式的意义在于:只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种方法来实现无差错的传输。

信噪比

2-08 假定要用 3kHz 贷款的电话信道传送 64kb/s 的数据(无差错传输)，试问这个信道应 该具有多高的信噪比(分别用比值和分贝来表示)，这个结果说明什么问题?
答:S/N=3x1024Hz／64kb/s=64.2dB 是个信噪比很高的信道

香农公式

信道的极限信息传输速率C是
C=Wlog2(1+S/N) bit/s

符号	含义	单位
C	极限信息传输速率	bit／s
W	信道带宽	Hz
S	平均功率
N	高斯噪声功率

2-09 用香农公式计算一下:假定信道带宽为 3100Hz，最大信息传输速率为 35kb/s，那么 若想使最大信息传输速率增加 60%。问信噪比 S/N 应增大到多少倍?如果在刚才计算出的基 础上将信噪比 S/N 再增大到 10 倍，问最大信息传输速率能否再增加 20%

答:奈氏准则:每赫带宽的理想低通信道是最高码元传输速率是每秒 2 个码元。香农公式则 表明了信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。根据香农公式， 计算信道的极限信息传输速率 C 为:C=log2(1+S/N)b/s;根据公式，可以计算出，信噪比 S/N 应增大到 100 倍。如果在此基础上将信噪比 S/N 再增大 10 倍，最大信息速率只能再增加 18.5% 左右。

Q：如何提高信息传输速率？A：让每一个码元携带更多比特的信息量

2-07 假定某信道受奈氏准则限制的最高码元速率为 2000 码元/秒。如果采用振幅调制，把 码元的振幅划分为 16 个不同等级来传送，那么可以获得多高的数据率(b/s)?
答:80000 b/s

2.3.1导引型传输媒体

2.4信道复用技术

复用（multiplexing）：是通信技术中的基本概念，允许用户使用一个共享信道进行通信，降低成本，提高利用率。

三种主要服用方式

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