-北郵電路與信號(hào)考1第12章通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)課件

1、第12 通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)1目錄通信系統(tǒng)的質(zhì)量評(píng)價(jià)12-4通信系統(tǒng)的基本概念12-1通信介質(zhì)12-2通信的傳輸方式12-3212-1-1通信系統(tǒng)模型3傳遞信息的通道發(fā)出信息的基本設(shè)施接收信息的基本設(shè)施把待傳輸?shù)南⑥D(zhuǎn)換成原始電信號(hào)把接收到的原始電信號(hào)轉(zhuǎn)換成消息系統(tǒng)內(nèi)各種干擾影響的等效結(jié)果通信系統(tǒng)就是傳遞或交換信息所需的一切技術(shù)設(shè)備的總和，用以完成信息傳輸過(guò)程的技術(shù)系統(tǒng)的總稱。通信系統(tǒng)一般由以下幾部分組成。12-1-14將信源發(fā)出的原始電信號(hào)變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào)從接收到的信號(hào)中恢復(fù)出相應(yīng)的原始電信號(hào)12-1-15AD轉(zhuǎn)換編碼調(diào)制解調(diào)解碼DA轉(zhuǎn)換12-1-2通信系統(tǒng)分類6有線通信是指?jìng)鬏斆?/p>

2、質(zhì)為架空明線、電纜、光纜等形式的通信，其特點(diǎn)是媒質(zhì)能看得見，摸得著。常見的電纜主要包括平衡電纜（又稱雙絞線）和同軸電纜、光纖等。無(wú)線通信是指利用電磁波在空間傳播信號(hào)的通信形式，其特點(diǎn)是傳輸媒質(zhì)看不見、摸不著。無(wú)線通信常見的形式包括微波通信、短波通信、移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、散射通信和激光通信等。有線通信無(wú)線通信 按照傳輸媒質(zhì)分類2. 按信道中所傳信號(hào)的特征分按照信道中傳輸?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)字通信系統(tǒng)。7模擬通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(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)可分為長(zhǎng)波通信、中波通信、短波通信、微波通信等。8表 1-1 通信頻段 、

3、常用傳輸媒質(zhì)及主要用途頻率范圍波 長(zhǎng)頻段名稱 常用傳輸媒介用 途 3Hz 30kHz 10 8 10 4 m 甚低頻VLF 有線線對(duì)超長(zhǎng)波無(wú)線電 音頻、電話、數(shù)據(jù)終端、長(zhǎng)距離導(dǎo)航、時(shí)標(biāo) 30 300kHz 10 4 10 3 m 低頻LF 有線線對(duì)長(zhǎng)波無(wú)線電 導(dǎo)航、信標(biāo)、電力線通信 300k 3MHz 10 3 10 2 m 中頻MF 同軸電纜中波無(wú)線電 調(diào)幅廣播、移動(dòng)陸地通信、業(yè)余無(wú)線電 3 30MHz 10 2 10m 高頻HF 同軸電纜短波無(wú)線電 移動(dòng)無(wú)線電話、短波廣播、定點(diǎn)軍用通信、業(yè)余無(wú)線電 30 300MHz 10 lm 甚高頻VHF 同軸電纜超短波 / 米波無(wú)線電 電視、調(diào)頻廣播

4、、空中管制、車輛通信、導(dǎo)航、集群通信、無(wú)線尋呼 頻率范圍波 長(zhǎng)頻段名稱 常用傳輸媒介用 途 300MHz 3GHz 100 10cm 特高頻UHF 波導(dǎo)微波 / 分米波無(wú)線電 電視、空間遙測(cè)、雷達(dá)導(dǎo)航、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信、移動(dòng)通信 3 30GHz l0 lcm 超高頻SHF 波導(dǎo)微波 / 厘米波無(wú)線電 微波接力、衛(wèi)星和空間通信、雷達(dá) 30 300GHz 10 lmm 極高頻EHF 波導(dǎo)微波 / 毫米波無(wú)線電 雷達(dá)、微波接力、射電天文學(xué) 10 5 l0 7 GHz 310 -4 3l0 -6 cm 紅外、可見光、紫外 光纖激光空間傳播 光通信 94. 按調(diào)制方式分根據(jù)是否采用調(diào)制，可將通信系統(tǒng)分為基帶傳

5、輸和頻帶（調(diào)制）傳輸?；鶐鬏斒菍]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。接收端有相應(yīng)解調(diào)措施的通信方式 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。1011 按照通信業(yè)務(wù)特征分類按傳輸內(nèi)容分類：?jiǎn)蚊襟w通信（如電話、傳真等）多媒體通信（如電視、可視電話、遠(yuǎn)程教學(xué)等）按傳輸方向分類：?jiǎn)蜗騻鬏敚ㄈ鐝V播、電視等）交互傳輸（如電話、視頻點(diǎn)播等）按傳輸帶寬分類：窄帶通信（如電話等）寬帶通信（如視頻會(huì)議等）按傳輸時(shí)間分類：實(shí)時(shí)通信（如電話、電視等）非實(shí)時(shí)通信（如Email等）12-1-3通信系統(tǒng)的質(zhì)量評(píng)價(jià)12通信系統(tǒng)的有效性是指信

6、道資源的利用率，即系統(tǒng)單位頻帶傳輸信息的速率。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，信息傳輸速率是指系統(tǒng)每秒傳送的比特?cái)?shù)，單位為比特/秒（bit/s或bps），因此信道利用率的單位為比特/秒/赫（bit/s/Hz）。有效性可靠性數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性用傳輸差錯(cuò)率來(lái)衡量。傳輸差錯(cuò)率常用誤比特率表示。誤比特率又稱比特差錯(cuò)率，是指在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生差錯(cuò)的比特?cái)?shù)與傳輸?shù)目偙忍財(cái)?shù)之比，也稱平均誤比特率。12-1-4通信行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)13通信行業(yè)中的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要由各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化團(tuán)體及相關(guān)的行業(yè)協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)制定。典型的標(biāo)準(zhǔn)化組織包括國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU，International Telecommunications Union）、電氣

7、和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）等。1865年5月17日，法，德，俄，意，奧等20個(gè)歐洲國(guó)家的代表在巴黎簽訂了國(guó)際電報(bào)公約，國(guó)際電報(bào)聯(lián)盟（Internationa lTelegraph Union，ITU）。自1934年1月1日起正式改稱為“國(guó)際電信聯(lián)盟”（International Telecommunication Union）。 經(jīng)聯(lián)合國(guó)同意，1947年10月15日國(guó)際電信聯(lián)盟成為聯(lián)合國(guó)的一個(gè)專門機(jī)構(gòu)，其總部由瑞士伯爾尼遷至到日內(nèi)瓦。12-1-5通信網(wǎng)的組成14通信網(wǎng)一般由終端設(shè)備、傳輸系統(tǒng)和交換設(shè)備按照某種結(jié)構(gòu)組成，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的信息傳遞 終端設(shè)備終端設(shè)備是通信網(wǎng)中的源點(diǎn)和終點(diǎn)，除對(duì)

8、應(yīng)于信源和信宿外，終端設(shè)備還包括一部分變換和反變換裝置。常見的終端設(shè)備包括電話、電視、計(jì)算機(jī)、智能多媒體終端設(shè)備等。終端設(shè)備的功能包括：將發(fā)送端發(fā)送的信息轉(zhuǎn)變成適合在信道中傳送的信號(hào)，將接收端接收的信號(hào)恢復(fù)成能被利用的信息；產(chǎn)生和識(shí)別網(wǎng)內(nèi)所需的信令信號(hào)或規(guī)則，以便相互聯(lián)系和應(yīng)答。15 交換設(shè)備在通信網(wǎng)中，交換功能由交換節(jié)點(diǎn)（即交換設(shè)備）完成。不同的通信網(wǎng)絡(luò)，由于所支持的業(yè)務(wù)特性不同，其交換設(shè)備也不盡相同。交換設(shè)備根據(jù)尋址信息和網(wǎng)絡(luò)控制質(zhì)量，進(jìn)行鏈路連接或信號(hào)導(dǎo)向，從而使通信網(wǎng)中的多對(duì)用戶建立信號(hào)通路。16 傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)是完成信號(hào)傳輸?shù)拿浇楹驮O(shè)備的總稱。它包括終端設(shè)備之間、終端設(shè)備與交換設(shè)備

9、之間以及交換設(shè)備之間的各種傳輸介質(zhì)和設(shè)備。如用戶線（用戶終端與交換節(jié)點(diǎn)之間的連接線路）、鏈路（交換節(jié)點(diǎn)與交換節(jié)點(diǎn)之間的連接線路）等。通信網(wǎng)的特性17通信網(wǎng)的特性使用的便捷性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的可靠性網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性服務(wù)種類的多樣性連通的任意性通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)18在網(wǎng)狀網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)鏈路的冗余度高，路由選擇的自由度大，網(wǎng)絡(luò)可靠性高，但傳輸鏈路利用率低。網(wǎng)狀網(wǎng)一般用戶通信業(yè)務(wù)量大或需重點(diǎn)保證的部門或系統(tǒng)（如軍事通信網(wǎng)），以保證信息傳遞的可靠性。19星型網(wǎng)中央節(jié)點(diǎn)控制全網(wǎng)工作，各個(gè)用戶間需要通信時(shí)，都需要通過(guò)中央節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)接。與網(wǎng)狀網(wǎng)相比，星型網(wǎng)具有傳輸鏈路少的優(yōu)點(diǎn)，但由于所有通信必須通過(guò)中央節(jié)點(diǎn)，因此一旦中央節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故

10、障，將全網(wǎng)癱瘓。20復(fù)合型網(wǎng)復(fù)合型網(wǎng)以星型網(wǎng)為基礎(chǔ)，并在信息量較大的區(qū)域構(gòu)成網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)。該網(wǎng)絡(luò)兼取了網(wǎng)狀網(wǎng)和星型網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)，較經(jīng)濟(jì)合理并具有一定的可靠性。實(shí)際通信網(wǎng)中，復(fù)合型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為常見。21環(huán)型網(wǎng)在環(huán)形網(wǎng)中，任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間都要通過(guò)閉合環(huán)路互相通信。單條環(huán)路往往只支持單一方向的通信，所以任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)通信信息都要圍繞環(huán)路循環(huán)一周。22總線型網(wǎng)在總線型網(wǎng)中，互相通信的總線必須能夠?qū)崿F(xiàn)雙向傳輸。總線型結(jié)構(gòu)具有良好的擴(kuò)充性能，不需要中央控制器，有利于分布式控制，因此在計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)中獲得廣泛的應(yīng)用。通信網(wǎng)的分類23三網(wǎng)融合24電信網(wǎng)由國(guó)家電信部門（原郵電部）建設(shè)，利用有線通信或無(wú)線通信系統(tǒng)，來(lái)發(fā)射、

11、傳遞、接收各種形式信息的通信網(wǎng)，如公用電話交換網(wǎng)和移動(dòng)通信網(wǎng)等。計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)國(guó)內(nèi)的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)即互聯(lián)網(wǎng)，由四大骨干網(wǎng)組成：中國(guó)公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)、中國(guó)教育與科研網(wǎng)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)網(wǎng)和中國(guó)金橋信息網(wǎng)。有線電視網(wǎng)有線電視網(wǎng)是利用光纜或同軸電纜來(lái)傳送廣播電視信號(hào)或本地播放的電視信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)高效廉價(jià)的綜合網(wǎng)絡(luò)，我國(guó)的四大骨干互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)2512.2 通信介質(zhì) 傳輸介質(zhì)是連接通信設(shè)備，為通信設(shè)備之間提供信息傳輸?shù)奈锢硗ǖ馈?是信息傳輸?shù)膶?shí)際載體。傳輸介質(zhì)分類：（1）有線傳輸介質(zhì)（2）無(wú)線傳輸介質(zhì)26有線傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì)主要有雙絞線、同軸電纜和光纖。雙絞線和同軸電纜傳輸電信號(hào)，光纖傳輸光信號(hào)。有線電纜

12、的特點(diǎn)是成本低，安裝簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是頻譜有限，而且安裝后不便移動(dòng)。 27雙絞線雙絞線分為屏蔽雙絞線(Shielded Twisted Pair，STP)與非屏蔽雙絞線(Unshielded Twisted Pair，UTP)。優(yōu)點(diǎn)： 成本低，易于制作；應(yīng)用廣泛，缺點(diǎn)：帶寬有限，信號(hào)傳輸距離短，抗干擾能力不強(qiáng)，應(yīng)用場(chǎng)合：雙絞線一直被廣泛用于電話通信以及局域網(wǎng)建設(shè)中。目前十兆/百兆/千兆以太網(wǎng)的主要傳輸介質(zhì)都是雙絞線，28雙絞線分類29分類組成應(yīng)用一類線兩對(duì)雙絞線組成的非屏蔽雙絞線語(yǔ)音傳輸最高只能支持20kbit/s的數(shù)據(jù)速率二類線四對(duì)雙絞線組成的非屏蔽雙絞線最高可達(dá)4Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸三類線四對(duì)

13、雙絞線組成的非屏蔽雙絞線最高可達(dá)10Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸四類線四對(duì)雙絞線組成的非屏蔽雙絞線最高可達(dá)16Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸五類線四對(duì)雙絞線組成的非屏蔽雙絞線最高可達(dá)100Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸超五類線四對(duì)雙絞線組成的非屏蔽雙絞線最高可達(dá)1000Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸同軸電纜30局域網(wǎng)、局間中繼線路、有線電視（CATV）系統(tǒng)的信號(hào)線、射頻信號(hào)線等?？捎妙l帶寬抗干擾能力強(qiáng)性價(jià)比高安裝比較復(fù)雜應(yīng)用：光纖光纖通信是指以光波為載頻、光導(dǎo)纖維為傳輸媒質(zhì)的一種通信方式。工程中，一般將多條光纖固定在一起構(gòu)成光纜。31單模光纖 當(dāng)光纖直徑較小時(shí)，只允許一個(gè)方向的光通過(guò)，稱為單模光纖。多模光纖 當(dāng)光纖直徑較大

14、時(shí)，可以允許光以多個(gè)入射角射入并傳播，稱為多模光纖； 分類 優(yōu)點(diǎn)32頻帶寬：采用先進(jìn)的相干光通信可以在30000GHz范圍內(nèi)安排2000個(gè)光載波，進(jìn)行波分復(fù)用，可以容納上百萬(wàn)個(gè)頻道。損耗低比同軸電纜的功率損耗要小一倍，使其能傳輸?shù)木嚯x要遠(yuǎn)得多。重量輕光纖非常細(xì)。加上光纖是玻璃纖維，比重小，使它具有直徑小、重量輕的特點(diǎn)，安裝十分方便?？垢蓴_能力強(qiáng)光纖的基本成分是石英，只傳光，不導(dǎo)電，不受電磁場(chǎng)的作用，在其中傳輸?shù)墓庑盘?hào)不受電磁場(chǎng)的影響。保真度高光纖傳輸一般不需要中繼放大，不會(huì)因?yàn)榉糯笠胄碌姆蔷€性失真。只要激光器的線性好，就可高保真地傳輸電視信號(hào)。工作性能可靠光纖系統(tǒng)包含的設(shè)備數(shù)量少(不像電纜系

15、統(tǒng)那樣需要幾十個(gè)放大器)，可靠性自然也就高，加上光纖設(shè)備的壽命都很長(zhǎng)，成本不斷下降無(wú)線通信33所謂無(wú)線信道就是指無(wú)線通信的傳輸媒質(zhì)。與有線信道相比，無(wú)線信道更為復(fù)雜，主要體現(xiàn)為：傳播環(huán)境十分復(fù)雜，傳播機(jī)理多種多樣由于用戶端的移動(dòng)性，傳播參數(shù)隨時(shí)變化。需要構(gòu)建各類無(wú)線信道模型，以便在設(shè)計(jì)無(wú)線通信技術(shù)或進(jìn)行移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)之前，對(duì)信號(hào)的傳播特性、通信環(huán)境中可能受到的系統(tǒng)干擾等進(jìn)行評(píng)估。12.3通信的傳輸方式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。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。單工通信的例子很多，如廣播、遙控、無(wú)線尋呼等。34發(fā)端信道收端單

16、工方式傳輸是只能單方向傳輸?shù)耐ㄐ欧绞桨腚p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。例如，對(duì)講機(jī)35半雙工方式是通信雙方可以收發(fā)消息，但不能同時(shí)收和發(fā)的工作方式終端A終端B信道發(fā)收發(fā)收終端A終端B信道發(fā)收發(fā)收所謂全雙工通信，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。生活中全雙工通信的例子非常多，如普通電話、手機(jī)等36終端A終端B發(fā)收發(fā)收信道1信道2全雙工是通信雙方可同時(shí)進(jìn)行雙向傳輸消息的工作方式串行傳輸將多位二進(jìn)制碼的各位碼在時(shí)間軸上排列成一行，在一條傳輸線路上一位一位地傳輸?shù)姆绞椒Q為

17、串行傳輸方式。在信道中一個(gè)碼元一個(gè)碼元地依次傳遞時(shí)速度慢、成本低，通信距離長(zhǎng)時(shí)用此方式，37并行傳輸構(gòu)成一個(gè)編碼的所有碼元都同時(shí)傳輸為并行傳輸。并行傳輸速度快、成本高，適用短距離通信，如計(jì)算機(jī)與外設(shè)(打印機(jī)等)通信，38異步傳輸異步傳輸： 將比特分成小組進(jìn)行傳送，小組可以是8位的1個(gè)字符或更長(zhǎng)利用起止法來(lái)達(dá)到收發(fā)同步的目的。每次只能傳送一個(gè)字符，用起始位和停止位來(lái)指示傳輸字符的開始和結(jié)束39每次異步傳輸?shù)男畔⒍家砸粋€(gè)起始位開頭，它通知接收方數(shù)據(jù)已經(jīng)到達(dá)了，這就給了接收方響應(yīng)、接收和緩存數(shù)據(jù)比特的時(shí)間；在傳輸結(jié)束時(shí)，一個(gè)停止位表示該次傳輸信息的終止。傳輸機(jī)制異步傳輸?shù)拈_始位使信號(hào)變成0，其他的比

18、特位使信號(hào)隨傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息而變化。最后，停止位使信號(hào)重新變回1，該信號(hào)一直保持到下一個(gè)開始位到達(dá)。思考？在鍵盤上怎么用異步傳輸?shù)姆椒▊鬏敂?shù)字“1”。401的ASCII碼是4900110001應(yīng)用：異步傳輸常用于低速設(shè)備。0001100011異步傳輸為：擴(kuò)展為8位的ASCII碼同步傳輸同步傳輸是以同步的時(shí)鐘節(jié)拍來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的，數(shù)據(jù)幀41Sync:同步字符 Data block:數(shù)據(jù)區(qū)塊 傳輸機(jī)制數(shù)據(jù)幀的第一部分包含一組同步字符，用于通知接收方一個(gè)幀已經(jīng)到達(dá)，但它同時(shí)還能確保接收方的采樣速度和比特的到達(dá)速度保持一致，使收發(fā)雙方進(jìn)入同步。 幀的最后一部分是一個(gè)幀結(jié)束標(biāo)記。同步傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)： 同步傳輸

19、通常要比異步傳輸快速得多。同步傳輸?shù)拈_銷也比較少。同步傳輸方式中發(fā)送方和接收方的時(shí)鐘是統(tǒng)一的、字符與字符間的傳輸是同步無(wú)間隔的。42同步與異步傳輸?shù)膮^(qū)別異步傳輸?shù)膯挝皇亲址絺鬏數(shù)膯挝皇菐?。異步傳輸通過(guò)字符起止的開始和停止碼再同步的機(jī)會(huì)，而同步傳輸則是以數(shù)據(jù)中抽取同步信息。異步傳輸對(duì)時(shí)序的要求較低，同步傳輸往往通過(guò)特定的時(shí)鐘線路協(xié)調(diào)時(shí)序。異步傳輸相對(duì)于同步傳輸效率較低。4312-4通信系統(tǒng)的質(zhì)量評(píng)價(jià)12.4.1 碼元在數(shù)字通信中數(shù)據(jù)是以某種編碼的形式存在的。碼字：一個(gè)數(shù)據(jù)單元的編碼被稱為碼字(也稱為字符)；碼字由碼元(也稱為符號(hào))構(gòu)成；碼元是指任何進(jìn)制數(shù)據(jù)中每一位數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。由二進(jìn)制代碼(

20、0或1 )組成(也可以是多進(jìn)制代碼)。二進(jìn)制代碼也稱為二進(jìn)制碼元。三者的關(guān)系如圖所示。4412.4.2 數(shù)字信號(hào)波形與碼元、電平之間的關(guān)系數(shù)字信號(hào)可以用不同的脈沖波形表示。45下圖給出了二進(jìn)制系統(tǒng)的幾種脈沖波形。46（a）在一個(gè)碼元持續(xù)時(shí)間T內(nèi)電平維持不變，用高電平代表二進(jìn)制代碼“1”，低電平代表二進(jìn)制代碼“0”。（b）用正電位代表二進(jìn)制代碼“1，負(fù)電位表示二進(jìn)制代碼“0，正幅度和負(fù)幅度相等，所以稱為雙極性碼。（c）當(dāng)發(fā)送1碼時(shí)，送出正電流，但是時(shí)間短于一個(gè)碼元的時(shí)間，即發(fā)個(gè)窄脈沖；發(fā)0碼時(shí)，不發(fā)脈沖。這樣發(fā)1碼時(shí)有一部分的時(shí)間沒有脈沖，幅度是零。所以這種碼稱為單極性歸零碼。（d）其由1碼發(fā)一

21、個(gè)正的窄脈沖，0碼發(fā)一個(gè)負(fù)的窄脈沖，兩個(gè)碼元的間隔時(shí)間可以大于一個(gè)碼的窄脈沖寬度。多電平信號(hào)如果采用多進(jìn)制傳輸，如四進(jìn)制(電平)，那么每個(gè)碼元有4種狀態(tài).每碼元信息量為二進(jìn)制的一倍，所以采用多電平傳輸，可以在相同碼元速率(碼元周期相同)下提高比特率。圖 (a)、(b)分別畫出了兩種四進(jìn)制碼的波形。47( a)正電平; (b)正、負(fù)電平總結(jié)波形中的電平、碼元中的狀態(tài)及進(jìn)制 波形由不同的電平表示，電平是對(duì)波形“等級(jí)”的描述。例如有+3V, + 1V, - 1V, -3V的“等級(jí)”區(qū)別。 碼元由不同的狀態(tài)表示。狀態(tài)是對(duì)碼元數(shù)量的描述，一種碼元有 狀態(tài)。 進(jìn)制是用進(jìn)制形式對(duì)波形電平或碼元狀態(tài)的表述。在

22、數(shù)字通信領(lǐng)域，常用的進(jìn)制或者是二進(jìn)制本身，或者是以二進(jìn)制為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)的。4812.4.4通信系統(tǒng)有效指標(biāo)的計(jì)算及概念1 碼元傳輸速率碼元傳輸速率指數(shù)字通信系統(tǒng)單位時(shí)間(每秒)內(nèi)傳輸?shù)拇a元個(gè)數(shù)其單位為波特(Baud )，常用符號(hào)“B”表示。 49【例12-1】系統(tǒng)2s內(nèi)共傳送4 800個(gè)碼元，則系統(tǒng)碼元傳輸速率為多少?解：碼元傳輸速率 是二進(jìn)制傳碼率， 是N進(jìn)制傳碼率。 當(dāng) 與 在各自的碼元寬度 不一樣的前提下，它們之間有如下轉(zhuǎn)換關(guān)系： 當(dāng) 與 在各自的碼元寬度 一樣的前提下，它們之間有如下轉(zhuǎn)換關(guān)系：502 信息傳輸速率信息傳輸速率簡(jiǎn)稱傳信率，又稱信息速率或比特率， 。它表示單位時(shí)間(每秒)內(nèi)傳送

23、數(shù)據(jù)信息的數(shù)量，單位為bit/s，可記為“b/s”或“bps。其中，N為符號(hào)的進(jìn)制數(shù)。 ，傳輸二進(jìn)制信息時(shí)，信息傳輸速率和碼元傳輸速率是一致的，記為51【12-2】 某信源1s內(nèi)傳遞1200個(gè)符號(hào)，且每個(gè)符號(hào)的信息量為1 bit，則該信源的信息傳輸率 【例12- 3】已知二進(jìn)制系統(tǒng)在2 min內(nèi)共傳遞了7 200個(gè)碼元，求： 碼元速率 和信息速率 各為多少？ 如果碼元寬度不變(即碼元速率不變)，但改為八進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，則碼元速率 為多少？信息速率 為多少？解： 52 若改為八進(jìn)制系統(tǒng)，則53此例說(shuō)明系統(tǒng) 不變，對(duì)不同進(jìn)制信號(hào)傳輸?shù)男畔⒘坎灰粯印?（平均）誤碼率數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的基本可靠性指標(biāo)是平均誤

24、碼率，誤碼率通常以二進(jìn)制碼元(二進(jìn)制代碼)作為計(jì)算的基準(zhǔn)。誤碼率定義為：接收端收到的二進(jìn)制碼元中發(fā)生錯(cuò)誤的碼元個(gè)數(shù)( ne )與發(fā)送端已發(fā)送的總碼元個(gè)數(shù)(n)之比。誤碼率一般記為 Pe ，即54這個(gè)指標(biāo)應(yīng)當(dāng)是較長(zhǎng)時(shí)間、多次統(tǒng)計(jì)結(jié)果的平均值，因而是平均誤碼率。誤碼率只代表傳輸錯(cuò)誤的概率，并不是實(shí)踐中任何時(shí)候都可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤碼元比率?！纠?2- 4】已知八進(jìn)制數(shù)字通信系統(tǒng)的信息速率 為12 kbit/s，在接收端30min內(nèi)共測(cè)得出現(xiàn)216個(gè)錯(cuò)誤碼元，試求系統(tǒng)的誤碼率 .解：55根據(jù)公式4、誤比特率誤比特率用 表示Pb ，即5.頻帶利用率數(shù)字通信傳輸系統(tǒng)的頻帶利用率定義為：所傳輸?shù)男畔⑺俾剩ɑ蚍?hào)

25、速率）與系統(tǒng)帶寬之比值，其單位為bit/s/HZ（或?yàn)锽aud/Hz). 56或其中， 是系統(tǒng)碼元速率， 是系統(tǒng)信息速率。如果實(shí)際系統(tǒng)傳輸?shù)牟皇嵌M(jìn)制碼元，須折合成二進(jìn)制碼元來(lái)計(jì)算。 6 信噪比（1） 噪聲 信道上是有噪聲的。信道里的高斯白噪聲、突發(fā)噪聲、衰減失真等都會(huì)造成對(duì)信道上傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生影響，使信號(hào)丟失或者誤碼。 一般將噪聲大致分為自然噪聲、人為噪聲和電路噪聲。人為噪聲指電氣設(shè)備、內(nèi)燃機(jī)引擎等產(chǎn)生的噪聲。自然噪聲是指宇宙噪聲和大氣噪聲，宇宙噪聲和大氣噪聲通常是經(jīng)過(guò)接收天線進(jìn)入系統(tǒng)的。電路噪聲，即通常所說(shuō)的熱噪聲和散粒噪聲。熱噪聲是由導(dǎo)體中的自由電子隨機(jī)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，散粒噪聲是由電子器件中電子的隨機(jī)擴(kuò)散和發(fā)射產(chǎn)生的。電路噪聲是不能消除的。57以上各種噪聲源產(chǎn)生的隨機(jī)噪聲在很寬頻率范圍內(nèi)都有均勻功率分布(超過(guò)此頻率則按量子理論的規(guī)律衰減)。這樣的噪聲一般被稱為白噪聲。白噪聲n