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文档简介

传输原理课件课程概述1传输原理概述介绍信息传输的基本概念、信号传输方式以及网络协议等。2课程目标帮助学生掌握信息传输的原理和技术,培养解决实际问题的能力。3课程内容包含模拟信号传输、数字信号传输、信道编码、多路复用技术和网络传输协议等章节。内容大纲1.信息传输的基本概念信息的定义与特征信息传输的基本过程信号的基本特性2.模拟信号的传输振荡与傅里叶分析调制与解调信道编码与信源编码3.数字信号的传输采样、量化和编码编码调制技术数字信道特性4.信道编码与信源编码信源编码信道编码信道编码的性能分析1.信息传输的基本概念信息的定义与特征信息是反映事物属性的各种消息,具有客观性、时效性、价值性和可传递性等特点。信息传输的基本过程信息传输通常包含信源、信道、信宿和噪声四个要素,信息从信源发出,经过信道传输到信宿,并可能受到噪声的干扰。信号的基本特性信号是信息的载体,通常用时间函数来表示,具有频率、幅度、相位等重要特性。信息的定义与特征信息是什么?信息是指能够减少不确定性的东西,是事物存在的形式、状态、性质和变化等方面的描述。信息的特征客观性:信息反映的是客观事物的真实情况。相对性:信息的价值和意义是相对的,取决于接受者和具体情况。时效性:信息具有时间价值,及时获取的信息更有价值。信息传输的基本过程1信息源信息源产生要传输的信息,例如语音、文字、图像等。2信源编码将信息源产生的信息转换为适合传输的信号形式。3信道编码为信号添加冗余信息,提高抗干扰能力。4传输介质承载信号的物理通道,例如电缆、光纤、无线电波等。5信道解码去除信道编码添加的冗余信息。6信源解码将信号还原成信息源产生的信息。7信息接收者接收并理解传输的信息。信号的基本特性频率信号在单位时间内变化的次数,单位是赫兹(Hz)。幅度信号的强度,通常表示为峰值或平均值。相位信号在特定时刻的波形位置,通常以度或弧度表示。2.模拟信号的传输连续性模拟信号的振幅和频率可以连续变化,能够表示多种信息。易受干扰模拟信号在传输过程中容易受到噪声和干扰的影响,导致信号失真。传输效率高模拟信号传输效率高,适合传输语音、视频等信息。振荡与傅里叶分析1振荡周期性变化的物理量2傅里叶级数将周期信号分解为正弦波3傅里叶变换将非周期信号分解为正弦波调制与解调1调制将信号频率进行改变2解调还原信号频率信道编码与信源编码1信源编码将信息源产生的信息转换为适合传输的数字信号。2信道编码在数字信号中添加冗余信息,提高抗干扰能力。3编码效率信源编码追求压缩信息,提高传输效率。4可靠性信道编码追求抗干扰,提高传输可靠性。3.数字信号的传输数字信号的优势数字信号不易受噪声干扰,抗干扰能力强。易于复制和存储,便于传输。便于进行信息处理和交换。数字信号的应用数字信号广泛应用于现代通信、计算机网络、数字电视等领域。采样、量化和编码采样将连续的模拟信号转换为离散的数字信号,以一定时间间隔对模拟信号进行采样。量化将采样后的信号值转换为有限个离散的量化级别,根据量化级别对采样值进行近似。编码将量化后的信号值转换为二进制代码,用数字表示量化后的信号值。编码调制技术将数字信号转换成适合在信道中传输的模拟信号。将数字信号的比特流映射到模拟信号的参数(如幅度、频率或相位)上。常见的编码调制技术包括幅度调制(AM)、频率调制(FM)和相位调制(PM)。数字信道特性信噪比数字信道中的信噪比(SNR)衡量信号强度与噪声强度的比率,影响数据传输质量。失真数字信道中信号的失真会降低数据传输的精度,影响接收端的信号还原。衰减数字信号在传输过程中会逐渐衰减,影响信号的强度和可接收性。信道编码与信源编码信源编码压缩数据,提高传输效率。信道编码增加数据冗余,提高抗噪声能力。信源编码1压缩数据减少数据量,提高传输效率。2提高信噪比增强抗干扰能力,提高传输质量。3适应信道特性匹配信道带宽,提高传输速度。信道编码误码率信道编码通过添加冗余信息来降低传输误码率。数据恢复接收端可以使用编码信息进行纠错,恢复原始数据。数据传输信道编码提高了数据的可靠性和完整性。信道编码的性能分析指标描述误码率(BER)接收端错误比特数与发送端总比特数之比码率信息比特数与编码后比特数之比最小距离两个合法码字之间汉明距离的最小值5.多路复用技术复用是将多路信号共享一条传输介质的技术。它有效利用了带宽,提高了传输效率。常见的复用技术包括频分复用、时分复用和码分复用。频分复用频率划分将整个通信频带划分为多个子频带,每个子频带分配给一个用户。独立传输每个子频带上的信号独立传输,互不干扰,实现多路复用。频率分配根据用户的需求,将子频带分配给相应的用户,确保传输效率。时分复用时间片分配将传输时间分成多个时间片,每个用户占用一个时间片进行数据传输。轮流访问用户轮流使用时间片,在一个时间片内只允许一个用户进行数据传输。提高效率通过时间片分配,可以提高信道利用率,允许多个用户共享信道。码分复用独特编码每个用户分配一个唯一的码片序列,类似于独特的“地址”。正交性不同用户的码片序列相互正交,确保信号不会互相干扰。同步传输所有用户同时发送数据,但每个用户的数据经过不同的码片序列编码。6.网络传输协议网络层协议负责数据包的路由和寻址,例如IP协议。传输层协议提供端到端的连接和数据传输服务,例如TCP协议。应用层协议提供特定应用的网络服务,例如HTTP协议。OSI参考模型OSI模型OSI模型是一个抽象的网络模型,定义了网络协议的七个层次。它提供了一个分层结构,将网络通信任务分解为更小的模块,便于理解和设计。应用层负责与用户交互,提供网络服务,例如电子邮件、文件传输和网页浏览。传输层负责端到端的连接管理,保证数据的可靠传输,例如TCP和UDP协议。网络层负责数据包路由,确定数据包的传输路径,例如IP协议。TCP/IP参考模型应用层为用户提供网络服务,如电子邮件、网页浏览和文件传输。传输层负责数据传输的可靠性和流量控制,例如TCP协议和UDP协议。网络层负责数据包的路由和寻址,例如IP协议。数据链路层负责数据在网络介质上的传输,例如以太网协议。

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