數(shù)據(jù)通信原理

前言

　　數(shù)據(jù)通信是20世紀(jì)50年代隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展而發(fā)展起來的一種新的通信方式，它是計算機和通信這兩個技術(shù)相互滲透相互結(jié)合的產(chǎn)物。當(dāng)今信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)已成為知識經(jīng)濟的主導(dǎo)，數(shù)據(jù)通信已成為人們進行信息交流和交換的重要手段?！　?shù)據(jù)通信原理是一門理論與實踐相互結(jié)合的課程。不僅應(yīng)該掌握數(shù)據(jù)通信的基本原理和基本分析方法，還應(yīng)該深刻理解通信的重要概念；不僅要理解所用數(shù)學(xué)工具及其分析方法，還要盡可能將分析結(jié)論與實際的物理概念進行聯(lián)系?！　”緯饕榻B了數(shù)據(jù)通信的基本概念和基本原理、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和控制技術(shù)、數(shù)據(jù)交換技術(shù)、數(shù)據(jù)通信協(xié)議和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)等內(nèi)容?！　∪珪卜譃?章。第l章緒論，介紹了數(shù)據(jù)通信的基本概念、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成和分類、數(shù)據(jù)傳輸方式、多路復(fù)用、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)與計算機通信網(wǎng)等內(nèi)容；第2章隨機過程分析，首先對隨機過程進行了描述，接著介紹了平穩(wěn)隨機過程、高斯過程和窄帶隨機過程，最后分析了噪聲及其特性和通過線性系統(tǒng)的平穩(wěn)隨機過程等內(nèi)容；第3章數(shù)據(jù)傳輸?shù)男诺琅c噪聲，首先介紹了信道的概念及其數(shù)學(xué)模型，接著討論了有線信道和無線信道，最后分析了信道噪聲和信道容量等內(nèi)容；第4章數(shù)據(jù)信號的基帶傳輸，首先介紹了基帶傳輸系統(tǒng)的組成、常用的數(shù)據(jù)基帶信號及其頻譜特性，接著討論了無碼間干擾的傳輸特性和眼圖，然后分析了基帶傳輸系統(tǒng)性能和提出了改善數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)性能的措施，最后闡述了基帶數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用；第5章數(shù)據(jù)信號的頻帶傳輸，首先介紹了頻帶傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成，接著討論了二進制數(shù)字調(diào)制解調(diào)、多進制數(shù)字調(diào)制解調(diào)和正交幅度調(diào)制，并對二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)性能進行分析；第6章差錯控制，首先介紹了差錯控制的基本概念及原理，然后詳細分析了幾種簡單的差錯控制編碼、漢明碼、線性分組碼、循環(huán)碼、卷積碼的相關(guān)內(nèi)容，最后簡單介紹了交織碼；第7章數(shù)據(jù)交換技術(shù)，首先介紹了數(shù)據(jù)交換的必要性和類型，接著分析了電路交換、報文交換、分組交換和幀方式，最后對幾種交換方式進行了比較；第8章通信協(xié)議，首先介紹了開放系統(tǒng)互連參考模型，接著具體闡述了物理層協(xié)議、數(shù)據(jù)鏈路傳輸控制規(guī)程、分組交換X.25建議和幀中繼協(xié)議等內(nèi)容；第9章數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，首先介紹了數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的構(gòu)成和分類，然后詳細介紹了公共電話交換網(wǎng)、分組交換網(wǎng)、幀中繼網(wǎng)、ISDN網(wǎng)、DDN網(wǎng)、ATM.網(wǎng)的具體內(nèi)容?！　”緯?章、第3章和第4章由薛嵐燕編寫，第2章、第5章和第7章由謝秀娟編寫，第8章由余國偉編寫，第6章、第9章和附錄由詹仕華編寫。全書由詹仕華統(tǒng)稿，由景林主審?！　≡诒緯木帉戇^程中，參閱了相關(guān)的文獻和資料，在此對這些文獻和資料的著作者深表感謝！同時也感謝中國電力出版社給予的支持和協(xié)助！　　限于編者水平，書中難免存在缺點和錯誤，懇請專家和讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　《數(shù)據(jù)通信原理》為普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材。全書共分為9章，主要內(nèi)容包括：緒論、隨機過程分析、數(shù)據(jù)傳輸?shù)男诺琅c噪聲、數(shù)據(jù)信號的基帶傳輸、數(shù)據(jù)信號的頻帶傳輸、差錯控制、數(shù)據(jù)交換技術(shù)、通信協(xié)議和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)等。每章都附有本章的重點內(nèi)容和習(xí)題，同時在附錄部分給出習(xí)題的參考答案?！　　稊?shù)據(jù)通信原理》可作為高等院校通信、電子信息、計算機科學(xué)與技術(shù)及其相關(guān)專業(yè)的數(shù)據(jù)通信課程的教材，也可作為從事相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員的學(xué)習(xí)參考書。

書籍目錄

前言第1章 緒論1.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念1.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)1.3 數(shù)據(jù)傳輸方式1.4 多路復(fù)用1.5 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)與計算機通信網(wǎng)1.6 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)1.7 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展小結(jié)習(xí)題第2章 隨機過程分析2.1 引言2.2 隨機過程的描述2.3 平穩(wěn)隨機過程2.4 高斯過程2.5 窄帶隨機過程2.6 隨機過程通過線性系統(tǒng)2.7 平穩(wěn)隨機過程通過乘法器小結(jié)習(xí)題第3章 數(shù)據(jù)傳輸?shù)男诺琅c噪聲3.1 信道定義與數(shù)學(xué)模型3.2 有線信道3.3 無線信道3.4 信道的噪聲及特性描述3.5 信道容量小結(jié)習(xí)題第4章 數(shù)據(jù)信號的基帶傳輸4.1 數(shù)據(jù)信號及特性描述4.2 基帶傳輸系統(tǒng)的組成4.3 無碼間干擾的基帶傳輸4.4 眼圖4.5 無碼間干擾基帶系統(tǒng)的抗噪聲性能4.6 改善數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)性能的幾個措施小結(jié)習(xí)題第5章 數(shù)據(jù)信號的頻帶傳輸5.1 頻帶傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成5.2 二進制數(shù)字調(diào)制解調(diào)5.3 二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)性能分析5.4 多進制數(shù)字調(diào)制解調(diào)5.5 正交幅度調(diào)制小結(jié)習(xí)題第6章 差錯控制6.1 差錯控制的基本概念6.2 檢錯與糾錯6.3 簡單差錯控制編碼6.4 漢明碼6.5 線性分組碼6.6 循環(huán)碼6.7 卷積碼6.8 交織碼小結(jié)習(xí)題第7章 數(shù)據(jù)交換技術(shù)7.1 概述7.2 電路交換7.3 報文交換7.4 分組交換7.5 幀方式7.6 幾種數(shù)據(jù)交換技術(shù)的比較小結(jié)習(xí)題第8章 通信協(xié)議8.1 開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型8.2 物理層協(xié)議8.3 數(shù)據(jù)鏈路傳輸控制規(guī)程8.4 分組交換協(xié)議-X.25建議8.5 幀中繼協(xié)議小結(jié)習(xí)題第9章 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)9.1 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)概述9.2 公共電話交換網(wǎng)9.3 分組交換網(wǎng)9.4 幀中繼網(wǎng)9.5 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN9.6 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)DDN9.7 ATM網(wǎng)小結(jié)習(xí)題附錄A Q函數(shù)和誤差函數(shù)附錄B 縮寫詞中英文對照表附錄C 習(xí)題答案參考文獻

章節(jié)摘錄

　?。?）抗干擾能力強，尤其是數(shù)字信號通過中繼再生后可消除噪聲積累?！　。?）數(shù)字信號通過差錯控制編碼，可以提高通信的可靠性?！　。?）由于數(shù)字通信傳輸一般采用二進制編碼，所以可以使用計算機對數(shù)字信號進行處理，實現(xiàn)復(fù)雜的遠距離大規(guī)模自動控制系統(tǒng)和自動數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，實現(xiàn)以計算機為中心的通信網(wǎng)?！　。?）在數(shù)字通信中，各種消息（模擬的和離散的）都可以變成統(tǒng)一的數(shù)字信號進行傳輸。在系統(tǒng)中對數(shù)字信號傳輸?shù)谋O(jiān)控信號、控制信號及業(yè)務(wù)信號都可以采用數(shù)字信號。數(shù)字傳輸和數(shù)字交換技術(shù)結(jié)合起來組成的ISDN對于來自不同信源的信號自動地進行變換、綜合、傳輸、處理、存儲和分離，實現(xiàn)各種綜合業(yè)務(wù)?！　。?）數(shù)字信號易于加密處理，使數(shù)字通信保密性強?！　?shù)字通信的缺點是比模擬信號多占帶寬，但由于毫米波和光纖通信的出現(xiàn)，帶寬已不成問題。　　3.數(shù)據(jù)通信　　與模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)不同，在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，信源是數(shù)字信號（數(shù)據(jù)信號），、不管廣義信道上信號為何種形式，都稱為數(shù)據(jù)通信。所謂的數(shù)據(jù)通信是指按照一定的通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在兩個終端之間傳遞數(shù)據(jù)信息的一種通信方式和通信業(yè)務(wù)。它可以實現(xiàn)計算機和計算機、計算機和終端以及終端與終端之間的數(shù)據(jù)信息傳遞，是繼電報、電話業(yè)務(wù)之后的第三種最大的通信業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)通信中傳遞的信息均以二進制數(shù)據(jù)形式來表現(xiàn)?！　?shù)字通信與數(shù)據(jù)通信的區(qū)別主要有兩點，一個是數(shù)字通信中需要將模擬信號進行模／數(shù)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號進行傳輸，而數(shù)據(jù)通信中在數(shù)據(jù)終端產(chǎn)生的直接就是數(shù)字形式的信號；第二個區(qū)別在于，雖然它們當(dāng)中都有基帶傳輸和頻帶傳輸，基帶傳輸，表面上看來概念是一樣，但是它們所用的設(shè)備是不一樣的，也就是它們的構(gòu)成是有區(qū)別的。頻帶傳輸，二者概念就有很大區(qū)別，數(shù)字通信中，需要將基帶數(shù)字信號搬移到微波、衛(wèi)星等無線信道上傳輸，而數(shù)據(jù)通信中，將基帶數(shù)據(jù)信號的頻帶搬移到話音頻帶上傳輸。　　1.1.4 數(shù)據(jù)通信的特點　　從數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕嵌葋碇v，數(shù)據(jù)通信中數(shù)據(jù)都是經(jīng)過編碼后以二進制或者多進制的形式傳輸?shù)模詳?shù)據(jù)通信可以認(rèn)為是數(shù)字通信的一種形式。但和傳統(tǒng)的數(shù)字通信（如PCM數(shù)字電話通信）相比，具有如下特點：　?。?）計算機終端作為主體直接參與通信?！　。?）數(shù)據(jù)終端發(fā)出的數(shù)據(jù)是離散信號（數(shù)字信號），既可利用現(xiàn)有的PSTN，又可利用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)來完成?！　。?）需要建立通信控制規(guī)程，也就是要制定出嚴(yán)格的通信協(xié)議或標(biāo)準(zhǔn)?！　。?）數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸蟾?，即誤碼率要低?！　。?）數(shù)據(jù)通信的業(yè)務(wù)量呈突發(fā)性，即數(shù)據(jù)通信速率的平均值和高峰值差異較大?！　。?）數(shù)據(jù)通信要求有靈活的接口能力?！　。?）不同的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)對通信時延的要求也不同，且時延要求的變化范圍大。　?。?）數(shù)據(jù)通信每次呼叫平均持續(xù)時間短，數(shù)據(jù)通信要求接續(xù)和傳輸響應(yīng)時間快。　?。?）容易加密，且加密技術(shù)、加密手段優(yōu)于傳統(tǒng)通信方式?！　。?0）數(shù)據(jù)通信從面向終端發(fā)展到今天的面向網(wǎng)絡(luò)，而且數(shù)據(jù)通信總是與遠程信息處理相聯(lián)系的，包括科學(xué)計算、過程控制和信息檢索等廣義的信息處理。

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