搜索
SpecialEnglishforElectronicInformationEngineeringSunJingCollegeofPhysicsandMechatronicsEngineeringUnit10CharacteristicsofDataTransmissionCircuits数据传输电路的特性【BasicKnowledge】Whatisdatacommunication?–数据通信是将数据信号加到数据传输信道上进行传输，到达接收地点后再正确地恢复出原始发送的数据信息。Whyweusedatatransmissioncircuits?–数据传输的准确性和可靠性要求高–传输速率高，要求接续和传输响应时间快–通信持续时间差异大Unit10CharacteristicsofDataTransmissionCircuitsIntroduction–datatransfer：数据传送–feasible：可行的；合理的–emerge：呈现–sophisticated：复杂的Unit10CharacteristicsofDataTransmissionCircuits【译文】当快速传送数据更为必要和可行时，数据通信也就变得更加重要。换句话说，数据通信的出现是复杂计算机系统发展的必然结果。Unit10CharacteristicsofDataTransmissionCircuitsPart1BandwidthrequirementsParagragh1–instance：场合；实例，要求–datastream：数据流•代表传输中所使用的信息的数字编码信号序列。–transition：过渡；转变–voltagelevel：电压电平Unit10CharacteristicsofDataTransmissionCircuitsParagragh1–binary：['bainəri]二进制•octal：['ɔktl]八进制•decimal：['desiməl]十进制•hexadecimal：[heksə'desɪm(ə)l]十六进制–dataword：数据字–aseriesof：一系列–halfcycle：半周期–negative：负的–positive：正的Unit10CharacteristicsofDataTransmissionCircuits0000111100001111foursquarewaveswitheachnegativehalfcycleequaltoeachpositivehalfcycleasinglesquarewavewithnegativeandpositivehalfcyclesequalUnit10CharacteristicsofDataTransmissionCircuits【译文】带宽需求多数情况下，数据由脉冲型能量构成。数据流类似于方波信号，能迅速从一个电压电平跳变到另一个电平，其重复速率取决于数据字的二进制表示方式。例如，如果一个8比特字的值为01010101，电压波形将显示为一连串的四个方波，且每个负半周期等于每个正半周期。但是，如果数据字为00001111，则电压图形显示为正负半周期比第一个例子中的长且相等的单个方波。Unit10CharacteristicsofDataTransmissionCircuitsParagragh2–utilize：利用–appropriate：合适的，适当的–telephonechannel：电话信道–accepted：公认的–industry：产业–certain：某，某一(些)；相当的，一定程度的–HF：highfrequency，高频–encompass：包含–componentofspeech：语音分量–intelligibility：清晰度，可懂度–recognition：可识别性–attenuate：衰减–interferewith：干扰Unit10CharacteristicsofDataTransmissionCircuits【译文】由于许多数据利用电话信道传输，因此必须考虑电话信道的带宽。国际上公认的标准电话信道的频率范围是从300到3400Hz，在信息产业中称之为4kHz信道。在某些复杂或高成本的应用中，例如高频无线电或海底电缆中，使用的是3kHz电路，其频率范围是从300到2800Hz。两种信道都没有包含所有的声谱，但每种信道都覆盖了语音频谱的范围并包含足够的语音分量，从而保证了语音的可懂度和可识别性。使用滤波器可以使信道带宽以外的信号衰减，那样就不会干扰其他信号。Unit10CharacteristicsofDataTransmissionCircuitsParagragh3【译文】当数据通过电话信道发送时，速度必须加以限制以保证传输数据所需的带宽不超过电话信道带宽。数据传输越快，就需要越大的带宽容纳数据。Unit10CharacteristicsofDataTransmissionCircuitsPart2DataTransmissionSpeedsParagragh1–aspect：方面；因素–signalingspeed：通信速度–baudrate：波特率–duration：宽度–bitrate：比特率–signalingpulse：信号脉冲–insuchaway：这样–placeon：把…放在…上；把…强加于…Unit10CharacteristicsofDataTransmissionCircuits【译文】数据传输速度数据传送速率取决于传输信道的一些因素，其中通信速度是非常重要的。传输工程师经常把通信信道的传输速度称为信道的波特率。波特是通信速度的一个重要单位。在所有脉冲宽度都相等的系统中，波特率等于信号脉冲传输时的最大速率。一般认为波特率和比特率是不同的。例如在二进制系统中，每个信号脉冲只有一个信息比特，波特率和比特率是相同的。而在每个信号脉冲编码为多个信息比特的系统中，信息的比特率将大于波特率。Unit10CharacteristicsofDataTransmissionCircuitsParagragh2–observation：观察记录–electricalengineer：电气工程师–Nyquist：奈奎斯特–theoretical：理论上的；理论上存在的–distortion：失真Unit10CharacteristicsofDataTransmissionCircuits【译文】为了将波特率和带宽联系起来，我们利用二十世纪的电气工程师奈奎斯特的观察记录。奈奎斯特确定了在一个传送周期内最大可以包含两波特。该结论的意思是，在波特中最大通信速度等于信道带宽的两倍。上述内容在理论上正确的，但这只能在没有噪声或失真的理想信道中才能实现。Unit10CharacteristicsofDataTransmissionCircuitsParagragh3–Bellsystem：贝尔系统–dataset：数据集–2-bitpair：2位数据对–nonencodeddata：非编码数据Unit10CharacteristicsofDataTransmissionCircuits【译文】如上所述，波特是通信速度的单位，但是信息传递时的速率可以等于或不同于波特率。当通信速度大于波特率时，多电平编码的数据元素可提供的信息传递速率大于波特率。例如，在贝尔系统的201A和201B数据集中，数据流转换为2比特数据对。每个2比特数据对只有四个值，即00、01、10或11。在数据集中，每个2比特数据对可转换为一个相位值，00代表90度，01代表180度，10代表270度，11代表0度。称每个2比特元素为二位二进制位。因此，这是四电平编码。二位二进制位编码数据可以使用非编码数据一半的波特进行传输。Unit10CharacteristicsofDataTransmissionCircuitsParagragh4–drawback：缺点–detect：检测–reliably：可靠地；可靠性–relatively：相对地–valuable：有价值的，极有用的–noiseless：无噪声的Unit10CharacteristicsofDataTransmissionCircuits【译文】多电平编码可用于加快信息传递，但它也有缺点。当每个信号元素有多个值，例如前面提到的只有ON或OFF两个值时，它会降低可靠检测码值的能力。虽然有此限制，但给定一个相对无噪声和无失真的信道，多电平编码可以有效的改善传输效率。Unit10CharacteristicsofDataTransmissionCircuitsParagragh5–idealexpectation：理想期望值–upperlimit：上限–realizable：可实现的，可实行的–channelcapacity：信道容量–signal-to-noiseratio：信噪比（缩写为SNR；数学表示为S/N）–otherthan：不同于–weightagainst：权衡；衡量–advanced：高级的Unit10CharacteristicsofDataTransmissionCircuits【译文】香农－哈特利定律提出了一个理想期望值，而这在现实中是不能实现的。虽然如此，它可以设置信道的上限，并通过改善连续编码的性能来增加信道容量。例如，在带宽为3100Hz、信噪比为30dB的电话线路中，对该标准信道而言，可得到香农－哈特利最大比特率为30880位/秒。而一般系统中，电话线路的数据速率限制在最大速率约为10800位/秒左右。噪声抑制了较快的数据速率，这与信道中的噪声（不同于随机噪声）和其他限制有关。电话线路上传输较快数据速率的优势，可由高级数据通信系统的设计和实现成本来衡量。Unit10CharacteristicsofDataTransmissionCircuitsPart3NoiseParagragh1–randomnoise：随机噪声–impulsenoise：脉冲噪声•impulseresponse：脉冲响应，冲激响应•stepresponse：阶跃响应–samplingtheorem：采样定理–interpret：解释–amplitude：幅度–potential：电位；潜在的–noise-induced：噪声诱发的–impairment：损害，损伤–actual：实际的，现实的Unit10CharacteristicsofDataTransmissionCircuits*图10-1伴有噪声脉冲数据流01噪声脉冲Unit10CharacteristicsofDataTransmissionCircuitsParagragh1【译文】噪声香农—哈特利定律只与随机噪声有关，但脉冲噪声对信号也是有害的。采样定理说明当采样信号的速率至少等于带宽的两倍时，即可确定该信号的所有值。噪声会影响采样过程。因为如果噪声脉冲发生在采样过程中，并且幅度等于或大于系统设定的可识别最小电平，那么这个噪声脉冲将被识别为一个数据位(见图10-1)。脉冲噪声的电位成为误差源，并随每个码元素电平数的增加而增加。当速率达到上例中提到的30880bps时，每个码元素将需要五个电平。无噪信道必需消除噪声引发的数据误差，但现实中并不存在无噪声信道。在实际的4kHz信道中，噪声与其他损害将数据速度限制到10800bps或更低。Unit10CharacteristicsofDataTransmissionCircuitsParagragh2【译文】通过增加信噪比，可以减少数据信道中噪声的影响。例如在理想的3kHz信道中，奈奎斯特速率(即带宽的2倍)为6000bps。二进制系统利用该信道传输时，要求最小信噪比为3:1，即4.8分贝。可以根据式(10.1)计算得出：S/N=2NR/δf-1(10.1)其中，S/N是信噪比；NR是奈奎斯特速率；δf是信道带宽。对于理想3kHz信道有：S/N=26000/3000-1=3