本書首先介紹了數據通信的基本概念和數據傳輸的基本原理,接著分析了隨機過程,討論了信道、噪聲及同步的概念,然后論述了數據信號的基帶傳輸、頻帶傳輸等基本傳輸方式和差錯控制的基本理論及應用,繼而討論了幾種數據交換方式和通信協議,*后敘述了各類數據通信網。全書共分為9章:第1章緒論;第2章隨機過程分析;第3章信道、噪聲與同步;第4章數據信號的基帶傳輸;第5章數據信號的頻帶傳輸;第6章差錯控制;第7章數據交換技術;第8章通信協議;第9章數據通信網。為便于讀者歸納總結和培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力,在每章*后都附有本章小結和思考題與習題。本書可作為高等院校通信、電子信息、計算機科學與技術、網絡工程及其相關專業(yè)的“數據通信原理”課程的教材,也可作為從事相關專業(yè)的工程技術人員的學習參考書。本書配有電子課件和習題答案,歡迎選用本書作教材的教師登錄www.cmpedu.com注冊下載,或發(fā)郵件至jinacmp@163.com索取。
數據通信是20世紀50年代隨著計算機技術的迅速發(fā)展而發(fā)展起來的一種新的通信方式,是計算機技術和通信技術相互滲透、相互結合的產物。數據通信已成為人們進行信息交流和交換的重要手段。“數據通信原理”是一門理論與實踐相互結合的課程。通過本課程的學習,要求學生不僅要掌握數據通信的基本原理和基本分析方法,還應該深刻理解通信的重要概念;不僅要理解所用數學工具及其分析方法,還要盡可能將分析結論與實踐相結合。本書主要介紹了數據通信的基本概念和基本原理、數據傳輸技術和控制技術、數據交換技術、數據通信協議和數據通信網等內容。全書共分為9章。第1章緒論,介紹了數據通信的基本概念、數據通信系統的組成和分類、數據傳輸方式、多路復用、數據通信網與計算機通信網、數據通信系統的主要性能指標和數據通信系統的應用與發(fā)展等內容;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,最后分析了隨機過程通過線性系統和乘法器等內容;第3章信道、噪聲與同步,首先介紹了信道的定義和數學模型,討論了狹義信道傳輸,并對信道中存在的噪聲及特性進行描述,接著介紹了通信傳輸中的信號衰減、增益和失真現象,然后分析了信道中的信道容量,最后分析了數據傳輸系統中的同步問題;第4章數據信號的基帶傳輸,首先介紹了常用的數據基帶信號及其頻譜特性、基帶傳輸系統的組成,接著討論了無碼間干擾的基帶傳輸特性和眼圖,然后分析了無碼間干擾基帶系統的抗噪聲性能,最后提出了改善數據傳輸系統性能的措施;第5章數據信號的頻帶傳輸,首先介紹了頻帶傳輸系統的構成,接著討論了二進制數字調制解調、多進制數字調制解調和正交幅度調制,并對二進制數字調制系統性能進行分析,最后討論了用直接法和插入導頻法提取載波的原理;第6章差錯控制,首先討論了差錯控制的基本概念和檢錯糾錯的基本原理,接著介紹了幾種簡單的差錯控制編碼,然后詳細分析了漢明碼、線性分組碼和循環(huán)碼,最后探討了卷積碼和交織碼的相關內容;第7章數據交換技術,首先介紹了數據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,最后對幾種數據交換方式進行了比較;第8章通信協議,首先介紹了開放系統互連參考模型,接著具體闡述了物理層協議、數據鏈路傳輸控制規(guī)程、分組交換——X.25建議和幀中繼協議等內容;第9章數據通信網,首先介紹了數據通信網的基本知識,接著對電路交換網、分組交換網、數字數據網、ATM網、城域網、無線網絡和移動通信的基本概念、組成、特點、工作原理和應用等內容進行了詳細介紹。本書第1章、第6章、第7章和第9章由詹仕華編寫,第2章和第5章由謝秀娟編寫,第3章和第4章由薛嵐燕編寫,第8章、附錄A和附錄B由余國偉和蔣萌輝編寫。全書由詹仕華統稿。本書在編寫過程中參閱了相關的文獻和資料,在此對這些文獻和資料的作者深表感謝!同時本書的出版獲得福建農林大學出版基金項目資助和機械工業(yè)出版社的大力支持,在此表示衷心的感謝!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。編者前言
第1章緒論
1.1數據通信的基本概念
1.1.1消息、信號、信息和數據
1.1.2傳輸代碼
1.1.3模擬通信、數字通信和數據
通信
1.1.4數據通信的特點
1.1.5數據通信研究的內容
1.2數據通信系統
1.2.1數據通信系統的組成
1.2.2數據通信系統的分類
1.3數據傳輸方式
1.3.1基帶傳輸與頻帶傳輸
1.3.2并行傳輸與串行傳輸
1.3.3異步傳輸與同步傳輸
1.3.4單工、半雙工與全雙工傳輸
1.4多路復用
1.4.1頻分多路復用
1.4.2時分多路復用
1.4.3波分多路復用
1.4.4碼分多址
1.4.5空分多路復用
1.5數據通信網與計算機通信網
1.5.1計算機通信與數據通信
1.5.2數據通信網與計算機通信網
1.6數據通信系統的主要性能指標
1.6.1有效性指標
1.6.2可靠性指標
1.7數據通信系統的應用與發(fā)展
1.7.1數據通信系統的應用
1.7.2數據通信系統的發(fā)展
本章小結
思考題與習題
第2章隨機過程分析
2.1隨機過程的描述
2.1.1隨機過程的概念
2.1.2隨機過程的一般描述
2.1.3隨機過程的數字特征
2.2平穩(wěn)隨機過程
2.2.1平穩(wěn)隨機過程概述
2.2.2平穩(wěn)隨機過程的各態(tài)歷經性
2.2.3平穩(wěn)隨機過程的自相關函數
2.2.4平穩(wěn)隨機過程的功率譜密度
2.3高斯過程
2.3.1高斯過程的定義及性質
2.3.2高斯過程的統計特征
2.3.3高斯過程實例分析
2.4窄帶隨機過程
2.4.1窄帶隨機過程的定義及表示
2.4.2窄帶隨機過程的統計特征
2.5隨機過程通過線性系統
2.5.1輸出與輸入隨機過程的關系
2.5.2輸出隨機過程的數學期望
2.5.3輸出隨機過程的自相關函數
2.5.4輸出隨機過程的功率譜密度
2.5.5輸入輸出的互相關函數
2.6平穩(wěn)隨機過程通過乘法器
本章小結
思考題與習題
第3章信道、噪聲與同步
3.1信道的定義與數學模型
3.1.1信道的定義
3.1.2信道的數學模型
3.2有線信道
3.2.1雙絞線
3.2.2同軸電纜
3.2.3光纖
3.3無線信道
3.3.1無線信道的基本概念
3.3.2電磁波在無線信道中的傳播
3.3.3無線信道的特點
3.3.4無線傳輸介質
3.4信道的噪聲及特性描述
3.4.1噪聲的定義及分類
3.4.2白噪聲
3.4.3高斯噪聲
3.4.4高斯型白噪聲
3.4.5窄帶高斯噪聲
3.5衰減、增益和失真
3.5.1衰減和增益
3.5.2失真
3.6信道容量
3.6.1信道容量的定義
3.6.2香農公式
3.6.3數字信道的信道容量
3.7數據傳輸系統中的同步
3.7.1載波同步
3.7.2位同步
3.7.3群同步
3.7.4網同步
本章小結
思考題與習題
第4章數據信號的基帶傳輸
4.1數據信號及特性描述
4.1.1常用的數據基帶信號
4.1.2基帶信號的頻譜特性
4.2基帶傳輸系統的組成
4.3無碼間干擾的基帶傳輸
4.3.1碼間干擾的概念
4.3.2消除碼間干擾的基本思想
4.3.3無碼間干擾的時域條件
4.3.4理想低通網絡波形形成(奈奎斯特
第一準則)
4.3.5具有幅度滾降特性的低通網絡波形
形成
4.4眼圖
4.5無碼間干擾基帶系統的抗噪聲性能
4.5.1二電平傳輸系統的誤碼率
4.5.2多電平傳輸系統的誤碼率
4.5.3誤碼性能的分析
4.6改善數據傳輸系統性能的措施
4.6.1部分響應技術
4.6.2時域均衡技術
4.6.3數據傳輸的加擾與解擾
本章小結
思考題與習題
第5章數據信號的頻帶傳輸
5.1頻帶傳輸系統的構成
5.2二進制數字調制解調
5.2.1二進制幅移鍵控
5.2.2二進制頻移鍵控
5.2.3二進制相移鍵控
5.3二進制數字調制系統的性能分析
5.3.12ASK系統的性能
5.3.22FSK系統的性能
5.3.32PSK及2DPSK系統的性能
5.3.4二進制數字調制系統性能比較
5.4多進制數字調制解調
5.4.1多進制幅移鍵控
5.4.2多進制頻移鍵控
5.4.3多進制相移鍵控
5.5正交幅度調制
5.5.1QAM調制解調原理
5.5.2QAM的抗噪性能
5.6數字調制中的載波提取和形成
5.6.1直接法
5.6.2插入導頻法
本章小結
思考題與習題
第6章差錯控制
6.1差錯控制的基本概念
6.1.1差錯分析
6.1.2差錯控制方式
6.2檢錯與糾錯
6.2.1檢錯和糾錯的原理
6.2.2編碼效率
6.2.3碼距與檢錯糾錯能力
6.2.4糾錯編碼的分類
6.3簡單差錯控制編碼
6.3.1奇偶監(jiān)督碼
6.3.2恒比碼
6.3.3正反碼
6.3.4重復碼
6.3.5群計數碼
6.4漢明碼
6.5線性分組碼
6.5.1監(jiān)督矩陣
6.5.2生成矩陣
6.5.3校正子和檢錯
6.5.4線性分組碼的主要性質
6.5.5線性分組碼不能檢錯的概率
6.6循環(huán)碼
6.6.1循環(huán)特性
6.6.2生成矩陣
6.6.3編碼方法
6.6.4解碼方法
6.6.5縮短循環(huán)碼
6.6.6檢錯能力
6.7卷積碼
6.7.1基本概念
6.7.2矩陣形式
6.8交織碼
本章小結
思考題與習題
第7章數據交換技術
7.1數據交換概述
7.2電路交換
7.2.1電路交換原理
7.2.2電路交換的特點
7.3報文交換
7.3.1報文交換原理
7.3.2報文交換的特點
7.4分組交換
7.4.1分組交換原理
7.4.2分組交換的特點
7.4.3分組的傳輸方式
7.4.4分組長度的選取
7.5幀方式
7.6幾種數據交換技術的比較
本章小結
思考題與習題
第8章通信協議
8.1開放系統互連參考模型
8.1.1通信協議及分層結構
8.1.2開放系統互連參考模型
8.2物理層協議
8.2.1物理層的接口特性
8.2.2常用的物理層標準
8.3數據鏈路傳輸控制規(guī)程
8.3.1基本概念
8.3.2數據鏈路控制規(guī)程的功能
8.4分組交換協議——X.25建議
8.4.1X.25建議概述
8.4.2X.25建議的物理層
8.4.3X.25建議的鏈路層
8.4.4X.25建議的分組層
8.5幀中繼協議
8.5.1概述
8.5.2幀中繼的體系結構
本章小結
思考題與習題
第9章數據通信網
9.1數據通信網概述
9.1.1數據通信網的構成
9.1.2數據通信網的分類
9.2電路交換網
9.2.1公共交換電話網
9.2.2綜合業(yè)務數字網
9.3分組交換網與幀中繼網
9.3.1分組交換網
9.3.2幀中繼網
9.4數字數據網
9.4.1數字數據網概述
9.4.2DDN網絡的結構
9.4.3DDN網絡業(yè)務與用戶接入
9.5ATM網
9.5.1基本概念
9.5.2原理及特點
9.6城域網
9.6.1城域網的定義
9.6.2城域網的組成
9.6.3城域網的特點
9.6.4城域網的應用
9.7無線網絡
9.7.1無線網絡的基本概念
9.7.2無線網絡的分類
9.7.3無線網絡的拓撲結構
9.8移動通信
9.8.1移動通信的基本概念
9.8.2移動通信的分類
9.8.3移動通信的特點
9.8.4移動通信系統的組成
9.8.5移動通信系統的基本工作原理
本章小結
思考題與習題
附錄
附錄AQ函數和誤差函數
附錄B縮寫詞中英文對照表
參考文獻