通信原理学习3-通信系统传输方式
通信系统分类
按照传输方式的不同,通信系统可分为基带传输系统和频带传输系统。基带传输系统用于传输基带信号,如市话系统、计算机局域网等。已调信号是一种频带信号,频带传输系统用于传输调制以后的信号,如广播系统，卫星通信系统等。
当然，除了按照传输方式分类，还有许多其他的分类方法，比如：
按照业务类型，可分为语音通信、非语音通信；
按照信号类型，可分为模拟通信系统、数字通信系统；
按照信道类型，可分为有线（信道）通信系统、无线（信道）通信系统；
按照复用方式，可分为频分复用通信系统、时分复用近信系统、波分复用通信系统、码分复用通信系统等。
按照多址方式，可分为频分多址通信系统、时分多址通信系统、码分多址通信系统等。
通信系统传输方式
信号在信道中传输,可采用多种方式,包括串行传输和并行传输,单工传输、半双工传输和全双工传输,异步传输和同步传输。
1.串行传输和并行传输
在数据终端之间进行通信时,根据一次传输数据的位数多少,可将数据传输方式分为串行传输和并行传输。
在串行传输系统中,数据流的各个比特按照顺序一位接一位地在一条信道上传输,收发双方只需要一条传输通道。显然,同步是重要的,收发双方要保持位同步和字符同步。在二进制传输方式中,一个码元就是一个比特,一个字符用几位二进制码的一种组合来表示,这种组合称为码组。串行传翰方式实现容易,在通信系统中是一种较为常用的传输方式。
在并行传输系统中,一个编码字符的所有比特是同时传送的,码组的每一位都单独使用一条通道,如图1.4所示,并行传输通常用于现场通信或计算机与外设之间的数据传输。
2.异步传输和同步传输
同步的概念：在传送数字信号时,接收端必须有与数据比特同频率的时钟来指挥逐位读取数据。在接收端使数据比特与时钟在频率和相位上保持一致的机制称为同步。
为了能够正确地对接收的比特序列采样,接收端就必须知道它所接收的每一个比特到达的时刻和持续时间。如果不采取措施使接收端时钟与发送端时钟严格同步,就会产生数据恢复错误。常用的两种同步方法是字符同步和位同步，也叫异步传输和同步传输。
1）异步传输
异步传输每次只传一个字符，用起始位和停止位来指示被传输字符的开始和结束。异步传输的每个字符由4个部分组成：起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。字符的传输由起始位引导(低电平),表示字符的开始,起始位占1位的时间。数据由5~8位组成。被编码的字符后面通常附加1位校验位,采用奇偶校验,也可以没有。在每个字符的校验位后加一个停止位(高电平),表示1个字符的结束。停止位占1、1.5或2位的时间,可根据需要选择。在下一个字符的起始位收到之前,线路一直处于高电平状态,接收方根据从高电平到低电平的跳变来识别一个新字符的开始,如图1.6所示。
异步传输方式的每个字符的发送都是独立和随机的,以不均匀的速率传输,所以这种方式被称为异步传输。异步传输方法简单,但每个字符要有2~3位的附加位,故传输效率低。例如,传输一个ASCⅡ字符,每个字符有7位,若停止位用2位,加上1位校验位和1位起始位共计11位。11位传输码中只有7位是有用信息,效率仅为64%。
2）同步传输
同步传输不是以一个字符而是以一个数据块为单位进行传输。为了使接收方能准确地确定数据块的开始和结束,需在数据块的前面加上一个前同步比特序列,表示传输数据块的开始;在数据块的后面加上一个后同步比特序列,表示传输数据块的结束:此外,还要在数据块中加入控制信息比特,如地址等。加有前、后同步和控制信息的数据块称为一帧。具体的格式取决于所使用的传输控制规程,图1.7所示为面向字符型和面向比特型的帧结构。面向字符型帧，每个数据块以一个或多个同步字符SYN作为开始,以一个确定的控制字符结束。面向比特型的帧,如采用高级数据链路控制(HDLC)规程,则帧用标志宇段01111110标示一帧的开始和结束。
在实际中,人们常将同步传输称为同步通信,异步传输称为异步通信。同步通信的效率要比异步通信的效率高,因此同步通信方式更适用于高速数据传输。
3.单工、半双工与全双工传输
如果通信仅在点到点之间进行,按照信号传输方向和时间的关系,传输方式可分为类:单工传输,半双工传输和全双工传输。
1）单工传输
在单工传输方式中,信号只能在一个方向传输,任何时候都不能进行相反方向的传输。如图1.8(a)所示。无线电广播、广播电视都是单工传输的例子。收音机、电视机只能接收信号,而不能向电台、电视台发送信号。
2）半双工传输
在半双工传输方式中,信号可以在两个方向上传输,但不能同时传输,它们必须交替进行。一段时间内只能允许向一个方向传输,这种方式使用的信道是一种双向信道,如图1.8(b)所示。对讲机就是半双工传输的例子。
3）全双工传输
在全双工传输方式中,信号可以同时在两个方向上传输,如图1.8(c)所示,全双工通信系统的每一端都设有发送装置和接收装置,用于信号的发送和接收。全双工方式使用的也是一种双向信道。
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