《数据通信原理》教案
第二章 概论
第一节 数据与数据通信
一、数据与数据信号
数据信号
用传输代码表示 二、数据通信 定义 P39
● 数据终端设备计算机
一般) 数据终端
第二节 数据通信系统的构成
一、数据通信系统的概念 P39
二、数据通信系统的构成 P39图2-1
典型的数据通信系统主要由三部分构成。 1、数据终端设备（DTE ）
·数据输入、输出设备——数据数据信号
·传输控制器——主要执行与通信网络之间的通信过程控制（即传输控制），包括差错
控制、终端的接续控制、传输顺序控制和切断控制等（完成这些控制要遵照通信协议）。
2、数据电路
·传输信道——为数据通信提供传输通道
·数据电路终接设备（DCE ）——是DTE 与传输信道之间的接口设备，其主要作用是将
来自DTE 的数据信号进行变换，使之适合信道传输。
当传输信道为模拟信道时，DCE 是调制解调器（MODEM ），发送方将DTE 送来的数
据信号进行调制，将其频带搬移到话音频带上（同时变成模拟信号）再送往信道上传，收端进行相反的变换。
当传输信道是数字信道时，DCE 是数字接口适配器，其中包含数据服务单元与信道
服务单元。前者执行码型和电平转换、定时、信号再生和同步等功能；后者则执行信道均衡、信号整形等功能。
3、中央计算机系统
主机——进行数据处理
通信控制器（又称前置处理机）——用于管理与数据终端相连接的所有通信线路, 其
作用与传输控制器相同。
● 数据电路与数据链路的关系——数据链路由数据电路及两端的传输控制器组成。 ● 只有建立了数据链路通信双方才能有效、可靠地进行数据通信。
第三节 传输代码 常用的传输代码有：
·国际5号码IA5（7单位代码）——ASCII 码（常在后面加1位奇偶校验码）
·国际电报2号码ITA2（5单位代码） ·EBCDIC 码（8单位代码）
·信息交换用汉字代码（7单位代码）
第四节 数据通信系统的主要性能指标 一、工作速率——衡量数据通信系统通信能力 1．调制速率（又称符号速率或码元速率）N Bd 定义、公式 P43
2．数据传信速率（简称传信率）R
（或f b ）
（或f s ）
定义——每秒传输的信息量（即比特个数或二进制码元的个数），单位为bit ／s 等。 ● 数据传信速率与调制速率之间的关系为 P44
例：设信号码元时间长度为833⨯10s ，当采用4电平传输时，求数据传信速率和调制速率。
解：调制速率为 N Bd =
-6
11==1200Bd -6T 833⨯10
数据传信速率为
R =N Bd log 2M =1200log 24=2400bit /s 3．数据传送速率 定义 P44
● 实际的有效数据传送速率是小于数据传信速率的。 二、有效性指标——频带利用率
定义——η＝系统的传输速率／系统的频带宽度（B
） （2-3）
即 η= η=
N Bd B R B
Bd /Hz bit /(s ⋅Hz )
三、可靠性指标——传输的差错率
常用的有误码率、误字符率、误码组率等。 定义 P44
例：某数据通信系统调制速率为1200Bd ，采用8电平传输，假设100秒误了1个比特，①
求误码率。②设系统的带宽为600Hz, 求频带利用率为多少bit /s ⋅Hz 。 解：①数据传信速率为
R =N Bd log 2M =1200log 28=3600bit /s 误码率＝接收出现差错的比特数／总的发送比特数 =
1
=2. 8⨯10-6
100⨯3600
②η=
R 3600==6bit /s ⋅Hz B 600
第五节 数据传输方式
一、并行传输与串行传输（按代码传输的顺序分）
1、并行传输
概念、优缺点、适用场合 P45 2、串行传输
概念、优缺点、适用场合 P45
二、异步传输和同步传输（按同步方式分） 1、异步传输
概念——异步传输方式一般以字符为单位传输，每个字符的起始时刻可以是任意的。
为了正确地区分一个个字符，不论字符所采用的代码为多少位，在发送每一个字符时，都要在前面加上一个起始位，长度为一个码元长度，极性为“0”，表示一个字符的开始；后面加上一个终止位，长度为1，1．5或2个码元长度，极性为“1”，表示一个字符的结束。 P46图2-6（a ） 以国际5号码为例：
1 ××××××× 1∽2 （起始位）（信息码） (终止位）
优缺点 P45
例：如字符采用国际5号码，终止位为1位，并采用1位奇偶校验位，求传输效率。 解：传输效率为
7／（7＋1＋1＋1）＝70％。
2、同步传输
概念、优缺点 P46 图2-6(b) (c)
三、单工、半双工和全双工传输（按数据电路的传输能力分） P46图2-7
小 结
一、数据数据信号数据通信
传输代码表示 二、数据通信系统
概念数据终端设备 方框图数据电路 中央计算机系统 数据链路与数据电路的关系 只有建立了数据链路通信双方才能有效、可靠地进行数据通信
三、传输代码·国际5号码IA5（7单位代码）
·国际电报2号码ITA2（5单位代码） ·EBCDIC 码（8单位代码）
·信息交换用汉字代码（7单位代码）
四、数据通信系统的主要性能指标
工作速率调制速率
数据传信速率定义、公式、关系 η＝系统的传输速率／系统的频带宽度（两个具体的公式）
传输效率
可靠性——误码率、误字符率、误码组率 五、数据传输方式
·并行传输与串行传输
·异步传输和同步传输概念、优缺点 ·单工、半双工和全双工传输
第三章 数据信号传输
第一节 数据信号传输的基本概念
一、数据信号及特性描述 1、数据序列的电信号表示
P48 图3-1
（注：图（f ）中的差分信号是“1”——电平改变，“0”——电平不变，其规则也可以相反。）
例：已知二进制数据序列为1100101，以矩形脉冲为例，画出差分信号的波形图（假设
“1”——电平改变，“0”—— 电平不变；初始电平为0） 解：
2、数据序列的功率谱特性
几种数据序列的功率谱（P =1/2）
二、传输信道及数据信号的基本传输方法 P53 三、信道容量
定义 P53
1、模拟信道的信道容量 公式P53（3-7）
(
S S ) dB =10lg N N
(dB )
例1：有一个经调制解调器传输数据信号的电话网信道，该信道带宽为3000Hz ，信道噪声为加性高斯白噪声，其信噪比为20dB ，求该信道的信道容量。 解： (S /N ) dB =10lg (S /N ) =20dB
S /N =10=100
2
bit /s C =B log 2(1+S /N ) =3000log 2(1+100) ≈19975
例2：已知仅存在加性高斯白噪声的信道容量为33.6kbit /s ，其信号噪声功率比为
30dB ，求此模拟信道的带宽为多少？ 解： 10lg
S
=30dB N
S
=103=1000 N
S
C =B log 2(1+) =B log 2(1001) =33. 6kbit /s
N
B =
33. 6
=3. 371kHz =3371Hz
log 21001
2、数字信道的信道容量
公式P53（3-8）
例：假设一个传四进制数据信号的无噪声数字信道，带宽为3000Hz ，求其信道容量。 解：C =2B log 2M =2⨯3000⨯log 24=12000bit /s
小 结
一、数据序列：单极性不归零信号
单极性归零信号双极性不归零信号波形 双极性归零信号 伪三进信号 差分信号
功率谱·基本公式：式（3-2）
·几种数据序列的功率谱（P =1/2特点 二、数据信号传输的基本方法：
·基带传输 ·频带传输 ·数字数据传输 三、信道容量 ·定义
·分类模拟信道的信道容量C =B log 2(1+
S
) N
数字信道的信道容量C =2B log 2M
第二节 数据信号的基带传输
基带传输概念 P53
一、基带传输系统构成模型
波形形成——信号从1点到2点的过程叫波形形成。 各部分的作用 P54
网孔均衡——用来消除“1”与δ(t ) 的误差。 二、理想低通形成网络
1、 理想低通形成网络特性 H (f ) H (f
) ⋅e -j φ(f ) H (f )
φ(f ) ——相位特性
H (f ) P54（3-10） H (f ) 图参见教材P54图3-9 h (t ) 54（3-11） 设t d =0
，h (t )
波形如教材P55图3-10所示。
理想低通冲激响应h (t )
的特点是：
①零点的位置t =(t d +)
k
2f , k =±1, ±2, ±3...... N
②波形“尾巴”（即波形的前导和后尾）以1/t 的速度衰减。 2、无符号间干扰的条件
h (kT ) =（归一化值） k =0（本码判决点） k ≠0（非本码判决点） 3、奈氏第一准则
奈氏第一准则用文字 P55
奈氏第一准则的三个重要参量：
f N ——奈氏频带（B =f N η=
f s B =2f N
f =2Bd /Hz N
f s =2f N ——奈氏速率
T =1/2f N
——奈氏间隔
理想低通形成网络的特点：
满足奈氏第一准则（无符号间干扰）。
频带利用率达到2Bd /Hz 的极限。
波形“尾巴”衰减较慢对定时脉冲的精度要求较高。 物理上不可实现。
三、具有幅度滚降特性的低通形成网络——滚降低通 1、滚降低通特性
滚降低通特性参见教材P56图3-11
（极限）
滚降系数α=f α/f N , 0
B =
(1+α) f N η=
f s 2f N 2==(Bd /Hz ) B (1+α) f N 1+α
滚降低通形成网络是否满足无符号间干扰的条件？ 结论：若滚降低通网络的幅度特性H (f )
应波形h (t )
以C 点（f N , 1/2）呈奇对称滚降，则其输出响
在取样判决点无符号间干扰（即满足奈氏第一准则）。
例：一形成滤波器幅度特性如下图所示。
① 如果符合奈氏第一准则，其符号速率为多少？α为多少？ ② 采用八电平传输时，传信速率为多少？
③
频
η为多少Bd /Hz ？
解：①如果符合奈氏第一准则，H (f ) 得：
f N =2000+
应以C 点(f N ,0.5)呈奇对称滚降，由图示可
4000-2000
=3000Hz
2
符号速率f s =2f N =2⨯3000=6000Bd 滚降系数α=
4000-300010001
==
300030003
②传信速率R =f s log 2M =6000⨯log 28=18000bit /s ③频带利用率 η=
f s 6000==1. 5Bd /Hz B 4000
滚降低通形成网络的特点：
·可满足无符号间干扰的条件。
·频带利用率不能达到2Bd /Hz 的极限。 ·波形“尾巴”衰减较快。 ·物理上可实现。
四、数据传输系统中的时域均衡 1、 时域均衡的作用 时域均衡的思路 P62
2、时域均衡的基本原理
参见教材P62图3-23
● 原理 y n =
k =-N
∑c
N
k
x (n -k ) （3-36）
y (t ) 应满足无码间干扰的条件，所以有
⎨
⎧y 0=1, n =0
⎩y n =0, n ≠0的整数
已经基本接近0，为了与k
n 的取值范围应为-∞∽∞，但当n 到一定值时，y (t )
的取值统一，n 取-N ∽N 。 ● 时域均衡的均衡目标 P63
五、基带传输的最佳化和系统性能分析 1、 基带传输的最佳化 最佳化的概念 P64 最佳化的条件 P65
即发送滤波器和接收滤波器的传递函数应相同，并各为所要求形成特性的平方根。 2、数据传输系统的眼图
眼图的概念——通常用示波器观察形成网络的输出波形，把示波器的扫描周期调整到码元
( 符号) 间隔T 的整数倍，由于示波器荧光屏的残像作用，几个扫描周期扫描到的波形都停留在荧光屏上叠加在一起，这样示波器荧光屏上就能显示出一种由多个随机码元的输出波形所共同形成的稳定图形，类似于人眼，因此称为数据信号的眼图。
观察眼图的意义 P65 3、基带传输的误码性能 误码率与信噪比成反比。
小 结
● 基带传输的概念 一、基带传输系统构成模型
● 方框图形成网络的概念，波形形成的概念 ● 几个部分的作用 二、几种形成网络
1、理想低通形成网络
H (f )
特性、B =f N ，h (t )
波形及特点，η，符号间干扰情况（满足奈氏第
一准则）， 特点。 2、滚降低通形成网络 H (f )
特性、B =(1+α) f N ，h (t )
波形的特点，η，符号间干扰情况（可满
足奈氏第一准则——条件）， 特点。
三、数据传输系统中的时域均衡
● 作用 ● 思路
● 基本原理
无码间干扰的条件 ● 目标
四、基带传输的最佳化和系统性能分析
● 基带传输的最佳化——概念、条件
● 数据传输系统的眼图——观察眼图的作用 ● 基带传输的误码率与信噪比的关系
第三节 数据信号的频带传输
频带传输——又称调制传输，它是需要对基带数据信号进行调制以实现频带搬移，即将基带
数据信号的频带搬到话音频带上再传输。
数字调制的基本方法有三种： ·数字调幅（ASK ） ·数字调相（PSK ） ·数字调频（FSK ） 一、频带传输系统
参见教材P69图3-33
各部分的作用：
·1点：数据信号为单或双极性不归零码
·发送低通——数据信号经发送低通基本上形成所需要的基带信号（2点的信号叫基带信号
s (t ) ；发送低通一般是基带形成滤波器的一部分，2点的功率谱近似为基带
形成滤波器的H (f ) 形状）
·调制——将基带信号的频带搬到载频（载波频率）附近的上下边带，实现双边带调制。
（P s (f )
中有直流分量→P E (f ) 中便有载频f c 分量，直流分量调到f c 处）
·发送带通——形成信道可传输的信号频谱（取单或双边带等传输）。 ·接收带通——除去信道中的带外噪声。
·解调——是调制的反过程，解调后的信号中有基带信号和高次产物。
·接收低通——除去解调中出现的高次产物，并起基带波形形成的作用（接收低通是基带形
成滤波器的另一部分）。
·取样判决——对恢复的基带信号取样判决还原为数据序列。（8点的信号要满足无符号间
干扰的条件）
● 频带传输系统与基带传输系统的区别在于在发送端增加了调制，在接收端增加了解调，
以实现信号的频带搬移，调制和解调合起来称为Modem 。
● 从信号传输的角度，一个频带传输系统就相当于一个等效的基带传输系统。 ● 符号速率f s 2f N 二、数字调幅 概念 P70
1、ASK 信号及功率谱分析
参见教材P70图3-34
（1）双边功率谱
已调信号为 P70（3-52） 根据推导得出结论 P71（3-58） 由此式定性地画出
P71图3-37（假设无发送低通） ● 调制后实现了双边带调制
数据序列是单极性码——P S (f )
中有直流分量——P E (f ) 中有载频分量
（2ASK ）
数据序列是双极性码——P S (f ) 中无直流分量——P E (f ) 中无载频分量
（抑制载频的2ASK ）
● 调制后的带宽B 调=2B 基
=（21+α) f N
（设基带形成滤波器为滚降低通）
（2）2ASK 波形
为分析方便，假设无发送低通。基带数据信号直接与载波相乘。
例：发送数据序列为100110，分别画出单极性不归零和双单极性不归零调制的2ASK 信号波形
（设f c =2f s 解：
）。
2、数字调幅分类
数字调幅可分为四种： ·双边带调制 ·单边带调制 ·残余边带调制 ·正交双边带调制 （1）双边带调制
概念——利用发送带通取上、下双边带送往信道中传输。 η=
f b
bit /(s ⋅Hz ) （f b =R ） B
f b =f s log 2M =2f N log 2M =2f N
（二电平时）
信道带宽 B =2(1+α) f N η=
2f N 1
=bit /(s ⋅Hz ) （二电平）
2(1+α) f N 1+α
α=0 ηmax =1bit /(s ⋅Hz )
双边带调制的缺点是频带利用率比较低。 （2）单边带调制
概念——利用发送带通取一个边带（上或下边带）送往信道中传输。
信道带宽 B =(1+α) f N
η=
f b f 2f N 2=s ==bit /(s ⋅Hz ) （二电平） B B (1+α) f N 1+α
α=0
ηmax =2bit /(s ⋅Hz )
单边带调制的优点——频带利用率比较高。 缺点——实现起来较麻烦。
（3）残余边带调制
概念——利用发送带通取一个边带的大部分、另一个边带的小部分送往信道中传输。 信道带宽 B =(1+α) f N ∽2(1+α) f N η=
12
bit /(s ⋅Hz ) ∽
1+α1+α
α=0
ηmax =1∽2bit /(s ⋅Hz )
3、正交幅度调制 概念 P72
（1）基本原理
正交幅度调制（MQAM ）：4QAM 、16QAM 、64QAM 、256QAM 以4QAM 为例（A 、B 两路均为双极性不归零码）
参见教材P72图3-38
P72（3-59）（3-60）（3-61） ● 正交双边带调制的功率谱：
参见教材P73图3-39
正交双边带调制的功率谱的特点：
·两个正交的抑制载频的双边带的叠加
·MQAM 的带宽与A 、B 每一路的双边带的带宽相同，即
B =2(1+α) f N
（如果基带形成滤波器采用滚降特性）
（2）表示方法 ①矢量法
假设、B 两路无发送低通
双极性码“1”的幅度A 归一化为1；“0”的幅度-A 归一化为-1
参见教材P74图3-41（a ）
②星座法
参见教材P74图3-41(b) 参见教材P74图3-42
（3）频带利用率 ● 几个关系
MQAM 的符号速率为f s ，A 、B 每一路的符号速率为f s , k /2=f s
总的传信速率为f b ，A 、B 每一路的传信速率为
12
f b
2
A 、B 每一路的电平数为 M
频带利用率
（M 为星座图上的点数）
η=
f b
bit /(s ⋅Hz ) （3-66） B
（3-67）
1
f b
A 或B 路： =f s , k /2log 2M 2
2
f b =f s , k /2log 2M =f s log 2M
B =2(1+α) f N =(1+α) f s , k /2 （如果基带形成滤波器采用滚降特性）
=(1+α) f s （3-69）
η=
f s , k /2log 2M (1+α) f s , k /2
=
log 2M
bit /(s ⋅Hz ) （3-70）
1+α
例：一正交调幅系统，采用MQAM ，所占频带为600～3000Hz ，其基带形成滤波器滚降系数
α为1/3，假设总的数据传信速率为14400bit /s ，求： ①调制速率。 ②频带利用率。 ③M 及每路电平数。
解： ① B =3000-600=2400Hz
B =2(1+α) f N
∴调制速率f s =2f N =
B 2400
==1800Bd
11+α1+3
② η=
f b 14400==6bit /(s ⋅Hz ) B 2400log 2M
1+α
③ η=
1
log 2M =η(1+α) =6⨯(1+) =8
∴ 3
M =28=256
每路电平数为M
12
=256=16
12
三、数字调相 概念 P74
二相调相
分类四相调相多相调相 八相调相 绝对调相——参考相位：未调载波
相对调相——参考相位：前一符号的已调载波相位 1、二相数字调相 2PSK 2DPSK
（1）矢量图（相位变化规则）
（2）波形
参见教材P75图3-43
相对调相与绝对调相的关系：
a n 的相对调相就是D n 的绝对调相。
即相对调相的本质就是相对码变换（a n →D n ）后的数据序列的绝对调相。
例1：某基带数据信号如下所示，试画出其2PSK 和2DPSK 波形（假设数据信号为“1”时载
波相位改变0，数据信号为“0”时，载波相位改变л；②2DPSK 的初始相位为0；
③设f c =2N Bd
）。
解：
例2：已知2DPSK 的波形如下图所示，设初始相位为0，数据信号为“0”时，载波相位
改变0，数据信号为“1”时，载波相位改变л。试写出所对应的数据序列（设
f c =N Bd ）。
解：所对应的数据序列为： 0 1 0 0 1 0 （3）二相调相的功率谱密度及频带利用率
二相调相（包括2PSK 和2DPSK ）的功率谱密度及频带利用率与抑制载频的2ASK 的功率谱密度及频带利用率相同。
B =2(1+α) f N
η=
1
bit /(s ⋅Hz ) 1+α
（4）二相调相信号的产生和解调 ①2PSK 信号的产生和解调
参见教材P76图3-44
● 2PSK 信号的解调存在的问题——相位模糊问题，即2分频器电路输出存在相位不定性
（随机地取0或π）。当二分频器电路输出的相位为π时，收端获得的载波为
cos(ωc t +π) =-cos ωc t ，相干解调的输出数据信号就会存在“0”或“1”倒相现
象。
解决的办法是——采用相对调相2DPSK 。 ②2DPSK 信号的产生和解调 ● 产生：
参见教材P76图3-46
D n =a n ⊕D n -1
（3-72）
● 解调：2DPSK 的解调有两种方法
极性比较法 P76图3-48 相位比较法 P77图3-50 2、四相数字调相
（1）矢量图（相位变化规则） 参见教材P78图3-52 参见教材P78表3-1
例1：四相调相的相位变化如附图40所示，假设基带数据信号序列为0111001001，试写出
4DPSK 已调波对应的相位，并画出其矢量图（假设初始相位为0）。
例2：已知4DPSK 已调波对应的相位如下表所示（假设初始相位为0，相位变化规则按B 方
式工作），写出所对应的基带数据信号序列。
（2）四相调相信号的产生与解调 ① 4PSK 信号的产生与解调 产生：
参见教材P79图3-53 解调：
参见教材P79图3-54
②4DPSK 信号的产生与解调（利用相对调相与绝对调相的关系） 4DPSK 的产生：在4PSK 的产生方框图前加码变换即可 4DPSK 的解调：在4PSK 的解调方框图后加码变换即可 （3）四相调相信号的功率谱密度及频带利用率
四相调相信号（4PSK 和4DPSK ）的功率谱密度及频带利用率与4QAM 的功率谱密度及频带利用率相同。 即
B =2(1+α) f N η=
log 2M log 242
==bit /(s ⋅Hz )
1+α1+α1+α
● 多相调相：
B =2(1+α) f N
频带利用率为
η=
log 2M
bit /(s ⋅Hz )
1+α
3、数字调幅调相
概念——数字调幅调相，又称幅度相位键控（APK ），它是将调幅和调相结合起来的一种调
制方式。
四、数字调频 概念 P81
2FSK: “1”——cos ω1t (f 1) “0”——cos ω0t (f 0)
2FSK 根据前后码元载波相位是否连续，可分为： ·相位不连续的移频键控 ·相位连续的移频键控 1、波形（设无发送低通）
● （相位不连续的）2FSK 波形是两个2ASK 波形（无发送低通）的叠加。 例：已知2FSK 波形如下图所示, 调制速率为1200Bd ，载波cos ω1t 的频率
f 1=1200Hz ；载波cos ω0t 的频率f 0
=2400Hz ，求所对应的基带数据信号序
列。
解：所对应的基带数据信号序列为：
1 0 1 1 0 1 2、2FSK 信号功率谱密度
（相位不连续的）2FSK 信号的功率谱密度，是两个2ASK 信号的功率谱密度的合成。 假设：无发送低通，其作用由发送带通完成，且仅是简单的频带限制。 3、2FSK 信号的产生
（1）相位不连续的2FSK 信号产生 参见教材P82图3-62 （2）相位连续的2FSK 信号产生 参见教材P82图3-63
小 结
频带传输的概念
数字调制三种基本方法： 一、频带传输系统 ·方框图 ·各部分的作用
·符号速率f s =2f N 二、数字调幅——概念
1、 ASK信号的双边功率谱
·调制后实现了双边带调制。
·数据序列是单极性码P E (f ) 中有载频分量（2ASK ）
数据序列是双极性码P E (f ) 中无载频分量（抑制载频的2ASK ） ·调制后的带宽B 调=2B 基=（21+α) f N
2、2ASK 信号的波形（设无发送低通） 3、数字调幅分类双边带调制
单边带调制概念、频带利用率 残余边带调制 正交双边带调制： ·概念
·MQAM 的功率谱的特点
·表示方法：矢量法和星座法 ·几个关系
·频带利用率η=
log 2M
1+α
三、数字调相——概念、分类
1、二相数字调相 ·矢量图
·波形基带数据序列
·相对调相与绝对调相的关系
·二相调相信号功率谱及频带利用率 ·二相调相信号的产生与解调
的产生与解调——存在的问题：相位模糊问题。解决的办法：采用
2DPSK
的产生：利用相对调相与绝对调相的关系 解调：极性比较法和相位比较法
2、四相调相
·矢量图基带数据序列已调波的相位及矢量 ·四相调相信号功率谱及频带利用率 ·四相调相信号的产生与解调
3、数字调幅调相的概念 三、数字调频——概念
2FSK ·概念
·波形（相位连续和相位不连续）——2FSK 波形是两个2ASK 波形（无发送低通）
的叠加。
·2FSK 信号功率谱密度（结论）
·2FSK 信号的产生
第四节 数据信号的数字传输 一、数据信号数字传输的概念及特点 1、概念 P95 2、特点 P95
二、数字数据传输的实现方式 1、同步方式 ·概念 P96 ·优缺点 P96 2、异步方式 ·概念 P96 ·优缺点 P97
*异步传输方式需要速率适配（速率调整） 三、数字数据传输的时分复用—一TDM 1、时分复用的概念及复用方式 （1）概念 P97 （2）方法
比特交织复用 字符交织复用
2、X.50和X.51建议 ● 作用：
在数字数据传输中，CCITT （现为ITU-T ）颁布了X.50建议和X.51建议来规范将用户数据流复用成64 bit／s 的复用信号的包封和复用方法。 ● 有关X.50建议（实际中主要采用X.50建议）： （1）包封格式
X.50建议规定采用6＋2的包封格式（由8比特构成），如教材P98图3-86所示。 （2）复用方法
X.50建议规定
四、数字数据传输系统的构成
参见教材P98图3-87
从信号传输方面看数字数据传输系统包括：
·本地传输系统
·数字交叉连接与复用系统
整体看数字数据传输系统包括四个部分： ·本地传输系统
·交叉连接与复用系统 ·局间传输及网同步系统 ·网络管理系统
小 结
一、数字数据传输
·概念
·特点
二、数字数据传输的实现方式
·同步方式概念、优缺点 ·异步方式三、数字数据的时分复用 ·概念 ·方法
·X.50建议作用 特点 包封格式 复用方法 四、数字数据传输系统的构成
（1）本地传输系统数据终端DTE
（数据服务单元） 用户环路
局内信道单元OCU
公共控制部分OCU COM （2）交叉连接与复用系统数字交叉连接设备
DO-MUX 和01-MUX
（3）局间传输及网同步系统 （4）网络管理系统
第四章 差错控制
第一节 差错控制的基本概念 一、差错分类和错误图样 1、差错分类
差错可以分为两类：
·随机差错 ·突发差错
例：数据序列1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1
××× ×× ××× 这一串为突发差错（中间可能有不错的码）
2、错误图样 例1：
发送数据序列：1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 接收数据序列：1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0
差错序列： 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 “0”表示这位码没有错，“1”表示有错 突发差错——错误图样（突发长度为10） 例2：
发送数据序列：0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 接收数据序列：0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1
差错序列： 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0
突发差错（长度为7） 突发差错（长度为5）
错误图样 错误图样
二、差错控制的基本思路 P103 三、差错控制方式
1、检错重发或叫自动反馈重发（ARQ ） （1）思路 P104 （2）重发方式
在具体实现检错重发系统时，通常有3 种形式：
·停发等候重发 ·返回重发 ·选择重发
原理：参见教材P105图4-2 （3）ARQ 的优缺点
·需反向信道，实时性差。
·编码效率较高。
·译码设备较简单。 2、前向纠错（FEC ） （1）思路 P105 （2）优缺点 P105
3、混合纠错检错（HEC ） （1）思路 P106 （2）优缺点 P106
4、信息反馈又称回程校验（IRQ ） （1）思路 P106 （3）优缺点 P106
第二节 检错和纠错的基本概念 一、差错控制的基本原理
● 码的纠检错能力是靠信息的冗余度换取的。 信息码+监督码=码组 k + r = n ●
信道的传输效率（编码效率）↓ ● 编码效率R
k n
（4-6）
二、码距与检错和纠错能力 1、几个概念
·码组的重量 ·码距
·汉明距离 P107 例：一码组集合
2 此码组集合的汉明距离d min
=2
2、汉明距离与检错和纠错能力的关系
参见教材P108(4-2)、(4-3)、(4-4) 三、纠错编码的分类 P109
第三节 简单的差错控制编码 一、奇偶监督码（r =1，k 不一定） 1、概念
·偶监督码——信息码与监督码合在一起“1”的个数是偶数 ·奇监督码——信息码与监督码合在一起“1”的个数是奇数 2、监督方程
·偶监督方程 参见教材P110（4-7）或（4-8） ·奇监督方程 参见教材P110（4-9）或（4-10） 例： 1 0 1 1 0 1 1 1（偶） 0（奇） 收端根据监督方程是否满足可判断是否有误码 3、检错能力
（1）只能检测奇数个错误，而不能检测出偶数个错误。 （2）适合检测随机差错。 二、水平奇偶监督码 1、构成思路 P111
例：数据序列 1101 1010 1110 1001……（设每4位码元为一组）
1 1 0 1 1 （以偶监督为例） 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0
监督码 发送的数据序列为：
[***********]10…… （1）检错能力 P111
例：某系统采用水平奇监督码，其信息码元如下表，试填上监督码元，并写出发送的数据序
列，这样的发送数据序列能检测突发差错的长度最大为多少？
解： 发送的数据序列为：
[***********][***********][***********]0 能检测突发差错的长度最大为5
三、二维奇偶监督码（又称行列监督码、方阵码或水平垂直奇偶监督码） 1、思路 P111
二维奇偶监督码是将水平奇偶监督码推广而得。它的方法是在水平监督基础上对方阵中每一列再进行奇偶校验（即将数据序列排成方阵，每一行每一列都加奇或偶监督码），发送按列（或行）的顺序传输。接收端仍将码元排成发送时方阵形式，然后每一行每一列都进行奇偶校验。
例：数据序列 1100 1010 1110 1001……（设每4位码元为一组）
1 1 0 0 0 （以偶监督为例） 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0
0 0 0 1 1 监督码 监督码 发送的数据序列为（按列的顺序传输）：
[***********]1100101……
2、检错能力 P111
例：某系统采用水平垂直偶校验码，试填出下列矩阵中5个空白码位。
0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0( ) 0 0 0( )1 1 0 0 1 0( )1 1 1 0 1 0 0 0 0( )0 1( ) 解：
0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0(1) 0 0 0(0)1 1 0 0 1 0(1)1 1 1 0 1 0 0 0 0(1)0 1(0)
第四节 汉明码及线性分组码 一、汉明码
1、(n , k ) 汉明码
r 与n 的关系 P112（4-12）
2、（7，4）汉明码 （n =7, k =4, r =3）
（1）监督方程 （可产生（7，4）汉明码） 参见教材P113（4-16）或（4-17）
由此监督方程可求出监督码，附在信息码后即可得到（7，4）汉明码 例：已知信息码为1101，求所对应的（7，4）汉明码。 解：由监督方程求监督码
a 2=a 6⊕a 5⊕a 4=1⊕1⊕0=0
a 1=a 6⊕a 5⊕a 3=1⊕1⊕1=1
a 0=a 6⊕a 4⊕a 3=1⊕0⊕1=0
此（7，4）汉明码为1101010 （2）纠检错
方法——接收端收到（7，4）汉明码，由下述方程计算较正子S =(S 1, S 2, S 3) 表4-4可知此（7，4）汉明码是否有错以及差错的确切位置。
，然后查
S 1=a 6⊕a 5⊕a 4⊕a 2
S 2=a 6⊕a 5⊕a 3⊕a 1 （4-13）∽（4-15）
S 3=a 6⊕a 4⊕a 3⊕a 0
表4-4参见教材P112
例：接收端收到某（7，4）汉明码为1001010，此（7，4）汉明码是否有错？错码位置
为何？ 解：计算较正子
S 1=a 6⊕a 5⊕a 4⊕a 2=1⊕0⊕0⊕0=1
S 2=a 6⊕a 5⊕a 3⊕a 1=1⊕0⊕1⊕1=1
S 3=a 6⊕a 4⊕a 3⊕a 0=1⊕0⊕1⊕0=0
较正子为110，此（7，4）汉明码有错，错码位置为a 5。 ● （7，4）汉明码的d min =3能检错2位或纠错1位 ● （7，4）汉明码的R =
k 4
==57% n 7
● 汉明码属于线性分组码
二、线性分组码 1、概念
线性码是指信息位和监督位满足一组线性方程的码；分组码是监督码仅对本码组起监督作用，既是线性码又是分组码称为线性分组码。 2、线性分组码的主要性质 P117
例1：根据此性质可求出表4-5的（7，4）汉明码的d min =3
例2：已知一个线性分组码的码组集合为：
000000，001110，010101，011011，100011，101101，110110，111000 求该码组集合的汉明距离。
解：根据线性分组码的性质可以求出此码组集合的汉明距离为3。
第五节 循环码 循环码是线性分组码中一类重要的码。 一、循环码的循环特性 1、码的多项式
码组 A =a n -1a n -2⋅⋅⋅⋅⋅⋅a 1a 0 多项式 A (x ) =a n -1x 例1：A
=1011011
n -1
+a n -2x n -2...... +a 1x 1+a 0x 0 （4-38）
A (x ) =x 6+x 4+x 3+x +1
例2：已知A (x ) =x +x +x +1，写出对应的码组（n=7）。
6
5
3
解：A =1101001 2、循环特性 循环性 P117
参见教材P117表4-6
二、循环码的生成多项式和生成矩阵G 1、生成多项式g (x ) 概念——(n , k ) 循环码的2
k
个码组中，有一个码组前k -1位码元均为0，第k 位码元为
1，第n 位（最后一位）码元为1，此码组对应的多项式即为生成多项式
g (x ) 。
例：求表4-6（7，3）循环码的生成多项式。 解：
表4-6（7，3）循环码对应生成多项式的码组为第2个码组0010111，生成多项式为 g (x ) =x +x +x +1 （最高幂次x 2、生成矩阵
参见教材P120（4-52）
G (x ) 各行写成 G
（非典型的） 转换成 典型的G =[I k Q ]k ⨯n
4
2
n -k
）
对应的码组 （任意两行模二加） 例1：求表4-6（7，3）循环码的典型的G 解：前面已求出生成多项式 g (x ) =x +x +x +1
4
2
⎡x k -1g (x ) ⎤⎢k -2⎥64322x g (x ) ⎢⎥⎡x g (x ) ⎤⎡x +x +x +x ⎤
⎥=⎢xg (x ) ⎥=⎢x 5+x 3+x 2+x ⎥ G (x ) =⎢ ⎥⎥⎢⎢⎥⎢
⎥⎢x 4+x 2+x +1⎥g (x ) ⎢xg (x ) ⎥⎢⎣⎦⎣⎦
⎢g (x ) ⎥⎢⎥⎣⎦
⎡1011100⎤
⎥ 非典型的
G =⎢1110⎢⎥
⎢⎥⎣0111⎦
第1行+第3行第1行
⎡1011⎤
⎢⎥ G =1110 （典型的） ⎢⎥⎢⎥⎣0111⎦
I k
● 典型的生成矩阵G
Q 的作用：
整个码组A =[信息码]⋅G （典型的） =[a n -1a n -2...... a n -k ]⋅G 例2：接上例，设信息码为101，求整个码组。
解：
⎡1001011⎤
⎥
0101110 整个码组A =[a 6a 5a 4]⋅G =[101]⋅⎢⎢⎥⎢⎥⎣0010111⎦] =[1011100
第六节 卷积码
● 基本概念——卷积码是编码器在任何一段时间产生的n 个码元（或者说r 个监督位），
不仅取决于这段时间中的k 个信息位，而且还取决于前N -1段规定时间内的信息位。这时，监督位监督着这N 段时间内的信息。
● 约束长度——这N 段时间内的码元数目nN 称为这种码的约束长度。
通常把卷积码记作 (n , k , N )
● 编码效率 R =
k n
=5，监督位r =3，求此卷积码的编码效
例：一（n , k , N ）卷积码，设约束长度为35，N
率。
解：根据已知条件，可得
3535==7 N 5
k =n -r =7-3=4
k 4
编码效率R ===57%
n 7
nN =35, 则n =
小 结
第一节 差错控制的基本概念 一、差错分类和错误图样
● 差错分类
● 差错序列突发差错（突发长度）——错误图样 二、差错控制的基本思路 三、差错控制方式
·检错重发（ARQ ） ·前向纠错（FEC ）思路 ·混合纠错检错（HEC ）优缺点 ·信息反馈（IRQ ） ARQ的重发方式
第二节 检错和纠错的基本概念 一、差错控制的基本原理 二、码距与检错和纠错能力
● 汉明距离的概念
● 汉明距离的求法 ● 汉明距离与检错和纠错能力的关系： 三、纠错编码的分类
第三节 简单的差错控制编码
一、奇偶监督码（属于线性分组码，它是检错码）
● 概念
● 监督方程： ● 检错能力
二、水平奇偶监督码（属于线性分组码，它是检错码）
● 构成思路 ● 检错能力
三、二维奇偶监督码（属于线性分组码，它可能是检错码，也可能是纠错码）
● 构成思路 ● 检错能力
第四节 汉明码及线性分组码 一、汉明码
1、(n , k ) 汉明码：2-1≥n 或2≥k +r +1 2、（7，4）汉明码
● 监督方程：
r
r
● 纠检错方法
● 几个要点
二、线性分组码
● 概念
● 线性分组码的主要性质
第五节 循环码
一、基本概念
● 码组码的多项式 ● 循环码的循环特性
二、循环码的生成多项式和生成矩阵G
1、生成多项式g (x ) 最高幂次：x
·概念
·求法
2、生成矩阵
G (x ) 各行写成 G （非典型的） 转换成 典型的G =[I k Q ]k ⨯n n -k
对应的码组 （任意两行模二加）作用
整个码组A =[信息码]⋅G （典型的）
第六节 卷积码
● 基本概念
● 约束长度
● 编码效率
第五章 数据交换
第一节 概述
一、数据交换的必要性
点对点的通信
数据交换的必要性
参见教材P134图5-1
二、数据交换方式
利用交换网实现数据通信，主要有两种情况：
·利用公用电话交换网进行数据传输和交换
·利用公用数据交换网进行数据传输和交换
1、利用公用电话网进行数据交换
优缺点 P134
2、利用公用数据网进行数据交换
利用公用数据网进行数据交换有两种交换方式：
电路交换方式空分交换方式
时分交换方式
存储一转发交换方式报文交换方式
分组交换方式
帧方式
第二节 电路交换方式
一、电路交换方式的原理
1、电路交换方式的概念 P135
2、电路交换方式的原理
参见教材P135图5-2
采用电路交换方式，数据通信需经历三个阶段 P135
二、电路交换的优缺点 P136
三、电路交换的适用场合 P136
第三节 报文交换方式
一、报文交换方式的原理
1、报文
一份报文应包括3个部分： 报头或标题
报文正文
报尾
2、报文交换的概念 P136
3、报文交换的原理
参见教材P136图5-3
二、报文交换的优缺点 P137
三、报文交换的适用场合 P137
第四节 分组交换方式
一、分组交换方式的原理
1、分组
分组的构成： 用户数据长度较短且固定
↓
传控制信息（开销）
2、分组交换的概念 P137
3、分组交换的原理
参见教材P138图5-5
接在分组交换网上的终端有两种：
·分组型终端——以分组的形式发送和接收信息
·一般终端（非分组型终端）——发送和接收的是报文（或字符流）。
↓
需要分组装拆设备（PAD 若干个分组
组装（收端）
分组交换最基本的思想就是实现通信资源的共享，具体采用统计时分复用（STDM ）。
● 统计时分复用（STDM ）——我们把一条实在的线路分成许多逻辑的子信道，统计时分复
用是根据用户实际需要动态地分配线路资源（逻辑子信道）的方法。即当用户有数据要传输时才给他分配资源，当用户暂停发送数据时，不给他分配线路资源，线路的传输能力可用于为其他用户传输更多的数据。
参见教材P139图5-6
二、分组交换的优缺点 P139
三、分组的传输方式
分组在分组交换网中的传输方式有两种：
·数据报方式
·虚电路方式
1、数据报方式
（1）概念 P140
● 具有排序功能的有：
·分组型终端
·终点交换机
注意： 一般终端没有排序功能
（2）特点 P140
2、虚电路方式
（1）概念 P141
（2）原理
参见教材P141图5-7
● 为了区分一条线路上不同终端的分组，对分组进行编号（即分组头中的逻辑信道号），
不同终端送出的分组其逻辑信道号不同，就好像把线路也分成了许多子信道一样，每个子信道用相应的逻辑信道号表示，我们称之为逻辑信道。
● 经过交换节点时，逻辑信道号要改变，即逻辑信道号只有局部意义。
● 多段逻辑信道链接起来构成一条端到端的虚电路。
● 虚电路有两种：
·交换虚电路（SVC ）
·永久虚电路（PVC ）
（3）特点 P142
四、分组长度的选取
分组长度的选取有关的因素：
·交换过程中的延迟时间
·交换机费用（包括存储器费用和分组处理费用）
·信道传输质量
·正确传输数据信息的信道利用率等
分组长度为 L =h +x (bit ) （5-1）
分组头长 用户数据长度
1、分组长度与延迟时间
● L ↑→分组在交换过程中的延迟时间（主要包括排队等待时延和分组处理时延）↑
2、分组长度与交换机费用
● L ↑→分组交换机费用存储器容量↑→存储器费用↑
（报文长度一定）→分组处理费用↓ 分组数量↓
参见教材P143图5-10
3、分组长度与误码率
分组长度与误码率的关系为 P143（5-3）
● L ↑→P e ↓
4、分组长度与正确传输数据信息的信道利用率η
在信道存在误码条件下，正确传输x 比特数据，需要传输m 比特，则
η=x
m （5-4）
最高的信道利用率为
ηmax =(1-hP e ) 2=(1-
● h 2) （5-5） L opt L ↑→η↑
综合考虑，CCITT 规定： P144
例：假设有一分组交换网，P e 为10-4，分组最佳长度为256字节，试问分组中的分组
头长度为多少字节？
解： L opt =256⨯8=2048bit
-42h =P e L 2. 4304bit ≈52字节 opt =10⋅2048=419
第五节 帧方式
一、帧方式的概念 P144
二、帧方式的类型
第六节 几种交换方式的比较
以上介绍了电路交换、报文交换、分组交换以及帧中继，它们各有其特点，表5-1给出了这4种交换方式的主要特性的比较。
参见教材P145表5-1
综上所述，最适合作为数据通信网交换方式的是分组交换和帧中继。
近些年发展了帧中继网。由于帧中继的性能优于分组交换，目前数据通信业务主要是利用帧中继网来传输和交换的。
小 结
第一节 概述
一、数据交换的必要性
二、数据交换方式
第二节 电路交换方式
一、电路交换方式的原理
● 电路交换方式的概念
● 数据通信需经历三个阶段
二、电路交换的优缺点
● 主要优点
● 主要缺点
三、电路交换的适用场合
第三节 报文交换方式
一、报文交换方式的原理
● 报文的特点、组成
● 报文交换的概念（属于存储一转发交换方式）
二、报文交换的优缺点
● 主要优点
● 主要缺点
三、报文交换的适用场合
第四节 分组交换方式
一、分组交换方式的原理
● 分组的构成
● 分组交换的概念（以分组为单位“存储一转发”）
● 分组交换的原理
二、分组交换的优缺点
● 主要优点
● 主要缺点：
三、分组的传输方式
1、数据报方式
● 具有排序功能的有：分组型终端和终点交换机 （一般终端没有排序功能排序）
● 数据报方式的特点
2、虚电路方式
● 概念
● 原理
● 虚电路方式的特点
● 虚电路有两种：交换虚电路（SVC ）和永久虚电路（PVC ）
四、分组长度的选取
分组长度为 L =h +x (bit )
L ↑→分组在交换过程中的延迟时间（主要包括排队等待时延和分组处理时延）↑
存储器容量↑→存储器费用↑
分组数量↓（报文长度一定）→分组处理费用↓
P e ↓ [L opt =h
P e ]
η↑ [ ηmax =(1-hP e ) =(1-2h 2) ] L opt
* 一般选用分组长度为128 字节，不超过256字节（不包括分组头）。
分组头长度为3～10字节。
第五节 帧方式
一、帧方式的概念
二、帧方式的类型：帧交换和帧中继
第六节 几种交换方式的比较
第六章 通信协议
第一节 开放系统互连参考模型
一、协议及分层结构
通信协议——事先约定的、通信双方共同遵守的规则、规定、约定等统称为通信协议。 分层结构——协议比较复杂，为了描述上方便和双方共同遵守上方便，通常将协议分层，每 一层对应着相应的协议，各层协议的集合就是全部协议。
二、开放系统互连参考模型
1、OSI-RM 的分层结构
参见教材P148图6-1
2、各层功能概述（第1∽3层）
（1）物理层（数据信息传送单位：比特流）
功能： P148
协议：
RS232C ，RS449／422／423，V.24，V.28，X.20和X.21等。
（2）数据链路层（数据信息传送单位：帧）
功能：
·数据链路的建立、维持和拆除
·差错控制
·流量控制等
协议：
·基本型传输控制规程
·高级数据链路控制规程（HDLC ）
（3）网络层（数据信息传送单位：分组）
功能：
·网络连接的建立、拆除
·数据交换
·路由选择
·流量控制
协议：X.25分组级协议
第二节 物理层协议
一、基本概念
1、物理层接口的位置和协议
参见教材P151图6-4
物理层接口概念 P151
物理层接口概念 P151
物理层接口规程——物理层协议
2、物理层接口规程（标准）的分类
物理层接口规程主要有三种： 提出的ISO 系列标准——ISO2110、ISO4902等
提出的系列标准：V.24、V.28等
X 系列标准：X.20、X.21等
I 系列标准
EIA 提出的RS(EIA)系列标准——RS-232、RS-449 等
3、物理层接口规程的基本特性 P151
第三节 数据链路传输控制规程
一、基本概念
1、数据通信的过程 P158
2、数据链路传输控制规程
（1）概念
参见教材P158图6-12
数据链路层协议称为数据链路传输控制规程。
（2）功能 P159
（3）数据链路传输控制规程的种类
·面向字符型——基本型传输控制规程
·面向比特型——高级数据链路控制规程（HDLC ）
3、数据链路的结构
站的概念——把不同类型的DTE 统称为“站”。
站的分类 P159
数据链路的结构 P159
二、基本型传输控制规程
1、基本型控制规程的特征 P160
2、传输控制字符
参见教材P161表6-7
3、文电格式
● 概念 P161
● 分类——文电可分成信息文电和监控序列两种。
（1）信息文电格式（信息电文或信息报文）
·组成 P161
·信息文电的格式：
参见教材P161图6-14
（2）监控序列（控制序列）
作用：监控序列用来实现传输控制作用的，利用基本控制字符可组成监控序列。
分类：
·正向监控序列
·反向监控序列
三、高级数据链路控制规程（HDLC ）
1、HDLC 的特征
HDLC 是面向比特的传输控制规程，以帧为单位传输数据信息和控制信息，其发送方式为连续发送（一边发一边等对方的回答），传输效率比较高。
2、HDLC 的帧结构
参见教材P163图6-15
各字段的作用：
（1） 标志字段（F ）——8bit ，01111110
作用 P163
要保证“透明传输”，又要避免过早地终止帧，所采取的措施：“0”插入和删除技术。 即在发送站检查两个F 之间的字段，若有5个连“1”就在第5个“1”之后插入一个“0”。 在接收站对接收帧的比特序列进行检查，当发现起始标志和结束标志之间的比特序列中有 连续5个“1”时，自动将其后的“0”删去。这样既可避免过早地终止帧，又使HDLC 帧所传送的用户信息内容不受任何限制，从而达到数据的透明传输。
例：某数据终端发出的数据信息序列为[***********]110……，写出“0”插入后的序
列。
解：“0”插入后的序列为：
1011011111“0”1001011111“0”0……
（2）地址字段（A ）
作用 P163
（3）控制字段（C ）——8bit （也可扩充到2个字节）
作用 P163
三种基本格式——根据C 字段的构成不同，可以把HDLC 分成3种类型：
·信息帧（简称I 帧）
·监控帧（简称S 帧）
·无编号帧（简称U 帧）
参见教材P165图6-17(a)
图中：
N （S ）：发送端发送帧的编号；
N （R ）：发送端准备接收的对方发送帧的编号，即对N （R ）-1以前的所有I 帧的确认。
S ：监控功能比特（2个S 定义了监控帧的四种不同格式）
M ：附加修正功能比特（5个M 定义了32种附加控制功能）
P/F：探询/终止位（当主站传输时，若此位为“1”，表示探询，用来授权次站传
输；次站传输时，若此位为“1”，表示次站应答的最后一帧。）
（4）信息字段（I ）
作用 P163
长度不定，但其长度必须是8bit 的整倍数
收发站缓冲存储区大小
差错控制能力
（5）帧校验字段（FCS ）
校验的范围、C 、I 、FCS 字段（但不包括插入的“0”）
不负责校验的范围——F 及插入的“0”
四、HDLC 规程与基本型控制规程的比较
第四节 CCITT X.25建议
一、X.25建议概述
1 、X.25建议的概念
X.25建议为公用数据网上以分组方式工作的终端规定了数据终端设备（DTE ）与数据电路终接设备（DCE ）之间的接口。
参见教材P172图6-27
2、X.25建议的分层结构
参见教材P173图6-28
X.25建议包括三层：
·物理层——X.21建议
·数据链路层——HDLC
·分组层——X.25分组级协议
3、通过X.25各层的信息
参见教材P173图6-29 二、X.25分组层
1、X.25分组层的功能 P174
● X.25分组层最主要的功能——建立和清除虚电路
2、虚电路的建立和释放
● 虚电路的建立：
参见教材P176图6-33
● 虚电路的释放：
参见教材P177图6-36
3、虚电路和逻辑信道的区别 P179
第五节 分组装／拆（PAD ）相关协议
—、PAD 功能及相关协议
1、PAD 相关协议
参见教材P179图6-40
与PAD 有关的协议：
·X.3建议
·X.28建议
·X.29建议
2、PAD 基本功能 P180
二、X.3建议
作用：规定了PAD 的工作特性和向终端提供的基本功能。
作用： P180
四、X.29建议
作用： P181
第六节 X.75／X.32建议
一、X.75建议
1、X.75建议的作用
不同的公用分组交换网之间互连的接口协议（有些交换机之间的互连协议也采用X.75建议）。
参见教材P182图6-42
2、X.75建议的分层
X.75建议分3层：
·物理层
·数据链路层
·分组层
二、X.32建议
作用：
是经公用电话交换网、综合业务数字网或公用电路交换网接入分组交换网的分组型终端DTE 与DCE 之间的接口标准。
小 结
第一节 开放系统互连参考模型（OSI-RM ）
一、协议及分层结构
● 通信协议
● 分层结构
二、开放系统互连参考模型
● OSI-RM 的分层结构
● 各层（1∽3层）功能和协议
第二节 物理层协议
● 物理层接口概念
● 物理层接口规程——物理层协议
·分类
·基本特性
第三节 数据链路传输控制规程
一、基本概念
1、数据通信的过程的5个阶段
2、数据链路传输控制规程
● 概念
● 功能
● 种类
3、站的分类与数据链路的结构
二、基本型传输控制规程
1、特征
2、传输控制字符（10个）
3、文电格式
● 信息文电
·组成
·格式
● 监控序列
三、高级数据链路控制规程（HDLC ）
1、特征
2、HDLC 帧结构
● 基本格式（图）
● 各字段的作用（·“透明传输”保证措施：“0”插入和删除技术 ·控制字段的三种基本格式定义了三种类型的HDLC 帧
·FCS 校验的范围）
四、HDLC 规程与基本型控制规程的比较
第四节 CCITT X.25建议
一、X.25建议概述
● X.25建议的概念
● X.25建议包括三层
● 通过X.25各层的信息
二、X.25分组层
● 最主要的功能——建立和清除虚电路
● 虚电路的建立和释放（图）
● 虚电路和逻辑信道的区别
第五节 分组装／拆（PAD ）相关协议
—、PAD 功能及相关协议
1、PAD 相关协议
X.3建议 X.28建议作用
X.29建议2、PAD 基本功能
·分组的装/拆
·虚电路的建立和释放
第六节 X.75／X.32建议
一、X.75建议的作用和分层
二、X.32建议的作用
第七章 数据通信网
第一节 数据通信网概述
一、数据通信网的构成
1、数据通信网的概念 P186
2、数据通信网的构成
参见教材P186图7-1
二、数据通信网的分类 P186
1、按网络拓朴结构分类
2、按传输技术分类
交换网 电路交换网
报文交换网
分组交换网
帧中继网
[还有采用数字交叉连接设备的数字数据网（DDN ）]
广播网
第二节 分组交换网
一、分组交换网的构成
参见教材P188图7-5
1、设备组成及功能 P188
2、分组交换网的结构
一级交换中心——采用转接交换机（采用网状网或不完全网状网的分布式结构） 星形结构或不完全网状结构
二级交换中心——采用本地交换机
二、分组交换网的路由选择
1、对路由选择算法的一般要求 P189
2、常见的几种路由选择算法
路由选择算法分为
非自适应型路由选择算法——算法所依据的参数，如网络的流量、时延等是根据统
计资料得来的，在较长时间内不变。
自适应型路由选择算法——算法所依据的这些参数值将根据当前通信网内的各有关
因素的变化，随时作出相应的修改。
具体有：·扩散式路由算法（属于非自适应路由算法）
·静态路由表法（属于非自适应路由算法）
·动态路由表法（属于自适应路由算法）
三、分组交换网的流量控制
概念 P193
1、流量控制的必要性（目的）
● 几个概念：
·网络输入负荷
·网络吞吐量
·网络阻塞
·死锁
● 流量控制的目的：
保证网络内数据流量的平滑均匀，提高网络的吞吐能力和可靠性，减小分组平均时延，防止阻塞和死锁。
● 流量控制的效应（作用）：
参见教材P194图7-11
输入负荷增大到一定值时，吞吐量能维持一个最大值不再下降，分组平均时延增加的也比较慢。
2、流量控制的类型 P194
3、流量控制的方式 P194
4、窗口方式流量控制
● 基本思路：
所谓窗口方式流量控制就是根据接收方缓冲存储器容量，用能够连续接收分组数目来控制收发方之间的通信量，这个分组数目就称为窗口尺寸W 。换句话说，窗口方式流量控制就是允许发送端发出的未被确认的分组数目不能超过W 个。
四、用户终端入网方式
·经租用专线直接接入分组网
·经电话网再进入分组网。
参见教材P196图7-14
1、经租用专线入网
用户终端经租用专线直接接入分组网可采用两种传输方式：
·频带传输
·基带传输。
（1）频带传输
参见教材P196图7-15
适用场合——用户终端离分组网较远
（2）基带传输
基带传输也有二线制或四线制。基带传输一般采用AMI 码，需要码型变换处理。
适用场合——用户终端离分组网较近
2、经电话网入网
参见教材P197图7-16
五、分组交换网的网间互连
1、网间互连的目的
网间互连的概念——网间互连是指若干通信网根据一定的条件互连。
网间互连的目的——使一个网上的数据终端DTE 不仅可与本网上别的DTE 通信，还可与另一
网 上的任何DTE 通信，从而实现跨网通信和资源共
享。
2、分组网与电话网互连
参见教材P199图7-18
参见教材P199图7-19
3、分组网之间的互连
参见教材P200图7-21
第三节 帧 中 继 网（F R N）
一、帧中继的基本原理 P201
1、帧中继的概念
2、帧中继发展的必要条件 P201
3．帧中继技术的功能
参见教材P202
● 目前世界上已建成的帧中继网络大多只提供永久虚电路（PVC ）业务，对交换虚电路
（SVC ）业务的研究正在进行之中，将来可以提供SVC 业务。
4、帧中继的特点 P202
5、帧中继技术与分组交换的比较
参见教材P203表7-3
二、帧中继协议
1、帧中继的协议结构
帧中继协议分为用户（U ）平面和控制（C ）平面两部分：
● 用户平面是完成用户信息的传递所需功能及协议
● 控制平面则是有关控制信令的功能及协议
帧中继用户平面的协议结构 参见教材P204图7-23
帧中继用户平面的协议结构分为两层：
·数据链路层（DL ）控制子层（DL-CONTROL ）——主要功能是负责建立和释放数据链
路层的连接。
核心子层（DL-CORE ）——DL-CORE 子层的功能见后。
·物理层——向DL-CORE 子层提供全双工的、点到点的同步传输。
2、帧中继的帧结构
参见教材P204图7-24
四、帧中继的应用 P208
五、帧中继网的组成
1、 典型的帧中继网络拓扑
典型的帧中继网络拓扑如图7-31所示。
参见教材P210图7-31
2、网络组成
参见教材P210图7-32
帧中继网根据网络的运营、管理和地理区域等因素分为三层：P210
3、帧中继网络设备
帧中继网络设备主要包括帧中继交换机及交换机之间的传输线路。
（1） 帧中继交换机
帧中继交换机的类型
目前，帧中继交换机大致有三类：
·改装型X.25分组交换机
·帧中继交换机
·具有帧中继接口的ATM 交换机
（2）帧中继网内局间中继线
帧中继网的局间中继传输利用数字传输信道，比如数字微波、光缆等。
六、帧中继用户接入
1、帧中继的用户一网络接口规程
（1）帧中继的用户一网络接口
参见教材P212图7-33
用户设备接入帧中继网时，必须经过用户设备与网络之间的接口，即用户一网络接口（UNI ）。
● 在用户一网络接口用户侧是帧中继接入设备，用于将本地用户设备接入帧中继网。
帧中继接入设备可以是：
·标准的帧中继终端
·帧中继装／拆设备（FRAD ）
·提供局域网接入的网桥或路由器等
● 在用户一网络接口网络侧的是帧中继网络设备
（2）用户一网络接口规程
概念——帧中继接入设备接入到帧中继网络设备应具有的规程协议称为用户一网络接口规程
（用 户接入规程）。
分层——帧中继的用户一网络接口规程包括两层内容：物理层接口规程和链路层接口规程。
2、用户入网方式
参见教材P212图7-34
第四节 数字数据网（DDN ）
一、DDN 的基本概念
1、DDN 的概念 P217
● DDN 不包括交换功能，只能采用数字交叉连接与复用装置（如果引入交换功能，就构成
数字数据交换网）。
● DDN 提供多种业务，以满足各类用户的需求，它能向用户提供200bit ／s ～2Mbit ／s
速率任选的半永久性连接的数字数据传输信道——专用数字信道。
2、DDN 的特点 P217
3、DDN 的用途 P217
二、DDN 的网络结构
1、DDN 的三级网络结构
参见教材P222图7-46
2、DDN 节点
DDN 节点的组成——DDN 节点主要包括复用及数字交叉连接设备等。
3、DDN 的构成
参见教材P224图7-49
第五节分组交换网、帧中继网与DDN 之间的关系 P235
小 结
第一节 数据通信网概述
一、数据通信网的构成
● 数据通信网的概念
● 数据通信网的构成（硬件）
二、数据通信网的分类
第二节 分组交换网
一、分组交换网的构成
● 设备组成
● 分组交换网的结构
二、分组交换网的路由选择
● 确定路由选择算法的一般要求
● 常见的几种路由选择算法
非自适应型路由选择算法 扩散式路由算法 静态路由表法 基本思路 自适应型路由选择算法——动态路由表法
三、分组交换网的流量控制
● 流量控制的必要性（目的）
● 流量控制的效应（作用）
● 流量控制的类型
● 流量控制的方式
● 窗口方式流量控制
·基本思路
·窗口尺寸W 的选择
·滑动窗口
四、用户终端入网方式
● 经租用专线直接接入分组网 频带传输
基带传输
● 经电话网再进入分组网
五、分组交换网的网间互连
● 网间互连的目的
● 分组网与电话网互连：
·异步终端经电话网接入分组网——X.28
·分组型终端经电话网接入分组网——X.32
● 分组网之间的互连——X.75
第三节 帧 中 继 网 （F R N）
一、帧中继的基本原理
● 帧中继的概念
● 帧中继发展的必要条件
● 帧中继技术的功能
● 帧中继的特点
● 帧中继技术与分组交换的比较（表7-3）
二、帧中继协议
● 帧中继的协议结构
● 帧中继的帧结构图各字段的作用
四、帧中继的应用
五、帧中继网的组成
● 网络组成
● 帧中继网络设备——主要包括帧中继交换机及交换机之间的传输线路
六、帧中继用户接入
● 帧中继的用户一网络接口
接口规程——包括两层内容：物理层接口规程和链路层接口规程。
● 用户入网方式
（1）局域网接入方式
（2）计算机终端接入帧中继网的方式
第四节 数字数据网（DDN ）
一、DDN 的基本概念
● DDN 的概念（DDN 不包括交换功能）
● DDN 的特点
● DDN 的用途
二、DDN 的网络结构
● DDN 的三级网络结构
● DDN 节点——主要包括复用及数字交叉连接设备等
● DDN 的构成
第五节 分组交换网、帧中继网与DDN 之间的关系
《数据通信原理》教案
第二章 概论
第一节 数据与数据通信
一、数据与数据信号
数据信号
用传输代码表示 二、数据通信 定义 P39
● 数据终端设备计算机
一般) 数据终端
第二节 数据通信系统的构成
一、数据通信系统的概念 P39
二、数据通信系统的构成 P39图2-1
典型的数据通信系统主要由三部分构成。 1、数据终端设备（DTE ）
·数据输入、输出设备——数据数据信号
·传输控制器——主要执行与通信网络之间的通信过程控制（即传输控制），包括差错
控制、终端的接续控制、传输顺序控制和切断控制等（完成这些控制要遵照通信协议）。
2、数据电路
·传输信道——为数据通信提供传输通道
·数据电路终接设备（DCE ）——是DTE 与传输信道之间的接口设备，其主要作用是将
来自DTE 的数据信号进行变换，使之适合信道传输。
当传输信道为模拟信道时，DCE 是调制解调器（MODEM ），发送方将DTE 送来的数
据信号进行调制，将其频带搬移到话音频带上（同时变成模拟信号）再送往信道上传，收端进行相反的变换。
当传输信道是数字信道时，DCE 是数字接口适配器，其中包含数据服务单元与信道
服务单元。前者执行码型和电平转换、定时、信号再生和同步等功能；后者则执行信道均衡、信号整形等功能。
3、中央计算机系统
主机——进行数据处理
通信控制器（又称前置处理机）——用于管理与数据终端相连接的所有通信线路, 其
作用与传输控制器相同。
● 数据电路与数据链路的关系——数据链路由数据电路及两端的传输控制器组成。 ● 只有建立了数据链路通信双方才能有效、可靠地进行数据通信。
第三节 传输代码 常用的传输代码有：
·国际5号码IA5（7单位代码）——ASCII 码（常在后面加1位奇偶校验码）
·国际电报2号码ITA2（5单位代码） ·EBCDIC 码（8单位代码）
·信息交换用汉字代码（7单位代码）
第四节 数据通信系统的主要性能指标 一、工作速率——衡量数据通信系统通信能力 1．调制速率（又称符号速率或码元速率）N Bd 定义、公式 P43
2．数据传信速率（简称传信率）R
（或f b ）
（或f s ）
定义——每秒传输的信息量（即比特个数或二进制码元的个数），单位为bit ／s 等。 ● 数据传信速率与调制速率之间的关系为 P44
例：设信号码元时间长度为833⨯10s ，当采用4电平传输时，求数据传信速率和调制速率。
解：调制速率为 N Bd =
-6
11==1200Bd -6T 833⨯10
数据传信速率为
R =N Bd log 2M =1200log 24=2400bit /s 3．数据传送速率 定义 P44
● 实际的有效数据传送速率是小于数据传信速率的。 二、有效性指标——频带利用率
定义——η＝系统的传输速率／系统的频带宽度（B
） （2-3）
即 η= η=
N Bd B R B
Bd /Hz bit /(s ⋅Hz )
三、可靠性指标——传输的差错率
常用的有误码率、误字符率、误码组率等。 定义 P44
例：某数据通信系统调制速率为1200Bd ，采用8电平传输，假设100秒误了1个比特，①
求误码率。②设系统的带宽为600Hz, 求频带利用率为多少bit /s ⋅Hz 。 解：①数据传信速率为
R =N Bd log 2M =1200log 28=3600bit /s 误码率＝接收出现差错的比特数／总的发送比特数 =
1
=2. 8⨯10-6
100⨯3600
②η=
R 3600==6bit /s ⋅Hz B 600
第五节 数据传输方式
一、并行传输与串行传输（按代码传输的顺序分）
1、并行传输
概念、优缺点、适用场合 P45 2、串行传输
概念、优缺点、适用场合 P45
二、异步传输和同步传输（按同步方式分） 1、异步传输
概念——异步传输方式一般以字符为单位传输，每个字符的起始时刻可以是任意的。
为了正确地区分一个个字符，不论字符所采用的代码为多少位，在发送每一个字符时，都要在前面加上一个起始位，长度为一个码元长度，极性为“0”，表示一个字符的开始；后面加上一个终止位，长度为1，1．5或2个码元长度，极性为“1”，表示一个字符的结束。 P46图2-6（a ） 以国际5号码为例：
1 ××××××× 1∽2 （起始位）（信息码） (终止位）
优缺点 P45
例：如字符采用国际5号码，终止位为1位，并采用1位奇偶校验位，求传输效率。 解：传输效率为
7／（7＋1＋1＋1）＝70％。
2、同步传输
概念、优缺点 P46 图2-6(b) (c)
三、单工、半双工和全双工传输（按数据电路的传输能力分） P46图2-7
小 结
一、数据数据信号数据通信
传输代码表示 二、数据通信系统
概念数据终端设备 方框图数据电路 中央计算机系统 数据链路与数据电路的关系 只有建立了数据链路通信双方才能有效、可靠地进行数据通信
三、传输代码·国际5号码IA5（7单位代码）
·国际电报2号码ITA2（5单位代码） ·EBCDIC 码（8单位代码）
·信息交换用汉字代码（7单位代码）
四、数据通信系统的主要性能指标
工作速率调制速率
数据传信速率定义、公式、关系 η＝系统的传输速率／系统的频带宽度（两个具体的公式）
传输效率
可靠性——误码率、误字符率、误码组率 五、数据传输方式
·并行传输与串行传输
·异步传输和同步传输概念、优缺点 ·单工、半双工和全双工传输
第三章 数据信号传输
第一节 数据信号传输的基本概念
一、数据信号及特性描述 1、数据序列的电信号表示
P48 图3-1
（注：图（f ）中的差分信号是“1”——电平改变，“0”——电平不变，其规则也可以相反。）
例：已知二进制数据序列为1100101，以矩形脉冲为例，画出差分信号的波形图（假设
“1”——电平改变，“0”—— 电平不变；初始电平为0） 解：
2、数据序列的功率谱特性
几种数据序列的功率谱（P =1/2）
二、传输信道及数据信号的基本传输方法 P53 三、信道容量
定义 P53
1、模拟信道的信道容量 公式P53（3-7）
(
S S ) dB =10lg N N
(dB )
例1：有一个经调制解调器传输数据信号的电话网信道，该信道带宽为3000Hz ，信道噪声为加性高斯白噪声，其信噪比为20dB ，求该信道的信道容量。 解： (S /N ) dB =10lg (S /N ) =20dB
S /N =10=100
2
bit /s C =B log 2(1+S /N ) =3000log 2(1+100) ≈19975
例2：已知仅存在加性高斯白噪声的信道容量为33.6kbit /s ，其信号噪声功率比为
30dB ，求此模拟信道的带宽为多少？ 解： 10lg
S
=30dB N
S
=103=1000 N
S
C =B log 2(1+) =B log 2(1001) =33. 6kbit /s
N
B =
33. 6
=3. 371kHz =3371Hz
log 21001
2、数字信道的信道容量
公式P53（3-8）
例：假设一个传四进制数据信号的无噪声数字信道，带宽为3000Hz ，求其信道容量。 解：C =2B log 2M =2⨯3000⨯log 24=12000bit /s
小 结
一、数据序列：单极性不归零信号
单极性归零信号双极性不归零信号波形 双极性归零信号 伪三进信号 差分信号
功率谱·基本公式：式（3-2）
·几种数据序列的功率谱（P =1/2特点 二、数据信号传输的基本方法：
·基带传输 ·频带传输 ·数字数据传输 三、信道容量 ·定义
·分类模拟信道的信道容量C =B log 2(1+
S
) N
数字信道的信道容量C =2B log 2M
第二节 数据信号的基带传输
基带传输概念 P53
一、基带传输系统构成模型
波形形成——信号从1点到2点的过程叫波形形成。 各部分的作用 P54
网孔均衡——用来消除“1”与δ(t ) 的误差。 二、理想低通形成网络
1、 理想低通形成网络特性 H (f ) H (f
) ⋅e -j φ(f ) H (f )
φ(f ) ——相位特性
H (f ) P54（3-10） H (f ) 图参见教材P54图3-9 h (t ) 54（3-11） 设t d =0
，h (t )
波形如教材P55图3-10所示。
理想低通冲激响应h (t )
的特点是：
①零点的位置t =(t d +)
k
2f , k =±1, ±2, ±3...... N
②波形“尾巴”（即波形的前导和后尾）以1/t 的速度衰减。 2、无符号间干扰的条件
h (kT ) =（归一化值） k =0（本码判决点） k ≠0（非本码判决点） 3、奈氏第一准则
奈氏第一准则用文字 P55
奈氏第一准则的三个重要参量：
f N ——奈氏频带（B =f N η=
f s B =2f N
f =2Bd /Hz N
f s =2f N ——奈氏速率
T =1/2f N
——奈氏间隔
理想低通形成网络的特点：
满足奈氏第一准则（无符号间干扰）。
频带利用率达到2Bd /Hz 的极限。
波形“尾巴”衰减较慢对定时脉冲的精度要求较高。 物理上不可实现。
三、具有幅度滚降特性的低通形成网络——滚降低通 1、滚降低通特性
滚降低通特性参见教材P56图3-11
（极限）
滚降系数α=f α/f N , 0
B =
(1+α) f N η=
f s 2f N 2==(Bd /Hz ) B (1+α) f N 1+α
滚降低通形成网络是否满足无符号间干扰的条件？ 结论：若滚降低通网络的幅度特性H (f )
应波形h (t )
以C 点（f N , 1/2）呈奇对称滚降，则其输出响
在取样判决点无符号间干扰（即满足奈氏第一准则）。
例：一形成滤波器幅度特性如下图所示。
① 如果符合奈氏第一准则，其符号速率为多少？α为多少？ ② 采用八电平传输时，传信速率为多少？
③
频
η为多少Bd /Hz ？
解：①如果符合奈氏第一准则，H (f ) 得：
f N =2000+
应以C 点(f N ,0.5)呈奇对称滚降，由图示可
4000-2000
=3000Hz
2
符号速率f s =2f N =2⨯3000=6000Bd 滚降系数α=
4000-300010001
==
300030003
②传信速率R =f s log 2M =6000⨯log 28=18000bit /s ③频带利用率 η=
f s 6000==1. 5Bd /Hz B 4000
滚降低通形成网络的特点：
·可满足无符号间干扰的条件。
·频带利用率不能达到2Bd /Hz 的极限。 ·波形“尾巴”衰减较快。 ·物理上可实现。
四、数据传输系统中的时域均衡 1、 时域均衡的作用 时域均衡的思路 P62
2、时域均衡的基本原理
参见教材P62图3-23
● 原理 y n =
k =-N
∑c
N
k
x (n -k ) （3-36）
y (t ) 应满足无码间干扰的条件，所以有
⎨
⎧y 0=1, n =0
⎩y n =0, n ≠0的整数
已经基本接近0，为了与k
n 的取值范围应为-∞∽∞，但当n 到一定值时，y (t )
的取值统一，n 取-N ∽N 。 ● 时域均衡的均衡目标 P63
五、基带传输的最佳化和系统性能分析 1、 基带传输的最佳化 最佳化的概念 P64 最佳化的条件 P65
即发送滤波器和接收滤波器的传递函数应相同，并各为所要求形成特性的平方根。 2、数据传输系统的眼图
眼图的概念——通常用示波器观察形成网络的输出波形，把示波器的扫描周期调整到码元
( 符号) 间隔T 的整数倍，由于示波器荧光屏的残像作用，几个扫描周期扫描到的波形都停留在荧光屏上叠加在一起，这样示波器荧光屏上就能显示出一种由多个随机码元的输出波形所共同形成的稳定图形，类似于人眼，因此称为数据信号的眼图。
观察眼图的意义 P65 3、基带传输的误码性能 误码率与信噪比成反比。
小 结
● 基带传输的概念 一、基带传输系统构成模型
● 方框图形成网络的概念，波形形成的概念 ● 几个部分的作用 二、几种形成网络
1、理想低通形成网络
H (f )
特性、B =f N ，h (t )
波形及特点，η，符号间干扰情况（满足奈氏第
一准则）， 特点。 2、滚降低通形成网络 H (f )
特性、B =(1+α) f N ，h (t )
波形的特点，η，符号间干扰情况（可满
足奈氏第一准则——条件）， 特点。
三、数据传输系统中的时域均衡
● 作用 ● 思路
● 基本原理
无码间干扰的条件 ● 目标
四、基带传输的最佳化和系统性能分析
● 基带传输的最佳化——概念、条件
● 数据传输系统的眼图——观察眼图的作用 ● 基带传输的误码率与信噪比的关系
第三节 数据信号的频带传输
频带传输——又称调制传输，它是需要对基带数据信号进行调制以实现频带搬移，即将基带
数据信号的频带搬到话音频带上再传输。
数字调制的基本方法有三种： ·数字调幅（ASK ） ·数字调相（PSK ） ·数字调频（FSK ） 一、频带传输系统
参见教材P69图3-33
各部分的作用：
·1点：数据信号为单或双极性不归零码
·发送低通——数据信号经发送低通基本上形成所需要的基带信号（2点的信号叫基带信号
s (t ) ；发送低通一般是基带形成滤波器的一部分，2点的功率谱近似为基带
形成滤波器的H (f ) 形状）
·调制——将基带信号的频带搬到载频（载波频率）附近的上下边带，实现双边带调制。
（P s (f )
中有直流分量→P E (f ) 中便有载频f c 分量，直流分量调到f c 处）
·发送带通——形成信道可传输的信号频谱（取单或双边带等传输）。 ·接收带通——除去信道中的带外噪声。
·解调——是调制的反过程，解调后的信号中有基带信号和高次产物。
·接收低通——除去解调中出现的高次产物，并起基带波形形成的作用（接收低通是基带形
成滤波器的另一部分）。
·取样判决——对恢复的基带信号取样判决还原为数据序列。（8点的信号要满足无符号间
干扰的条件）
● 频带传输系统与基带传输系统的区别在于在发送端增加了调制，在接收端增加了解调，
以实现信号的频带搬移，调制和解调合起来称为Modem 。
● 从信号传输的角度，一个频带传输系统就相当于一个等效的基带传输系统。 ● 符号速率f s 2f N 二、数字调幅 概念 P70
1、ASK 信号及功率谱分析
参见教材P70图3-34
（1）双边功率谱
已调信号为 P70（3-52） 根据推导得出结论 P71（3-58） 由此式定性地画出
P71图3-37（假设无发送低通） ● 调制后实现了双边带调制
数据序列是单极性码——P S (f )
中有直流分量——P E (f ) 中有载频分量
（2ASK ）
数据序列是双极性码——P S (f ) 中无直流分量——P E (f ) 中无载频分量
（抑制载频的2ASK ）
● 调制后的带宽B 调=2B 基
=（21+α) f N
（设基带形成滤波器为滚降低通）
（2）2ASK 波形
为分析方便，假设无发送低通。基带数据信号直接与载波相乘。
例：发送数据序列为100110，分别画出单极性不归零和双单极性不归零调制的2ASK 信号波形
（设f c =2f s 解：
）。
2、数字调幅分类
数字调幅可分为四种： ·双边带调制 ·单边带调制 ·残余边带调制 ·正交双边带调制 （1）双边带调制
概念——利用发送带通取上、下双边带送往信道中传输。 η=
f b
bit /(s ⋅Hz ) （f b =R ） B
f b =f s log 2M =2f N log 2M =2f N
（二电平时）
信道带宽 B =2(1+α) f N η=
2f N 1
=bit /(s ⋅Hz ) （二电平）
2(1+α) f N 1+α
α=0 ηmax =1bit /(s ⋅Hz )
双边带调制的缺点是频带利用率比较低。 （2）单边带调制
概念——利用发送带通取一个边带（上或下边带）送往信道中传输。
信道带宽 B =(1+α) f N
η=
f b f 2f N 2=s ==bit /(s ⋅Hz ) （二电平） B B (1+α) f N 1+α
α=0
ηmax =2bit /(s ⋅Hz )
单边带调制的优点——频带利用率比较高。 缺点——实现起来较麻烦。
（3）残余边带调制
概念——利用发送带通取一个边带的大部分、另一个边带的小部分送往信道中传输。 信道带宽 B =(1+α) f N ∽2(1+α) f N η=
12
bit /(s ⋅Hz ) ∽
1+α1+α
α=0
ηmax =1∽2bit /(s ⋅Hz )
3、正交幅度调制 概念 P72
（1）基本原理
正交幅度调制（MQAM ）：4QAM 、16QAM 、64QAM 、256QAM 以4QAM 为例（A 、B 两路均为双极性不归零码）
参见教材P72图3-38
P72（3-59）（3-60）（3-61） ● 正交双边带调制的功率谱：
参见教材P73图3-39
正交双边带调制的功率谱的特点：
·两个正交的抑制载频的双边带的叠加
·MQAM 的带宽与A 、B 每一路的双边带的带宽相同，即
B =2(1+α) f N
（如果基带形成滤波器采用滚降特性）
（2）表示方法 ①矢量法
假设、B 两路无发送低通
双极性码“1”的幅度A 归一化为1；“0”的幅度-A 归一化为-1
参见教材P74图3-41（a ）
②星座法
参见教材P74图3-41(b) 参见教材P74图3-42
（3）频带利用率 ● 几个关系
MQAM 的符号速率为f s ，A 、B 每一路的符号速率为f s , k /2=f s
总的传信速率为f b ，A 、B 每一路的传信速率为
12
f b
2
A 、B 每一路的电平数为 M
频带利用率
（M 为星座图上的点数）
η=
f b
bit /(s ⋅Hz ) （3-66） B
（3-67）
1
f b
A 或B 路： =f s , k /2log 2M 2
2
f b =f s , k /2log 2M =f s log 2M
B =2(1+α) f N =(1+α) f s , k /2 （如果基带形成滤波器采用滚降特性）
=(1+α) f s （3-69）
η=
f s , k /2log 2M (1+α) f s , k /2
=
log 2M
bit /(s ⋅Hz ) （3-70）
1+α
例：一正交调幅系统，采用MQAM ，所占频带为600～3000Hz ，其基带形成滤波器滚降系数
α为1/3，假设总的数据传信速率为14400bit /s ，求： ①调制速率。 ②频带利用率。 ③M 及每路电平数。
解： ① B =3000-600=2400Hz
B =2(1+α) f N
∴调制速率f s =2f N =
B 2400
==1800Bd
11+α1+3
② η=
f b 14400==6bit /(s ⋅Hz ) B 2400log 2M
1+α
③ η=
1
log 2M =η(1+α) =6⨯(1+) =8
∴ 3
M =28=256
每路电平数为M
12
=256=16
12
三、数字调相 概念 P74
二相调相
分类四相调相多相调相 八相调相 绝对调相——参考相位：未调载波
相对调相——参考相位：前一符号的已调载波相位 1、二相数字调相 2PSK 2DPSK
（1）矢量图（相位变化规则）
（2）波形
参见教材P75图3-43
相对调相与绝对调相的关系：
a n 的相对调相就是D n 的绝对调相。
即相对调相的本质就是相对码变换（a n →D n ）后的数据序列的绝对调相。
例1：某基带数据信号如下所示，试画出其2PSK 和2DPSK 波形（假设数据信号为“1”时载
波相位改变0，数据信号为“0”时，载波相位改变л；②2DPSK 的初始相位为0；
③设f c =2N Bd
）。
解：
例2：已知2DPSK 的波形如下图所示，设初始相位为0，数据信号为“0”时，载波相位
改变0，数据信号为“1”时，载波相位改变л。试写出所对应的数据序列（设
f c =N Bd ）。
解：所对应的数据序列为： 0 1 0 0 1 0 （3）二相调相的功率谱密度及频带利用率
二相调相（包括2PSK 和2DPSK ）的功率谱密度及频带利用率与抑制载频的2ASK 的功率谱密度及频带利用率相同。
B =2(1+α) f N
η=
1
bit /(s ⋅Hz ) 1+α
（4）二相调相信号的产生和解调 ①2PSK 信号的产生和解调
参见教材P76图3-44
● 2PSK 信号的解调存在的问题——相位模糊问题，即2分频器电路输出存在相位不定性
（随机地取0或π）。当二分频器电路输出的相位为π时，收端获得的载波为
cos(ωc t +π) =-cos ωc t ，相干解调的输出数据信号就会存在“0”或“1”倒相现
象。
解决的办法是——采用相对调相2DPSK 。 ②2DPSK 信号的产生和解调 ● 产生：
参见教材P76图3-46
D n =a n ⊕D n -1
（3-72）
● 解调：2DPSK 的解调有两种方法
极性比较法 P76图3-48 相位比较法 P77图3-50 2、四相数字调相
（1）矢量图（相位变化规则） 参见教材P78图3-52 参见教材P78表3-1
例1：四相调相的相位变化如附图40所示，假设基带数据信号序列为0111001001，试写出
4DPSK 已调波对应的相位，并画出其矢量图（假设初始相位为0）。
例2：已知4DPSK 已调波对应的相位如下表所示（假设初始相位为0，相位变化规则按B 方
式工作），写出所对应的基带数据信号序列。
（2）四相调相信号的产生与解调 ① 4PSK 信号的产生与解调 产生：
参见教材P79图3-53 解调：
参见教材P79图3-54
②4DPSK 信号的产生与解调（利用相对调相与绝对调相的关系） 4DPSK 的产生：在4PSK 的产生方框图前加码变换即可 4DPSK 的解调：在4PSK 的解调方框图后加码变换即可 （3）四相调相信号的功率谱密度及频带利用率
四相调相信号（4PSK 和4DPSK ）的功率谱密度及频带利用率与4QAM 的功率谱密度及频带利用率相同。 即
B =2(1+α) f N η=
log 2M log 242
==bit /(s ⋅Hz )
1+α1+α1+α
● 多相调相：
B =2(1+α) f N
频带利用率为
η=
log 2M
bit /(s ⋅Hz )
1+α
3、数字调幅调相
概念——数字调幅调相，又称幅度相位键控（APK ），它是将调幅和调相结合起来的一种调
制方式。
四、数字调频 概念 P81
2FSK: “1”——cos ω1t (f 1) “0”——cos ω0t (f 0)
2FSK 根据前后码元载波相位是否连续，可分为： ·相位不连续的移频键控 ·相位连续的移频键控 1、波形（设无发送低通）
● （相位不连续的）2FSK 波形是两个2ASK 波形（无发送低通）的叠加。 例：已知2FSK 波形如下图所示, 调制速率为1200Bd ，载波cos ω1t 的频率
f 1=1200Hz ；载波cos ω0t 的频率f 0
=2400Hz ，求所对应的基带数据信号序
列。
解：所对应的基带数据信号序列为：
1 0 1 1 0 1 2、2FSK 信号功率谱密度
（相位不连续的）2FSK 信号的功率谱密度，是两个2ASK 信号的功率谱密度的合成。 假设：无发送低通，其作用由发送带通完成，且仅是简单的频带限制。 3、2FSK 信号的产生
（1）相位不连续的2FSK 信号产生 参见教材P82图3-62 （2）相位连续的2FSK 信号产生 参见教材P82图3-63
小 结
频带传输的概念
数字调制三种基本方法： 一、频带传输系统 ·方框图 ·各部分的作用
·符号速率f s =2f N 二、数字调幅——概念
1、 ASK信号的双边功率谱
·调制后实现了双边带调制。
·数据序列是单极性码P E (f ) 中有载频分量（2ASK ）
数据序列是双极性码P E (f ) 中无载频分量（抑制载频的2ASK ） ·调制后的带宽B 调=2B 基=（21+α) f N
2、2ASK 信号的波形（设无发送低通） 3、数字调幅分类双边带调制
单边带调制概念、频带利用率 残余边带调制 正交双边带调制： ·概念
·MQAM 的功率谱的特点
·表示方法：矢量法和星座法 ·几个关系
·频带利用率η=
log 2M
1+α
三、数字调相——概念、分类
1、二相数字调相 ·矢量图
·波形基带数据序列
·相对调相与绝对调相的关系
·二相调相信号功率谱及频带利用率 ·二相调相信号的产生与解调
的产生与解调——存在的问题：相位模糊问题。解决的办法：采用
2DPSK
的产生：利用相对调相与绝对调相的关系 解调：极性比较法和相位比较法
2、四相调相
·矢量图基带数据序列已调波的相位及矢量 ·四相调相信号功率谱及频带利用率 ·四相调相信号的产生与解调
3、数字调幅调相的概念 三、数字调频——概念
2FSK ·概念
·波形（相位连续和相位不连续）——2FSK 波形是两个2ASK 波形（无发送低通）
的叠加。
·2FSK 信号功率谱密度（结论）
·2FSK 信号的产生
第四节 数据信号的数字传输 一、数据信号数字传输的概念及特点 1、概念 P95 2、特点 P95
二、数字数据传输的实现方式 1、同步方式 ·概念 P96 ·优缺点 P96 2、异步方式 ·概念 P96 ·优缺点 P97
*异步传输方式需要速率适配（速率调整） 三、数字数据传输的时分复用—一TDM 1、时分复用的概念及复用方式 （1）概念 P97 （2）方法
比特交织复用 字符交织复用
2、X.50和X.51建议 ● 作用：
在数字数据传输中，CCITT （现为ITU-T ）颁布了X.50建议和X.51建议来规范将用户数据流复用成64 bit／s 的复用信号的包封和复用方法。 ● 有关X.50建议（实际中主要采用X.50建议）： （1）包封格式
X.50建议规定采用6＋2的包封格式（由8比特构成），如教材P98图3-86所示。 （2）复用方法
X.50建议规定
四、数字数据传输系统的构成
参见教材P98图3-87
从信号传输方面看数字数据传输系统包括：
·本地传输系统
·数字交叉连接与复用系统
整体看数字数据传输系统包括四个部分： ·本地传输系统
·交叉连接与复用系统 ·局间传输及网同步系统 ·网络管理系统
小 结
一、数字数据传输
·概念
·特点
二、数字数据传输的实现方式
·同步方式概念、优缺点 ·异步方式三、数字数据的时分复用 ·概念 ·方法
·X.50建议作用 特点 包封格式 复用方法 四、数字数据传输系统的构成
（1）本地传输系统数据终端DTE
（数据服务单元） 用户环路
局内信道单元OCU
公共控制部分OCU COM （2）交叉连接与复用系统数字交叉连接设备
DO-MUX 和01-MUX
（3）局间传输及网同步系统 （4）网络管理系统
第四章 差错控制
第一节 差错控制的基本概念 一、差错分类和错误图样 1、差错分类
差错可以分为两类：
·随机差错 ·突发差错
例：数据序列1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1
××× ×× ××× 这一串为突发差错（中间可能有不错的码）
2、错误图样 例1：
发送数据序列：1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 接收数据序列：1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0
差错序列： 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 “0”表示这位码没有错，“1”表示有错 突发差错——错误图样（突发长度为10） 例2：
发送数据序列：0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 接收数据序列：0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1
差错序列： 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0
突发差错（长度为7） 突发差错（长度为5）
错误图样 错误图样
二、差错控制的基本思路 P103 三、差错控制方式
1、检错重发或叫自动反馈重发（ARQ ） （1）思路 P104 （2）重发方式
在具体实现检错重发系统时，通常有3 种形式：
·停发等候重发 ·返回重发 ·选择重发
原理：参见教材P105图4-2 （3）ARQ 的优缺点
·需反向信道，实时性差。
·编码效率较高。
·译码设备较简单。 2、前向纠错（FEC ） （1）思路 P105 （2）优缺点 P105
3、混合纠错检错（HEC ） （1）思路 P106 （2）优缺点 P106
4、信息反馈又称回程校验（IRQ ） （1）思路 P106 （3）优缺点 P106
第二节 检错和纠错的基本概念 一、差错控制的基本原理
● 码的纠检错能力是靠信息的冗余度换取的。 信息码+监督码=码组 k + r = n ●
信道的传输效率（编码效率）↓ ● 编码效率R
k n
（4-6）
二、码距与检错和纠错能力 1、几个概念
·码组的重量 ·码距
·汉明距离 P107 例：一码组集合
2 此码组集合的汉明距离d min
=2
2、汉明距离与检错和纠错能力的关系
参见教材P108(4-2)、(4-3)、(4-4) 三、纠错编码的分类 P109
第三节 简单的差错控制编码 一、奇偶监督码（r =1，k 不一定） 1、概念
·偶监督码——信息码与监督码合在一起“1”的个数是偶数 ·奇监督码——信息码与监督码合在一起“1”的个数是奇数 2、监督方程
·偶监督方程 参见教材P110（4-7）或（4-8） ·奇监督方程 参见教材P110（4-9）或（4-10） 例： 1 0 1 1 0 1 1 1（偶） 0（奇） 收端根据监督方程是否满足可判断是否有误码 3、检错能力
（1）只能检测奇数个错误，而不能检测出偶数个错误。 （2）适合检测随机差错。 二、水平奇偶监督码 1、构成思路 P111
例：数据序列 1101 1010 1110 1001……（设每4位码元为一组）
1 1 0 1 1 （以偶监督为例） 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0
监督码 发送的数据序列为：
[***********]10…… （1）检错能力 P111
例：某系统采用水平奇监督码，其信息码元如下表，试填上监督码元，并写出发送的数据序
列，这样的发送数据序列能检测突发差错的长度最大为多少？
解： 发送的数据序列为：
[***********][***********][***********]0 能检测突发差错的长度最大为5
三、二维奇偶监督码（又称行列监督码、方阵码或水平垂直奇偶监督码） 1、思路 P111
二维奇偶监督码是将水平奇偶监督码推广而得。它的方法是在水平监督基础上对方阵中每一列再进行奇偶校验（即将数据序列排成方阵，每一行每一列都加奇或偶监督码），发送按列（或行）的顺序传输。接收端仍将码元排成发送时方阵形式，然后每一行每一列都进行奇偶校验。
例：数据序列 1100 1010 1110 1001……（设每4位码元为一组）
1 1 0 0 0 （以偶监督为例） 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0
0 0 0 1 1 监督码 监督码 发送的数据序列为（按列的顺序传输）：
[***********]1100101……
2、检错能力 P111
例：某系统采用水平垂直偶校验码，试填出下列矩阵中5个空白码位。
0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0( ) 0 0 0( )1 1 0 0 1 0( )1 1 1 0 1 0 0 0 0( )0 1( ) 解：
0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0(1) 0 0 0(0)1 1 0 0 1 0(1)1 1 1 0 1 0 0 0 0(1)0 1(0)
第四节 汉明码及线性分组码 一、汉明码
1、(n , k ) 汉明码
r 与n 的关系 P112（4-12）
2、（7，4）汉明码 （n =7, k =4, r =3）
（1）监督方程 （可产生（7，4）汉明码） 参见教材P113（4-16）或（4-17）
由此监督方程可求出监督码，附在信息码后即可得到（7，4）汉明码 例：已知信息码为1101，求所对应的（7，4）汉明码。 解：由监督方程求监督码
a 2=a 6⊕a 5⊕a 4=1⊕1⊕0=0
a 1=a 6⊕a 5⊕a 3=1⊕1⊕1=1
a 0=a 6⊕a 4⊕a 3=1⊕0⊕1=0
此（7，4）汉明码为1101010 （2）纠检错
方法——接收端收到（7，4）汉明码，由下述方程计算较正子S =(S 1, S 2, S 3) 表4-4可知此（7，4）汉明码是否有错以及差错的确切位置。
，然后查
S 1=a 6⊕a 5⊕a 4⊕a 2
S 2=a 6⊕a 5⊕a 3⊕a 1 （4-13）∽（4-15）
S 3=a 6⊕a 4⊕a 3⊕a 0
表4-4参见教材P112
例：接收端收到某（7，4）汉明码为1001010，此（7，4）汉明码是否有错？错码位置
为何？ 解：计算较正子
S 1=a 6⊕a 5⊕a 4⊕a 2=1⊕0⊕0⊕0=1
S 2=a 6⊕a 5⊕a 3⊕a 1=1⊕0⊕1⊕1=1
S 3=a 6⊕a 4⊕a 3⊕a 0=1⊕0⊕1⊕0=0
较正子为110，此（7，4）汉明码有错，错码位置为a 5。 ● （7，4）汉明码的d min =3能检错2位或纠错1位 ● （7，4）汉明码的R =
k 4
==57% n 7
● 汉明码属于线性分组码
二、线性分组码 1、概念
线性码是指信息位和监督位满足一组线性方程的码；分组码是监督码仅对本码组起监督作用，既是线性码又是分组码称为线性分组码。 2、线性分组码的主要性质 P117
例1：根据此性质可求出表4-5的（7，4）汉明码的d min =3
例2：已知一个线性分组码的码组集合为：
000000，001110，010101，011011，100011，101101，110110，111000 求该码组集合的汉明距离。
解：根据线性分组码的性质可以求出此码组集合的汉明距离为3。
第五节 循环码 循环码是线性分组码中一类重要的码。 一、循环码的循环特性 1、码的多项式
码组 A =a n -1a n -2⋅⋅⋅⋅⋅⋅a 1a 0 多项式 A (x ) =a n -1x 例1：A
=1011011
n -1
+a n -2x n -2...... +a 1x 1+a 0x 0 （4-38）
A (x ) =x 6+x 4+x 3+x +1
例2：已知A (x ) =x +x +x +1，写出对应的码组（n=7）。
6
5
3
解：A =1101001 2、循环特性 循环性 P117
参见教材P117表4-6
二、循环码的生成多项式和生成矩阵G 1、生成多项式g (x ) 概念——(n , k ) 循环码的2
k
个码组中，有一个码组前k -1位码元均为0，第k 位码元为
1，第n 位（最后一位）码元为1，此码组对应的多项式即为生成多项式
g (x ) 。
例：求表4-6（7，3）循环码的生成多项式。 解：
表4-6（7，3）循环码对应生成多项式的码组为第2个码组0010111，生成多项式为 g (x ) =x +x +x +1 （最高幂次x 2、生成矩阵
参见教材P120（4-52）
G (x ) 各行写成 G
（非典型的） 转换成 典型的G =[I k Q ]k ⨯n
4
2
n -k
）
对应的码组 （任意两行模二加） 例1：求表4-6（7，3）循环码的典型的G 解：前面已求出生成多项式 g (x ) =x +x +x +1
4
2
⎡x k -1g (x ) ⎤⎢k -2⎥64322x g (x ) ⎢⎥⎡x g (x ) ⎤⎡x +x +x +x ⎤
⎥=⎢xg (x ) ⎥=⎢x 5+x 3+x 2+x ⎥ G (x ) =⎢ ⎥⎥⎢⎢⎥⎢
⎥⎢x 4+x 2+x +1⎥g (x ) ⎢xg (x ) ⎥⎢⎣⎦⎣⎦
⎢g (x ) ⎥⎢⎥⎣⎦
⎡1011100⎤
⎥ 非典型的
G =⎢1110⎢⎥
⎢⎥⎣0111⎦
第1行+第3行第1行
⎡1011⎤
⎢⎥ G =1110 （典型的） ⎢⎥⎢⎥⎣0111⎦
I k
● 典型的生成矩阵G
Q 的作用：
整个码组A =[信息码]⋅G （典型的） =[a n -1a n -2...... a n -k ]⋅G 例2：接上例，设信息码为101，求整个码组。
解：
⎡1001011⎤
⎥
0101110 整个码组A =[a 6a 5a 4]⋅G =[101]⋅⎢⎢⎥⎢⎥⎣0010111⎦] =[1011100
第六节 卷积码
● 基本概念——卷积码是编码器在任何一段时间产生的n 个码元（或者说r 个监督位），
不仅取决于这段时间中的k 个信息位，而且还取决于前N -1段规定时间内的信息位。这时，监督位监督着这N 段时间内的信息。
● 约束长度——这N 段时间内的码元数目nN 称为这种码的约束长度。
通常把卷积码记作 (n , k , N )
● 编码效率 R =
k n
=5，监督位r =3，求此卷积码的编码效
例：一（n , k , N ）卷积码，设约束长度为35，N
率。
解：根据已知条件，可得
3535==7 N 5
k =n -r =7-3=4
k 4
编码效率R ===57%
n 7
nN =35, 则n =
小 结
第一节 差错控制的基本概念 一、差错分类和错误图样
● 差错分类
● 差错序列突发差错（突发长度）——错误图样 二、差错控制的基本思路 三、差错控制方式
·检错重发（ARQ ） ·前向纠错（FEC ）思路 ·混合纠错检错（HEC ）优缺点 ·信息反馈（IRQ ） ARQ的重发方式
第二节 检错和纠错的基本概念 一、差错控制的基本原理 二、码距与检错和纠错能力
● 汉明距离的概念
● 汉明距离的求法 ● 汉明距离与检错和纠错能力的关系： 三、纠错编码的分类
第三节 简单的差错控制编码
一、奇偶监督码（属于线性分组码，它是检错码）
● 概念
● 监督方程： ● 检错能力
二、水平奇偶监督码（属于线性分组码，它是检错码）
● 构成思路 ● 检错能力
三、二维奇偶监督码（属于线性分组码，它可能是检错码，也可能是纠错码）
● 构成思路 ● 检错能力
第四节 汉明码及线性分组码 一、汉明码
1、(n , k ) 汉明码：2-1≥n 或2≥k +r +1 2、（7，4）汉明码
● 监督方程：
r
r
● 纠检错方法
● 几个要点
二、线性分组码
● 概念
● 线性分组码的主要性质
第五节 循环码
一、基本概念
● 码组码的多项式 ● 循环码的循环特性
二、循环码的生成多项式和生成矩阵G
1、生成多项式g (x ) 最高幂次：x
·概念
·求法
2、生成矩阵
G (x ) 各行写成 G （非典型的） 转换成 典型的G =[I k Q ]k ⨯n n -k
对应的码组 （任意两行模二加）作用
整个码组A =[信息码]⋅G （典型的）
第六节 卷积码
● 基本概念
● 约束长度
● 编码效率
第五章 数据交换
第一节 概述
一、数据交换的必要性
点对点的通信
数据交换的必要性
参见教材P134图5-1
二、数据交换方式
利用交换网实现数据通信，主要有两种情况：
·利用公用电话交换网进行数据传输和交换
·利用公用数据交换网进行数据传输和交换
1、利用公用电话网进行数据交换
优缺点 P134
2、利用公用数据网进行数据交换
利用公用数据网进行数据交换有两种交换方式：
电路交换方式空分交换方式
时分交换方式
存储一转发交换方式报文交换方式
分组交换方式
帧方式
第二节 电路交换方式
一、电路交换方式的原理
1、电路交换方式的概念 P135
2、电路交换方式的原理
参见教材P135图5-2
采用电路交换方式，数据通信需经历三个阶段 P135
二、电路交换的优缺点 P136
三、电路交换的适用场合 P136
第三节 报文交换方式
一、报文交换方式的原理
1、报文
一份报文应包括3个部分： 报头或标题
报文正文
报尾
2、报文交换的概念 P136
3、报文交换的原理
参见教材P136图5-3
二、报文交换的优缺点 P137
三、报文交换的适用场合 P137
第四节 分组交换方式
一、分组交换方式的原理
1、分组
分组的构成： 用户数据长度较短且固定
↓
传控制信息（开销）
2、分组交换的概念 P137
3、分组交换的原理
参见教材P138图5-5
接在分组交换网上的终端有两种：
·分组型终端——以分组的形式发送和接收信息
·一般终端（非分组型终端）——发送和接收的是报文（或字符流）。
↓
需要分组装拆设备（PAD 若干个分组
组装（收端）
分组交换最基本的思想就是实现通信资源的共享，具体采用统计时分复用（STDM ）。
● 统计时分复用（STDM ）——我们把一条实在的线路分成许多逻辑的子信道，统计时分复
用是根据用户实际需要动态地分配线路资源（逻辑子信道）的方法。即当用户有数据要传输时才给他分配资源，当用户暂停发送数据时，不给他分配线路资源，线路的传输能力可用于为其他用户传输更多的数据。
参见教材P139图5-6
二、分组交换的优缺点 P139
三、分组的传输方式
分组在分组交换网中的传输方式有两种：
·数据报方式
·虚电路方式
1、数据报方式
（1）概念 P140
● 具有排序功能的有：
·分组型终端
·终点交换机
注意： 一般终端没有排序功能
（2）特点 P140
2、虚电路方式
（1）概念 P141
（2）原理
参见教材P141图5-7
● 为了区分一条线路上不同终端的分组，对分组进行编号（即分组头中的逻辑信道号），
不同终端送出的分组其逻辑信道号不同，就好像把线路也分成了许多子信道一样，每个子信道用相应的逻辑信道号表示，我们称之为逻辑信道。
● 经过交换节点时，逻辑信道号要改变，即逻辑信道号只有局部意义。
● 多段逻辑信道链接起来构成一条端到端的虚电路。
● 虚电路有两种：
·交换虚电路（SVC ）
·永久虚电路（PVC ）
（3）特点 P142
四、分组长度的选取
分组长度的选取有关的因素：
·交换过程中的延迟时间
·交换机费用（包括存储器费用和分组处理费用）
·信道传输质量
·正确传输数据信息的信道利用率等
分组长度为 L =h +x (bit ) （5-1）
分组头长 用户数据长度
1、分组长度与延迟时间
● L ↑→分组在交换过程中的延迟时间（主要包括排队等待时延和分组处理时延）↑
2、分组长度与交换机费用
● L ↑→分组交换机费用存储器容量↑→存储器费用↑
（报文长度一定）→分组处理费用↓ 分组数量↓
参见教材P143图5-10
3、分组长度与误码率
分组长度与误码率的关系为 P143（5-3）
● L ↑→P e ↓
4、分组长度与正确传输数据信息的信道利用率η
在信道存在误码条件下，正确传输x 比特数据，需要传输m 比特，则
η=x
m （5-4）
最高的信道利用率为
ηmax =(1-hP e ) 2=(1-
● h 2) （5-5） L opt L ↑→η↑
综合考虑，CCITT 规定： P144
例：假设有一分组交换网，P e 为10-4，分组最佳长度为256字节，试问分组中的分组
头长度为多少字节？
解： L opt =256⨯8=2048bit
-42h =P e L 2. 4304bit ≈52字节 opt =10⋅2048=419
第五节 帧方式
一、帧方式的概念 P144
二、帧方式的类型
第六节 几种交换方式的比较
以上介绍了电路交换、报文交换、分组交换以及帧中继，它们各有其特点，表5-1给出了这4种交换方式的主要特性的比较。
参见教材P145表5-1
综上所述，最适合作为数据通信网交换方式的是分组交换和帧中继。
近些年发展了帧中继网。由于帧中继的性能优于分组交换，目前数据通信业务主要是利用帧中继网来传输和交换的。
小 结
第一节 概述
一、数据交换的必要性
二、数据交换方式
第二节 电路交换方式
一、电路交换方式的原理
● 电路交换方式的概念
● 数据通信需经历三个阶段
二、电路交换的优缺点
● 主要优点
● 主要缺点
三、电路交换的适用场合
第三节 报文交换方式
一、报文交换方式的原理
● 报文的特点、组成
● 报文交换的概念（属于存储一转发交换方式）
二、报文交换的优缺点
● 主要优点
● 主要缺点
三、报文交换的适用场合
第四节 分组交换方式
一、分组交换方式的原理
● 分组的构成
● 分组交换的概念（以分组为单位“存储一转发”）
● 分组交换的原理
二、分组交换的优缺点
● 主要优点
● 主要缺点：
三、分组的传输方式
1、数据报方式
● 具有排序功能的有：分组型终端和终点交换机 （一般终端没有排序功能排序）
● 数据报方式的特点
2、虚电路方式
● 概念
● 原理
● 虚电路方式的特点
● 虚电路有两种：交换虚电路（SVC ）和永久虚电路（PVC ）
四、分组长度的选取
分组长度为 L =h +x (bit )
L ↑→分组在交换过程中的延迟时间（主要包括排队等待时延和分组处理时延）↑
存储器容量↑→存储器费用↑
分组数量↓（报文长度一定）→分组处理费用↓
P e ↓ [L opt =h
P e ]
η↑ [ ηmax =(1-hP e ) =(1-2h 2) ] L opt
* 一般选用分组长度为128 字节，不超过256字节（不包括分组头）。
分组头长度为3～10字节。
第五节 帧方式
一、帧方式的概念
二、帧方式的类型：帧交换和帧中继
第六节 几种交换方式的比较
第六章 通信协议
第一节 开放系统互连参考模型
一、协议及分层结构
通信协议——事先约定的、通信双方共同遵守的规则、规定、约定等统称为通信协议。 分层结构——协议比较复杂，为了描述上方便和双方共同遵守上方便，通常将协议分层，每 一层对应着相应的协议，各层协议的集合就是全部协议。
二、开放系统互连参考模型
1、OSI-RM 的分层结构
参见教材P148图6-1
2、各层功能概述（第1∽3层）
（1）物理层（数据信息传送单位：比特流）
功能： P148
协议：
RS232C ，RS449／422／423，V.24，V.28，X.20和X.21等。
（2）数据链路层（数据信息传送单位：帧）
功能：
·数据链路的建立、维持和拆除
·差错控制
·流量控制等
协议：
·基本型传输控制规程
·高级数据链路控制规程（HDLC ）
（3）网络层（数据信息传送单位：分组）
功能：
·网络连接的建立、拆除
·数据交换
·路由选择
·流量控制
协议：X.25分组级协议
第二节 物理层协议
一、基本概念
1、物理层接口的位置和协议
参见教材P151图6-4
物理层接口概念 P151
物理层接口概念 P151
物理层接口规程——物理层协议
2、物理层接口规程（标准）的分类
物理层接口规程主要有三种： 提出的ISO 系列标准——ISO2110、ISO4902等
提出的系列标准：V.24、V.28等
X 系列标准：X.20、X.21等
I 系列标准
EIA 提出的RS(EIA)系列标准——RS-232、RS-449 等
3、物理层接口规程的基本特性 P151
第三节 数据链路传输控制规程
一、基本概念
1、数据通信的过程 P158
2、数据链路传输控制规程
（1）概念
参见教材P158图6-12
数据链路层协议称为数据链路传输控制规程。
（2）功能 P159
（3）数据链路传输控制规程的种类
·面向字符型——基本型传输控制规程
·面向比特型——高级数据链路控制规程（HDLC ）
3、数据链路的结构
站的概念——把不同类型的DTE 统称为“站”。
站的分类 P159
数据链路的结构 P159
二、基本型传输控制规程
1、基本型控制规程的特征 P160
2、传输控制字符
参见教材P161表6-7
3、文电格式
● 概念 P161
● 分类——文电可分成信息文电和监控序列两种。
（1）信息文电格式（信息电文或信息报文）
·组成 P161
·信息文电的格式：
参见教材P161图6-14
（2）监控序列（控制序列）
作用：监控序列用来实现传输控制作用的，利用基本控制字符可组成监控序列。
分类：
·正向监控序列
·反向监控序列
三、高级数据链路控制规程（HDLC ）
1、HDLC 的特征
HDLC 是面向比特的传输控制规程，以帧为单位传输数据信息和控制信息，其发送方式为连续发送（一边发一边等对方的回答），传输效率比较高。
2、HDLC 的帧结构
参见教材P163图6-15
各字段的作用：
（1） 标志字段（F ）——8bit ，01111110
作用 P163
要保证“透明传输”，又要避免过早地终止帧，所采取的措施：“0”插入和删除技术。 即在发送站检查两个F 之间的字段，若有5个连“1”就在第5个“1”之后插入一个“0”。 在接收站对接收帧的比特序列进行检查，当发现起始标志和结束标志之间的比特序列中有 连续5个“1”时，自动将其后的“0”删去。这样既可避免过早地终止帧，又使HDLC 帧所传送的用户信息内容不受任何限制，从而达到数据的透明传输。
例：某数据终端发出的数据信息序列为[***********]110……，写出“0”插入后的序
列。
解：“0”插入后的序列为：
1011011111“0”1001011111“0”0……
（2）地址字段（A ）
作用 P163
（3）控制字段（C ）——8bit （也可扩充到2个字节）
作用 P163
三种基本格式——根据C 字段的构成不同，可以把HDLC 分成3种类型：
·信息帧（简称I 帧）
·监控帧（简称S 帧）
·无编号帧（简称U 帧）
参见教材P165图6-17(a)
图中：
N （S ）：发送端发送帧的编号；
N （R ）：发送端准备接收的对方发送帧的编号，即对N （R ）-1以前的所有I 帧的确认。
S ：监控功能比特（2个S 定义了监控帧的四种不同格式）
M ：附加修正功能比特（5个M 定义了32种附加控制功能）
P/F：探询/终止位（当主站传输时，若此位为“1”，表示探询，用来授权次站传
输；次站传输时，若此位为“1”，表示次站应答的最后一帧。）
（4）信息字段（I ）
作用 P163
长度不定，但其长度必须是8bit 的整倍数
收发站缓冲存储区大小
差错控制能力
（5）帧校验字段（FCS ）
校验的范围、C 、I 、FCS 字段（但不包括插入的“0”）
不负责校验的范围——F 及插入的“0”
四、HDLC 规程与基本型控制规程的比较
第四节 CCITT X.25建议
一、X.25建议概述
1 、X.25建议的概念
X.25建议为公用数据网上以分组方式工作的终端规定了数据终端设备（DTE ）与数据电路终接设备（DCE ）之间的接口。
参见教材P172图6-27
2、X.25建议的分层结构
参见教材P173图6-28
X.25建议包括三层：
·物理层——X.21建议
·数据链路层——HDLC
·分组层——X.25分组级协议
3、通过X.25各层的信息
参见教材P173图6-29 二、X.25分组层
1、X.25分组层的功能 P174
● X.25分组层最主要的功能——建立和清除虚电路
2、虚电路的建立和释放
● 虚电路的建立：
参见教材P176图6-33
● 虚电路的释放：
参见教材P177图6-36
3、虚电路和逻辑信道的区别 P179
第五节 分组装／拆（PAD ）相关协议
—、PAD 功能及相关协议
1、PAD 相关协议
参见教材P179图6-40
与PAD 有关的协议：
·X.3建议
·X.28建议
·X.29建议
2、PAD 基本功能 P180
二、X.3建议
作用：规定了PAD 的工作特性和向终端提供的基本功能。
作用： P180
四、X.29建议
作用： P181
第六节 X.75／X.32建议
一、X.75建议
1、X.75建议的作用
不同的公用分组交换网之间互连的接口协议（有些交换机之间的互连协议也采用X.75建议）。
参见教材P182图6-42
2、X.75建议的分层
X.75建议分3层：
·物理层
·数据链路层
·分组层
二、X.32建议
作用：
是经公用电话交换网、综合业务数字网或公用电路交换网接入分组交换网的分组型终端DTE 与DCE 之间的接口标准。
小 结
第一节 开放系统互连参考模型（OSI-RM ）
一、协议及分层结构
● 通信协议
● 分层结构
二、开放系统互连参考模型
● OSI-RM 的分层结构
● 各层（1∽3层）功能和协议
第二节 物理层协议
● 物理层接口概念
● 物理层接口规程——物理层协议
·分类
·基本特性
第三节 数据链路传输控制规程
一、基本概念
1、数据通信的过程的5个阶段
2、数据链路传输控制规程
● 概念
● 功能
● 种类
3、站的分类与数据链路的结构
二、基本型传输控制规程
1、特征
2、传输控制字符（10个）
3、文电格式
● 信息文电
·组成
·格式
● 监控序列
三、高级数据链路控制规程（HDLC ）
1、特征
2、HDLC 帧结构
● 基本格式（图）
● 各字段的作用（·“透明传输”保证措施：“0”插入和删除技术 ·控制字段的三种基本格式定义了三种类型的HDLC 帧
·FCS 校验的范围）
四、HDLC 规程与基本型控制规程的比较
第四节 CCITT X.25建议
一、X.25建议概述
● X.25建议的概念
● X.25建议包括三层
● 通过X.25各层的信息
二、X.25分组层
● 最主要的功能——建立和清除虚电路
● 虚电路的建立和释放（图）
● 虚电路和逻辑信道的区别
第五节 分组装／拆（PAD ）相关协议
—、PAD 功能及相关协议
1、PAD 相关协议
X.3建议 X.28建议作用
X.29建议2、PAD 基本功能
·分组的装/拆
·虚电路的建立和释放
第六节 X.75／X.32建议
一、X.75建议的作用和分层
二、X.32建议的作用
第七章 数据通信网
第一节 数据通信网概述
一、数据通信网的构成
1、数据通信网的概念 P186
2、数据通信网的构成
参见教材P186图7-1
二、数据通信网的分类 P186
1、按网络拓朴结构分类
2、按传输技术分类
交换网 电路交换网
报文交换网
分组交换网
帧中继网
[还有采用数字交叉连接设备的数字数据网（DDN ）]
广播网
第二节 分组交换网
一、分组交换网的构成
参见教材P188图7-5
1、设备组成及功能 P188
2、分组交换网的结构
一级交换中心——采用转接交换机（采用网状网或不完全网状网的分布式结构） 星形结构或不完全网状结构
二级交换中心——采用本地交换机
二、分组交换网的路由选择
1、对路由选择算法的一般要求 P189
2、常见的几种路由选择算法
路由选择算法分为
非自适应型路由选择算法——算法所依据的参数，如网络的流量、时延等是根据统
计资料得来的，在较长时间内不变。
自适应型路由选择算法——算法所依据的这些参数值将根据当前通信网内的各有关
因素的变化，随时作出相应的修改。
具体有：·扩散式路由算法（属于非自适应路由算法）
·静态路由表法（属于非自适应路由算法）
·动态路由表法（属于自适应路由算法）
三、分组交换网的流量控制
概念 P193
1、流量控制的必要性（目的）
● 几个概念：
·网络输入负荷
·网络吞吐量
·网络阻塞
·死锁
● 流量控制的目的：
保证网络内数据流量的平滑均匀，提高网络的吞吐能力和可靠性，减小分组平均时延，防止阻塞和死锁。
● 流量控制的效应（作用）：
参见教材P194图7-11
输入负荷增大到一定值时，吞吐量能维持一个最大值不再下降，分组平均时延增加的也比较慢。
2、流量控制的类型 P194
3、流量控制的方式 P194
4、窗口方式流量控制
● 基本思路：
所谓窗口方式流量控制就是根据接收方缓冲存储器容量，用能够连续接收分组数目来控制收发方之间的通信量，这个分组数目就称为窗口尺寸W 。换句话说，窗口方式流量控制就是允许发送端发出的未被确认的分组数目不能超过W 个。
四、用户终端入网方式
·经租用专线直接接入分组网
·经电话网再进入分组网。
参见教材P196图7-14
1、经租用专线入网
用户终端经租用专线直接接入分组网可采用两种传输方式：
·频带传输
·基带传输。
（1）频带传输
参见教材P196图7-15
适用场合——用户终端离分组网较远
（2）基带传输
基带传输也有二线制或四线制。基带传输一般采用AMI 码，需要码型变换处理。
适用场合——用户终端离分组网较近
2、经电话网入网
参见教材P197图7-16
五、分组交换网的网间互连
1、网间互连的目的
网间互连的概念——网间互连是指若干通信网根据一定的条件互连。
网间互连的目的——使一个网上的数据终端DTE 不仅可与本网上别的DTE 通信，还可与另一
网 上的任何DTE 通信，从而实现跨网通信和资源共
享。
2、分组网与电话网互连
参见教材P199图7-18
参见教材P199图7-19
3、分组网之间的互连
参见教材P200图7-21
第三节 帧 中 继 网（F R N）
一、帧中继的基本原理 P201
1、帧中继的概念
2、帧中继发展的必要条件 P201
3．帧中继技术的功能
参见教材P202
● 目前世界上已建成的帧中继网络大多只提供永久虚电路（PVC ）业务，对交换虚电路
（SVC ）业务的研究正在进行之中，将来可以提供SVC 业务。
4、帧中继的特点 P202
5、帧中继技术与分组交换的比较
参见教材P203表7-3
二、帧中继协议
1、帧中继的协议结构
帧中继协议分为用户（U ）平面和控制（C ）平面两部分：
● 用户平面是完成用户信息的传递所需功能及协议
● 控制平面则是有关控制信令的功能及协议
帧中继用户平面的协议结构 参见教材P204图7-23
帧中继用户平面的协议结构分为两层：
·数据链路层（DL ）控制子层（DL-CONTROL ）——主要功能是负责建立和释放数据链
路层的连接。
核心子层（DL-CORE ）——DL-CORE 子层的功能见后。
·物理层——向DL-CORE 子层提供全双工的、点到点的同步传输。
2、帧中继的帧结构
参见教材P204图7-24
四、帧中继的应用 P208
五、帧中继网的组成
1、 典型的帧中继网络拓扑
典型的帧中继网络拓扑如图7-31所示。
参见教材P210图7-31
2、网络组成
参见教材P210图7-32
帧中继网根据网络的运营、管理和地理区域等因素分为三层：P210
3、帧中继网络设备
帧中继网络设备主要包括帧中继交换机及交换机之间的传输线路。
（1） 帧中继交换机
帧中继交换机的类型
目前，帧中继交换机大致有三类：
·改装型X.25分组交换机
·帧中继交换机
·具有帧中继接口的ATM 交换机
（2）帧中继网内局间中继线
帧中继网的局间中继传输利用数字传输信道，比如数字微波、光缆等。
六、帧中继用户接入
1、帧中继的用户一网络接口规程
（1）帧中继的用户一网络接口
参见教材P212图7-33
用户设备接入帧中继网时，必须经过用户设备与网络之间的接口，即用户一网络接口（UNI ）。
● 在用户一网络接口用户侧是帧中继接入设备，用于将本地用户设备接入帧中继网。
帧中继接入设备可以是：
·标准的帧中继终端
·帧中继装／拆设备（FRAD ）
·提供局域网接入的网桥或路由器等
● 在用户一网络接口网络侧的是帧中继网络设备
（2）用户一网络接口规程
概念——帧中继接入设备接入到帧中继网络设备应具有的规程协议称为用户一网络接口规程
（用 户接入规程）。
分层——帧中继的用户一网络接口规程包括两层内容：物理层接口规程和链路层接口规程。
2、用户入网方式
参见教材P212图7-34
第四节 数字数据网（DDN ）
一、DDN 的基本概念
1、DDN 的概念 P217
● DDN 不包括交换功能，只能采用数字交叉连接与复用装置（如果引入交换功能，就构成
数字数据交换网）。
● DDN 提供多种业务，以满足各类用户的需求，它能向用户提供200bit ／s ～2Mbit ／s
速率任选的半永久性连接的数字数据传输信道——专用数字信道。
2、DDN 的特点 P217
3、DDN 的用途 P217
二、DDN 的网络结构
1、DDN 的三级网络结构
参见教材P222图7-46
2、DDN 节点
DDN 节点的组成——DDN 节点主要包括复用及数字交叉连接设备等。
3、DDN 的构成
参见教材P224图7-49
第五节分组交换网、帧中继网与DDN 之间的关系 P235
小 结
第一节 数据通信网概述
一、数据通信网的构成
● 数据通信网的概念
● 数据通信网的构成（硬件）
二、数据通信网的分类
第二节 分组交换网
一、分组交换网的构成
● 设备组成
● 分组交换网的结构
二、分组交换网的路由选择
● 确定路由选择算法的一般要求
● 常见的几种路由选择算法
非自适应型路由选择算法 扩散式路由算法 静态路由表法 基本思路 自适应型路由选择算法——动态路由表法
三、分组交换网的流量控制
● 流量控制的必要性（目的）
● 流量控制的效应（作用）
● 流量控制的类型
● 流量控制的方式
● 窗口方式流量控制
·基本思路
·窗口尺寸W 的选择
·滑动窗口
四、用户终端入网方式
● 经租用专线直接接入分组网 频带传输
基带传输
● 经电话网再进入分组网
五、分组交换网的网间互连
● 网间互连的目的
● 分组网与电话网互连：
·异步终端经电话网接入分组网——X.28
·分组型终端经电话网接入分组网——X.32
● 分组网之间的互连——X.75
第三节 帧 中 继 网 （F R N）
一、帧中继的基本原理
● 帧中继的概念
● 帧中继发展的必要条件
● 帧中继技术的功能
● 帧中继的特点
● 帧中继技术与分组交换的比较（表7-3）
二、帧中继协议
● 帧中继的协议结构
● 帧中继的帧结构图各字段的作用
四、帧中继的应用
五、帧中继网的组成
● 网络组成
● 帧中继网络设备——主要包括帧中继交换机及交换机之间的传输线路
六、帧中继用户接入
● 帧中继的用户一网络接口
接口规程——包括两层内容：物理层接口规程和链路层接口规程。
● 用户入网方式
（1）局域网接入方式
（2）计算机终端接入帧中继网的方式
第四节 数字数据网（DDN ）
一、DDN 的基本概念
● DDN 的概念（DDN 不包括交换功能）
● DDN 的特点
● DDN 的用途
二、DDN 的网络结构
● DDN 的三级网络结构
● DDN 节点——主要包括复用及数字交叉连接设备等
● DDN 的构成
第五节 分组交换网、帧中继网与DDN 之间的关系