求得 S/N=1000

  数据通信的次要手艺目标 课后习题及谜底_工学_高档教育_教育专区。数据通信的次要手艺目标 课后习题及谜底

  数据通信的次要手艺目标 数据通信的使命是传输数据消息, 但愿达到传输速度快、 消息量大、 靠得住性高,涉及的手艺目标无数据传输速度、误码率和信道容量。 1. 数据传输速度 数据传输速度是指传输线上传输消息的速度, 无数据传输速度和 信号传输速度两种暗示方式。 (1) 数据传输速度 数据传输速度又称比特率,指单元时间内所传送的二进制位的个 数,单元为比特每秒,暗示为 bps 或 b/s。数据传输速度可用如下公式 暗示: 此中, S — 暗示比特率 T — 暗示脉冲宽度 N — 暗示一个脉冲所暗示的无效形态数,即调制电平数,凡是为 2 的整数倍。 例如,连续续信号 f = 1200Hz,每个信号可暗示 4 个分歧的形态, 则数据传输速度(比特率)为 2400bps: (2) 信号传输速度 信号传输速度又称波特率或调制速度, 指单元时间内所传送的信号 的个数,单元为 baud(波特),可用如下公式暗示: B = 1 / T 此中,B — 波特率,T — 信号周期。 例如,若连续续信号 f = 1200Hz,则 B = 1/T = 1200(波特) (3) 比特率取波特率的关系 比特率取波特率都是权衡消息正在传输线上传输快慢的目标, 但两 者针对的对象有所分歧,比特率针对的是二进制位数传输,波特率针对 信号波形的传输,两者之间存正在如下关系: 此中,N 为 一个脉冲所暗示的无效形态数,即调制电平数。 比特率取波特率正在使用中的彼此关系见如图 2-1-12 所示。 图 2-1-12 波特率和比特率之间关系 2. 误码率 误码率暗示二进制数据位正在传输中犯错的概率,可用如下公式表 示: Pe = Ne / N 此中,Pe — 误码率,Ne — 犯错的位数,N — 传输的总位数。 例如, 若数据传输 10000 个 bit, 领受经查抄发觉有一个 bit 错了, 则误码率 Pe = 10-5 误码率次要用于权衡数据传输的质量, 其他权衡数据传输质量的指 标还有误字率和误组率等,道理雷同,这里不做细致注释。 3. 信道容量 信道容量指信道所能承受的最大数据传输速度, 单元为 bps 或 b/s。 信道容量受信道的带宽,信道带宽越宽,必然时间内信道上传输的 消息就越多。 带宽指物理信道的频带宽度, 即信道答应的最高频次和最低频次之 差。 按信道频次范畴的分歧, 凡是可将信道分为窄带信道 (0~300Hz) 、 音频信道(300~3400Hz)和宽带信道(3400Hz 以上)三类。 信道容量有两种权衡的方式:奈奎斯特公式和喷鼻农公式。 (1) 奈奎斯特公式(Nyquist) 对无限带宽无噪声信道,信道容量可用如下公式计较: 此中, C — 最大数据速度(信道容量) H — 信道的带宽(Hz) N — 一个脉冲所暗示的无效形态数,即调制电平数 例如,若某信道带宽为 4kHz,任何时辰信号可取 0、1、2 和 3 四 种电平之一,则信道容量为: 奈奎斯特公式表白,对某一无限带宽无噪声信道,带宽固定,则调 制速度也固定。 通过提高信号能暗示的分歧的形态数, 可提高信道容量。 (2) 喷鼻农公式(Shannon) 对无限带宽随机噪声(从命高斯分布)信道,信道容量可用如下公 式计较: 此中, H — 信道的带宽(Hz) S — 信道内信号的功率 N — 信道内从命高斯分布的噪声的功率 S/N 是信噪比,凡是用 暗示,单元 dB(分贝) 例如,计较信噪比为 30dB,带宽为 4kHz 的信道最大容量: 由 ,得出 S/N=1000 则, C=4k×log2(1+1000)≈40kbps 暗示无论采用何种调制手艺,信噪比为 30dB,带宽为 4kHz 的信道 最大的数据速度约为 40kbps。 4. 三个目标之间的关系 从的阐发能够看出,数据速度用于权衡信道传输数据的快慢, 是信道的现实数据传输速度;信道容量用于权衡信道传输数据的能力, 是信道的最大数据传输速度;而误码率用于权衡信道传输数据的靠得住 性。 课后习题 1.简述数据通信系统模子的形成。 2.请区分消息、数据和信号,并举实例申明。 3.举例申明传输线和信道、信号带宽和信道带宽之间的关系。 4.举例申明单工通信、半双工通信和全双工通信。 5.简述异步传输体例和同步传输体例的区别。 6.请给出异步串行传输体例下采用 1 位起始位、7 位数据位、1 位奇 校验和 1 位遏制位传送56H时的编码波形 (逻辑0用低电平暗示) 。 7.数据传输速度和信号传输速度之间的关系是什么? 8.数据传输速度和信道容量之间的关系是什么? 9.正在数字传输系统中,调制速度为 1200 波特,数据传输速度为 3600bps,则每个信号可有几种分歧形态?如要使调制速度和数据传 输速度相等,则每个信号应有几种分歧形态? 10.对于带宽为 6MHz 的信道,若每个信号可暗示四种分歧形态,正在 不考虑噪声的环境下,该信道的最大数据传输速度是几多? 11.信道带宽为 3KHz,信噪比为 30db,则每秒能发送的比特数不会 跨越几多? 12.要正在带宽为 4KHz 的信道上用 2 秒钟发送完 5000 个汉字,按照喷鼻 农公式,信道的信噪比最小应为几多分贝?(取整数值) 课后习题: 题号 谜底 1 数据通信系统模子由信源(发送方) 、信道和信宿(领受方)构成,由于正在信源/信宿取 信道上消息的暗示形式分歧,需要变换器进行消息的变换。别的,正在消息传输的过程中会受 到噪声的干扰。 2 消息是人脑对客不雅物质的反映,既能够是对物质的形态、大小、布局、机能等特征的描 述,也能够是物质取外部的联系;数据是指描述物体的数字、字母或符号;信号是数据的电 子或电磁编码(用于传输) 。三者之间的关系:数据是消息的载体,消息是数据的内容息争 释,而信号是数据的电或磁的编码。实例:你打德律风给一位老同窗,说你很驰念他。正在这过 程中, 你和他之间要传送的消息是: 你很驰念他, 这消息正在你和他处存正在的形式是: (模 声音 拟数据) ,正在德律风系统中传输存正在的形式是:电流(模仿信号) 。想一想: 连系你的糊口履历, 再举一些能申明消息、数据和信号之间关系的例子。 3 传输线就是传输电缆;信道是传输信号的通,由传输线及响应的从属设备构成, 统一条传输线上能够有多个信道; 信号带宽是指信号的频次范畴; 信道带宽是指信道上能 够传输信号的最大频次范畴。信号带宽不克不及大于信道带宽,不然无法实现通信。 。实例:传 输线和信道之间的关系能够看做马取车道之间的关系, 一条马能够划分成一车道, 也 能够划分成多车道; 信号带宽和信道带宽之间的关系能够看做汽车宽度取车道宽度之间的关 系,汽车宽度不克不及大于车道宽度,不然交通无法实现。想一想:连系你的糊口履历,再举一 些能申明传输线和信道、信号带宽和信道带宽之间的关系的例子。 4 提醒:单工通信:单工通信只支撑数据正在一个标的目的上传输(即只答应数据沿着一个固定 标的目的传输,发送方不克不及领受,领受方不克不及发送) 。例如:电视机(不雅众无法给传送数 据,只能由单标的目的给不雅众传送画面数据) 、器、打印机或向一个毫不手软的传授 请求一个好一点的成就。半双工通信:半双工通信答应数据正在两个标的目的上传输,但某一时辰 只答应数据正在一个标的目的上传输(即答应双向传输,但不克不及同时进行) 。例如:航空和帆海无 线(甲方讲话时,乙方无法讲;需要等甲方讲完,乙刚刚能讲) 、问答式交换、对讲机 等。全双工通信:全双工通信答应数据同时正在两个标的目的上传输(即答应双向传输,能够同时 进行) 。例如:现代德律风通信(通话两边能够同时讲话) 、双向行驶的多车道马、两位处于 冲动形态的妇女互相等。 5 传输的根基单元分歧:异步传输是以字符为单元进行传输;同步传输是以数据帧为单元 进行传输。数据同步的体例分歧:异步传输,是字符间的异步按时和字符中比特之间的同步 按时;同步传输,数据帧内字符间的同步按时和字符中比特之间的同步按时,数据帧间异步 按时。 6 7 数据传输速度(S)是单元时间内所传送的二进制位的个数, 单元为 bps 或 b/s; 信号传输速 率(B)是单元时间内所传送的信号的个数,单元为 baud(波特)。两者之间的关系:两者都是 权衡消息正在传输线上传输快慢的目标,但两者针对的对象分歧,前者针对二进制位,后者 针对信号,它们之间可用公式 S=Blog2N 暗示。 8 数据传输速度是单元时间内所传送的二进制位的个数,单元为 bps 或 b/s;信道容量是信 道的最大数据传输速度(受信道的带宽) ,单元为 bps 或 b/s。两者之间的关系:数据速 率用于权衡信道传输数据的快慢, 是信道的现实数据传输速度; 信道容量用于权衡信道传输 数据的能力,是信道的最大数据传输速度。 9 ⑴ 已知数据传输速度 S=3600bps,调制速度 B=1200 波特,代入公式 S=Blog2N 中,求 的 N=8,即每个信号可有 8 种分歧形态。(2) 由公式 S=Blog2N 可知,要使 S=B,N 应为 2, 即每个信号应有 2 种分歧形态。 10 按照奈奎斯特公式:C=2Hlog2N=2×6MHz×log24=24Mbps 11 由信噪比:30db=10log10S/N,求得 S/N=1000,由喷鼻农公式:C=Hlog2(1+S/N)=3KHz ×log2(1+1000)≈40kbps 12 数据传输速度:C=(5000*2*8)/2=40Kbps,由喷鼻农公式:C=Hlog2(1+S/N) ,将数据 代入公式求得 S/N=210-1,求得信噪比:10log10S/N=10log10(210-1)=30db。