《数据信号的传输》课件

数据信号的传输数据信号的传输是将数据从一个设备传输到另一个设备的过程数据信号可以通过不同的介质进行传输，例如电缆、无线电波和光纤课程导言课程目标学习方法掌握数据信号传输的基本原理和关键技术课堂讲解与课后练习相结合能够理解各种数据信号编码方式的优缺点鼓励学生积极参与讨论，并独立完成课后作业深入了解数据信号传输的介质和协议推荐参考书籍和相关资源，帮助学生深入学习数据信号基本概念

1.数据信号的定义数据信号的种类数据信号的特点数据信号是用于表示数据的电信号或光信号数字信号数据信号具有频率、幅度、相位等特点，可•以被编码和解码模拟信号•数据信号定义定义模拟信号数据信号是用于表示信息的电信模拟信号的幅度和频率随时间连号或光信号它可以是模拟信号续变化，可以表示连续变化的信或数字信号号，例如声音和图像数字信号编码数字信号是离散的，它由一系列数字信号通常使用编码方案将数离散的脉冲组成，每个脉冲代表据转换为电信号或光信号进行传一个特定的二进制值，例如或输01数字信号和模拟信号数字信号模拟信号12离散的、有限个值，使用和表示信息，例如计算机数连续的、无限个值，使用电压或电流表示信息，例如声音信01据号转换传输34模拟信号可以通过模数转换器转换为数字信号数字信号更易于处理、存储和传输，在现代通信中广泛应用ADC信号的基本特性频率幅度相位波形表示信号在单位时间内变化的表示信号的强度或大小，通常表示信号波形的起始位置，通描述信号随时间变化的曲线，次数，单位为赫兹，频率以电压或电流的峰值来表示，常以角度表示，相位变化会影常见的波形有正弦波、方波、Hz越高，信号变化越快幅度越大，信号强度越高响信号的波形三角波等数据信号的传输方式

2.

11.基带传输

22.带通传输基带传输直接传输数字信号，带通传输将数字信号调制到载无需调制，传输速度快，成本波信号上，实现远距离传输，低，但传输距离有限但速度较慢，成本较高

33.编码方式选择根据数据信号的特性、传输介质和传输距离等因素选择合适的编码方式基带传输概念特点基带传输是指直接将数字信号或模拟信号基带传输方式简单，成本较低，传输效率以原始形式传输，无需调制到载波频率上高，适用于短距离数据传输由于频率较低，基带传输不易受噪声干扰基带信号通常包含低频成分，频率范围较，适合于对信号质量要求较高的应用低带通传输频率范围调制解调器无线传输利用载波信号的频率范围进行数据传输数将数字信号转换为模拟信号进行传输，接收无线电波作为载波，在空中传播数据，方便据信号调制载波，扩展到更高的频率端再将其恢复回数字信号快捷编码方式选择传输速率带宽利用率成本和复杂度抗干扰能力编码方式决定数据传输速率选择高效编码方式，提高带宽编码复杂度影响成本和硬件要选择抗干扰能力强的编码方式利用率求，提高可靠性数据信号编码技术

3.编码技术概述编码方法编码目的数据信号编码技术将数据信号转化为可常见的编码方法包括非归零编码、归零数据信号编码的主要目的在于保证信号传输的电信号，以便在通信系统中进行编码、双极性编码、曼彻斯特编码等，的可靠性，减少传输过程中的噪声和干有效传输每种编码都有不同的特点扰，提高数据传输的效率非归零编码

11.简化电路

22.节省带宽无需额外电路检测信号电平变数据传输速率更高，因为编码化，简化发射器和接收器设计效率更高

33.容易实现

44.时钟同步编码规则简单，易于硬件实现接收方需要使用独立的时钟信，成本较低号来同步数据流归零编码定义特点在每个码元周期内，信号电压在能够有效地识别码元边界，避免码元中间时刻返回零电平，并在码间串扰，适合高速数据传输下一个码元周期开始时重新恢复到相应的电平应用广泛应用于各种数字通信系统，例如以太网、光纤通信等双极性编码双极性编码波形特点应用场景双极性编码是一种数字信号编码方式它使双极性编码的波形具有正负两个极性，并且双极性编码常用于高速数据传输和高精度信用两种不同的电压水平来表示逻辑和逻在逻辑和逻辑之间存在明显的分隔号处理，例如计算机内部数据传输和高速网001辑，分别是正电压和负电压络通信1曼彻斯特编码编码规则数据位从低电平到高电平的跳变代表逻辑，从高电平到低电平的跳变代表逻辑“1”“0”数据与时钟同步数据信号噪声干扰

4.噪声的种类和特性信噪比的概念抗干扰措施噪声是干扰数据信号的随机信号，会造成信信噪比是衡量信号强度和噪声强度为了降低噪声对数据信号的影响，我们可以SNR号失真常见的噪声类型包括热噪声、白噪的指标，高信噪比代表更纯净的信号，反之采用多种抗干扰措施，例如屏蔽、滤波、编声、闪烁噪声等每种噪声有其独特的影响亦然码等特性噪声的种类和特性热噪声散粒噪声电子元件中电子的热运动产生，与温度相关，是主要的噪声源之一电子流中电子的随机分布导致的电流波动，是由于电子流的不连续性造成的闪烁噪声干扰噪声也称为噪声，其频谱特性为频率的倒数，主要出现在半导体器件来自外部设备或环境的干扰，如电磁干扰、雷电干扰等1/f中信噪比的概念信噪比是衡量信号质量的重要指标信噪比越大，表示信号越强，噪声越弱，信号质量越好10信噪比表示信号功率与噪声功率之比1dB通常用分贝（）表示dB30dB信噪比为表示信号功率是噪声功率的倍30dB1000抗干扰措施

11.滤波

22.编码滤波器可以有效地滤除特定频采用抗噪声编码技术，例如差率范围内的噪声，降低噪声的分曼彻斯特编码，可以提高信影响号的抗干扰能力

33.重复

44.均衡对数据进行重复传输，例如奇均衡器可以补偿信号传输过程偶校验，可以检测并纠正传输中的衰减和失真，改善信噪比过程中的错误数据信号的传输介质

5.双绞线光纤同轴电缆无线传输两根绝缘导线互相缠绕，降低利用光波传输数据，具有高速中心导体周围环绕绝缘层，再利用电磁波传输数据，方便灵信号干扰率、抗干扰的特点由金属网屏蔽，抗干扰性强活，但易受环境影响双绞线双绞线结构类型分类传输介质双绞线是由两根相互缠绕的绝缘导线组成双绞线分为无屏蔽双绞线（）和屏蔽双双绞线常用于局域网（）布线，价格低UTP LAN绞线（）廉，易于安装STP光纤传输原理同轴电缆结构优点同轴电缆由中心导体、绝缘层、抗干扰能力强，传输距离远，带屏蔽层和外层护套组成宽较高，适用于传输高频信号应用广泛应用于有线电视、无线广播、网络传输等领域无线传输自由度高安装便捷12无线传输不受空间限制，更灵无线传输无需繁琐的线缆连接活方便，尤其适用于移动设备，只需简单的设置即可实现信和不便布线的场合号覆盖，简化了网络部署传输距离有限安全隐患34无线信号的传播受环境因素影无线信号易被窃取，需要采取响，传输距离有限，需要根据安全措施来防止数据泄露，例实际情况选择合适的无线设备如使用加密协议WPA2/3数据传输标准与协议

6.OSI参考模型TCP/IP体系结构参考模型是国际标准化组织（）制定的网络体系结构，它将体系结构是互联网使用的通信协议，它采用分层架构，提供OSI ISOTCP/IP网络通信过程划分为七个层次，为网络设备和软件的开发提供了统了网络层和传输层协议，实现网络数据包的传输和可靠性保障一的框架参考模型OSI七层模型分层设计数据传输参考模型将网络通信分为七层，每一层分层设计提高了网络的复杂性，但也带来了数据在各个层之间传递，每一层对数据进行OSI负责不同的功能和协议模块化、可维护性和可扩展性等优点封装和解封装，完成特定的任务体系结构TCP/IP协议族它包括一系列网络协议，用于在不同网络设备之间进行通信，例如互联网协议（IP）和传输控制协议（）TCP分层模型体系结构是一种分层协议模型，用于管理网络连接和数据传输TCP/IP常见数据传输协议TCP/IP协议HTTP协议FTP协议SMTP协议协议是互联网的基础，协议是用于网页传输的协协议用于文件传输，允许协议用于电子邮件传输，TCP/IP HTTPFTP SMTP负责将数据打包并发送到网络议，它允许浏览器向服务器请用户在服务器之间上传和下载允许用户发送电子邮件到服务中求网页并接收网页内容文件器协议提供可靠的连接，确协议使用协议作为传输协议使用协议作为传TCP FTPTCP SMTPTCP保数据完整性和顺序传输协议使用协议作为传层，提供可靠的数据传输输层，确保数据可靠性HTTP TCP输层，确保数据可靠性协议负责将数据包路由到目协议使用端口进行传输IP SMTP25标地址协议是协议的安全协议有两种模式主动模HTTPS HTTPFTP版本，使用加密数据式和被动模式SSL/TLS传输课程小结与展望本课程深入探讨了数据信号的传输理论和技术，并介绍了相关标准与协议未来将继续学习更先进的数据传输技术，例如光纤通信和技术，并探索其在各5G种应用中的应用。