計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)第02章通信技術(shù)基礎(chǔ)課件

1、第02章通信技術(shù)基礎(chǔ)第02章 通信技術(shù)基礎(chǔ)內(nèi)容提要數(shù)據(jù)傳送格式編碼技術(shù)同步技術(shù)多路復(fù)用數(shù)據(jù)傳輸信道通信技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信 連續(xù)信息是其狀態(tài)連續(xù)變化的信息，如連續(xù)變化的語音。圖像、視頻等。連續(xù)信息也稱為模擬信息。數(shù)據(jù)通信離散信息信息的狀態(tài)是可數(shù)的或離散型如符號文字?jǐn)?shù)據(jù)等。離散信息也稱為數(shù)字信息連續(xù)信息其狀態(tài)連續(xù)變化的信息如連續(xù)變化的語音圖像視頻等。連續(xù)信息也稱為模擬信息數(shù)據(jù)通信是指數(shù)據(jù)以一種適合傳送的形式快速有效地從一方傳送到另一方。 信息分成兩大類： 離散信息，連續(xù)信息。數(shù)據(jù)通信離散信息:指信息的狀態(tài)是可數(shù)的或離散型的如符號文字?jǐn)?shù)據(jù)等離散信息也稱為數(shù)字信息。連續(xù)信息：是其狀態(tài)連續(xù)變化的信息如連續(xù)

2、變化的語音圖像視頻等連續(xù)信息也稱為模擬信息。 數(shù)據(jù)通信是指數(shù)據(jù)以一種適合傳送的形式快速有效地從一方傳送到另一方。 信息分成兩大類： 一類是離散信息，另一類是連續(xù)信息。 數(shù)據(jù)通信研究的主要內(nèi)容A 1. 可靠的傳輸通路: 有基帶傳輸和頻帶傳輸之分。 2數(shù)據(jù)交換: 是完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵, 可分為電路交換、報文交換、分組交換等。 數(shù)據(jù)通信研究的主要內(nèi)容B 3通信協(xié)議: 通信網(wǎng)絡(luò)的“大腦”， 與網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理軟件共同控制和管理著數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的運行。4通信處理: 涉及到數(shù)據(jù)的差錯控制、碼型轉(zhuǎn)換、流量控制等內(nèi)容。5同步問題: 數(shù)據(jù)通信重要因素。主要有碼元同步、幀同步和網(wǎng)同步?；靖拍?1信號 對數(shù)據(jù)的電

3、磁和電子編碼。2信息 對數(shù)據(jù)內(nèi)容的表達(dá)和解釋。3傳輸 信號的數(shù)據(jù)傳遞。4比特率(R) 5傳輸損耗 在任何傳輸系統(tǒng)中，接收端得到的信號不可能與發(fā)送端傳送出的信號完全一致，在信號傳輸過程中肯定會出現(xiàn)傳輸損耗。 這些損耗會隨機地引起模擬信號的改變，或使數(shù)字信號出現(xiàn)差錯。 它們是影響數(shù)據(jù)傳輸速率和傳輸距離的重要因素之一。噪聲 對通信系統(tǒng)，噪聲的產(chǎn)生是不可避免的。 信道噪聲是獨立于信號的，始終干擾著信號，對傳輸造成很大的危害。 噪聲對數(shù)據(jù)通信，影響較大的是兩種： 高斯白噪聲和脈沖噪聲。 白噪聲是指功率譜密度在整個頻域內(nèi)均勻分布的噪聲。 所有頻率具有相同能量密度的隨機噪聲稱為白噪聲。噪聲 在傳輸過程中，接

4、收端得到的信號由兩部分組成：發(fā)送端送出的信號；在傳輸過程中插入到數(shù)據(jù)信號中的噪聲。根據(jù)產(chǎn)生原因不同噪聲可分為四類：熱噪聲交調(diào)噪聲串音脈沖噪聲 1熱噪聲 由帶電粒子在導(dǎo)電媒體中進(jìn)行的熱運動引起的，它存在于所有在絕對零度以上的環(huán)境中工作的電平設(shè)備和傳輸媒介中。 這種噪聲無法被消除，它為通信系統(tǒng)的性能設(shè)置了上限。噪聲功率密度可作為熱噪聲值的度量，以（W/Hz）為單位。熱噪聲計算 1Hz帶寬內(nèi)存在的熱噪聲值可由下式進(jìn)行計算 N0kT 其中:N0為噪聲功率密度；k為玻爾茲曼常數(shù)，其單位是 焦耳開（J/K）T為熱噪聲源的熱力學(xué)溫度，其單位是開（K）熱噪聲計算例 若系統(tǒng)帶寬為Hz，試求在 40oC的溫度下熱

5、噪聲源的噪聲功率。 解：首先根據(jù)公式求出噪聲功率密度于是當(dāng)帶寬為WHz時，噪聲功率為將其換算成單位dBm，根據(jù)公式可得 2交調(diào)噪聲 交調(diào)噪聲是多個不同頻率的信號共享一個傳輸媒介時可能產(chǎn)生的噪聲。 通常情況下，發(fā)送端和接收端是以線性系統(tǒng)模式工作，即輸出為輸入的常數(shù)倍。 3串音 串音是一個信號通道中的信號對另一個信號通道產(chǎn)生干擾的現(xiàn)象，又稱串?dāng)_。 是相鄰信號通道之間發(fā)生耦合所引起的，常見于雙絞線之間，偶爾也會發(fā)生在同軸電纜之間。 4脈沖噪聲 脈沖噪聲：一種由突發(fā)的振幅很大持續(xù)時間很短，耦合到信號通路中的非連續(xù)尖峰脈沖引起的干擾。 這種噪聲是由電火花、雷電等原因引起的，它的出現(xiàn)是無法被預(yù)知的。衰損

6、信號在傳輸介質(zhì)中傳播時有一部分能量轉(zhuǎn)化成熱能或者被傳輸介質(zhì)吸收，從而造成信號強度不斷減弱，這種現(xiàn)象稱為衰損。衰損(2) 若D的取值為負(fù)，則說明從P2功率到P1出現(xiàn)了衰損，否則說明從功率P2到P1出現(xiàn)了增益。P2P2是發(fā)送端衰損(3) 有時分貝也用于衡量電壓之間和電流之間的差別。由于功率分別與電壓和電流存在下述關(guān)系： 和 所以同理可得衰損(4)例 1例 25 假設(shè)在傳輸系統(tǒng)上傳輸?shù)男盘柧哂?12 mW的功率，而在一定距離遠(yuǎn)的某處測得功率為7mW，試求出這段線路上信號的衰損 。衰損(5)例 1解：根據(jù)公式可得可見，這段線路上的衰損為2.34 dB。 衰損(6)例 2例2 假設(shè)有一個點到點的傳輸系統(tǒng)

7、，該系統(tǒng)采用放大器連接傳輸線路。若第一段傳輸線路的衰損為 20 dB，放大器的增益為 40 dB，第二段傳輸線路的衰損為 35 dB，求這個系統(tǒng)的總衰損。 衰損(6)例 2(計算)解：這個系統(tǒng)的總衰損為各部分衰損或增益的代數(shù)和，即 :衰損絕對電平的定義 為了表示傳輸系統(tǒng)中某點的絕對電平，往往使用單位dBm，它是以1mW為參考的功率單位。于是絕對電平可定義為:失 真 信號在線路上傳輸時，不同頻率的分量將在不同程度上受到衰損和延遲的影響，使得到達(dá)接收端的信號與發(fā)送端送出的初始信號之間產(chǎn)生差異。這種在傳輸過程中信號波形出現(xiàn)的變化稱為失真。相位失真波形失真6波特率 波特率是每秒鐘信號變化的次數(shù)，也叫做

8、調(diào)制速率，單位為波特(Baud或B)。 波特率和比特率不總是相同的，但過去常被混用。如果每個信號都是1個比特，波特率和比特率就相同。 波特率（2） 一個單比特的信號以每秒9600bit的速度傳送數(shù)據(jù)，波特率是9600B，只是傳送數(shù)據(jù)可能速度。 如果一個信號由2個比特組成，傳送數(shù)據(jù)的速度是2400bits，那么波特率就是1200B； 如果信號由3個比特組成，波特率就是800B。 7傳輸速率 傳輸速率是指在單位時間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘?，它是評價通信速度的重要指標(biāo)。 在數(shù)據(jù)傳輸中，經(jīng)常用到的指標(biāo)有調(diào)制速率、數(shù)據(jù)信號速率和數(shù)據(jù)傳輸速率。1) 調(diào)制速率 調(diào)制 是將基帶數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)換成適于線路傳輸?shù)哪硞€頻率載

9、波信號的過程。 調(diào)制速率 在信號調(diào)制過程中，單位時間內(nèi)信號波形變換的次數(shù)，它的單位是波特（Baud）。調(diào)制速率為： 其中，T是單位調(diào)制信號波周期（s）。單位調(diào)制信號波又被稱為碼元，又稱為碼元傳輸速率。調(diào)頻波例 如圖 2-1所示的調(diào)頻波，其中一個“0”或“1”狀態(tài)的最短時間長度為，試求調(diào)制速率 解：根據(jù)公式（2.1） 頻率快頻率慢2)數(shù)據(jù)信號速率 數(shù)據(jù)信號速率是指在單位時間內(nèi)通過信道的信息量，簡稱比特率。數(shù)據(jù)信號速率以比特秒為單位，一般用bit/s表示，簡寫成bps。 若在串行方式下進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，則數(shù)據(jù)信號速率可定義為信號分為: 模擬信號和數(shù)字信號模擬信號: 一種連續(xù)變化的電磁波，數(shù)字信號: 用

10、不同的電壓值表示二進(jìn)制的邏輯“1”和邏輯“0”。 模擬信號與數(shù)字信號數(shù)據(jù)編碼方法 計算機只存儲、傳輸和處理二進(jìn)制形式的信息。 將二進(jìn)制數(shù)和字符的對應(yīng)關(guān)系加以規(guī)定，這種規(guī)定便是字符編碼。 信息表示、交換、處理、傳輸和存儲，以國家標(biāo)準(zhǔn)或國際標(biāo)準(zhǔn)的形式來頒布和實施的。 國際5號碼（IA5）是一種最初由美 國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會提出的編碼方案，它是一種目前被廣泛使用的編碼。 與這種編碼相同的還有美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼，簡稱ASC碼。如表21所示。 國際5號碼1國際5號碼編碼集中總共可以包含128個不同的字符 2EBCDIC碼其全稱為擴充的二一十進(jìn)制交換碼 3國際2 號碼 國際2號碼（IA2）是一種用5位二進(jìn)制數(shù)表示

11、字符的編碼，又稱波多碼。 根據(jù)其具有的5位碼長，這種編碼似乎只能表示32個不同的字符，無法滿足36個基本字符的需要。碼型及其編碼方式（重點）用直流信號表示二進(jìn)制中0和1的信號形式被稱為碼型常見基帶數(shù)據(jù)信號波形1二電平碼二電平碼是最簡單、最基本的一種碼型 它采用兩種不同的電平來分別 表示二進(jìn)制中的0和1。 2差分碼 差分碼是一種以電平跳轉(zhuǎn)狀況來表示數(shù)據(jù)信息的碼型。以差分碼傳輸數(shù)據(jù)時，在一個比特持續(xù)的時間內(nèi)信號電平不會出現(xiàn)跳變。而且這段時間內(nèi)電平的值與數(shù)據(jù)信息不相關(guān)。 3雙極碼 （1）雙極性信號交替反轉(zhuǎn)碼信號交替反轉(zhuǎn)碼用無電壓的狀態(tài)表示二進(jìn)制0用交替的正、負(fù)電平表示二進(jìn)制1雙極碼（2）雙極性 8零

12、替換碼 1、無電壓狀態(tài)表示02、交替的正負(fù)電平表示1雙極碼（2）雙極性 8零替換碼（B8ZS碼）雙極碼（3）高密度雙極性3零碼 高密度雙極性3零碼是日本和歐洲地區(qū)用于處理長0串的一種AMI變形碼。 采用這種碼型時，如果遇到由連續(xù)的4個比特0組成的序列。 雙極碼（3）高密度雙極性3零碼 4裂相碼 裂相碼是一種在比特中點位置上電平跳轉(zhuǎn)為相反極的碼型。 目前最常用的兩種裂相碼是：曼徹斯特碼差分曼徹斯特碼。 （1）曼徹斯特碼(A) 曼徹斯特碼:中點位置的電平跳變、作為數(shù)據(jù)信息、作為同步信息的裂相碼。 在比特中點位置上出現(xiàn)的從負(fù)電平到正電平的跳變表示二進(jìn)制的1； 出現(xiàn)從正電平到負(fù)電平的跳變表示二進(jìn)制的0

13、。 （1）曼徹斯特碼（B）圖描述了用曼徹斯特碼對數(shù)據(jù) 1101011010進(jìn)行編碼的情況。（2）差分曼徹斯特碼 A 差分曼徹斯特碼是一種融入了差分碼特點的裂相碼。這種碼型以比特中點位置的電平跳轉(zhuǎn)作為同步信息，以比特開始時刻是否出現(xiàn)電平跳變的情況作為數(shù)據(jù)信息。 若在比特開始時刻出現(xiàn)電平跳變，則該比特表示0，否則表示1。 （2）差分曼徹斯特碼B圖描述了用差分曼徹斯特碼對數(shù)據(jù) 11 0001011 010進(jìn)行編碼的情況。 5密勒碼 密勒碼也是一種利用電平的跳變表示數(shù)據(jù)信息的碼型。比特中點的電平跳轉(zhuǎn)表示二進(jìn)制的1 比特中點沒有出現(xiàn)電平跳轉(zhuǎn)時則表示二進(jìn)制的0 若當(dāng)前傳輸?shù)谋忍?后面緊跟另一個比特0，則該

14、比特0的傳輸以一個電平跳轉(zhuǎn)結(jié)束。 密勒碼圖219描述了用密勒碼對數(shù)據(jù)11 101011010進(jìn)行編碼的情況。 6.多電平碼是一種以M個電平狀態(tài)表示的，由n個比特組成的碼元的編碼，較為常見的多電平碼有自然碼和格雷碼。M個電平是以0電平為中心對稱等距設(shè)置的。 多電平碼例如，當(dāng)M4時多電平碼所選用的4個電平為3a，a，a和3a。分別列出了在四電平自然碼和四電平格雷碼中電平與碼元之間的對應(yīng)關(guān)系。多電平碼 多電平碼的優(yōu)點是提高： 傳輸效率 頻帶利用率 輸入比特率一定時，M的取值越大頻帶利用率就越高 發(fā)送功率一定時，M越大抗噪聲干擾的能力就越低 M的取值一般不宜超過16 四電平自然碼和四電平格雷碼對數(shù)據(jù)編

15、碼例 分別采用四電平自然碼和四電平格雷碼對數(shù)據(jù) 001110011000進(jìn)行編碼。 7雙二進(jìn)制碼 雙二進(jìn)制碼：一種通過電平狀態(tài)表示數(shù)據(jù)信息的碼型。用無電壓狀態(tài)表示二進(jìn)制中的1；用正、負(fù)電平交替表示二進(jìn)制的0，當(dāng)兩個比特0之間出現(xiàn)奇數(shù)個比特1時，則位置靠后的那個比特0需改變電平極性。 7雙二進(jìn)制碼 圖描述了用雙二進(jìn)制碼對數(shù)據(jù)110001011010進(jìn)行編碼的情況。 ASCII碼和EBCDIC碼是計算機通信中最常用的兩種編碼。還有博多碼、莫爾斯碼和二一十進(jìn)制碼（BCD）。 信息怎樣被編碼成適合傳輸?shù)母袷绞峭ㄐ艧o法回避的基本問題。 ASCII碼、博多碼、莫爾斯碼 和BCD碼ASCII碼 最流行的編碼

16、，是美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼ASCII(American Standard Code for Information Interchange)。一種7位編碼，為每一個鍵盤字符和特殊功能字符分配一個唯一組合。傳輸一條ASCII編碼信息 莫爾斯碼、博多碼和BCD碼 莫爾斯碼是最古老的一種編碼。 由Samtuel Morse在1838年發(fā)明的，用于電報通信。這些代碼由一系列的點和劃組成。 其特點是字母代碼的長度并不統(tǒng)一。 字母E對應(yīng)于單個點，字母H有四個點。 在原始的電報中，要發(fā)送信息，控制一個電路斷開或連通的開關(guān)。 博多碼、莫爾斯碼和BCD碼 博多碼定義五位代碼11111(上碼)和11011(下碼)，用

17、來確定如何解釋后續(xù)的五位代碼。 上碼后續(xù)的代碼當(dāng)作字母；下碼下來的所有代碼將被解釋為數(shù)字或其他的特殊符號。報文“ABC123”將被轉(zhuǎn)換成下面的博多碼(從左到右)：11111 00011 11001 01110 11011 10111 10011 00001 上碼 A B C 下碼 1 2 3 2、博多碼 數(shù)據(jù)編碼和數(shù)據(jù)壓縮技術(shù) 數(shù)據(jù)壓縮（Data Compression）消除數(shù)據(jù)中的冗余，達(dá)到減少數(shù)據(jù)量，縮短數(shù)據(jù)塊或記錄長度的過程。 數(shù)據(jù)壓縮方法與技術(shù)比較多。 通常把數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)分成兩大類： 1、冗余度壓縮，為無損壓縮 2、嫡壓縮，稱有損壓縮，不可逆壓縮等。 字母A-E的頻率 表2-4 字母A

18、E的哈夫曼編碼 哈夫曼編碼確實減少了待發(fā)送的比特數(shù)，但卻要求知道頻率值。 它還假設(shè)比特位被組成字符或其它一些重復(fù)的單元。 很多在通信媒體中傳播的數(shù)據(jù)，包括二進(jìn)制(機器代碼)、文件、傳真數(shù)據(jù)和視頻信號等，都不屬于這一類。 游程編碼 未壓縮的流和經(jīng)游程編碼的流 如果圖210a的流以一個1開始，壓縮流如何區(qū)分呢?與兩個連續(xù)1的情況類似，這種方法把流看作以一個長度為0的零序列開始。所以發(fā)送的第1組4個比特應(yīng)該是0000。 這種技術(shù)最適用于有很多個零序列的情形。隨著值為1的比特出現(xiàn)頻率的增大，該技術(shù)的效率也將有所下降。實際上，有時候用這種技術(shù)處理某個流，可能會產(chǎn)生一個更長的比特流。小結(jié)根據(jù)解決時鐘同步問

19、題所采用的方法不同，串行傳輸可分為異步傳輸和同步傳輸。在異步串行傳輸中，每58位數(shù)據(jù)需一個起始位和一個（長波為1， 1.5或2）停止位封裝。在字節(jié)之間可能有變長的時間間隙。在同步串行傳輸中，比特流是連續(xù)發(fā)送，字節(jié)兩端沒有起始位和停止位，字節(jié)之間也沒有間隙。接收方將根據(jù)發(fā)送方提供的同步信息把連續(xù)的比特流重組成字節(jié)。調(diào)制速率、數(shù)據(jù)信號速率和數(shù)據(jù)傳輸速率是常用于衡量傳輸性能的傳輸速率。 在任何傳輸系統(tǒng)中，信號傳輸部將出現(xiàn)傳輸損耗，如衰損、失真和噪聲等。這些損耗使信號的波形發(fā)生改變，從而影響了數(shù)據(jù)的傳輸速率和傳輸距離。 信噪比是用來描述傳輸過程中信號受噪聲影響程度的量，而香農(nóng)理論則給出了一種計算傳輸速

20、率上限的方法。 通信常識（短波傳輸 ） 短波通信是一種以波長為10m100m的電磁波進(jìn)行信號傳輸?shù)囊环N通信方式，工作頻率的范圍在3MHz30MHz。短波通過兩種形式進(jìn)行傳播： 沿地球的表面以地波的形式傳播和電離層的反射以天波的形式傳播。這兩種傳播形式有其各自的頻率范圍和傳輸距離。 短波在以地波的形式進(jìn)行傳播時，陸地和海洋均會引起信號的衰損，所以短波一般采用天波的形式進(jìn)行傳播。短波傳輸短波通信主要采用天波形式進(jìn)行傳播，電離層的特點在很大程度上影響著短波通信的各項特性。短波通信的優(yōu)點是通信距離遠(yuǎn)無需太大的發(fā)射功率設(shè)備成本適中等這種通信方式易受季節(jié)晝夜太陽活動的影響通信質(zhì)量不夠穩(wěn)定容易受到外部干擾地

21、面微波傳輸?shù)孛嫖⒉ㄍㄐ攀且环N在對流層視距范圍內(nèi)，利用微波波段的電磁波進(jìn)行信息傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健?長途通信時，需要在終端站之間建立中繼站，如下圖。地面微波傳輸 中繼站的功能是進(jìn)行變頻、放大和功率補償，其數(shù)量的多少則與傳輸距離和地形地貌有關(guān)。 微波通信一次只能朝一個方向傳播信號，若以這種的方式實現(xiàn)像電話交談這樣的雙向通信，就需要采用兩個頻率分別用于不同方向的信息傳輸。 地面微波傳輸 每種頻率的信號需要各自的接收裝置和發(fā)送裝置，兩種裝置集成在一起，使用一個天線就能完成接收和發(fā)送某個頻率信號的工作。 微波天線安裝在地勢較高的位置上。位置越高，發(fā)送出去的信號就越不易為高大建筑物和山丘所阻擋，信號傳播出更遠(yuǎn)

22、的距離。 衛(wèi)星微波通信 衛(wèi)星微波通信：是在地面微波技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，廣泛應(yīng)用于電視廣播、長途電話傳輸?shù)阮I(lǐng)域。 通信衛(wèi)星：相當(dāng)于一個中繼站，兩個或多個地球站通過它實現(xiàn)相互間的通信。 衛(wèi)星微波通信 通信衛(wèi)星可以在多個頻段上工作。 衛(wèi)星從一個頻段接收信號，信號經(jīng)放大和再生之后再從另一個頻段發(fā)送出去。 用于地球站向衛(wèi)星傳輸信號的轉(zhuǎn)發(fā)器信道稱為上行通道，用于衛(wèi)星向地球站傳輸信號的轉(zhuǎn)發(fā)器信道稱為下行通道。衛(wèi)星微波通信如圖2. 31所示 衛(wèi)星微波通信衛(wèi)星傳輸?shù)淖罴杨l段在110GHz之間。因為頻率低于1GHz時易受到自然界噪聲及人為噪聲的影響，而頻率高于10GHz時雨雪天氣易使其產(chǎn)生衰損。 衛(wèi)星微波通信

23、為了保證在通信衛(wèi)星的協(xié)助下地球站之間能夠進(jìn)行持續(xù)通信，衛(wèi)星應(yīng)與地球站保持相對靜止，衛(wèi)星的飛行周期應(yīng)該與地球的自轉(zhuǎn)周期一致。 蜂窩電話 蜂窩電話是一種廣泛應(yīng)用的移動通信方式。為實現(xiàn)這種通信方式，每個蜂窩服務(wù)區(qū)將被劃分為很多小區(qū)域，這些小區(qū)域稱為蜂窩單元。 蜂窩電話 關(guān)鍵點：防止信號相互干擾，相鄰蜂窩單元信道不同。缺點：是每次通話需要長時間占用信道，降低了信道利用率。 手機撥號后，開始掃描波段，找到信號最強的信道并與之連接，將電話號碼信息傳至該信道對應(yīng)的基站。電話號碼再經(jīng)由移動電話交換局傳至中央電話站。 同步技術(shù) 按照作用分 載波同步 位（碼元）同步 群同步 網(wǎng)同步 同步分為兩類數(shù)據(jù)信號的解調(diào)所需

24、的同步；數(shù)據(jù)碼元的分組及譯碼所需的同步。 在信息交互的通信中，各種數(shù)據(jù)信號的處理和傳輸都是在規(guī)定的時隙內(nèi)進(jìn)行的。 為使整個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)有序、準(zhǔn)確工作，收、發(fā)雙方必須要有一個統(tǒng)一的時間標(biāo)準(zhǔn)。 這個時間標(biāo)準(zhǔn)就是靠定時系統(tǒng)去完成收、發(fā)雙方時間的一致性，即同步。 同步技術(shù) 在頻帶傳輸系統(tǒng)中，接收方若采用相干解調(diào)的方法，從接收的已調(diào)信號中恢復(fù)原發(fā)送信號，則需獲取與發(fā)送方同頻同相的載波，這個過程稱為載波同步。 載波同步是實現(xiàn)相干解調(diào)的先決條件。 載波同步 2位同步 在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，最基本單元是位，或碼元，均具有相同的持續(xù)時間。 頻率和相位要與接收碼元一致。 將接收端產(chǎn)生與接收碼元的頻率和相位一致的“定時

25、脈沖序列”的過程稱為位同步。3群同步 群同步又稱幀同步 為有效地傳遞數(shù)據(jù)報文，還要對傳輸碼元序列按一定長度進(jìn)行分組、分幀或打信息包。 接收端要準(zhǔn)確地恢復(fù)這些數(shù)據(jù)報文，就需要知道這些組、幀、包的起止時刻，接收端獲得這些定時序列稱群同步。 4網(wǎng)同步 在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中，傳送和交換的是一定傳輸速率的比特流，這就需要網(wǎng)內(nèi)各種設(shè)備具有相同的頻率，以相同的時標(biāo)來處理比特流。這就是網(wǎng)同步的概念。 網(wǎng)同步就是網(wǎng)中各設(shè)備的時鐘同步。 同步 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)：基本的、必不可少的同步是收發(fā)兩端的時鐘同步(位同步)，這是同步的基礎(chǔ)。 為保證抗干擾性能，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地傳遞，要求系統(tǒng)定時信號滿足： 接收端的與發(fā)送端定時信號頻率相同。

26、 定時信號與數(shù)據(jù)信號間保持固定的相位關(guān)系。同步位同步(時鐘同步)是關(guān)鍵 可以采用三類方法： 使用統(tǒng)一的時間標(biāo)準(zhǔn) 利用獨立的同步信號 頻分制傳輸 時分制傳輸 自同步法 傳送數(shù)據(jù)的格式 位同步：在接收端的基帶信號中提取碼元定時的過程。 它與載波同步有一定的相似和區(qū)別。 載波同步是相干解調(diào)的基礎(chǔ)，采用相干解調(diào)都需要載波同步，在基帶傳輸時沒有載波同步問題；所提取的載波同步信息是載頻為fc的正弦波，與接收信號的載波同頻同相。實現(xiàn)方法有插入導(dǎo)頻法和直接法。 位同步1. 插入導(dǎo)頻法 插入導(dǎo)頻法頻譜圖 這種方法與載波同步時的插入導(dǎo)頻法類似，也是在基帶信號頻譜的零點處插入所需的位定時導(dǎo)頻信號。其中圖（a）為常見

27、的雙極性不歸零基帶信號的功率譜，插入導(dǎo)頻的位置是不；圖（b）表示經(jīng)某種相關(guān)變換的基帶信號，其譜的第一個零點為，插入導(dǎo)頻應(yīng)在1/2T處。插入位定時導(dǎo)頻系統(tǒng)框圖 2. 直接法 直接提取位同步的方法又分濾波法和特殊鎖相環(huán)法。 1） 濾波法 波形變換濾波法濾波法原理圖 包絡(luò)檢波濾波法 從2PSK信號中提取位同步信息 2） 鎖相法 位同步鎖相法的基本原理與載波同步的類似，在接收端利用鑒相器比較接收碼元和本地產(chǎn)生的位同步信號的相位，若兩者相位不一致，鑒相器就產(chǎn)生誤差信號去調(diào)整位同步信號的相位，直至獲得準(zhǔn)確的位同步信號為止。 濾波法中的窄帶濾波器可以是簡單的單調(diào)諧回路或晶體濾波器，也可以是鎖相環(huán)路。鎖相法

28、將采用鎖相環(huán)來提取位同步信號的方法稱為鎖相法。通常分兩類。 模擬鎖相法：環(huán)路中誤差信號去連續(xù)地調(diào)整位同步信號的相位。 鎖相環(huán)位同步法：高穩(wěn)定度的振蕩器，從鑒相器所獲得的與同步誤差成比例的誤差信號不是直接用于調(diào)整振蕩器，而是通過一個控制器在信號鐘輸出的脈沖序列中附加或扣除一個或幾個脈沖，這樣同樣可以調(diào)整加到減相器上的位同步脈沖序列的相位，達(dá)到同步的目的。 數(shù)字鎖相原理框圖 位同步脈沖的相位調(diào)整 微分整流型鑒相器同相正交積分型鑒相器 群同步 載波同步和位同步實質(zhì)上是對接收信號載波的相位和碼元脈沖的到達(dá)時刻進(jìn)行估計。 為了實現(xiàn)傳輸系統(tǒng)的群同步，要在數(shù)據(jù)序列中插入特殊的同步碼或同步字符，通過它們來描述

29、系統(tǒng)群同步的方式和實現(xiàn)方法。 群同步：變成了對同步碼(同步標(biāo)志)進(jìn)行估計檢測的問題 。對群同步系統(tǒng)的基本要求 1)正確建立同步的概率大，錯誤同步的概率小； 2)初始捕獲同步碼(建立同步)的時間短； 3)既要能迅速發(fā)現(xiàn)假鎖或失步，及時恢復(fù)同步，長期保持正確的同步； 4)傳輸信息流中實現(xiàn)群同步且插入的冗余度要小。1. 起止式同步 起止式同步是起止式數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的碼組同步方式，起止式傳輸又稱異步傳輸。 異步傳輸過程 起止式同步有以下特點 1) 每隔一個字符對收端時鐘相位作一次校正，時鐘誤差無積累。 2) 止信號的長度不定，超過最小長度即可。 3) 字符同步容易出錯。 4) 因為起止式同步字符內(nèi)位時鐘

30、相位是由“止”向“起”轉(zhuǎn)換的時刻決定的，所以在有噪聲干擾時，轉(zhuǎn)換時刻可能滑動，導(dǎo)致位定時的精度下降。 5) 傳輸效率低，為了同步目的而插入的冗余度已接近14。2.用特殊字符建立群同步 在許多同步數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，采用某些特殊字符(比特序列)來建立群同步。 數(shù)據(jù)幀格式及標(biāo)志 信道分類 信道可按不同方式來分類。從概念上可分為廣義信道和狹義信道。按傳輸媒體可分為有線信道和無線信道。前者包括明線、對稱電纜、同軸電纜、光纜；后者主要有地面微波、衛(wèi)星、短波等信道。按信息復(fù)用形式，一般又可分為：頻分制信道和時分制信道。前者包括載波信道、頻分短波信道、頻分微波信道和頻分衛(wèi)星信道等；后者主要有時分基帶信道、時分短

31、波信道、時分微波信道和時分衛(wèi)星信道等。另外，還有碼分信道。此外，信道還可按信道參數(shù)的時間特性分為恒參信道和變參信道等。 1.廣義信道與狹義信道 信道在概念上通常有兩種理解：一是狹義信道，另一種是廣義信道。 狹義信道是指傳輸信號的具體的傳輸物理媒介，如明線、電纜、光纜或短波、微波、衛(wèi)星中繼等傳輸線路。廣義信道與狹義信道示意圖 2.按傳輸媒介的種類分類 (1)有線信道。明線、對稱電纜、同軸電纜、波導(dǎo)、光纜等。 有線信道具有性能穩(wěn)定，外界干擾小，保密性強，維護(hù)便利等優(yōu)點，在通信網(wǎng)中占有較大的比例。 有線信道架設(shè)工程量大，一次性投資較大。目前，在有線信道中，明線、電纜等媒介的使用已逐漸減少，取而代之的是使用光纜。 按傳輸媒介的種類分類(2) 無線信道：利用無線電波在空間進(jìn)行信號傳輸。 無線電波頻段和傳輸方式有：中波、短波、超短波、微波、衛(wèi)星等。 無線信道：一次性投資較低，通信成本也低，通信