江蘇專轉(zhuǎn)本計(jì)算機(jī)12第一章微電子技術(shù)與通信技術(shù)

1、江蘇專轉(zhuǎn)本電腦 12 第一章微電子技術(shù)與通信技術(shù) .txt28 生活是一位睿智的長者，生活是一 位博學(xué)的老師，它常常春風(fēng)化雨，潤物無聲地為我們指點(diǎn)迷津，給我們?nèi)松膯⒌稀２灰?惜自己的愛，敞開自己的胸懷，多多給予，你會發(fā)現(xiàn)，你也已經(jīng)沐浴在了愛河里。 本文 由 yanyufenfei 奉獻(xiàn)ppt 文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT,或下載源文件到本機(jī)查看。第 1章 微電子技術(shù)與通信技術(shù) 章 電子信息技術(shù)現(xiàn)代信息技術(shù)的特點(diǎn)：現(xiàn)代信息技術(shù)的特點(diǎn)：的特點(diǎn) 子技術(shù)：-采用電(光)子技術(shù)： 采用電 采用 -以電腦為根底(computer_based) 為根底(以電腦為根底 comput

2、er_based) -以軟件為核心(software_centric) 為核心(以軟件為核心software_centric)現(xiàn)代信息技術(shù)領(lǐng)域：現(xiàn)代信息技術(shù)領(lǐng)域：-微電子，通信,播送，電腦，微電子，微電子 通信,播送，電 腦 , 遙感遙測 , 自動控制 , 機(jī)器人等 遙感遙測 , 自動控制 ,信息技術(shù)三大根底技術(shù) 信息技術(shù)三大根底技術(shù) 1. 微電子技術(shù) 微電子技術(shù)集成電路 集成電路 技術(shù) 2. 通信技術(shù) 通信系統(tǒng) 通信技術(shù) 通信系統(tǒng) 3. 電腦技術(shù) 電腦技術(shù) 技術(shù)數(shù) 字技術(shù) 數(shù)字技術(shù)微電子技術(shù)1.1.1 微電子技術(shù)與集成電路 微電子技術(shù) ： 微電子技術(shù) ： 集成電路為核心的微電子技 術(shù)是在電子

3、電 以集成電路為核心的微電子技術(shù)是在電子電 路和系統(tǒng)的超小型化和微型化過 程中逐漸形成和 路和系統(tǒng)的超小型化和微型化過程中逐漸形成和超小型化 開展起來的 .開展起來的 .電子電路使用的根底元件的演變 ： 電子電路使用的根底元件的演變 ： 元件的演變 真空 電子管 晶體管 中小規(guī)模集成電路 大規(guī)模超大規(guī)模集成電路電子電路使用的根底元件的演變真空電子管 在這個階段產(chǎn)生了播送 ， 在這個階段產(chǎn)生了播送 ，電 無線電通信 ，儀器儀表 ， 視，無線電通信 ，儀器儀表 ，自 動化技術(shù)和第一代 第一代電子電腦 動化技術(shù)和第一代電子電 腦 晶體管 1948 年創(chuàng)造 ， 再加上印制電 年創(chuàng)造 ， 年創(chuàng)造 路組裝

4、技術(shù)的使用 ， 路組裝技術(shù)的 使用 ， 使電子電路 在小型化方面前進(jìn)了一大步 ， 在小型化方面前進(jìn)了一大步 ， 產(chǎn) 生了第二代 第二代電腦 生了第二代電腦電子電路使用的根底元件的演變集成電路 集成電路 (Integrated Circuit， ，簡稱 IC)： 簡稱 ：這是 20世紀(jì) 年代出現(xiàn) ，以 這是 世紀(jì) 50年代出現(xiàn) ， 世紀(jì) 年代出現(xiàn) 半導(dǎo)體單晶片作為 材料 作為材料 ， 半導(dǎo)體單晶片作為材料 ， 經(jīng)平面 工藝加工制造 ， 大量晶體管 ， 工藝加工制 造， 將大量晶體管 ， 電阻等元器件及互連線構(gòu)成的電 電阻等元器件及互連線構(gòu)成的電 子線 路集成在基片上 ， 構(gòu)成的一 子線路集成在基

5、片上 ， 個微型化的電路或系統(tǒng) . 微型化的電路或 系統(tǒng) . 現(xiàn)代集成電路使用的半導(dǎo)體 材料通常是硅 材料通常是硅 (Si)， 也可以是化 ， 也可以 是化 如砷化鎵(GaAs)等.合物半導(dǎo)體如砷化鎵等 合物半導(dǎo)體如砷化鎵集成電路的特點(diǎn)是：體積小，重 集成電路的特點(diǎn)是 體積小， 特點(diǎn) 量輕，可靠性高 . 量輕，可靠性高 .小規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路集成電路的規(guī)模根據(jù)所包含的晶體管數(shù)目分為 ： 根據(jù)所包含的晶體管數(shù)目分為 ：集成電路規(guī)模 小規(guī)模集成電路 (SSI) 規(guī)模集成電路 ( ) 中規(guī)模集成電路 (MSI) 規(guī)模集 成電路( ) 大規(guī)模集成電路 (LSI) 規(guī)模集成電路 ( ) 超大規(guī)

6、模集成電路 ( 超大規(guī)模集成電路 (VLSI) 規(guī)模集成電路 ) 極大規(guī)模集成電路 ( 極大規(guī)模集成電路 (ULSI) 規(guī)模集成電路 ) 集 成度 個電子元件 集成度 個電子元件 <100 1003000 300010 萬 萬 10 萬 100 萬 萬 萬 >100 萬 萬集成電路分類根據(jù)所用晶體管結(jié)構(gòu) , 電路和工藝分為 : 根據(jù)所用晶體管結(jié)構(gòu) 電路和工藝分為 所用晶 體管結(jié)構(gòu),分為：雙極型雙極型Bipolar集成電路金屬-氧化物-半導(dǎo)體MOS集成電 路 金屬-氧化物 -半導(dǎo)體 雙極-金屬-氧化物 -半導(dǎo)體集成電路 Bi-MOS 等 雙極-金屬-氧化物 - 半導(dǎo)體集成電路 等 集

7、成電路 根據(jù)集成電路的功能分為 ： 根據(jù)集成電路的功能分為 ： 集 成電路的功能分為 數(shù)字集成電路 如邏輯電路 ,存儲器,微處理器, 集成電路如邏輯電路 數(shù) 字集成電路 如邏輯電路 , 存儲器 , 微處理器 , 微控制器 , 數(shù)字信號處理器等 微控制器 , 數(shù)字 信號處理器等 模擬集成電路 又稱為線性電路 , 如信號放大器 , 集成電路 又稱為線性電路 模擬集成電路 又稱為線性電路 , 如信號放大器 , 功率放大器等 功率放大器等 根據(jù)用途分 為： 根據(jù)用途分為 ： 用途分為 通用集成電路 通用集成電路 專用集成電路 集成電路 專用 集成電路 ASIC 微電子技術(shù)與集成電路集成電路芯片 是微電

8、子技術(shù)的結(jié)晶 , 它們是 集成電路芯片是微電子技術(shù)的結(jié)晶 集成 電路芯片 是微電子技術(shù)的結(jié)晶 , 電腦的核心 . 電腦的核心 .微電子技術(shù)與集成電路集成電路是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)和信息社會的根底 集成電路是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)和信息社會的 是 現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)和信息社會的根底 集成電路是改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù) 是改造和提升 傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù) 集成電路是改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的 2000 年世界半導(dǎo)體產(chǎn)值達(dá) 年世界 半導(dǎo)體產(chǎn)值達(dá) 2000億美元 億美元 年世界半導(dǎo)體產(chǎn)值達(dá) 電子信息產(chǎn)品市場總額超過 1 萬億 美元 電子信息產(chǎn)品市場總額超過 萬億美元 據(jù)預(yù)測 ： 未來十年內(nèi)世界半導(dǎo)體的年平均增長 據(jù)預(yù)測 ： 率將

9、達(dá) 15%以上,2022 年全世界半導(dǎo)體的年銷 以上 , 率將達(dá) 以上 年全世界半導(dǎo)體 的年銷 售額可到達(dá) 60008000 億美元 , 將支持 億美元 , 售額可到達(dá) 億美元 將支持 45 萬 萬 億美元的電子裝備市場 . 億美元的電子裝備市場 .集成電路的制造集成電路的制造 ： 多道工序 集成電路的制造 ：400 多道工序硅平面工藝 硅襯底 晶圓剔除,分類 剔除, 芯片封裝 集成電路成品測試 成品集成電路的開展趨勢集成電路的工作速度 集成電路的工作速度 主要取決于組成邏輯門電路的晶體管的尺寸 晶體管的尺寸 , 主要取決于組成邏輯門電路的晶體管的尺寸 , 晶體管的尺寸越小 , 其極限工 作頻

10、率越高 , 晶體管的尺寸越小 , 其極限工作頻率越高 , 門 電路的開關(guān)速度就越快 . 芯片上 電路元件的線 電路的開關(guān)速度就越快 . 芯片上 電路元件的線 越細(xì) , 條 越細(xì), 相同面積 的晶片可容納的晶體管就越 多 , 功能就越強(qiáng) , 速度也越快 . 功能就越強(qiáng) , 速度也越快 .集成電路的開展趨勢提高集成度 ,關(guān)鍵在縮小門電路面積 提高集成度 , 集成電路特點(diǎn) ：體積小,重量輕,可靠 性高 集成電路特點(diǎn) ：體積小,重量輕, Moore 定律 Moore 定律 單塊集成電路的集成度平均每 18 個月 個月翻一單塊集成電路的集成度平均每24個月翻一 番 一一GordonE.Moore,196

11、5 年 Gordon E.Moore,1965 年 Intel 公司創(chuàng)始人 Intel 公司創(chuàng)始人集成電路的開展趨勢Intel 公司 年來微處理器集成度的開展 公司 30 年來微處理器集成度的開展 公司晶體管數(shù)Pentium 4 Pentium III10,000,000 100,000,000Pentium II Pentium1,000,00080386 8028680486 100,0008086 8080 8008 400410,000 1,0001970197519801985199019952000集成電路技術(shù)的開展趨勢年度年度年工藝m工藝m晶體管M晶體管面積面積mm2連線層數(shù)晶圓

12、直徑mm晶圓直徑 mm mm引腳數(shù)目 功耗功耗w 1999 0.18 23.8 340 6 300 700 902001 0.13 47.6 1.6 340 7 300 2004 0.09 135 2.0 390 8 350 957 130 2022 0.06 539 2.655468 9 400 2022 0.014 3500 10 901 10 450 3350 183時鐘頻率 GHz 1.2 時鐘頻率 集成電路的開展趨勢卩m工藝制造生產(chǎn) 已采用0 13卩m工藝制造生產(chǎn)卩卩m工藝制造生產(chǎn)的 CPUAMD有采用0 13卩m工藝制造生產(chǎn)的 CPU卩m工藝制造生產(chǎn)的 1卩m微米=1/1,000,

13、000米卩m微米=1/1,000,000 微米 美國半導(dǎo)體協(xié)會 SIA 預(yù)測, 到 2022 年將能到達(dá) 美國半導(dǎo)體協(xié)會 SIA 預(yù)測，2022年將能到達(dá)SIA預(yù)測18吋晶圓和0.070.05微米的工藝吋晶圓和0.07微 米的工藝.18吋晶圓和0.070.05微米的工藝.在未來十 年時間里，集成電路的技術(shù)還將繼 續(xù)遵循 Moore 年時間里 ,集成電路的技術(shù)還將繼續(xù)遵循 Moore 定律得到進(jìn)一步的開展 集成電路的開展趨勢卩卩卩m時，就會產(chǎn)生 很多的問題，而光子電腦 很多的問題，就可以防止.就可以防止. 集成電路的開展趨勢量子電腦 是運(yùn)用量子力學(xué)來設(shè)計(jì)的 ， 量子力學(xué)來設(shè)計(jì)的 這是運(yùn)用量子力學(xué)

14、來設(shè)計(jì)的 ， 它們的特點(diǎn)是其潛在的運(yùn)算速度將 更大于電子電腦 . 從理論上說 ， 更大于電子電腦 . 從理論 上說， 它們的速度提高可以說是沒有止境 的，因?yàn)榱孔佑?jì)算技術(shù)可以在同一 時間內(nèi)執(zhí)行各 種操作 ， 時間內(nèi)執(zhí)行各種操作 ， 同時有足夠 的能力來完成現(xiàn)在電子電腦還很 難完成的任務(wù) ， 難完成的任務(wù) ，比方說完成密碼的 破譯和語音的識別等等 .因此， 破譯和語音的識別等等 .因 此， 歐 洲已經(jīng)成立了量子電腦研究所 ， 洲已經(jīng)成立了量子電腦研究所 ， 現(xiàn)在估計(jì) ， 現(xiàn)在估計(jì) 量子電腦可能會在今 后的十五年左右出現(xiàn) . 后的十五年左右出現(xiàn) .圖為一種可瞬間進(jìn) 行圖像數(shù)據(jù)計(jì)算的 光電電腦集成電

15、路的開展趨勢分子電腦 現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出來一種能 夠由氮?dú)夂投然紒黹_動和 閉關(guān)的分子電腦 ， 閉關(guān)的分子電腦 ，這種超高 速的微型電腦離現(xiàn)實(shí)已經(jīng)很 近了. 近了.這種技術(shù)將會導(dǎo)致只需 要利用立體和光線就能夠產(chǎn)生 新的， 新的 ，甚至能夠思考的電腦 來解決目前晶體管的物理 局限, 來解決目前晶體管的物理局限 , 使得未來的電腦的功能大大 的增加 ,尺寸大大的縮小 的增加 , 尺寸大大的縮小 .集成電路的開展趨勢生物電腦 實(shí)際上就是隨著生物技術(shù)的開展 , 實(shí)際上就是隨著生物技術(shù)的開展 , 人們將模 仿人的 大腦制造一種用基因?qū)W的機(jī)制來開發(fā)的新一代電腦 . 基因?qū)W的機(jī)制來開發(fā)的新一代 電腦 大腦制造

16、一種用基因?qū)W的機(jī)制來開發(fā)的新一代電腦 . 現(xiàn)在生物電腦的模型已經(jīng)出來 . 現(xiàn)在生物電腦的模型已經(jīng)出來 . 以色列的科學(xué)家 制造了一個有可能會比單個活細(xì)胞還要小的 電腦的模 型. 這么微小的電腦也可能將在我們的體內(nèi)漫游 ,監(jiān) 這么微小的電腦也可能將在我 們的體內(nèi)漫游 , 視我們的健康 . 視我們的健康 . 也許會糾正它所發(fā) 現(xiàn)人體內(nèi)哪個地方脂肪的 堆積, 現(xiàn)人體內(nèi)哪個地方脂肪的堆積 ,幫 助解決問題 . 助解決問題 . 其實(shí)每一個細(xì)胞實(shí)際 上 都是一個復(fù)雜的生物機(jī)件 , 上都是一個復(fù)雜的生物機(jī)件 , 一個 系統(tǒng) . 用這么一種仿生技術(shù)來 制造 系統(tǒng) . 生物電腦 . 生物電腦 .1.2 通信技術(shù)

17、1.2.1 概述 概述通信: 各種信息的傳遞 通信 :現(xiàn)代通信 :使用電波或光波雙向傳遞信息的 現(xiàn)代通信 : 技術(shù) 電信 技術(shù) 電信 通信三要素 : 通信三要素 : 信源 信息的發(fā)送者 信源 信息的發(fā)送者 信宿 信息的接 收者 信宿 信息的接收者 信道 信道 信息的載體與 傳播媒介 傳播媒介 通信系統(tǒng)模 型 : 通信系統(tǒng)模型 :通信線路 信道 信源 產(chǎn)生和發(fā)送信 息的一端 信宿 接收信息 的一端噪聲 外界的干擾編碼器 復(fù)用 信源 宿 解碼器 分路 解碼器 分路信道復(fù)用 編碼器 信源 分路 解碼器 分路 解碼器 宿通信系統(tǒng)也稱電信網(wǎng)組成：通信系統(tǒng)也稱電信網(wǎng)組成：電信網(wǎng)-終端設(shè)備 例如: 機(jī) 終端

18、設(shè)備 例如: 機(jī) 傳輸設(shè)備 例如: 線 傳輸設(shè)備 例如: 線 交換 設(shè)備 例如 ： 程控交換機(jī) 交換設(shè)備 例如 ： 程控交換機(jī) 通信系統(tǒng) 電信網(wǎng) 通信系統(tǒng) 電信網(wǎng) 分類按業(yè)務(wù)種類 ： 網(wǎng),電報(bào)網(wǎng) ,數(shù)據(jù)通信網(wǎng) , 業(yè)務(wù)種類 ： 網(wǎng),電報(bào)網(wǎng) ,數(shù)據(jù)通信網(wǎng) , 通 信網(wǎng), 通信網(wǎng) ,圖像通信網(wǎng)等 效勞區(qū)域范圍 ：本地電信網(wǎng) ,農(nóng)村電信網(wǎng) , 按效勞區(qū)域范圍 ： 本地電信網(wǎng) ,農(nóng)村電信網(wǎng) , 長途電信網(wǎng) , 移動通信網(wǎng) ,國際電信網(wǎng)等 長途電信網(wǎng) ,移動通信網(wǎng) , 按信息信號形式 ： 模擬通信網(wǎng) ,數(shù)字通信網(wǎng) , 信息信號形式 ：模擬通信網(wǎng) ,數(shù)字通信網(wǎng) , 數(shù)字模 擬混合網(wǎng)等 按傳輸媒體分類 傳輸

19、媒體分類按傳輸媒體分類 ： 傳輸媒體分類 ： 分類 - 電纜通信網(wǎng) 光纜通信網(wǎng)短波通信網(wǎng) 微波通信網(wǎng) 衛(wèi)星通信網(wǎng) 低軌道衛(wèi)星移動通信網(wǎng)1.2 .2 數(shù)據(jù)通信根本原理及有關(guān)的根本概念 數(shù)據(jù)通信根本原理及有關(guān)的根本概念 - 信道 - 調(diào)制解調(diào) 編碼器 ：調(diào)制,解碼器 ：解調(diào) 調(diào)制解調(diào) 編碼器 ：調(diào)制,解碼器 ：解調(diào) - 多路復(fù)用 主干信道 多路復(fù)用 主干信道 - 交換信源 編碼器 復(fù)用 復(fù)用 編碼器 信源 信道 宿 解碼器 分路 解碼器 分路 分 路 解碼器 宿 分路 解碼器 信道的根本概念 信道的根本概念信道的定義 ： 信道的定義 ： 媒體 . 向某個方向傳輸信息的媒體 向某個方向傳輸信息的 媒

20、體 . 發(fā)送信道和 一條通信線路通常包含一個發(fā)送信道 一條通信線路通常包含一個發(fā)送信 道和 一個接收信道 接收信道 . 一個接收信道 .信道的種類按傳輸?shù)男盘栴愋涂蓪⑿诺婪譃椋簜鬏數(shù)男盘栴愋涂蓪⑿诺婪譃榭蓪⑿诺婪譃椋?模擬信道:傳輸連續(xù)的模擬信號的信道 模擬信道 信道: 特點(diǎn):頻帶窄,信道利用率高 ; 特點(diǎn):頻 帶窄,信道利用率高 ;受噪聲干擾大 例如：傳輸語音信號的架空明線 ,雙絞線, 例如：傳輸語音 信號的架空明線，雙絞線,傳輸廣 播電視信號的寬帶同軸電纜-數(shù)字信道：傳輸離散的數(shù)字信號 數(shù)字信道 信道 ： 特點(diǎn)： 信號不失真 , 準(zhǔn)確性高 ; 特點(diǎn) ： 信號不失真 , 準(zhǔn)確性高 ;數(shù)字設(shè)備

21、 可大規(guī)模 集成 ， 價(jià)格廉價(jià) ; 易于加密 ; 要求頻帶寬 ， 集成 ， 價(jià)格廉價(jià) ; 易于加密 ; 要求頻帶寬 ， 信 道利 用率低 例如： 例如：傳輸電腦通信所用的信號的基帶 同軸電纜， 同軸電纜，光纜等 按 信號的傳輸媒體分類：信號的傳輸媒體分類分類：-有線信道：電纜,光纜 有線信道：電纜,-無線信道：自由空間 無線信道：2. 調(diào)制解調(diào)調(diào)制解調(diào)根本概念調(diào)制 (Modulation) 調(diào)制 (Modulation) 將基帶數(shù)字信號的波形變換為適合于模擬信道傳 輸?shù)哪M信號波形 . 數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號 ) 信號轉(zhuǎn)換成模擬信號 輸?shù)哪M信號波 形 .( 將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號) 解調(diào)

22、(Demodulation) 解調(diào) (Demodulation) 將由調(diào)制器變換過的模擬信號波形恢復(fù)成原來的 基帶數(shù)字信號波形 . 模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號 信號轉(zhuǎn)換 成數(shù)字信號 ) 基帶數(shù)字信號波形 .( 將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號 ) 根本調(diào)制方法 ： 根本調(diào)制方 法： 調(diào)幅,調(diào)頻, 調(diào)幅,調(diào)頻,調(diào)相3. 多路復(fù)用多路復(fù)用 為了提高線路利用率 , 為了提高線路利用率 , 總是設(shè)法在一條傳輸 線路上 , 傳 輸多個模擬信號 (例如,話路信息) 線路上,傳輸多個模擬信號 (例如,話路信息) 或數(shù)字信號 , 這就是多路復(fù)用 . 或數(shù)字信號 , 這就是多路復(fù)用 . 多路復(fù)用技術(shù)通常有 ： 多路復(fù)用技術(shù)

23、通常 有 通常有 ： 頻分復(fù)用 , 時分復(fù)用 , 碼分復(fù)用 , 頻分復(fù)用 , 時分復(fù)用 , 碼分復(fù)用 , 波分復(fù)用終端 終端 終端 終端 多路復(fù)用器 多路復(fù)用器信道終端 終端 終端 終端多路復(fù)用根本概念 多路復(fù)用根本概念頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用將傳輸線路的頻帶分成局部將傳輸線路的頻帶分成N部分, 每一個 頻帶分成 局部, 局部均可作為一個獨(dú)立的傳輸信道使用 . 局部均可作為一個獨(dú) 立的傳輸信道使用這 樣在一對傳輸線路上可有N對話路信息傳送 對話路信息傳送，樣在一對傳輸線路上可有 對話路信息傳送 , 而每一對話路所占用的只是其中的一個頻段 . 而每 一對話路所占用的只是其中的一個頻段 . 載波通

24、信 , 頻分制通信又稱載波通信 頻分制通信 又稱載波通信 , 它是模擬通 信的主要手段 .時分多路復(fù)用 時分多路復(fù)用 把一個傳輸通道進(jìn)行時間分割以傳送假設(shè)干話 把一個傳 輸通道進(jìn)行時間分割以傳送假設(shè)干話 時間分割 路的信息 . 路的信息 . 把 N 個話路設(shè)備接到 一條公共的通道 個話路設(shè)備接到一條公共的通道 上,按一定的次序輪流的給各個設(shè)備分配 一段使 用通道的時間 . 當(dāng)輪到某個設(shè)備時 , 用通道的時間 . 當(dāng)輪到某個設(shè)備時 , 這個設(shè)備與 通道接通 ,執(zhí)行操作 .與此同時 , 通道接通 ,執(zhí)行操作.與此同時 ,其它設(shè)備與通 道的聯(lián)系均被 切斷.待指定的使用時間間隔一到 , 道的聯(lián)系均被切

25、斷 .待指定的使用時間間隔一到 , 那么通過 時分多路轉(zhuǎn)換開關(guān)把通道聯(lián)接到下一個要 連接的設(shè)備上去 . 時分制通信也稱時間分割通信 時間分割通信 , 連接的設(shè)備上去 . 時分制通信也稱時間分割通信 , 它是數(shù)字 多路通信的主 要方法，因而PCM它是數(shù)字多路通信的主要方法，因而(脈沖編碼調(diào)制通信常稱為時分多路通信 . 脈沖編碼調(diào)制 ) 通信常稱為時分多路通信 . 脈沖編碼調(diào)制 通信常稱為時分多路通 信碼分多路復(fù)用 碼分多路復(fù)用 用于無線移動通信 . 所有移動站點(diǎn) 用于無線移動通信 . 所 有移動站點(diǎn) 例如手 在整個頻段上進(jìn)行傳輸 , 機(jī)在整個頻段上進(jìn)行傳輸 , 多路信號同時傳輸 時采用不同的編碼

26、原理加以區(qū)分 . 不同的編碼原理加以區(qū)分 時采用不同的編碼原理加以區(qū) 分例如，每個站點(diǎn)有一個唯一的m例如，每個站點(diǎn)有一個唯一的m位代碼 芯片序列,當(dāng)需要發(fā)送比特 1 , 當(dāng)需要發(fā)送比特 芯片序列 , 當(dāng)需要發(fā)送比特 1時,站點(diǎn)發(fā)送 其芯片序列 ; 當(dāng)需要發(fā)送比特 0 其芯片序列 ;當(dāng)需要發(fā)送比特 0時，站點(diǎn)發(fā)送其 芯片序列的補(bǔ)碼 芯片序 列的補(bǔ)碼 信道使用的雞尾酒會原理 信道使用的雞尾酒會原理在一個大房間里 一個信道 ， 有許多對人在交談 在一個大房間里 一個信道 ， 有許多對 人在交談 ， 多路信號傳輸 : 多路信號傳輸 : 時分復(fù)用不同對的人輪流交談 ， 一對交談結(jié)束后 不同對的人輪流交談

27、 ， 時分復(fù)用 另一對再接上 另一對再接上 頻分復(fù)用 不同對的人分成不同的組 ， 每組獨(dú)立占 不同對的人分成不同的組， 頻分復(fù)用 用房間內(nèi)的一小塊區(qū)域 ， 用房間內(nèi)的一小塊區(qū)域 ， 各組人同時進(jìn) 行自己的交談 ， 互不干擾 行自己的交談 ， 不同對的人分別用不同語言 其它語言只當(dāng)作噪音不予理會在單一光纖內(nèi)同步傳輸多個不在廣域網(wǎng)的情況下 ， 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是 沒有直接互聯(lián)的節(jié)點(diǎn)間的通信互不干擾 碼分復(fù)用不同對的人分別用不同語言進(jìn)行交談 進(jìn)行交談 ， 碼分復(fù)用 不同對的人分別用不同語言進(jìn)行交談 其它語言只當(dāng)作噪音不予理會 波分多路復(fù)用 在單一光纖內(nèi)同步傳輸多個不同波長的光 同波長的光 不同波長 波， 使

28、得數(shù)據(jù)傳輸速度和容量獲得倍增3.交換技術(shù)交換 : 交換: 在廣域網(wǎng)的情況下 ， 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是局部連接 局部連接 ， 沒有直接互聯(lián)的節(jié)點(diǎn)間的通信 ， 必須經(jīng)過中轉(zhuǎn)節(jié) 必須經(jīng)過中轉(zhuǎn)節(jié) 點(diǎn)的轉(zhuǎn)換才能實(shí)現(xiàn) 才能實(shí)現(xiàn) . 點(diǎn)的轉(zhuǎn)換才能實(shí)現(xiàn) . 這種由中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)參與的 通信 和 系統(tǒng)中兩個 用戶間的通話必須經(jīng)由電 交換. 話交換機(jī)的現(xiàn)象類似 ，也稱為交換 話交換機(jī)的現(xiàn)象類似 ， 也稱為交換 . 中轉(zhuǎn)的節(jié)點(diǎn) 稱為交換節(jié)點(diǎn) 交換節(jié)點(diǎn) . 稱為交換節(jié)點(diǎn) . 交換技術(shù)能為需要通信的電腦建立一個臨 交換技術(shù)能為需要通信的電腦建立一個臨 的通信 鏈路，通信結(jié)束后再撤除鏈路 . 時的通信鏈路 ，通信結(jié)束后再撤除鏈路 .交換

29、技術(shù)有 : 交換技術(shù)有 : 電路交換與分組交換電路交換 線路交換 電路交換 線路交換 為發(fā)送端和接收端建立一條臨時的實(shí)際物理通 為發(fā)送端和接收端建立一條臨時的實(shí)際物理通 供通信雙方使用 ， 通信完畢后 ， 道， 供通信雙方使用 ， 通信完畢后 ， 交換機(jī)內(nèi)的 連線被撤除 . 連線被撤除 . 例如 : 例如 :交換機(jī) 優(yōu)點(diǎn):交換方式簡單 ，適合遠(yuǎn)距離成批數(shù)據(jù)傳輸 ， 優(yōu)點(diǎn):交換方式簡單 ，適合遠(yuǎn)距離成批數(shù)據(jù)傳輸 建立一次連接可傳送大量數(shù)據(jù) . 建立一次連接可傳送大量數(shù)據(jù) . 缺點(diǎn) : 線路利用率低 ， 缺點(diǎn) : 線路利用率低 ， 通信本錢高分組交換 包交換 分組交換 包交換 把需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊分

30、割成假設(shè)干小塊 ， 把需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊分割成假設(shè)干小塊 ， 然后 為每個小 塊數(shù)據(jù)加上有關(guān)的地址信息及分組信息 ， 組成一個數(shù)據(jù)包 塊數(shù)據(jù)加上有關(guān)的地址 信息及分組信息 ， 組成一個數(shù)據(jù)包 也稱為 "分組 ". 數(shù)據(jù)包的長度通常為幾十到幾百個 也稱 為" 分組". 數(shù)據(jù)包的長度通常為幾十到幾百個 字節(jié). 字節(jié) . 這些數(shù)據(jù)包按照類似于流水線的 方式在網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)過 緩沖，轉(zhuǎn)發(fā)而到達(dá)目的地 . 緩沖，轉(zhuǎn)發(fā)而到達(dá)目的地 .通信網(wǎng)絡(luò)中每個結(jié)點(diǎn) 為其相連 的每條鏈路準(zhǔn)備了一個緩沖區(qū) ， 的每條鏈路準(zhǔn)備了一個緩沖區(qū) ， 每個數(shù)據(jù)包按照去 向不同 送入各個緩沖區(qū)排隊(duì) ，

31、 當(dāng)某一條鏈路空閑時 ， 送入各個緩沖區(qū)排隊(duì) ， 當(dāng)某一條鏈路空 閑時，就從相應(yīng)的 緩沖區(qū)中取出一個數(shù)據(jù)包發(fā)送到下一結(jié)點(diǎn) ， 緩沖區(qū)中取出一個數(shù)據(jù)包發(fā)送 到下一結(jié)點(diǎn) ， 下一結(jié)點(diǎn)再進(jìn) 行轉(zhuǎn)發(fā) ， 直至數(shù)據(jù)包到達(dá)接收端 . 行轉(zhuǎn)發(fā) ， 直至數(shù)據(jù)包到達(dá)接收端 接收端的電腦按照數(shù) 據(jù)包的編號 ， 將它們重新組裝成為原來形式的數(shù)據(jù)塊 . 據(jù)包的編號 ， 將 它們重新組裝成為原來形式的數(shù)據(jù)塊 . 優(yōu)點(diǎn): 線路利用率高 ;收發(fā)雙方不需同時工作 , 優(yōu)點(diǎn): 線路利用率高 ;收發(fā)雙方不需同時工作 , 當(dāng)接 收方忙碌時 , 整個網(wǎng)絡(luò)都可以作為它的緩沖 ; 收 方忙碌時 , 整個網(wǎng)絡(luò)都可以作為它的緩沖 ; 可以給

32、數(shù)據(jù) 包建立優(yōu)先級 , 使得一些重要應(yīng)用的數(shù) 據(jù)包能優(yōu)先傳遞 . 包建立優(yōu)先級 ,使得一些重要應(yīng)用的數(shù)據(jù)包能優(yōu)先傳遞 . 缺點(diǎn): 延時長 , 不 宜用于實(shí)時通信或交互通信 . 缺點(diǎn): 延時長 ,不宜用于實(shí)時通信或交互通信 .1.2.3 幾種通信系統(tǒng) 幾種通信系統(tǒng)-有線載波通信-光纖通信-微波通信-衛(wèi)星通信-移動通信1. 有線載波通信 有線載波通信有線載波通信 : 主要傳輸 , 電報(bào), , 數(shù) 有線載波通信 :主要傳輸 , 電報(bào), , 有線 載波通信 也可傳輸播送 ,可視 ,據(jù), 也可傳輸播送 ,可視 , 電視節(jié)目 依據(jù)所用的傳輸介質(zhì), 有線載波通信可分為 : 依據(jù)所用的傳輸介質(zhì) 依據(jù)所用的傳輸

33、介質(zhì) ,有線載波通信可分為 : -明線 載波系統(tǒng)常見應(yīng)用： 系統(tǒng)，傳輸模擬信明線載波系統(tǒng) 常見應(yīng)用 系統(tǒng)，常見應(yīng)用 :架空明線架空明線-對稱電纜載波系統(tǒng)常見應(yīng)用 對稱電纜載波系統(tǒng)常見應(yīng)用：電 話 系 統(tǒng) 模 載波系統(tǒng) 擬信號 與局域網(wǎng) 數(shù)字信號 雙絞線 擬信號 與局域網(wǎng) 數(shù) 字信號雙絞線-同軸電纜載波系統(tǒng)常見應(yīng)用：有線電視系統(tǒng)模 同軸電纜載波系統(tǒng)常見應(yīng)用 ： 有線電視系統(tǒng) 模 載波系統(tǒng) 擬信號 與局域網(wǎng) 數(shù)字信號 與局域網(wǎng) 數(shù)字信號 同軸電纜 擬信號 與局域網(wǎng) 數(shù)字信號 同軸電纜 號例如, 話音 例如, 話音2. 光纖通信 光纖通信傳輸介質(zhì) ： 光纖 光纜 傳輸介質(zhì) ： 光纖 光纜 傳輸?shù)男盘?/p>

34、 ： 光信號 數(shù)字信號 , 有光脈沖 相 傳輸?shù)男盘?： 光信號 數(shù)字信號 , 當(dāng)于 1, 無光脈沖相當(dāng)于 0 當(dāng)于 , 無光脈沖相當(dāng)于 傳 輸速率 ：1 Gb/s 以上 傳輸速率 ：包層纖芯 光纖的構(gòu)成卩m,可以存在許多 卩條入射角不同的光線，條入射角不同的光線，各自以不同的反射角全 反射傳播 下去 每一個光線有一個不同的模式 . 下去即： 每一個光線有一個不同的模式.單模：單模:纖芯直徑為8 10卩m個光波波長,一個光波波長,光線不出現(xiàn)反射， 衰耗小 ， 光線不出現(xiàn)反射 ， 直接向前傳輸 . 衰耗小 ， 在 2.5 Gb/s 的高速率下傳輸數(shù)十公里 而不必采用中繼器 . 的高速率下傳輸數(shù)十

35、公里而不必采用中繼器 .光線 光波在光纖中的傳播光纖通信系統(tǒng)信 信 息 調(diào) 制 器 發(fā) 信 電 路 激 勵 電 路 光 放 大 電 路 信 收 信 電 路 解 調(diào)器信息光光光纖通信優(yōu)點(diǎn)-傳輸頻帶非常寬，通信容量大傳輸頻帶非常寬，-抗雷電和電磁干擾，抗輻射能力強(qiáng)抗雷電和電磁干擾，-無串音干擾，保密性強(qiáng)，不易被竊聽無串音干 擾，保密性強(qiáng)，或截取數(shù)據(jù) -傳輸損耗小，通訊距離長 傳輸損耗小，數(shù)據(jù)速率為420Mbps， 距離為 數(shù)據(jù)速率為 ， 距離為 119km， ， 無中繼器時 ， 誤碼率為 10 無中繼器時 ， 誤碼率為 -8 -重量輕，便于運(yùn)輸和鋪設(shè)重量輕，光纖通信缺點(diǎn)-精確連接兩根光纖比擬困難

36、光纖通信的瓶頸之一是光信號的傳輸距離 . 焦點(diǎn)在 "信號放大 ". 光纖通信的瓶頸之一是 光信號的傳輸距離焦點(diǎn)在信號放大普通光纖網(wǎng)絡(luò)中的信息在傳輸時每隔200km500km間需參加 普通光纖網(wǎng)絡(luò)中的信息在傳輸時每隔200km500km間需參加200km電放大器，將光信號復(fù)原成電信號進(jìn)行放大 ， 然后再轉(zhuǎn)換成 電放大器 ， 將光信號復(fù)原成電信號進(jìn)行放大 ， 光信號繼續(xù)傳輸 . 這不僅增加本錢 ,還使進(jìn)一步提高帶寬變 光信號繼續(xù)傳輸 . 這不僅增加本錢 還使進(jìn)一步提高帶寬變 進(jìn)一步提高 得越來越困難 , 超高速傳輸所帶來的經(jīng)濟(jì)效益將被昂貴 的光 / 得越來越困難 , 超高速傳輸

37、所帶來的經(jīng)濟(jì)效益將被昂貴的光 / 電和電 / 光轉(zhuǎn)換所抵消 電和電 / 光轉(zhuǎn)換所抵消 .全光網(wǎng) All Optical Network : 光信息流在通 全光網(wǎng) (All Network) 信網(wǎng)絡(luò)中的傳輸及交換時始終以光的形式 始終以光的形式存在 , 不需要經(jīng)過 始終以光 的形式 光/電,電/光轉(zhuǎn)換 . 全光網(wǎng)技術(shù)是光纖通訊領(lǐng)域的前沿技術(shù) , 是 21 世紀(jì)真正的高速 公路.7.2.4 無線通信系統(tǒng)無線通信原理 無線通信原理 利用電磁波可以電磁波的種類與頻率范圍 : 電磁波的種類與頻率范圍 :無線電波：無線電波：104108 (Hz) 在空間自由傳播的特微波：微波： 1081011 (Hz)紅

38、外線：10111014 (Hz)性,通過調(diào)節(jié)電磁波紅外線：可見 光： 可見光： 1014 (Hz) 的 振 幅 , 頻 率 或 相 位 紫外線 ： 1014 1016 (Hz) 紫外線： X 射線： 1016 1022 (Hz) 射線： 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸信息 . 射線 伽瑪射線 ： 伽瑪射線1022 1024 (Hz)1. 微波通信 微波通信 無線電波按頻率 或波長 ) 可分成中波 , 按頻率( 無線電波 按頻 率 ( 或波長 ) 可分成中波 , 短 超短波和微波 . 波, 超短波和微波 . 微波： 一種具有較高頻 率 300MHz 300GHz) 較高頻率 ( MHz 微波：一種具有較高頻率

39、(300MHz 300GHz) 的電磁波 . 波長很短 ,通常為 1米至1毫米. 的電磁波 .波長很短,通常為 1米至 1毫米. 微波通信是眾多 無線通信形式中的一種 . 微波通信是眾多無線通信形式中的一種 .微波通信方式 ：地面微波接力通信通信衛(wèi)星 對流層 不均勻體-衛(wèi)星通信-對流層散射通信地面微波接力通信 如終端站 A, 通過地面中繼 , 通過地面中繼 , , , , 站 C,D,E,F,與另一終端站 B進(jìn)行通 中繼站之間的距離大致與塔高平方成正比信中繼站之間的距離大致與塔高平方成正比 . 一般為 50 公里左右 . 一般為 公里左右 . 公里左右 經(jīng)通信 衛(wèi)星( 衛(wèi)星通信 地球站 G 經(jīng)

40、通信衛(wèi)星 (空中微波中繼 進(jìn)行通信. 站)與另一地球站 H 進(jìn)行 通信.是微波接力 通信向太空的延伸通信向太空的延伸終端站X發(fā)出的微波信號經(jīng)對 對流層散射通信 終端站 發(fā)出的微波信號經(jīng)對流層散射傳到另一終端站Y進(jìn)行通信 散射傳到另一終端站 進(jìn)行通信 . 流層散射傳到另一終端站 進(jìn)行通信 .微波通信優(yōu)點(diǎn)：-容量大-可靠性高-建設(shè)費(fèi)用低-抗災(zāi)能力強(qiáng)2. 衛(wèi)星通信 衛(wèi)星通信人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無線電利用人造地球衛(wèi)星 利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無線電 信號,實(shí)現(xiàn)兩或多個地球站之間的通信 . 信號,實(shí)現(xiàn)兩或多個地球站之間的通信 . 是微波接力通信技術(shù)與空間技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物 . 產(chǎn)物.通信衛(wèi)星工

41、作原理 從地面站 1 發(fā)出的無 從地面站 發(fā)出的無 線電信號 , 線電信號 , 被衛(wèi)星通信 天線接收后 , 天線接收后 , 首先在通 信轉(zhuǎn)發(fā)器中進(jìn)行放大 放大, 信轉(zhuǎn)發(fā)器中 進(jìn)行 放大 , 變頻和功率放大 和功率放大 , 變頻 和功率放大 , 然后 由衛(wèi)星的通信天線把 放 大后的信號重新發(fā)向地 面站 2, 面站 , 從而實(shí)現(xiàn)兩個地 面站或多個地面站的遠(yuǎn) 距離通 信 . 距離通信 .通信衛(wèi)星地 球 地面站 1 地面站 2同步軌道 衛(wèi)星 地球同步 同步軌道 衛(wèi)星 赤道上方高度為 36 000 公 里的地方 , 里的地方 , 衛(wèi)星的運(yùn)行周期與 地球自轉(zhuǎn)一圈的周 期相同 , 因 地球自轉(zhuǎn)一圈的周期相同

42、 , 此在地面上看這種衛(wèi)星好似靜 止不動 . 三顆同步定 點(diǎn)軌道 衛(wèi)星就可以覆蓋地球的幾乎全 部面積 , 部面積 , 可以進(jìn)行二十四小時 的全天候通信 的全天候通信 . 衛(wèi)星 天空中最多只能有 180 顆 天空中最多只能有 180 顆 只能有 180 地球 同步通信衛(wèi)星 . 地球同步通信衛(wèi)星 .衛(wèi)星35800 公里地球衛(wèi)星中, 低軌道衛(wèi)星 中 低軌道衛(wèi)星 運(yùn)行周期小于地球自轉(zhuǎn)一圈的周期 因此相 地球自轉(zhuǎn)一 圈的周期 , 運(yùn)行周期小于地球自轉(zhuǎn)一圈的周期 , 因此相 對于地面是運(yùn)動 運(yùn)動的 衛(wèi)星天線覆 蓋的區(qū)域小 , 對于地面是運(yùn)動的 , 衛(wèi)星天線覆蓋的區(qū)域小 , 地面天線必須隨時跟蹤衛(wèi)星 . 地

43、 面天線必須隨時跟蹤衛(wèi)星 . 優(yōu)點(diǎn): 優(yōu)點(diǎn) :高度僅是同步軌道的二十分之一至 八十分之一 ,路 徑損耗低 , 八十分之一 ,路徑損耗低 ,傳播時延時大大縮 短, 對于手執(zhí)通信終端和話音通信非 常有利 . 對于手執(zhí)通信終端和話音通信非常有利 . 例如, 摩托羅拉公司的一項(xiàng)方案 : 發(fā)射 66 例如,摩托羅拉公司的一項(xiàng)方案 :發(fā)射 66 顆低軌道衛(wèi)星 高度 750km 覆蓋整個地球 , 750km 顆低軌道衛(wèi)星高度750km覆蓋整個地球，利用直接與衛(wèi)星通信的手持設(shè)備實(shí)現(xiàn)世界范圍內(nèi) 的電信效勞 . 的電信效勞 .衛(wèi)星通信特點(diǎn) : 優(yōu)點(diǎn): 通信距離遠(yuǎn) , 頻帶寬, 容量大, 優(yōu)點(diǎn) : 通信距離遠(yuǎn) ,

44、頻帶寬 , 容量大 , 抗干擾強(qiáng) , 通信穩(wěn)定 . 干擾強(qiáng) , 通信穩(wěn)定 . 缺點(diǎn) : 造價(jià)高 衛(wèi)星本身 , 發(fā)射衛(wèi)星的火 缺 點(diǎn) : 造價(jià)高 衛(wèi)星本身 , 技術(shù)復(fù)雜 , 通信天線口徑大 , 箭 , 技術(shù)復(fù)雜 , 通信天線口徑 大 , 有較大延 時 , 同步軌道衛(wèi)星數(shù)目有限 . 同步軌道衛(wèi)星數(shù)目有限 .7.3.5 移動通信移動通信 移動通信 處于移動狀態(tài)的對象之間的通信 , 處于移動狀態(tài)的對象之間的通信 包括尋 呼系統(tǒng) , 蜂窩移動 俗稱 呼系統(tǒng) , 蜂窩移動 俗稱 , 集群調(diào) 度, 無繩 和衛(wèi)星系統(tǒng) . 無繩 和衛(wèi)星系統(tǒng) .蜂窩移動通信系統(tǒng)組成 : 蜂窩移動通信系統(tǒng)組成 : 移動臺 , 基站

45、 , 移動臺 , 基站 , 移動 交換中心移動 網(wǎng)基站的有效區(qū)域移動臺:是移動的通信終端 ,它是接收無線信 移動臺:是移動的通信終端 , 號的接收機(jī) , 包括 , 呼機(jī),無繩等. 號的接收機(jī) ,包括 , 呼機(jī),無繩 等. 基站:是與移動臺聯(lián)系的一個固定收發(fā)機(jī) , 它 基站 :是與移動臺聯(lián)系的一個固定收發(fā)機(jī), 接收移動臺的無線信號 , 接收移動臺的無線信號 , 每個基站負(fù)責(zé)與一個 特定區(qū)域 20km 的區(qū)域 的區(qū)域 特定區(qū)域 10km20km的區(qū)域的所有的移動臺進(jìn)行通信.動臺進(jìn)行通信.移動交換中心：與基站 之間通過無線微波 , 電 移動交換中心 : 與基站之間通過無線微波 , 纜或光纜交換信息 , 纜或 光纜交換信息 , 移動交換中心再與公共電 話網(wǎng)進(jìn)行連接 . 話網(wǎng)進(jìn)行連接 . 每個基站的有效區(qū) 域既相互分割 ,又彼此有所 每個基站的有效區(qū)域既相互分割 , 交疊