学习笔记-数据通信基础

1、基本概念
计算机网络在通信过程中产生和发送的一端称信源，接收信息的一端称信宿，它们之间的通信线路称信道(又称传输介质，例如双绞线)，信道包括模拟信道和数字信道。信息在信道传输过程中会受到干扰，这种干扰称为噪音。

信源发送的信息可能是模拟数据或者是数字数据，数据在进入信道前要变成适合传输的电磁信号(可能是模拟信号或数字信号)。
模拟通信：信源产生和发送模拟数据并以模拟信号传输。
数字通信：信源产生和发送模拟数据且以数字信号的形式传输。(如果信源产生和发送的是数字数据，无论是用模拟信号传输还是数字信号传输都是数据通信。)
在模拟传输方式中，数据在进入信道前需要调制变换为模拟的调制信号。(特点：该调制信号的频谱较窄，因此信道利用率较高。
缺点：在传输过程中会衰减，还会受噪音的干扰，若用放大器放大信号，其混入的噪音的干扰也会放大。)
在数字传输方式中，可以直接传输二进制数据，也可以传输数字化的模拟信号。(特点：不易被噪音干扰失真，即使受到干扰，只要没有畸形到无法辨认，就可以用信号再生的方法进行恢复，对某些数码的差错也可以使用差错控制技术加以消除，使得信号可以不失真的传送。
缺点：要求的频带（带宽）比模拟信号宽的多，信道利用率较低。)

2、信道特征
信道带宽：在模拟信道中，带宽W=f2-f1(高频减去低频)。
在数字信道中，带宽决定最高速率。
若信道带宽为W，则尼奎斯特定理指出最大码元速率为B(比特)=2W尼奎斯特定理指定的信道容量也叫尼奎斯特极限，这是由信道的物理特性决定的。
一个码元携带2比特信息，即一个码元携带的信息量n(bit)与码元的种类数N。则有公式：n=log2 N。

对此以上，单位时间内在信道上传送的信息量(比特数)称为数据速率的公式为：
R=B ✖️ log2 N=2W ✖️ log2 N(无噪音情况下)
其中R表示数据速率，单位是每秒比特，简写为bps或b/s。
在有干扰情况下，则有香农定理，有噪声的极限数据速率的公式为：
C =W log2（1+s/n）（有噪音情况下）
其中W为信道带宽，s为信号的平均功率，n为噪声的平均功率，s/n叫做信噪比。(分贝与信噪比的关系为 : db=10✖️lg s/n，例如：30db=10✖️3=10✖️lg 1000）
模拟信道带宽和数字信道带宽可