通信技術(shù)基礎(chǔ)完整版ppt全套課件教程高職

1、通信是指由一地向另一地進(jìn)行信息的有效傳遞。通信從本質(zhì)上講就是實(shí)現(xiàn)信息傳遞功能的一門(mén)科學(xué)技術(shù)，它要將大量有用的信息無(wú)失真、高效率地進(jìn)行傳輸，同時(shí)還要在傳輸過(guò)程中將無(wú)用信息和有害信息屏蔽掉。通信不僅要有效地傳遞信息，而且還要有存儲(chǔ)、處理、采集及顯示等功能。1.1 通信技術(shù)的一般概念在日常生活中，人們通過(guò)對(duì)話、書(shū)信、表演等多種形式進(jìn)行思想的交流和現(xiàn)象的描述，這些過(guò)程都可以稱(chēng)為消息（Message）的傳遞。消息中所包含的對(duì)受信者有意義的內(nèi)容稱(chēng)為信息(Information)。信息的多少用信息量表示。信號(hào)(Signal)是信息的表現(xiàn)形式，它可以是聲音、圖像、電壓、電流或光等。例如，當(dāng)兩個(gè)人進(jìn)行面對(duì)面的談

2、話時(shí)，談話的內(nèi)容就是消息，其中有一部分對(duì)聽(tīng)者來(lái)說(shuō)是有意義的，這部分稱(chēng)為信息；而聲音的表現(xiàn)形式是聲波，這個(gè)聲波就是信號(hào)。如果這兩個(gè)人是通過(guò)電話交談，聲音以電流的形式被傳送到對(duì)方，這時(shí)信號(hào)的形式就是電流。1.1.1 信號(hào)1.1 通信技術(shù)的一般概念電信號(hào)按其波形特征可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是模擬信號(hào)，另一類(lèi)是數(shù)字信號(hào)。1.模擬信號(hào)自然界存在的信號(hào)大多是模擬信號(hào)，其主要的特征有兩個(gè)，即時(shí)間上的連續(xù)與狀態(tài)上的連續(xù)。所謂時(shí)間上連續(xù)，指的是在任何時(shí)刻信號(hào)的電量（電壓或電流）對(duì)信號(hào)都是有意義的，而狀態(tài)上連續(xù)則說(shuō)明信號(hào)的電量可能是某一個(gè)有限范圍內(nèi)的任意值，具體反映在模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)傳輸后如果與傳輸前的信號(hào)不一致，信號(hào)所攜

3、帶的信息就會(huì)部分丟失。1.1.1 信號(hào)1.1 通信技術(shù)的一般概念2.數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)是用特定時(shí)刻的有限個(gè)狀態(tài)來(lái)表示信息的。1.1.1 信號(hào)1.1 通信技術(shù)的一般概念信道（channel）是信號(hào)傳遞的通道，信號(hào)要通過(guò)信道才能被傳遞到目的地。信道的性質(zhì)和性能對(duì)通信的效果有著決定性的影響。狹義信道可以分為有線信道、無(wú)線信道和存儲(chǔ)信道三類(lèi)。有線信道以有形的導(dǎo)線為傳輸媒質(zhì)，信號(hào)沿導(dǎo)線進(jìn)行傳輸，信號(hào)的能量集中在導(dǎo)線中或其附近，因此高效安全，但是靈活性差；無(wú)線信道包括無(wú)線電波無(wú)線電信道和水聲信道等。無(wú)線信道效率低、安全性差，但靈活性高；磁帶、光盤(pán)、磁盤(pán)等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒質(zhì)可以被看作是存儲(chǔ)信道：將數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)媒質(zhì)的

4、過(guò)程即等效于發(fā)射機(jī)將信號(hào)傳輸?shù)叫诺赖倪^(guò)程，將數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)媒質(zhì)讀出的過(guò)程即等效于接收機(jī)從信道接收信號(hào)的過(guò)程。1.1.2 信道1.1 通信技術(shù)的一般概念廣義信道，可以分為調(diào)制信道和編碼信道兩類(lèi)。調(diào)制信道是指信號(hào)從調(diào)制器的輸出端傳輸?shù)浇庹{(diào)器的輸入端經(jīng)過(guò)的部分；編碼信道是指數(shù)字信號(hào)由編碼器輸出端傳輸?shù)阶g碼器輸入端經(jīng)過(guò)的部分。本書(shū)中我們討論的信道主要指有線信道和無(wú)線電波信道這兩類(lèi)狹義信道。1.1.2 信道1.1 通信技術(shù)的一般概念通信是將信號(hào)從一個(gè)地方向另一個(gè)地方傳輸?shù)倪^(guò)程。用于完成信號(hào)的傳遞與處理的系統(tǒng)稱(chēng)為通信系統(tǒng)(Communication System)?，F(xiàn)代通信要實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶(hù)之間的相互連接，這種由

5、多用戶(hù)通信系統(tǒng)互連的通信體系稱(chēng)之為通信網(wǎng)絡(luò)(Communication Network)。通信網(wǎng)絡(luò)以轉(zhuǎn)接交換設(shè)備為核心，由通信鏈路將多個(gè)用戶(hù)終端連接起來(lái)，在管理機(jī)構(gòu)（包含各種通信與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議）的控制下實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上各個(gè)用戶(hù)之間的相互通信。1.1.3 通信系統(tǒng)1.1 通信技術(shù)的一般概念按照不同的分法，通信系統(tǒng)可分成許多類(lèi)別，下面我們介紹幾種較常用的分類(lèi)方法。1.按傳輸媒質(zhì)分按消息由一地向另一地傳遞時(shí)傳輸媒質(zhì)的不同，通信系統(tǒng)可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)稱(chēng)為有線通信系統(tǒng)，另一類(lèi)稱(chēng)為無(wú)線通信系統(tǒng)。2.按信道中所傳信號(hào)的特征分前面已經(jīng)指出，按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，可以相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字

6、通信系統(tǒng)。3.按工作頻段分按通信設(shè)備的工作頻率不同，通信系統(tǒng)可分為甚低頻通信、低頻通信、中頻通信、高頻通信、超高頻通信等。1.1.3 通信系統(tǒng)1.1 通信技術(shù)的一般概念4.按是否調(diào)制分根據(jù)是否采用調(diào)制，可將通信系統(tǒng)分為基帶傳輸和頻帶（調(diào)制）傳輸?；鶐鬏斒菍](méi)有經(jīng)過(guò)調(diào)制的信號(hào)直接傳送，如音頻市內(nèi)電話；頻帶傳輸是對(duì)各種信號(hào)調(diào)制后再送到信道中傳輸?shù)目偡Q(chēng)。5.按業(yè)務(wù)的不同分按通信業(yè)務(wù)分，通信系統(tǒng)可分為話務(wù)通信和非話務(wù)通信。6.按通信者是否運(yùn)動(dòng)分通信還可按收發(fā)信者是否運(yùn)動(dòng)分為移動(dòng)通信系統(tǒng)和固定通信系統(tǒng)。移動(dòng)通信是指通信雙方至少有一方在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行信息交換。1.1.3 通信系統(tǒng)1.1 通信技術(shù)的一般概念1

7、.網(wǎng)型網(wǎng)網(wǎng)型網(wǎng)（mesh）也稱(chēng)為完全網(wǎng)型網(wǎng)，各個(gè)用戶(hù)終端之間直接以通信鏈路連接，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示。1.1.4 通信網(wǎng)絡(luò)1.1 通信技術(shù)的一般概念2.星型網(wǎng)星型網(wǎng)(Star)中,各用戶(hù)終端都通過(guò)中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)接,這個(gè)節(jié)點(diǎn)可以是交換機(jī)、路由器等,星型網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示。1.1.4 通信網(wǎng)絡(luò)1.1 通信技術(shù)的一般概念3.環(huán)型網(wǎng)環(huán)型網(wǎng)(Ring)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為一個(gè)封閉環(huán),如圖所示1.1.4 通信網(wǎng)絡(luò)1.1 通信技術(shù)的一般概念4.總線型網(wǎng)總線型(Bus)網(wǎng)如圖所示1.1.4 通信網(wǎng)絡(luò)1.1 通信技術(shù)的一般概念5.復(fù)合型網(wǎng)由于前面所講的四種網(wǎng)絡(luò)各有優(yōu)缺點(diǎn),所以在實(shí)際應(yīng)用中,特別是構(gòu)建大型網(wǎng)絡(luò)時(shí),并不是單一

8、采用一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),而是使用兩種或兩種以上拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)成復(fù)合型網(wǎng)。1.1.4 通信網(wǎng)絡(luò)1.1 通信技術(shù)的一般概念對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間的通信,按消息傳送的方向與時(shí)間,通信方式可分為單工通信、半雙工通信及全雙工通信三種。所謂單工通信,是指消息只能單方向進(jìn)行傳輸?shù)囊环N通信工作方式。所謂半雙工通信方式,是指通信雙方都能收發(fā)消息,但不能同時(shí)進(jìn)行收和發(fā)的工作方式。所謂全雙工通信,是指通信雙方可同時(shí)進(jìn)行雙向傳輸消息的工作方式。在這種方式下,雙方都可同時(shí)進(jìn)行收發(fā)消息。很明顯,全雙工通信的信道必須是雙向信道。1.2 通信方式頻分雙工是通信雙方分別占用不同的頻段來(lái)收發(fā)信息,也就是通信雙方的信息同時(shí)在不同的信道中傳遞,如圖

9、所示,它是移動(dòng)通信系統(tǒng)中常用的雙工方式。1.頻分雙工(FDD)1.2 通信方式時(shí)分雙工又稱(chēng)時(shí)分法和時(shí)間壓縮復(fù)用方式,在這種方式中,上行鏈路和下行鏈路中信息的傳輸可以在同一載波頻率上進(jìn)行,即上、下行鏈路中信息的傳輸是在同一載波上通過(guò)時(shí)分實(shí)現(xiàn)的。2.時(shí)分雙工(TDD)1.2 通信方式時(shí)分雙工又稱(chēng)時(shí)分法和時(shí)間壓縮復(fù)用方式,在這種方式中,上行鏈路和下行鏈路中信息的傳輸可以在同一載波頻率上進(jìn)行,即上、下行鏈路中信息的傳輸是在同一載波上通過(guò)時(shí)分實(shí)現(xiàn)的。3.回波抑制(Echo cancellation)1.2 通信方式通信網(wǎng)絡(luò)上的各個(gè)用戶(hù)之間進(jìn)行通信時(shí),由網(wǎng)絡(luò)中的交換設(shè)備根據(jù)用戶(hù)的要求選擇通信對(duì)象、分配信道

10、資源,這就是信號(hào)的交換。在通信網(wǎng)中交換方式分為三種基本類(lèi)型:電路交換(CircuitSwitch,CS)報(bào)文交換(MessageSwitch,MS)分組交換(PacketSwitch,PS1.3 信號(hào)交換時(shí)分雙工又稱(chēng)時(shí)分法和時(shí)間壓縮復(fù)用方式,在這種方式中,上行鏈路和下行鏈路中信息的傳輸可以在同一載波頻率上進(jìn)行,即上、下行鏈路中信息的傳輸是在同一載波上通過(guò)時(shí)分實(shí)現(xiàn)的。3.回波抑制(Echo cancellation)1.3 信號(hào)交換電路交換是在電話網(wǎng)中主要采用的交換方式,它是一種面向連接的通信服務(wù)。面向連接具有連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放三個(gè)階段1.3.1 電路交換1.3 信號(hào)交換早在20世紀(jì)4

11、0年代,電報(bào)系統(tǒng)就采用了報(bào)文交換方式,它與電路交換不同,是一種存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)發(fā)的交換方式,很適合于數(shù)據(jù)通信。報(bào)文就是所需發(fā)送的數(shù)據(jù),每個(gè)報(bào)文的報(bào)頭必須含有收、發(fā)雙方地址等信息1.3.2 報(bào)文交換1.3 信號(hào)交換1.3.3 分組交換1.3 信號(hào)交換1.3.3 分組交換1.3 信號(hào)交換異步傳輸模式(ATM)是近年來(lái)出現(xiàn)的一種新的交換方式,它是電路交換技術(shù)與分組交換技術(shù)的結(jié)合,能最大限度地發(fā)揮電路交換與分組交換的優(yōu)點(diǎn),使ATM 具備從實(shí)時(shí)的語(yǔ)音信號(hào)到高清晰度電視圖像等各種業(yè)務(wù)的高速綜合傳輸能力。ATM 的基本原理是由信元進(jìn)行統(tǒng)一的信息轉(zhuǎn)移,即ATM 是把數(shù)字化的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等信息分解成固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)塊

12、,通常稱(chēng)為信元,在各信元中添上寫(xiě)有地址的信元字頭即可送網(wǎng)絡(luò)傳輸。為提高傳輸效率,在傳輸過(guò)程中還需引入統(tǒng)計(jì)復(fù)用的鏈路分配傳輸方式。1.3.4 ATM1.3 信號(hào)交換一般通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)歸納起來(lái)有以下幾個(gè)方面:(1)有效性:指通信系統(tǒng)傳輸消息的“速率暠問(wèn)題,即快慢問(wèn)題;(2)可靠性:指通信系統(tǒng)傳輸消息的“質(zhì)量暠問(wèn)題,即好壞問(wèn)題;(3)適應(yīng)性:指通信系統(tǒng)適用的環(huán)境條件;(4)經(jīng)濟(jì)性:指系統(tǒng)的成本問(wèn)題;(5)保密性:指系統(tǒng)對(duì)所傳信號(hào)的加密措施;(6)標(biāo)準(zhǔn)性:指系統(tǒng)的接口、各種結(jié)構(gòu)及協(xié)議是否合乎國(guó)家、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn);(7)維修性:指系統(tǒng)是否維修方便;(8)工藝性:指通信系統(tǒng)各種工藝要求。1.4.1 一般通信

13、系統(tǒng)的性能指標(biāo)1.4 信系統(tǒng)性能指標(biāo)信息可被理解為消息中包含的有效內(nèi)容。消息可以有各種各樣的形式,但消息的內(nèi)容可統(tǒng)一用信息來(lái)表述。數(shù)字信息通?？梢杂脭?shù)字代碼表示,稱(chēng)為信碼。1.4.2 信息及其度量1.4 信系統(tǒng)性能指標(biāo)數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性可用傳輸速率來(lái)衡量,傳輸速率越高,系統(tǒng)的有效性越好。衡量一個(gè)通信系統(tǒng)的傳輸速率的指標(biāo)是傳碼率與傳信率。傳碼率是指單位時(shí)間內(nèi)通信系統(tǒng)傳送的碼元數(shù)目,單位為“波特”或“B”。從波形上可以看到,通信系統(tǒng)所傳送的碼元長(zhǎng)度的倒數(shù)即為傳碼率。傳碼率有時(shí)也稱(chēng)為符號(hào)率(symbolrate)。傳信率也稱(chēng)為比特率(bitrate),是指單位時(shí)間內(nèi)通信系統(tǒng)所傳送的信息量,單位為“

14、bit/s”或“bps”1.4.3 有效性指標(biāo)的具體表述1.4 信系統(tǒng)性能指標(biāo)衡量數(shù)字通信系統(tǒng)可靠性的指標(biāo),可用信號(hào)在傳輸過(guò)程中出錯(cuò)的概率來(lái)表述,即用差錯(cuò)率來(lái)衡量。差錯(cuò)率越大,表明系統(tǒng)可靠性越差。差錯(cuò)率通常有以下兩種表示方法。1.4.4 可靠性指標(biāo)的具體表述1.4 信系統(tǒng)性能指標(biāo)衡量數(shù)字通信系統(tǒng)可靠性的指標(biāo),可用信號(hào)在傳輸過(guò)程中出錯(cuò)的概率來(lái)表述,即用差錯(cuò)率來(lái)衡量。差錯(cuò)率越大,表明系統(tǒng)可靠性越差。差錯(cuò)率通常有以下兩種表示方法。1.4.4 可靠性指標(biāo)的具體表述1.4 信系統(tǒng)性能指標(biāo)通信是指從一地向另一地進(jìn)行信息的有效傳遞。通信中最基本的兩個(gè)要素是信號(hào)和信道。信號(hào)可以分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩類(lèi);信道

15、有廣義信道和狹義信道之分,而狹義信道可以分為有線信道和無(wú)線信道。通信系統(tǒng)由信源、信宿、發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備和信道組成,并且可以根據(jù)不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分。通信網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶(hù)之間的信息傳遞與交換,它由多個(gè)終端設(shè)備、通信鏈路、轉(zhuǎn)接交換設(shè)備組成。通信網(wǎng)絡(luò)可以采用網(wǎng)型網(wǎng)、星型網(wǎng)、總線型網(wǎng)和環(huán)型網(wǎng)等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),可以是廣播網(wǎng)絡(luò)或交換網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間的通信,按消息傳送的方向與時(shí)間,通信方式可分為單工通信、半雙工通信及全雙工通信三種。實(shí)現(xiàn)全雙工通信主要有三種方式:頻分雙工(FDD)、時(shí)分雙工(TDD)和回波抑制。衡量通信系統(tǒng)優(yōu)劣的性能指標(biāo)主要是有效性和可靠性,而有效性可以用傳碼率與傳信率來(lái)衡量,可靠

16、性可以用誤碼率與誤信率分別進(jìn)行具體表述。本章小結(jié)信號(hào)的性質(zhì)可以在時(shí)域和頻域兩種情形下分析。在時(shí)域分析信號(hào)時(shí),我們看到的就是信號(hào)幅度隨時(shí)間而變化的情形,也就是信號(hào)波形。在第1章中,我們提到信號(hào)可以分為數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào),這就是在時(shí)域?qū)π盘?hào)進(jìn)行考察的結(jié)果。但在通信領(lǐng)域,我們更多地是在頻域?qū)π盘?hào)進(jìn)行分析。信號(hào)的電量在頻率軸上的分布關(guān)系稱(chēng)為信號(hào)的頻譜(FrequencySpectrum)。一個(gè)已知波形的信號(hào)可以通過(guò)數(shù)學(xué)分析(傅里葉級(jí)數(shù)或傅里葉變換)計(jì)算出其頻譜,也可以用頻譜分析儀去測(cè)出它的頻譜。2.1 信號(hào)的頻譜2.1 信號(hào)的頻譜2.1 信號(hào)的頻譜信號(hào)在信道中傳輸時(shí)會(huì)受到信道傳輸特性的影響。有些信道的

17、傳輸特性基本上是不隨時(shí)間變化的,稱(chēng)為恒參信道。恒參信道對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懴喈?dāng)于一個(gè)低通或帶通濾波器,它會(huì)造成信號(hào)的衰減、延遲和線性失真。也有一些信道,其傳輸特性隨時(shí)間做較快的變化,稱(chēng)為隨參信道。隨參信道對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懕容^復(fù)雜,通常傳輸?shù)馁|(zhì)量也比較差。另外,信號(hào)在信道傳輸過(guò)程中無(wú)一例外地會(huì)受到各種干擾,導(dǎo)致混雜在信號(hào)中的噪聲增加。不同的信道對(duì)干擾的抵御能力是不同的,一般來(lái)說(shuō),有線信道的干擾會(huì)小一些,而無(wú)線信道的干擾會(huì)大一些。2.2 常用信道及其特性所謂雙絞線(TwistedWire),就是一對(duì)絞合在一起的相互絕緣的導(dǎo)線,如圖所示。2.2 常用信道及其特性2.2.1 雙絞線電話信道同軸電纜(Coa

18、xialCable)的頻帶寬度要比雙絞線寬得多,其上限頻率一般可達(dá)到幾百兆赫以上,視線徑和傳輸距離而定。它的衰減與頻率的平方根成正比,因此在遠(yuǎn)距離傳輸和寬帶工作時(shí)仍需要用到均衡器。同軸電纜目前主要用于本地網(wǎng)(LAN)、有線電視(CATV)和海底電纜通信中。2.2 常用信道及其特性2.2.2 同軸電纜信道1.光纖的基本結(jié)構(gòu)光導(dǎo)纖維(OpticalFiber)是由高純度的石英玻璃制成的。裸光纖由纖芯、包層和保護(hù)套三部分組成,如圖所示。2.2 常用信道及其特性2.2.3 光導(dǎo)纖維信道纖芯和包層的主要成分是二氧化硅,非常脆弱,容易折斷。所以在包層外面加上強(qiáng)度較大的保護(hù)套,可以承受較大的沖擊,保護(hù)光纖。

19、光纖一般以光波的傳輸模式分類(lèi),主要有兩類(lèi):多模(Multi灢Mode)光纖和單模(SingleMode)光纖。(1)多模光纖多模光纖是一種傳輸多個(gè)光波模式的光纖。多模光纖適用于幾十Mbit/s到100Mbit/s的碼元速率,最大無(wú)中繼傳輸距離是10km100km。2.2 常用信道及其特性2.2.3 光導(dǎo)纖維信道2.2 常用信道及其特性2.2.3 光導(dǎo)纖維信道(2)單模光纖單模光纖只能傳輸光的基模,不存在模間時(shí)延差,因而具有比多模光纖大得多的帶寬,如所示。單模光纖主要用于傳送距離很長(zhǎng)的主干線及國(guó)際長(zhǎng)途通信系統(tǒng),速率為幾個(gè)Gbit/s。由于價(jià)格的下降以及對(duì)比特傳輸率要求的不斷提高,單模光纖也被用于

20、原來(lái)使用多模光纖的系統(tǒng)。2.2 常用信道及其特性2.2.3 光導(dǎo)纖維信道2.光纜前面所述的光纖稱(chēng)為裸光纖,它由石英玻璃制成,比頭發(fā)絲還細(xì),強(qiáng)度很差,不能滿足工程安裝的要求。因此在光纖的拉制生產(chǎn)過(guò)程中還需要經(jīng)過(guò)預(yù)涂覆、套塑和成纜等工序,最終形成光纜。光纜的結(jié)構(gòu)必須能夠保護(hù)每一條光纖不會(huì)因?yàn)榉笤O(shè)、安裝而損壞。2.2 常用信道及其特性2.2.3 光導(dǎo)纖維信道3.光纖的連接光纖的連接有兩種情況:一種是永久性連接,類(lèi)似于電線電纜中的焊接;另一種是活動(dòng)連接,類(lèi)似于插頭與插座的連接。光纖的連接必須滿足以下幾點(diǎn)要求:(1)插入損耗要小(2)接頭要保證有足夠的機(jī)械強(qiáng)度(3)密封(4)方便操作2.2 常用信道及其

21、特性2.2.3 光導(dǎo)纖維信道4.永久連接(1)坍陷套管連接法這種方法需用一根具有比被接光纖的軟化點(diǎn)溫度低的玻璃套管,其內(nèi)孔徑略大于光纖芯的外徑。2.2 常用信道及其特性2.2.3 光導(dǎo)纖維信道(2)電弧熔接法電弧熔接法是將光纖兩個(gè)端頭的芯線緊密接觸,然后用高壓電弧對(duì)其加熱,使兩端頭表面熔化而連接 。2.2 常用信道及其特性2.2.3 光導(dǎo)纖維信道5.活動(dòng)連接活動(dòng)光纖連接器通常由下述三部分組成:(1)光纖端接元件,保護(hù)和定位光纖端面;(2)對(duì)準(zhǔn)規(guī),定位光纖端接元件,使其耦合最佳;(3)連接器外殼,保護(hù)光學(xué)元件不受環(huán)境的影響,將對(duì)準(zhǔn)規(guī)和光纖端接元件固定在應(yīng)有的位置,并端接光纜護(hù)套和應(yīng)變?cè)?.2

22、 常用信道及其特性2.2.3 光導(dǎo)纖維信道5.活動(dòng)連接2.2 常用信道及其特性2.2.3 光導(dǎo)纖維信道無(wú)線信道包含了從發(fā)送端到接收端之間的無(wú)線空間,以天線作為信道的接口設(shè)備,如圖所示。2.2 常用信道及其特性2.2.4 無(wú)線信道1.電磁波2.2 常用信道及其特性2.2.4 無(wú)線信道(1)波前波前可以定義為電磁波從源點(diǎn)向四面八方輻射時(shí),所有同相位點(diǎn)組成的平面。如果一個(gè)電磁波在自由空間從一個(gè)點(diǎn)到四面八方是均勻的,就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)球形波前,這個(gè)源被稱(chēng)為全向點(diǎn)源。2.2 常用信道及其特性2.2.4 無(wú)線信道(2)反射2.2 常用信道及其特性2.2.4 無(wú)線信道(3)折射折射是電磁波傳播與光的傳播類(lèi)似的另一

23、種現(xiàn)象。當(dāng)電磁波在兩種不同介質(zhì)密度的介質(zhì)中傳播時(shí)就會(huì)發(fā)生折射。2.2 常用信道及其特性2.2.4 無(wú)線信道(4)衍射衍射是波在直線傳播時(shí)繞過(guò)障礙物的一種現(xiàn)象。2.2 常用信道及其特性2.2.4 無(wú)線信道2.電磁波的傳播模式電磁波從發(fā)射機(jī)天線到接收機(jī)天線的傳播主要有地面波、空間波和天波三種模式,在同一個(gè)無(wú)線電發(fā)送與接收系統(tǒng)中,這三個(gè)傳播模式可能兼而有之,只是由于所選擇的天線不同、工作頻率不同等原因,三者中以其中一種作為主要的傳播模式。下面將要討論,無(wú)線電波的傳播特性主要取決于無(wú)線電波的頻率。2.2 常用信道及其特性2.2.4 無(wú)線信道(1)地面波傳播地面波是指沿地球表面?zhèn)鞑サ臒o(wú)線電波,也稱(chēng)為地表

24、面波。2.2 常用信道及其特性2.2.4 無(wú)線信道(2)空間波傳播空間波有兩種形式,一種是直射波,另一種是地面反射波2.2 常用信道及其特性2.2.4 無(wú)線信道(3)天波傳播天波傳播是遠(yuǎn)距離通信的常用方式。2.2 常用信道及其特性2.2.4 無(wú)線信道當(dāng)一個(gè)信號(hào)從發(fā)送設(shè)備注入信道中進(jìn)行傳輸時(shí),有幾種現(xiàn)象必然會(huì)發(fā)生:首先,信號(hào)從一地傳到另一地需要時(shí)間,因此會(huì)產(chǎn)生傳播時(shí)延(PropagationDelay)。其次,由于信號(hào)能量會(huì)向四面八方擴(kuò)散或受到傳播介質(zhì)的損耗,因此接收端獲得的信號(hào)電平可能會(huì)遠(yuǎn)小于發(fā)送端輸出的電平,這種現(xiàn)象稱(chēng)為衰減(Attenuation)。如果一個(gè)信號(hào)的各個(gè)頻率分量都受到相同比例

25、的衰減,信號(hào)波形的形狀就不會(huì)發(fā)生變化,僅僅是信號(hào)的大小變化而已。2.3 信號(hào)在信道中的傳輸2.3 信號(hào)在信道中的傳輸2.3.1 衰減2.3 信號(hào)在信道中的傳輸2.3.1 衰減當(dāng)一個(gè)正弦信號(hào)通過(guò)一個(gè)線性的信道時(shí),正弦波的幅度會(huì)衰減,還會(huì)有相移(時(shí)延),但仍然是相同頻率的正弦波?，F(xiàn)有的信道絕大多數(shù)可以看作是線性信道,因此信號(hào)在其中傳輸時(shí)不會(huì)出現(xiàn)非線性失真,不會(huì)產(chǎn)生新的頻率成分。實(shí)際的信號(hào)有一定的頻帶寬度,可以看作是由多個(gè)正弦分量組成的,如果信道對(duì)不同頻率的正弦分量表現(xiàn)出不同的衰減量和時(shí)延,這樣的信號(hào)在信道中傳輸時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生失真。這種失真不會(huì)產(chǎn)生新的頻率成分, 稱(chēng)為線性失真(LinearDis

26、tortion)。2.3 信號(hào)在信道中的傳輸2.3.2 失真2.3 信號(hào)在信道中的傳輸2.3.2 失真2.3 信號(hào)在信道中的傳輸2.3.2 失真噪聲(Noise)是電量的隨機(jī)波動(dòng),它會(huì)使信號(hào)受到影響。信號(hào)在信道中傳輸時(shí),來(lái)自信道和傳輸設(shè)備的各種噪聲都會(huì)疊加到信號(hào)上。2.3 信號(hào)在信道中的傳輸2.3.3 噪聲與干擾2.3 信號(hào)在信道中的傳輸2.3.3 噪聲與干擾噪聲(Noise)是電量的隨機(jī)波動(dòng),它會(huì)使信號(hào)受到影響。信號(hào)在信道中傳輸時(shí),來(lái)自信道和傳輸設(shè)備的各種噪聲都會(huì)疊加到信號(hào)上。2.3 信號(hào)在信道中的傳輸2.3.3 噪聲與干擾在自然界中的信號(hào)有兩種形式:一種本身具有離散的特點(diǎn),如文字、符號(hào)等,

27、對(duì)這一種信號(hào)可以用一組一定長(zhǎng)度的二進(jìn)制代碼來(lái)表示,這一類(lèi)碼統(tǒng)稱(chēng)為信息碼;另一種是連續(xù)信號(hào),如語(yǔ)音、圖像等,對(duì)這種信號(hào)的數(shù)字編碼與解碼過(guò)程,實(shí)際上就是模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D轉(zhuǎn)換)和數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A 轉(zhuǎn)換)。3.1 信源編碼通信系統(tǒng)對(duì)A/D轉(zhuǎn)換的要求大致有以下幾個(gè)方面:每一路信號(hào)編碼后的速率要低。在傳碼率一定的傳輸系統(tǒng)中,每一路信號(hào)的碼元速率越低,意味著系統(tǒng)的利用率就越高,也就是可以傳送更多路的信號(hào)。量化噪聲要小。量化噪聲在模擬信號(hào)數(shù)字化過(guò)程中必然存在。在信號(hào)電平一定時(shí),量化噪聲越小,信號(hào)的質(zhì)量就越高,解碼后的信號(hào)就越接近原信號(hào)。要便于通信系統(tǒng)的多路復(fù)用。一個(gè)大的通信系統(tǒng)一般都要傳輸多路信號(hào),這就是多路

28、復(fù)用,數(shù)字化的信號(hào)應(yīng)適合進(jìn)行多路復(fù)用。編碼與譯碼電路要簡(jiǎn)單。3.1 信源編碼3.1.1 信息碼3.1 信源編碼3.1.2 語(yǔ)音編碼3.1 信源編碼語(yǔ)音編碼技術(shù)通常分為三類(lèi):波形編碼、參量編碼和混合編碼。其中,波形編碼和參量編碼是兩種基本類(lèi)型。波形編碼是將時(shí)間域信號(hào)直接變換為數(shù)字代碼,力圖使重建語(yǔ)音波形保持原語(yǔ)音信號(hào)的波形形狀。波形編碼的基本原理是在時(shí)間軸上對(duì)模擬語(yǔ)音按一定的速率抽樣,然后將幅度樣本分層量化,并用代碼表示。3.1.2 語(yǔ)音編碼3.1 信源編碼參量編碼又稱(chēng)為聲源編碼,是將信源信號(hào)在頻率域或其他正交變換域提取特征參量,并將其變換成數(shù)字代碼進(jìn)行傳輸。1.波形編碼的基本原理絕大多數(shù)模擬信

29、號(hào)從波形上看是時(shí)間上連續(xù)、狀態(tài)(電壓值)連續(xù)的信號(hào),而數(shù)字信號(hào)則是時(shí)間上離散、狀態(tài)離散且用數(shù)字代碼表示的信號(hào),因此模擬信源的數(shù)字編碼通過(guò)取樣、量化和編碼三個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)。3.1.2 語(yǔ)音編碼3.1 信源編碼3.1.2 語(yǔ)音編碼3.1 信源編碼2.脈沖編碼調(diào)制(PCM)脈沖編碼調(diào)制(PCM)是一種在通信領(lǐng)域用得較為普遍的波形編碼方式。圖3-4給出了PCM 系統(tǒng)的編解碼過(guò)程。3.1.2 語(yǔ)音編碼3.1 信源編碼(4)A 律13折線編碼方法采用A 律13折線壓擴(kuò)特性的PCM 編碼,每一個(gè)樣值脈沖用8位二進(jìn)制碼表示。8位二進(jìn)制碼共有256種組合,分別代表256個(gè)量化電平。采用的碼型是折疊二進(jìn)制碼,折疊二進(jìn)

30、制碼沿中心電平上下對(duì)稱(chēng),適于表示正負(fù)對(duì)稱(chēng)的雙極性信號(hào)。它的最高位用來(lái)區(qū)分信號(hào)幅值的正負(fù)。折疊碼的抗誤碼能力強(qiáng)。表3灢2列出了用4位二進(jìn)制碼表示16個(gè)量化級(jí)的折疊碼型。3.1.2 語(yǔ)音編碼3.1 信源編碼(5)PCM 編碼過(guò)程3.1.2 語(yǔ)音編碼3.1 信源編碼(5)PCM 編碼過(guò)程3.1.2 語(yǔ)音編碼3.1 信源編碼3.其他波形編碼在脈沖編碼調(diào)制中,模擬信號(hào)有規(guī)律抽樣,并對(duì)樣值編碼。為了減小量化噪聲,編碼需要多位比特,這就會(huì)使編碼速率大幅度上升,編譯碼電路也比較復(fù)雜。為了降低編碼速率,增量調(diào)制(DM 或殼M)技術(shù)被提了出來(lái)。在這種調(diào)制方式中,比較相鄰的兩個(gè)樣值并對(duì)它們的差值用一位比特編碼。在接

31、收端也只需要一個(gè)簡(jiǎn)單的解碼器便可恢復(fù)原模擬信號(hào)。3.1.2 語(yǔ)音編碼3.1 信源編碼(1)增量調(diào)制3.1.2 語(yǔ)音編碼3.1 信源編碼(2)差分脈沖編碼調(diào)制3.1.3 圖像編碼3.1 信源編碼圖像是指景物在某種介質(zhì)上的再現(xiàn),圖像信息在人類(lèi)感覺(jué)中起著重要作用。對(duì)圖像信息的編碼原理上與語(yǔ)音信息的編碼相同,一樣需要取樣、量化、編碼這些步驟。但由于圖像信息固有的特性,用語(yǔ)音信息的編碼方法來(lái)處理圖像信息將會(huì)得到非常大的數(shù)據(jù)量,所以我們這里討論的圖像編碼,更多的是指圖像壓縮編碼。3.1.3 圖像編碼3.1 信源編碼1.圖像信息的特點(diǎn)圖像信息與語(yǔ)音信息相比有以下特點(diǎn):圖像信息是二維或二維以上的多維信息。圖像

32、信息的頻帶非常寬,約為聲音信號(hào)頻譜的1000倍。3.1.3 圖像編碼3.1 信源編碼3.圖像信息的壓縮編碼壓縮編碼方法有許多種,從不同的角度出發(fā)有不同的分類(lèi)方法,比如從信息論角度出發(fā)可分為兩大類(lèi):(1)冗余度壓縮方法,也稱(chēng)無(wú)損壓縮、信息保持編碼或熵編碼。具體講就是解碼圖像和壓縮編碼前的圖像嚴(yán)格相同,沒(méi)有失真,從數(shù)學(xué)上講是一種可逆運(yùn)算。(2)信息量壓縮方法,也稱(chēng)有損壓縮、失真度編碼或熵壓縮編碼。也就是說(shuō)解碼圖像和原始圖像是有差別的,允許有一定的失真。3.2 信道編碼數(shù)字通信系統(tǒng)除了可以采取與模擬系統(tǒng)同樣的措施以降低干擾和信道不良對(duì)信號(hào)造成的影響之外,還可以通過(guò)對(duì)所傳數(shù)字信息進(jìn)行特殊的處理方式對(duì)誤

33、碼進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò),以進(jìn)一步將誤碼率降低,從而滿足通信要求。因此,數(shù)字通信系統(tǒng)可以從硬件上的抗干擾措施和軟件上的信道編碼兩個(gè)方面對(duì)信息傳輸中出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行控制和糾正。信道編碼的目的是為了改善數(shù)字通信系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量,它包括位定時(shí)、分組同步、減少高頻分量、去除直流分量等內(nèi)容,但差錯(cuò)控制編碼(糾錯(cuò)編碼)是其中最主要的部分3.2.1 差錯(cuò)控制編碼的基本概念3.2 信道編碼差錯(cuò)控制編碼的基本思路是根據(jù)一定的規(guī)律在待發(fā)送的信息碼中加入一些多余的碼元(冗余碼),以保證傳輸過(guò)程的可靠性。這些冗余碼起監(jiān)督作用,所以也稱(chēng)為監(jiān)督碼元。差錯(cuò)控制編碼的任務(wù)就是構(gòu)造出以最小冗余度代價(jià)換取最大抗干擾性能的“好碼”。3.2.1

34、 差錯(cuò)控制編碼的基本概念3.2 信道編碼1.隨機(jī)誤碼與突發(fā)誤碼隨機(jī)誤碼與突發(fā)誤碼是傳輸過(guò)程中的兩種主要誤碼形式3.2.1 差錯(cuò)控制編碼的基本概念3.2 信道編碼2.差錯(cuò)控制編碼方式根據(jù)差錯(cuò)控制編碼系統(tǒng)的檢錯(cuò)、糾錯(cuò)能力,對(duì)信道的要求及適應(yīng)性,編、譯器的復(fù)雜性、實(shí)時(shí)性等性能指標(biāo),我們可將其分為以下四類(lèi)分別討論。(1)自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求(ARQ,AutomaticRepeatRequest)(2)前向糾錯(cuò)(FEC,ForwardErrorCorrection)(3)信息重發(fā)請(qǐng)求(IRQ,InformationRepeatRequest)(4)混合糾錯(cuò)(HEC,HybridErrorCorrection)3

35、.2.1 差錯(cuò)控制編碼的基本概念3.2 信道編碼2.差錯(cuò)控制編碼方式3.2.2 差錯(cuò)控制編碼方法3.2 信道編碼1.差錯(cuò)控制碼的分類(lèi)(1)檢錯(cuò)碼:只能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤,不能糾正錯(cuò)誤。(2)糾錯(cuò)碼:能夠發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并能糾正錯(cuò)誤。(3)糾刪碼:能夠發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并能糾正或刪除錯(cuò)誤。3.2.2 差錯(cuò)控制編碼方法3.2 信道編碼1.差錯(cuò)控制碼的分類(lèi)3.2.2 差錯(cuò)控制編碼方法3.2 信道編碼2.常用的幾種簡(jiǎn)單信道編碼方法(1)奇偶校驗(yàn)碼發(fā)送端將二進(jìn)制信息碼序列分成等長(zhǎng)碼組,并在每一碼組之后添加一位二進(jìn)制碼元,該碼元稱(chēng)為監(jiān)督碼(校驗(yàn)碼)。監(jiān)督碼取“1”還是“0”,要根據(jù)信息碼組中1的個(gè)數(shù)而定。3.2.2 差錯(cuò)控制編碼方法

36、3.2 信道編碼(2)二維奇偶校驗(yàn)碼二維奇偶校驗(yàn)碼又稱(chēng)方陣碼,它將要傳送的信息碼按一定的長(zhǎng)度分組,每一組碼后面加一位監(jiān)督碼,然后再在若干碼組結(jié)束后加一組與信息碼組加監(jiān)督位等長(zhǎng)的監(jiān)督碼組。3.2.2 差錯(cuò)控制編碼方法3.2 信道編碼(3)群計(jì)數(shù)碼在奇偶校驗(yàn)碼中,我們通過(guò)添加監(jiān)督位將碼組的碼重(碼組中“1暠的個(gè)數(shù))配成奇數(shù)或偶數(shù)。而群計(jì)數(shù)碼的編碼原則是先算出信息碼組的碼重,然后用二進(jìn)制計(jì)數(shù)法將碼重作為監(jiān)督碼元添加到信息碼組的后面。3.2.2 差錯(cuò)控制編碼方法3.2 信道編碼(4)恒比碼恒比碼的編碼原則是從確定碼長(zhǎng)的碼組中挑選那些“1”和“0”個(gè)數(shù)的比值一樣的碼組作為許用碼組。3.2.2 差錯(cuò)控制編

37、碼方法3.2 信道編碼(5)正反碼正反碼是一種簡(jiǎn)單的能夠糾正錯(cuò)碼的編碼。其中的監(jiān)督位數(shù)目與信息位數(shù)目相同,監(jiān)督碼元與信息碼元相同(是信息碼的重復(fù))或者相反(是信息碼的反碼),由信息碼中“1暠的個(gè)數(shù)決定。3.2.2 差錯(cuò)控制編碼方法3.2 信道編碼3.線性分組碼分組碼一般可用(n,k)表示。其中,k 是每組二進(jìn)制信息碼元的數(shù)目,n 是編碼碼組的碼元總位數(shù),又稱(chēng)為碼組長(zhǎng)度,簡(jiǎn)稱(chēng)碼長(zhǎng)。n-k=r 為每個(gè)碼組中的監(jiān)督碼元數(shù)目。3.2.2 差錯(cuò)控制編碼方法3.2 信道編碼4.卷積碼卷積碼,或稱(chēng)連環(huán)碼,是由伊萊亞斯(P.Elis)于1955年提出來(lái)的一種非分組碼。它與前面討論的分組碼不同。3.2.2 差錯(cuò)

38、控制編碼方法3.2 信道編碼5.交織編碼前面介紹的各類(lèi)編碼方法大多都是針對(duì)隨機(jī)誤碼設(shè)計(jì)的,處理突發(fā)誤碼應(yīng)該有特定的方法,其中一個(gè)有效的辦法是對(duì)編碼數(shù)據(jù)實(shí)行交織,把短時(shí)間內(nèi)集中出現(xiàn)的錯(cuò)碼分散,使之成為隨機(jī)誤碼,再用差錯(cuò)控制編譯碼器對(duì)隨機(jī)誤碼進(jìn)行檢測(cè)與糾正,這樣用前面所介紹的各種抗干擾編碼就可以產(chǎn)生最佳效果。3.2.2 差錯(cuò)控制編碼方法3.2 信道編碼5.交織編碼3.3.1 TDM 基本原理3.3 時(shí)分多路復(fù)用所謂時(shí)分多路復(fù)用(TDM),就是將信道的工作時(shí)間按一定的長(zhǎng)度分段,每一段稱(chēng)為一幀,一幀又分為若干個(gè)時(shí)隙。用戶(hù)的信號(hào)在每一幀中各自占用一個(gè)預(yù)先分配的時(shí)隙,這樣就可以實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)在同一個(gè)信道中的

39、不同時(shí)間里進(jìn)行傳輸。TDM 是在時(shí)域上將各路信號(hào)分離,但信號(hào)的頻譜可以是混疊的;FDM 是在頻域上將各路信號(hào)分離,但信號(hào)在時(shí)域上可以是混疊的。3.3.1 TDM 基本原理3.3 時(shí)分多路復(fù)用3.3.1 TDM 基本原理3.3 時(shí)分多路復(fù)用3.3.1 TDM 基本原理3.3 時(shí)分多路復(fù)用3.3.2 30/32路PCM 通信系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)與終端組成3.3 時(shí)分多路復(fù)用3.3.2 30/32路PCM 通信系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)與終端組成3.3 時(shí)分多路復(fù)用4.1數(shù)字基帶傳輸?shù)幕局R(shí)4.1.1基帶傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成4.1數(shù)字基帶傳輸?shù)幕局R(shí)4.1.2數(shù)字基帶信號(hào)的碼型4.1數(shù)字基帶傳輸?shù)幕局R(shí)4.1.3數(shù)字基帶

40、信號(hào)的頻譜4.2數(shù)字基帶傳輸?shù)木€路碼型4.2.1數(shù)字基帶傳輸?shù)拇a型要求（1）對(duì)于傳輸頻帶低端受限的信道，一般來(lái)講，線路傳輸碼型的頻譜中應(yīng)不含直流分量。（2）碼型變換（或叫碼型編譯碼）過(guò)程應(yīng)對(duì)任何信源具有透明性。即與信源的統(tǒng)計(jì)特性無(wú)關(guān)。（3）便于從基帶信號(hào)中提取位定時(shí)信息。（4）便于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)傳輸系統(tǒng)信號(hào)傳輸質(zhì)量。即應(yīng)能檢測(cè)出基帶信號(hào)碼流中錯(cuò)誤的信號(hào)狀態(tài)。（5）對(duì)于某些基帶傳輸碼型。信道中產(chǎn)生的單個(gè)誤碼會(huì)擾亂一段譯碼過(guò)程。從而導(dǎo)致譯碼輸出信息中出現(xiàn)多個(gè)錯(cuò)誤,這種現(xiàn)象稱(chēng)為誤碼擴(kuò)散(或誤碼增殖)。顯然,我們希望誤碼增殖越少越好。（6）當(dāng)采用分組形式的傳遞碼型時(shí)（如5B6B碼等）。在接收端不但要從基帶信

41、號(hào)中提取位定時(shí)信息，而且要恢復(fù)出分組同步信息，以便將收到的信號(hào)正確地劃分成固定長(zhǎng)度的碼組。（7）盡量減少基帶信號(hào)頻譜中的高頻分量,這樣可以節(jié)省傳輸頻帶,提高信道的頻譜利用率，還可以減小串?dāng)_。（8）編譯碼設(shè)備應(yīng)盡量簡(jiǎn)單。4.2數(shù)字基帶傳輸?shù)木€路碼型4.2.2常用的傳輸碼型1CMI (傳號(hào)反轉(zhuǎn))碼4.2數(shù)字基帶傳輸?shù)木€路碼型4.2.2常用的傳輸碼型2AMI碼3HDB3碼4.2數(shù)字基帶傳輸?shù)木€路碼型42B1Q 碼4.2.2常用的傳輸碼型4.2數(shù)字基帶傳輸?shù)木€路碼型5mBnB碼4.2.2常用的傳輸碼型4.2數(shù)字基帶傳輸?shù)木€路碼型4.2.3數(shù)字基帶傳輸?shù)拇a型要求4.3數(shù)字基帶信號(hào)傳輸特性與碼間干擾4.3

42、.1數(shù)字基帶信號(hào)傳輸?shù)幕咎攸c(diǎn)基帶傳輸系統(tǒng)中的信號(hào)未經(jīng)調(diào)制，信號(hào)的性質(zhì)與頻帶傳輸不同，故而基帶信號(hào)傳輸具有其獨(dú)特的性質(zhì)：（1）基帶信號(hào)的頻帶從0到幾百兆赫，甚至幾千兆赫，要求信道有較寬（直流到高頻）的頻率特性；（2）傳輸線路的電容對(duì)傳輸信號(hào)的波形影響很大。使傳輸距離受到限制，一般不大于2.5km；（3）基帶傳輸方式簡(jiǎn)單，設(shè)備費(fèi)用少,，適用于傳輸距離不長(zhǎng)的場(chǎng)合。4.3數(shù)字基帶信號(hào)傳輸特性與碼間干擾4.3.2數(shù)字基帶信號(hào)的傳輸過(guò)程4.3數(shù)字基帶信號(hào)傳輸特性與碼間干擾4.3.2數(shù)字基帶信號(hào)的傳輸過(guò)程4.3數(shù)字基帶信號(hào)傳輸特性與碼間干擾4.3.3數(shù)字基帶信號(hào)傳輸?shù)幕緶?zhǔn)則(無(wú)碼間干擾的條件)在數(shù)字基帶

43、傳輸系統(tǒng)中,信道具有低通特性，對(duì)于基帶信號(hào)來(lái)說(shuō)相當(dāng)于一個(gè)低通濾波器。由于數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜很寬，在通過(guò)一個(gè)低通濾波器時(shí)，高頻部分的分量會(huì)受到很大的衰減，信號(hào)的波形會(huì)發(fā)生變化。這是由于濾波器的帶寬不夠而使信號(hào)中的高頻分量丟失，從而使信號(hào)變得平滑。因此也存在著每個(gè)碼元波形發(fā)生變化而對(duì)前后相鄰碼元產(chǎn)生影響的問(wèn)題,這就是碼間干擾（碼間串?dāng)_）。碼間干擾既與信號(hào)本身有關(guān)，又與信道的傳輸特性有關(guān)。4.4基帶傳輸系統(tǒng)的性能分析4.4.1影響基帶傳輸系統(tǒng)性能的因素1.誤碼率和誤碼率的累積誤碼率是指無(wú)碼間串?dāng)_的基帶系統(tǒng)由于加性噪聲的影響所造成的誤碼的統(tǒng)計(jì)概率。即誤碼率只與接收濾波器的輸出平均功率信噪比，也即判決器

44、的輸入平均功率信噪比S/N 有關(guān)，且S/N 越大，誤碼率越小。所以提高接收濾波器的輸出信噪比可以改善接收機(jī)的抗噪聲性能。4.4基帶傳輸系統(tǒng)的性能分析4.4.1影響基帶傳輸系統(tǒng)性能的因素2.相位抖動(dòng)4.4基帶傳輸系統(tǒng)的性能分析4.4.2系統(tǒng)性能的描述方法眼圖4.4基帶傳輸系統(tǒng)的性能分析4.4.3改善系統(tǒng)性能的方法1.部分響應(yīng)系統(tǒng)4.4基帶傳輸系統(tǒng)的性能分析4.4基帶傳輸系統(tǒng)的性能分析4.4.3改善系統(tǒng)性能的方法2.擾碼4.4基帶傳輸系統(tǒng)的性能分析4.4.3改善系統(tǒng)性能的方法3.時(shí)域均衡4.4基帶傳輸系統(tǒng)的性能分析4.4基帶傳輸系統(tǒng)的性能分析4.4.3改善系統(tǒng)性能的方法4.再生中繼傳輸4.4基帶傳

45、輸系統(tǒng)的性能分析4.5同步技術(shù)4.5.1載波同步載波同步系統(tǒng)的主要性能包括：效率、精度、同步建立時(shí)間和同步保持時(shí)間。在以上四個(gè)性能指標(biāo)中，效率指標(biāo)沒(méi)有必要討論，因?yàn)檩d波提取的方法本身就確定了效率的高低。4.5同步技術(shù)4.5.1載波同步直接法的優(yōu)缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾方面：（1）不占用導(dǎo)頻功率，因此信噪功率比可以大一些；（2）可以防止插入導(dǎo)頻法中導(dǎo)頻和信號(hào)間由于濾波不好而引起的互相干擾，也可以防止信道不理想引起導(dǎo)頻相位的誤差；（3）有的調(diào)制系統(tǒng)不能用直接法(如SSB系統(tǒng))。插入導(dǎo)頻法的優(yōu)缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾方面：（1）有單獨(dú)的導(dǎo)頻信號(hào)，一方面可以提取同步載波，另一方面可以利用它作為自動(dòng)增益控制；（

46、2）有些不能用直接法提取同步載波的調(diào)制系統(tǒng)只能用插入導(dǎo)頻法；（3）插入導(dǎo)頻法要多消耗一部分不帶信息的功率，因此，與直接法比較，在總功率相同條件下實(shí)際信噪功率比要小一些。4.5同步技術(shù)4.5.2位同步位同步是指在接收端的基帶信號(hào)中提取碼元定時(shí)信息的過(guò)程。它與載波同步有一定的相似和區(qū)別。位同步是正確取樣判決的基礎(chǔ),只有數(shù)字通信才需要,并且不論基帶傳輸還是頻帶傳輸都需要位同步;所提取的位同步信息是頻率等于碼速率的定時(shí)脈沖,相位則根據(jù)判決時(shí)信號(hào)波形決定,可能在碼元中間,也可能在碼元終止時(shí)刻或其他時(shí)刻。實(shí)現(xiàn)方法也有插入導(dǎo)頻法和直接法。目前最常用的位同步方法是直接法,即接收端直接從接收到的碼流中提取時(shí)鐘信

47、號(hào),作為接收端的時(shí)鐘基準(zhǔn),去校正或調(diào)整接收端本地產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào),使收發(fā)雙方保持同步。直接法的優(yōu)點(diǎn)是既不消耗額外的發(fā)射功率,也不占用額外的信道資源。采用這種方法的前提條件是碼流中必須含有時(shí)鐘頻率分量,或者經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單變換之后可以產(chǎn)生時(shí)鐘頻率分量,為此常需要對(duì)信源產(chǎn)生的信息進(jìn)行重新編碼。位同步系統(tǒng)的性能指標(biāo)除了效率以外,主要有以下幾個(gè): (1)相位誤差(精度);(2)同步建立時(shí)間;(3)同步保持時(shí)間;(4)同步帶寬。4.5同步技術(shù)4.5.3群同步1.起止式同步法4.5同步技術(shù)4.5同步技術(shù)4.5.3群同步2.連貫式插入法連貫式插入法就是在每群的開(kāi)頭集中插入群同步碼字的同步方法。作群同步碼字用的特殊碼字

48、首先應(yīng)該具有尖銳單峰特性的局部自相關(guān)特性,其次這個(gè)特殊碼字在信息碼元序列中不易出現(xiàn)以便識(shí)別,最后群同步識(shí)別器需要盡量簡(jiǎn)單。目前已經(jīng)找到的最常用的群同步碼字,就是巴克碼。巴克碼是一種具有特殊規(guī)律的二進(jìn)制碼字。它的特殊規(guī)律是:若一個(gè)n 位的巴克碼,每個(gè)碼元只可能取值+1或-1,則它必然滿足條件4.5同步技術(shù)4.5.3群同步3.間歇式插入法在某些情況下,群同步碼字不再是集中插入在信息碼流中,而是將它分散地插入,即每隔一定數(shù)量的信息碼元,插入一個(gè)群同步碼字。這種群同步碼字的插入方式稱(chēng)為間歇式插入法。當(dāng)然,集中式插入法和間歇式插入法在實(shí)際系統(tǒng)當(dāng)中都有應(yīng)用,例如在32路數(shù)字電話PCM 系統(tǒng)中,實(shí)際上只有3

49、0路通電話,另外兩路中的一路專(zhuān)門(mén)作為群同步碼傳輸,而另一路作為其他標(biāo)志信號(hào)用,這就是連貫式插入法的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。而在24路PCM 系統(tǒng)中,群同步則采用間歇式插入法。在這個(gè)系統(tǒng)中,一個(gè)抽樣值用8位碼表示,此時(shí)24路電話都抽樣一次共有24個(gè)抽樣值,192 (24 8=192)個(gè)信息碼元。192個(gè)信息碼元作為一幀,在這一幀插入一個(gè)群同步碼元,這樣一幀共193個(gè)碼元。由于間歇式插入法是將群同步碼元分散地插入到信息流中,因此,對(duì)群同步碼碼型的選擇有一定的要求,其主要原則是:首先要便于接收端識(shí)別,即要求群同步碼具有特定的規(guī)律性,這種碼型可以是全“1”碼、“1”“0”交替碼等;其次,要使群同步碼的碼型盡量和

50、信息碼相區(qū)別。例如在某些PCM 多路數(shù)字電話系統(tǒng)中,用全“0暠碼代表“振鈴”,用全“1”碼代表“不振鈴”,這時(shí),為了使群同步碼字與振鈴相區(qū)別,群同步碼就不能使用全“1”或全“0”。接收端要確定群同步碼的位置,就必須對(duì)接收的碼進(jìn)行搜索檢測(cè)。一種常用檢測(cè)方法為逐碼移位法,它是一種串行的檢測(cè)方法;另一種方法是RAM 幀碼檢測(cè)法,它是利用RAM 構(gòu)成幀碼提取電路的一種并行檢測(cè)方法。4.5同步技術(shù)4.5.4網(wǎng)同步主從同步法相互同步法碼速調(diào)整法水庫(kù)法4.6串行傳輸與并行傳輸4.6.1并行接口4.6串行傳輸與并行傳輸4.6串行傳輸與并行傳輸4.6.2串行接口4.6串行傳輸與并行傳輸1. RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)

51、4.6.2串行接口4.6串行傳輸與并行傳輸2.RS-232-C電壓電平4.6.2串行接口4.6串行傳輸與并行傳輸3.RS-232-C的信號(hào)定義4.6串行傳輸與并行傳輸4.6串行傳輸與并行傳輸4.6串行傳輸與并行傳輸4.6.2串行接口4.6串行傳輸與并行傳輸4.RS-232-C的連接5.1調(diào)制與解調(diào)技術(shù)概述5.1.1基本概念對(duì)于調(diào)制,我們可以概括性地定義為:讓調(diào)制信號(hào)(原始信號(hào))影響載波的某個(gè)參數(shù)(或幾個(gè)),使載波信號(hào)的參數(shù)(幅度、頻率、相位)隨調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律而變化。載波通常是一種用來(lái)搭載原始信號(hào)(信息)的高頻信號(hào),它本身不含有任何有用信息。調(diào)制:用調(diào)制信號(hào)(原始信號(hào))去改變載波的某些參數(shù)的

52、過(guò)程。通過(guò)調(diào)制可以把原始信號(hào)的頻譜搬移到所需要的頻段上,將其轉(zhuǎn)換成適合于信道傳輸?shù)男问?解調(diào):在接收端將調(diào)制信號(hào)恢復(fù)成原信號(hào)的過(guò)程,與發(fā)送端的調(diào)制過(guò)程對(duì)應(yīng);載波:對(duì)調(diào)制信號(hào)起到承載作用的高頻振蕩信號(hào),如正弦型信號(hào)、數(shù)字脈沖串等。大多數(shù)的數(shù)字通信系統(tǒng)都采用正弦型信號(hào)作為載波信號(hào)。5.1調(diào)制與解調(diào)技術(shù)概述5.1.2調(diào)制的類(lèi)型頻率變換信道復(fù)用改善系統(tǒng)性能5.2模擬調(diào)制技術(shù)5.2.1模擬線性調(diào)制(幅度調(diào)制)5.2模擬調(diào)制技術(shù)5.2.2模擬非線性調(diào)制(角度調(diào)制)5.2模擬調(diào)制技術(shù)5.2模擬調(diào)制技術(shù)5.2.3各種模擬調(diào)制方式的總結(jié)與比較5.3二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理5.3二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理5.3.1二進(jìn)制振幅鍵

53、控(2ASK)1.時(shí)域波形5.3二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理5.3.1二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)2.二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)5.3二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理5.3二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理5.3二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理5.3.1二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)3.振幅鍵控信號(hào)的頻譜5.3二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理5.3.2二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)1.時(shí)域波形5.3二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理5.3.2二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)2.二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的調(diào)制方法5.3二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理5.3.2二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)3.移頻鍵控信號(hào)的解調(diào)5.3二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理5.3.2二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)4.移頻鍵控信號(hào)的頻譜5.3二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理5

54、.3二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理5.3.3二進(jìn)制移相鍵控(2PSK) 和差分移相鍵控(2DPSK)1.時(shí)域波形5.3二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理5.3二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理5.3二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理5.3.3二進(jìn)制移相鍵控(2PSK) 和差分移相鍵控(2DPSK)2.二進(jìn)制絕對(duì)調(diào)相和差分調(diào)相5.3二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理5.3.3二進(jìn)制移相鍵控(2PSK) 和差分移相鍵控(2DPSK)3.2PSK 和2DPSK 信號(hào)的解調(diào)5.3二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理5.3.3二進(jìn)制移相鍵控(2PSK) 和差分移相鍵控(2DPSK)4.2PSK 和2DPSK 信號(hào)的頻譜5.3二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理5.3二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理5.3.4三種基本調(diào)試方式的比

55、較5.4改進(jìn)的數(shù)字調(diào)制方式5.4.1多相制移相鍵控1.四相制PSK 與DPSK 波形5.4改進(jìn)的數(shù)字調(diào)制方式5.4.1多相制移相鍵控2.4PSK 信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)5.4改進(jìn)的數(shù)字調(diào)制方式5.4改進(jìn)的數(shù)字調(diào)制方式5.4改進(jìn)的數(shù)字調(diào)制方式5.4.2多進(jìn)制振幅相位聯(lián)合調(diào)制5.4改進(jìn)的數(shù)字調(diào)制方式5.4改進(jìn)的數(shù)字調(diào)制方式5.4改進(jìn)的數(shù)字調(diào)制方式5.5擴(kuò)頻調(diào)制5.5.1擴(kuò)頻的概念和理論基礎(chǔ)擴(kuò)頻,即擴(kuò)展頻譜,一般是指用比信號(hào)帶寬寬得多的頻帶寬度來(lái)傳輸信息的通信技術(shù)。我們知道,在信道中傳輸任何信息都需要一定的頻帶寬度,并且為了提高頻譜的利用率,盡量用較窄的帶寬來(lái)傳遞信號(hào)。一般的已調(diào)信號(hào)帶寬與基帶信號(hào)帶寬之比

56、只有幾倍到十幾倍,比如我們講過(guò)2PSK、2ASK 信號(hào)帶寬為基帶信號(hào)帶寬的2倍,這些都屬于窄帶通信。而擴(kuò)展頻譜后的信號(hào)帶寬與基帶信號(hào)帶寬相比要高達(dá)幾百甚至上千倍,頻譜被高倍數(shù)地展寬,屬于寬帶通信。以往的通信技術(shù)所追求的是使傳輸信號(hào)帶寬盡量窄,才能充分利用十分寶貴的頻譜資源。那為什么還要用擴(kuò)頻這種寬帶通信方式呢? 下面我們先來(lái)簡(jiǎn)單介紹擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)香農(nóng)公式:5.5擴(kuò)頻調(diào)制5.5.2擴(kuò)頻的分類(lèi)1.PN 碼5.5擴(kuò)頻調(diào)制5.5擴(kuò)頻調(diào)制5.5擴(kuò)頻調(diào)制5.5.2擴(kuò)頻的分類(lèi)2.直接序列擴(kuò)頻5.5擴(kuò)頻調(diào)制5.5擴(kuò)頻調(diào)制5.5擴(kuò)頻調(diào)制5.5擴(kuò)頻調(diào)制5.5.2擴(kuò)頻的分類(lèi)3.跳頻擴(kuò)頻5.5擴(kuò)頻調(diào)制5.5擴(kuò)頻調(diào)

57、制5.5擴(kuò)頻調(diào)制5.5擴(kuò)頻調(diào)制5.5.3擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)(1)可重復(fù)使用相同頻率,提高了無(wú)線頻譜利用率;(2)可在低信噪比情況下通信,抗干擾性強(qiáng),誤碼率低;(3)隱蔽性好,對(duì)各種窄帶通信系統(tǒng)的干擾很小;(4)可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)碼分多址(CDMA);(5)適合數(shù)字話音和數(shù)據(jù)傳輸,以及開(kāi)展多種通信業(yè)務(wù),安裝簡(jiǎn)便,易于維護(hù)。5.6頻分多路復(fù)用與碼分多路復(fù)用5.6頻分多路復(fù)用與碼分多路復(fù)用5.6頻分多路復(fù)用與碼分多路復(fù)用6.1基本概念.1通信網(wǎng)的分類(lèi)按提供業(yè)務(wù)分為：電信網(wǎng)、電報(bào)網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)等;按傳輸媒介分為：雙絞線網(wǎng)、光纖網(wǎng)、無(wú)線通信網(wǎng)等;按交換方式分為：電路交換網(wǎng)、分組交換網(wǎng)、報(bào)文交換網(wǎng)、ATM

58、 網(wǎng)等;按網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍分為:：互聯(lián)網(wǎng)、廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)等;按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為：網(wǎng)型網(wǎng)、星型網(wǎng)、總線型網(wǎng)、復(fù)合型網(wǎng)等;按網(wǎng)絡(luò)傳遞信號(hào)形式分為：數(shù)字通信網(wǎng)和模擬通信網(wǎng)。6.1基本概念.多址技術(shù)1.頻分多址(FDMA)6.1基本概念.多址技術(shù)采用FDMA 方式主要有如下特點(diǎn):(1)單路單載波(SCPC)傳輸,即每個(gè)頻道只傳一路業(yè)務(wù)信息,載頻間隔必須滿足業(yè)務(wù)信息傳輸?shù)男枨蟆?2)信號(hào)連續(xù)傳輸,各多址信道信號(hào)在時(shí)間和空間重疊,頻率分割。(3)頻率分配工作復(fù)雜,重復(fù)設(shè)置收發(fā)信道設(shè)備。例如基站有50個(gè)頻道,則需要50套結(jié)構(gòu)幾乎相同的發(fā)信道設(shè)備。(4)多頻道信號(hào)互調(diào)干擾嚴(yán)重。(5)頻率利用率低,容量小。(6

59、)若FDMA 方式用于每小時(shí)頻道傳輸一路業(yè)務(wù)數(shù)字信號(hào),數(shù)字信號(hào)速率低,一般在25kbit/s以下,由于數(shù)字信號(hào)經(jīng)傳輸時(shí)延擴(kuò)展幾十微秒,碼間干擾引起的誤碼很小,無(wú)須設(shè)置自適應(yīng)均衡,構(gòu)成簡(jiǎn)單。6.1基本概念2時(shí)分多址(TDMA).多址技術(shù)6.1基本概念.多址技術(shù)TDMA 通信系統(tǒng)和FDMA 通信系統(tǒng)相比,具有以下主要特點(diǎn):(1)TDMA 系統(tǒng)的基站可只用一部發(fā)射機(jī),可以避免像FDMA 系統(tǒng)那樣因多部不同頻率的發(fā)射機(jī)同時(shí)工作而產(chǎn)生互調(diào)干擾。(2)TDMA 系統(tǒng)對(duì)時(shí)隙的管理和分配通常要比對(duì)頻率的管理與分配簡(jiǎn)單。因此,TDMA 系統(tǒng)更容易進(jìn)行時(shí)隙的動(dòng)態(tài)分配。(3)因?yàn)榻K端只在指定的時(shí)隙接收發(fā)送端發(fā)給它的

60、信息,因而在一幀的其他時(shí)隙中,可以傳送網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)送的廣播信息和控制信息。這對(duì)于加強(qiáng)通信網(wǎng)絡(luò)的控制功能是有利的。(4)TDMA 系統(tǒng)必須有精確的定時(shí)和同步,它是TDMA 系統(tǒng)正常工作的重要保證。6.1基本概念.多址技術(shù)3碼分多址(CDMA)CDMA 方式是用一個(gè)帶寬遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬的高速偽隨機(jī)編碼信號(hào)或其他擴(kuò)頻碼調(diào)制所需傳送的信號(hào),使原信號(hào)的帶寬被拓寬,再經(jīng)載波調(diào)制后發(fā)送出去。接收端使用完全相同的擴(kuò)頻碼序列,同步后與接收的寬帶信號(hào)做相關(guān)處理,把寬帶信號(hào)解擴(kuò)為原始數(shù)據(jù)信息。不同用戶(hù)使用不同的碼序列,它們占用相同頻帶,接收機(jī)雖然能收到,但不能解出,這樣可實(shí)現(xiàn)互不干擾的多址通信。它以不同的互相正交的碼序