数据通信的理论基础

数据通信系统分为三大部分，即源系统、传输系统和目的系统：

信道的几个基本概念

从通信的双方信息交互方式来看，可以有以下三种基本方式：

1. 单工通信，即只有一个方向的通信而没有反方向的交互。无线电广播或有线电广播以及电视广播就属于这种类型。
2. 半双工通信，即通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送。
3. 全双工通信，即通信的双方可以同时发送和接受信息。

来自信源的信号常称为基带信号。计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。为了解决这一问题就必须对基带信号进行调制。

最基本的带通调制方法有：

1. 调幅AM,即载波的振幅随基带数字信号而变化。例如，0或1分别对应无载波或有载波输出。
2. 调频FM，即载波的频率随基带数字信号而变化。例如，0或1分别对应于频率f1或f2。
3. 调相PM，即载波的初始相位随基带数字信号而变化。例如，0或1分别对应于相位0度或180度。

信道的极限容量

1. 信道能够通过的频率范围
具体的信道所能通过的频率范围之有限的。信号中的许多高频分量往往不能通过信道，上图中在接收端的信号波形失去了码元之间的清晰界限，这种现象叫做码间串扰。在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰的问题，使接收端对码元的识别成为不可能。
如果信道的频带越宽，也就是能够通过的信号高频分量越多，那么就可以用更高的速率传送码元而不出现码间串扰。

2. 信噪比
信噪比就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比。信道的宽带或信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率就越高
(香农公式的意义在于：只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。)
对于频带宽度已确定的信道，如果信噪比不能在提高了，并且码元传输速率也达到了上限值，还有提高信息传输速率的办法就是用编码的方法让每一个码元携带更多的比特信息量。