光電世界--通信

1、信息傳遞的載體信息傳遞的載體-電和光電和光 一一. .信息傳遞的載體信息傳遞的載體-電磁波電磁波 二二. .信息傳遞信息傳遞( (通信通信) )技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展 三三. .通信的基本概念通信的基本概念 四四. .通信系統(tǒng)的基本模型通信系統(tǒng)的基本模型 五五. .通信系統(tǒng)分類(lèi)通信系統(tǒng)分類(lèi) 六六. .通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) Why? How? 問(wèn)題: 請(qǐng)同學(xué)們想一想所知道的通信方式通信方式有哪些? 這些通信方式使者是誰(shuí)?也就是說(shuō)誰(shuí)把信息 傳給對(duì)方的? 信息傳遞的載體信息傳遞的載體-電和光電和光 一一. 信息傳遞的載體信息傳遞的載體-電磁波電磁波 n人們需要信息的傳遞 n信息

2、的傳遞需要使者-載體 n載體有 電話(huà)線(xiàn)中的電信號(hào) 網(wǎng)線(xiàn)中的電信號(hào) 同軸電纜中的電信號(hào) 空中的電磁波 光纖中的光信號(hào) 載波載波電磁波電磁波 一一. 信息傳遞的載體信息傳遞的載體-電磁波電磁波 下面我們將在了解電磁波本身特性的基礎(chǔ)上一起研究電磁 波是如何攜帶信息并把信息帶走的。 ？想想，為什么用電磁波？想想，為什么用電磁波？ 101 107 102 106 103 105 104 104 105 103 106 102 107 101 108 100 109 10-1 1010 10-2 1011 10-3 1012 10-4 1013 10-5 1014 10-6 1015 ELFVFVLF L

3、F MFHFVHFUHFSHFEHF 自由空間波長(zhǎng)，自由空間波長(zhǎng)，m 頻率，頻率，Hz 電力、電話(huà)電力、電話(huà)無(wú)線(xiàn)電、電視無(wú)線(xiàn)電、電視微波微波紅外紅外 可見(jiàn)光可見(jiàn)光 雙鉸線(xiàn)雙鉸線(xiàn) 同軸電纜同軸電纜 光纖光纖 衛(wèi)星衛(wèi)星/微波微波AM無(wú)線(xiàn)電無(wú)線(xiàn)電FM無(wú)線(xiàn)電無(wú)線(xiàn)電 通信波段劃分及相應(yīng)傳輸媒介通信波段劃分及相應(yīng)傳輸媒介 頻段頻段 劃分劃分 傳傳 輸輸 介介 質(zhì)質(zhì) 一一. 信息傳遞的載體信息傳遞的載體-電磁波電磁波 n話(huà)音 n長(zhǎng)波 n中波 n短波 n微波 n紅外光 n可見(jiàn)光 頻率 （低） （高） 帶寬 （?。?（大） C=B2（1+S/N） 容量 （大） （?。?3003400HZ 30K300K 300

4、K3M 3M30M 1G100G 100G100000G 105G106G 一一. 信息傳遞的載體信息傳遞的載體-電磁波電磁波 想想：帶寬是什想想：帶寬是什 么？寬帶？誰(shuí)決么？寬帶？誰(shuí)決 定帶寬？定帶寬？ 二二. 通信的發(fā)展：通信的發(fā)展：郵政郵政 電信電信 郵政郵政電信電信 有線(xiàn)有線(xiàn) 無(wú)線(xiàn)無(wú)線(xiàn) 光通信光通信 1753年，蘇格蘭物理學(xué)家Charles Morris就提到電力可以傳遞信息。他 設(shè)計(jì)了一個(gè)方案，用一根根電線(xiàn)代表 字母，英語(yǔ)有26個(gè)字母，所以就需要 26根電線(xiàn)（當(dāng)時(shí)根本沒(méi)有編碼技術(shù)的 概念）。用靜電發(fā)電機(jī)給每根電線(xiàn)充 電，然后通過(guò)靜電荷吸引另一端紙片， 紙片上的相應(yīng)信息也就傳遞過(guò)來(lái)了。

5、 當(dāng)時(shí)好幾十年內(nèi)人們就是用這種方式 收發(fā)電報(bào)1。真正帶入我們進(jìn)入電信 （Telecommunications）時(shí)代的是畫(huà)家 Samuel Morse。莫爾斯在亨利的指導(dǎo) 下發(fā)明了第一臺(tái)商用電報(bào)機(jī)?；蛟S正 是由于畫(huà)家所具有的天才想象力，莫 爾斯不但給我們帶來(lái)了發(fā)報(bào)機(jī)，還給 我們帶來(lái)了密電碼. 有線(xiàn)電通信有線(xiàn)電通信 1837年摩爾斯電磁式有線(xiàn)電報(bào) 二二. 通信的發(fā)展通信的發(fā)展 1876年貝爾發(fā)明有線(xiàn)電話(huà) 二二. 通信的發(fā)展通信的發(fā)展 無(wú)線(xiàn)電通信： 1888年，德國(guó)赫茲發(fā)現(xiàn)電磁波 二二. 通信的發(fā)展通信的發(fā)展 無(wú)線(xiàn)電通信： 1895年俄國(guó)人波波夫發(fā)出第一份無(wú)線(xiàn)電報(bào) 二二. 通信的發(fā)展通信的發(fā)展 無(wú)線(xiàn)

6、電通信： 1895年意大利人馬可尼在英國(guó)取得無(wú)線(xiàn)電得專(zhuān)利 權(quán)， 成為無(wú)線(xiàn)電創(chuàng)始 人 二二. 通信的發(fā)展通信的發(fā)展 2021-7-2214 3000年前的烽火臺(tái) 光通信： 二二. 通信的發(fā)展通信的發(fā)展 二二. 通信的發(fā)展通信的發(fā)展 1880年，美國(guó)人貝爾（BELL）發(fā)明了光話(huà)系統(tǒng) 二二. 通信的發(fā)展通信的發(fā)展 光 話(huà) 機(jī) 原 理 圖 弧光燈 A B M N L 送話(huà)器 振動(dòng)鏡振動(dòng)鏡 缺點(diǎn)： 沒(méi)有理想的光源和傳光媒質(zhì) 傳光距離短 可靠性差 光源傳光媒介 需解決問(wèn)題需解決問(wèn)題 問(wèn)題：上述光通信方式的缺點(diǎn)是什么？問(wèn)題：上述光通信方式的缺點(diǎn)是什么？ 1960年，年， 美國(guó)人梅曼（美國(guó)人梅曼（MAIMAN

7、）發(fā)明了第一臺(tái)紅寶石）發(fā)明了第一臺(tái)紅寶石 激光器。激光器。 波譜窄 方向性好 亮度高 頻率和相位一致 相干光：振動(dòng)方向相同， 頻率相同，相位差恒定的光 氦-氖激光器 CO2激光器 二二. 通信的發(fā)展通信的發(fā)展 1966年，英國(guó)華裔科學(xué) 家高錕（C.K.Kao）提 出介質(zhì)新概念的理論， 奠定現(xiàn)代光纖通信的理 論基礎(chǔ)， 被稱(chēng)為光纖通 信之父。 石英的損耗1000dB/km 石英傳輸信息的 理論門(mén)限為20dB/km 二二. 通信的發(fā)展通信的發(fā)展 Optical networking 海底：光纜 太空：衛(wèi)星 地面：基站發(fā)射塔 v 通信: 信息（或消息）的傳輸和交換。（要求準(zhǔn)確、 迅速,突破空間的限制）

8、 v消息：信息的物理表現(xiàn)形式。如語(yǔ)言、文字、 數(shù)據(jù) 或圖像等。 v信息：消息的內(nèi)涵，即信息是消息中所包含的人們?cè)瓉?lái) 不知而待知的內(nèi)容。后面學(xué)習(xí)定量計(jì)算信息量的大小. 消息消息信息信息 三三. 通信的基本概念通信的基本概念 v 電通信：是利用電（電流或電波，包括光）來(lái) 傳遞信息?，F(xiàn)代通信一般均是指“電通信”。 v信號(hào)：消息的電的表示形式。在電通信系統(tǒng)中， 電信號(hào)是消息傳遞的物質(zhì)載體。 v 通信系統(tǒng)：是完成傳遞信息任務(wù)所需要的一 切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒介所構(gòu)成的總體。 三三. 通信的基本概念通信的基本概念 一般模型一般模型 四四. .通信系統(tǒng)的基本模型通信系統(tǒng)的基本模型 通信系統(tǒng)的一般模型通信系統(tǒng)的一

9、般模型 信息源發(fā)送設(shè)備信息接收設(shè)備受信者 噪聲源 發(fā)送端接收端 信道 通信系統(tǒng)的一般模型由下列必須必須的設(shè)備組成 v 信源是消息的產(chǎn)生地， 其作用是把各種消息轉(zhuǎn) 換成原始電信號(hào)(基帶信號(hào))。 q 電話(huà)機(jī)、電視攝像機(jī)和電傳機(jī)、計(jì)算機(jī)等各種數(shù)字終端設(shè)備 就是信源。前者屬于模擬信源，輸出的是模擬信號(hào)；后者是數(shù) 字信源，輸出離散的數(shù)字信號(hào)。 一般一般模型模型 v 發(fā)送設(shè)備的基本功能是將信源和信道匹配起來(lái)，即將信 源產(chǎn)生的消息信號(hào)變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào)(如已調(diào) 信號(hào)）。 一般模型一般模型 v 信道是指?jìng)鬏斝盘?hào)的物理媒質(zhì)。在無(wú)線(xiàn)信道中，信道可 以是大氣（自由空間），在有線(xiàn)信道中，信道可以是明線(xiàn)、 電

10、纜、光纖。 自由空間 發(fā)送設(shè)備 信源 v 噪聲源是通信系統(tǒng)中各種設(shè)備以及信道中噪 聲與干擾的集中表現(xiàn)。 v 接收設(shè)備的基本功能是完成發(fā)送設(shè)備的反變換， 它的任務(wù)是從帶有干擾的接收信號(hào)中正確恢復(fù)出 相應(yīng)的原始基帶信號(hào)來(lái)。 一般模型一般模型 信息源發(fā)送設(shè)備信息接收設(shè)備受信者 噪聲源 發(fā)送端接收端 信道 v 信宿,又稱(chēng)受信者.是傳輸信息的歸宿點(diǎn)，其作用 是將復(fù)原的原始信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息。 ?課堂提問(wèn)課堂提問(wèn):用通信系統(tǒng)一般模型解釋用通信系統(tǒng)一般模型解釋QQ語(yǔ)音聊天的過(guò)程語(yǔ)音聊天的過(guò)程. 一般模型一般模型 v 連續(xù)消息：是指消息的狀態(tài)連續(xù)變化或是 不可數(shù)的，如語(yǔ)音、圖像等。 v 離散消息：是指消息的

11、狀態(tài)是可數(shù)的或離 散的，如符號(hào)、數(shù)據(jù)、文字等。 1、 連續(xù)消息和離散消息連續(xù)消息和離散消息 模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型 按信號(hào)參量的取值方式不同可把信號(hào)分為模擬信 號(hào)和數(shù)字信號(hào). 2、 模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào) 模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型 模擬信號(hào)：取值連續(xù)，包含無(wú)窮多個(gè)值 數(shù)字信號(hào)：取值離散，僅包含有限數(shù)目的預(yù)定值 t t a) 模擬信號(hào)b) 數(shù)字信號(hào) （1）模擬信號(hào) 取值是連續(xù)的或取無(wú)窮多個(gè)值的信號(hào)。 v 如電話(huà)機(jī)送出的語(yǔ)音信號(hào)、電視攝像機(jī)輸出 的圖像信號(hào)等。 v 連續(xù)是指信號(hào)的某一參量可以連續(xù)

12、變化或取 無(wú)窮多個(gè)值，而不一定在時(shí)間上也連續(xù)，如圖 1 - 2(b)所示的脈沖振幅調(diào)制抽樣信號(hào)脈沖振幅調(diào)制 信號(hào)。 模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型 O f (t) t (a) f (nT ) t PA M信號(hào) (b) O 圖圖 1 2 模擬信號(hào)波形模擬信號(hào)波形 (a) 連續(xù)信號(hào)；連續(xù)信號(hào)； (b) 抽樣信號(hào)抽樣信號(hào) 模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型 （2）數(shù)字信號(hào)：只能取有限個(gè)值的信號(hào)。如電報(bào)信號(hào)、 計(jì)算機(jī)輸入/輸出信號(hào)等。 模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型 按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號(hào)

13、還是數(shù)字信號(hào)，可相應(yīng)地把通 信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。 模擬通信系統(tǒng)是傳輸模擬信號(hào)的通信系統(tǒng)。模型可由圖 1 - 1 略加演變而成， 如圖 1 - 3 所示。圖中的調(diào)制器和解調(diào)器就 代表圖 1 - 1 中的發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備。 信息源調(diào)制器信道解調(diào)器受信者 噪聲源 圖圖 1-3 模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型 模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型 信源發(fā)出的原始電信號(hào)是基帶信號(hào)，基帶的含義是指信 號(hào)的頻譜從零頻附近開(kāi)始，如語(yǔ)音信號(hào)為3003400Hz， 圖 像信號(hào)為06MHz。 模擬信號(hào)具有頻率很低的頻譜分量，有時(shí)候可以(例如?) 直接傳輸，更多時(shí)

14、候(例如例如?)需要把基帶信號(hào)變換成其頻帶 適合在信道中傳輸?shù)念l帶信號(hào)，并可在接收端進(jìn)行反變換。 完成這種變換和反變換作用的通常是調(diào)制器和解調(diào)器。 3、 模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型 3003400Hz 3003400Hz 自由空間 900MHz(GSM) 模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型 調(diào)制調(diào)制(在通信中非常重要在通信中非常重要) 調(diào)制調(diào)制, ,必須的必須的? ? 調(diào)制調(diào)制, ,好處好處? ? 1.1. 調(diào)制調(diào)制, ,哪些哪些? ? 調(diào)制調(diào)制,必須的必須的? NO! 交換局 音頻信號(hào):3003400Hz 2.調(diào)制調(diào)制,好處好處? 移動(dòng)、多路、長(zhǎng)途移動(dòng)

15、、多路、長(zhǎng)途. 國(guó)際漫游3G手機(jī)頻率列表 廠家產(chǎn)品型號(hào)客戶(hù)群2G支持頻率 (MHz)3G支持頻率 (MHz) 三星S7520U娛樂(lè)時(shí)尚900/1800/19002100 三星B5210U商務(wù)工作900/1800/19002100 三星S7220U娛樂(lè)時(shí)尚850/900/1800/1900900/2100 三星C3370U普通大眾900/1800/19002100 三星S7120U商務(wù)工作900/1800/19002100 三星S3830U普通大眾850/900/1800/19002100 諾基亞5320di商務(wù)工作850/900/1800/1900900/2100 諾基亞6210si商務(wù)工作8

16、50/900/1800/1900900/2100 諾基亞6120ci商務(wù)工作850/900/1800/1900?850/2100 多普達(dá)T4288商務(wù)工作850/900/1800/19002100 多普達(dá)T5388商務(wù)工作850/900/1800/1900900/2100 Motoro la A3100商務(wù)工作850/900/1800/1900850/1900/2100 TCL阿爾卡特 OT- S988W 商務(wù)工作900/1800/19002100 中電F1商務(wù)工作850/900/1800/1900850/1900 3.調(diào)制調(diào)制,哪些哪些? 調(diào)調(diào) 制制 方方 式式 用途用途 連連 續(xù)續(xù) 波波

17、調(diào)調(diào) 制制 線(xiàn)性線(xiàn)性 調(diào)制調(diào)制 常規(guī)雙邊帶調(diào)幅常規(guī)雙邊帶調(diào)幅廣播廣播 抑制載波雙邊帶調(diào)抑制載波雙邊帶調(diào) 幅幅 立體聲廣播立體聲廣播 單邊帶調(diào)幅單邊帶調(diào)幅SSB 載波通信、無(wú)載波通信、無(wú) 線(xiàn)電臺(tái)、數(shù)傳線(xiàn)電臺(tái)、數(shù)傳 殘留邊帶調(diào)幅殘留邊帶調(diào)幅VSB 電視廣播、電視廣播、 數(shù)數(shù) 傳、傳、 傳真?zhèn)髡?非線(xiàn)非線(xiàn) 性調(diào)性調(diào) 制制 頻率調(diào)制頻率調(diào)制FM 微波中繼、衛(wèi)微波中繼、衛(wèi) 星通信、廣播星通信、廣播 相位調(diào)制相位調(diào)制PM 中間調(diào)制方式中間調(diào)制方式 數(shù)字?jǐn)?shù)字 調(diào)制調(diào)制 幅度鍵控幅度鍵控ASK 數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸 相位鍵控相位鍵控?cái)?shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸 已調(diào)信號(hào)有三個(gè)基本特征：已調(diào)信號(hào)有三個(gè)基本特征： v 攜帶攜帶有

18、信息有信息 v 適合在信道中傳輸適合在信道中傳輸 v 信號(hào)的頻譜具有帶通形式且中心頻率遠(yuǎn)離零頻，信號(hào)的頻譜具有帶通形式且中心頻率遠(yuǎn)離零頻， 因而已調(diào)信號(hào)又稱(chēng)頻帶信號(hào)。因而已調(diào)信號(hào)又稱(chēng)頻帶信號(hào)。 模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型 4、 數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)模型 信 息 源 信 源 編 碼 器 信 道 編 碼 器 數(shù) 字 調(diào) 制 器 信 道 數(shù) 字 解 調(diào) 器 信 道 譯 碼 器 信 源 譯 碼 器 受 信 者 噪聲源 圖圖 1 4 數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)模型 數(shù)字通信系統(tǒng)是傳輸數(shù)字信號(hào)的通信系統(tǒng)， 如圖 1 -4 所示。 模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通

19、信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型 數(shù)字通信涉及的技術(shù)問(wèn)題很多，其中主 要有信源編碼/譯碼、信道編碼/譯碼、數(shù)字 調(diào)制/解調(diào)、數(shù)字復(fù)接、 同步以及加密等。 模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型 信源編碼的作用： v 一是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，即模/數(shù)轉(zhuǎn)換。 第7章中將討論模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸?shù)膬煞N方式：脈 沖編碼調(diào)制(PCM)和增量調(diào)制(M)。 v 二是設(shè)法減少碼元數(shù)目和減少冗余信息，即數(shù)據(jù) 壓縮。 （1）信源編碼與譯碼）信源編碼與譯碼 信 息 源 信 源 編 碼 器 信 道 編 碼 器 數(shù) 字 調(diào) 制 器 信 道 數(shù) 字 解 調(diào) 器 信 道 譯 碼

20、 器 信 源 譯 碼 器 受 信 者 噪聲源 模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型 信源譯碼是信源編碼的逆過(guò)程。 碼元：數(shù)字通信中傳輸?shù)囊粋€(gè)接一個(gè)按節(jié)拍傳送 的數(shù)字信號(hào)單元。 信 息 源 信 源 編 碼 器 信 道 編 碼 器 數(shù) 字 調(diào) 制 器 信 道 數(shù) 字 解 調(diào) 器 信 道 譯 碼 器 信 源 譯 碼 器 受 信 者 噪聲源 模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型 信 息 源 信 源 編 碼 器 信 道 編 碼 器 數(shù) 字 調(diào) 制 器 信 道 數(shù) 字 解 調(diào) 器 信 道 譯 碼 器 信 源 譯 碼 器 受 信 者 噪聲源 數(shù)

21、字信號(hào)在信道傳輸時(shí)，由于噪聲、衰落以及人為干擾等， 將會(huì)引起差錯(cuò)。為了減少差錯(cuò)，信道編碼器對(duì)傳輸?shù)男畔⒋a 元按一定的規(guī)則加入保護(hù)成分（監(jiān)督元），組成所謂“抗干 擾編碼”。接收端的信道譯碼器按一定規(guī)則進(jìn)行解碼，從解 碼過(guò)程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或糾正錯(cuò)誤，從而提高通信系統(tǒng)抗干擾能 力，實(shí)現(xiàn)可靠通信。 （2） 信道編碼與譯碼信道編碼與譯碼 模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型 在需要實(shí)現(xiàn)保密通信的場(chǎng)合，為了保證所傳信 息的安全，人為將被傳輸?shù)臄?shù)字序列擾亂，即 加上密碼，這種處理過(guò)程叫加密。在接收端利 用與發(fā)送端相同的密碼復(fù)制品對(duì)收到的數(shù)字序 列進(jìn)行解密，恢復(fù)原來(lái)信息，叫解密。

22、（3） 加密與解密加密與解密 模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型 數(shù)字調(diào)制就是把數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜搬移到高 頻處，形成適合在信道中傳輸?shù)念l帶信號(hào)。 S(t) Acos(t+)S(t)Acos(t+) 信源信源 載波信號(hào)載波信號(hào) 已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào) （4） 數(shù)字調(diào)制與解調(diào)數(shù)字調(diào)制與解調(diào) 信 息 源 信 源 編 碼 器 信 道 編 碼 器 數(shù) 字 調(diào) 制 器 信 道 數(shù) 字 解 調(diào) 器 信 道 譯 碼 器 信 源 譯 碼 器 受 信 者 噪聲源 模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型 同步是保證數(shù)字通信系統(tǒng)有序、準(zhǔn)確、可靠工作的 不可缺

23、少的前提條件。同步是使收、發(fā)兩端的信號(hào) 在時(shí)間上保持步調(diào)一致。按照同步的功用不同，可 分為載波同步、位同步、群同步和網(wǎng)同步。 （5） 同步同步 模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型 圖 1 - 5 是數(shù)字通信系統(tǒng)的一般化模型， 實(shí)際的數(shù)字通信系統(tǒng) 不一定包括圖 1 - 1中的所有環(huán)節(jié)。 如在某些有線(xiàn)信道中，若 傳輸距離不太遠(yuǎn)且通信容量不太大時(shí)，數(shù)字基帶信號(hào)無(wú)需調(diào)制， 可以直接傳送，稱(chēng)之為數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸，其模型中就不包 括調(diào)制與解調(diào)環(huán)節(jié)。 信 息 源 信 源 編 碼 器 信 道 編 碼 器 數(shù) 字 調(diào) 制 器 信 道 數(shù) 字 解 調(diào) 器 信 道 譯 碼 器 信

24、 源 譯 碼 器 受 信 者 噪聲源 模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型 模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字編碼后可以在數(shù)字通信 系統(tǒng)中傳輸，數(shù)字信號(hào)也可以在模擬通信系統(tǒng) 中傳輸，可見(jiàn)，模擬通信與數(shù)字通信的區(qū)別僅 在于信道中傳輸?shù)男盘?hào)種類(lèi)。 模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型 v 抗干擾能力強(qiáng)，可消除噪聲積累； v 差錯(cuò)可控，可以采用信道編碼技術(shù)使誤碼率降低， 提高傳輸?shù)目煽啃裕?v 易于與各種數(shù)字終端接口，用現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)對(duì)信 號(hào)進(jìn)行處理、加工、變換、存儲(chǔ)，從而形成智能網(wǎng)； v 易于集成化，從而使通信設(shè)備微型化； v 易于加密處理，且保密強(qiáng)度高

25、。 5、 數(shù)字通信的主要優(yōu)點(diǎn)數(shù)字通信的主要優(yōu)點(diǎn) 模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型 6、 數(shù)字通信的主要不足數(shù)字通信的主要不足 v 占用帶寬大；模擬電話(huà)4KHz,數(shù)字電 話(huà)20-64KHz v 需要同步。 模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型與數(shù)字通信系統(tǒng)模型 1 、按通信業(yè)務(wù)分類(lèi)、按通信業(yè)務(wù)分類(lèi) 按通信業(yè)務(wù)分， 通信系統(tǒng)有話(huà)務(wù)通信和非話(huà)務(wù)通 信。 非話(huà)務(wù)通信主要是分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、計(jì)算機(jī)通信、 數(shù)據(jù)庫(kù)檢索、電子信箱、電子數(shù)據(jù)交換、傳真存儲(chǔ)轉(zhuǎn) 發(fā)、可視圖文及會(huì)議電視、圖像通信等。 五五. .通信系統(tǒng)分類(lèi)通信系統(tǒng)分類(lèi) 視頻會(huì)議系統(tǒng)視頻會(huì)議系統(tǒng) 返回返回

26、 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。 基帶傳輸是將未經(jīng)調(diào)制的信號(hào)直接傳送，如音頻 市內(nèi)電話(huà)。 頻帶傳輸是對(duì)各種信號(hào)調(diào)制后傳輸?shù)目偡Q(chēng)。調(diào)制 方式很多，表 1 - 1 列出了一些常見(jiàn)的調(diào)制方式。 2、 按調(diào)制方式分類(lèi)按調(diào)制方式分類(lèi) 五五. .通信系統(tǒng)分類(lèi)通信系統(tǒng)分類(lèi) 表表 1- 11- 1常見(jiàn)的調(diào)制方式（略）常見(jiàn)的調(diào)制方式（略） 調(diào)調(diào) 制制 方方 式式 用途用途 連連 續(xù)續(xù) 波波 調(diào)調(diào) 制制 線(xiàn)性調(diào)制線(xiàn)性調(diào)制常規(guī)雙邊帶調(diào)幅常規(guī)雙邊帶調(diào)幅廣播廣播 抑制載波雙邊帶調(diào)幅抑制載波雙邊帶調(diào)幅 立體聲廣播立體聲廣播 單邊帶調(diào)幅單邊帶調(diào)幅SSB 載波通信、無(wú)線(xiàn)電臺(tái)、數(shù)傳載波通信、無(wú)

27、線(xiàn)電臺(tái)、數(shù)傳 殘留邊帶調(diào)幅殘留邊帶調(diào)幅VSB 電視廣播、電視廣播、 數(shù)傳、數(shù)傳、 傳真?zhèn)髡?非線(xiàn)性調(diào)制非線(xiàn)性調(diào)制頻率調(diào)制頻率調(diào)制FM 微波中繼、衛(wèi)星通信、廣播微波中繼、衛(wèi)星通信、廣播 相位調(diào)制相位調(diào)制PM 中間調(diào)制方式中間調(diào)制方式 數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制幅度鍵控幅度鍵控ASK 數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸 相位鍵控相位鍵控?cái)?shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸 調(diào)調(diào) 制制 方方 式式 用途用途 脈脈 沖沖 調(diào)調(diào) 制制 數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制相位鍵控相位鍵控PSK、 DPSK、 QPSK等等 數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)傳輸、 數(shù)字微波、數(shù)字微波、 空間通信空間通信 其他高效數(shù)字調(diào)制其他高效數(shù)字調(diào)制 QAM、 MSK等等 數(shù)字微波、數(shù)字微波、 空間通信空

28、間通信 脈沖模擬調(diào)脈沖模擬調(diào) 制制 脈幅調(diào)制脈幅調(diào)制PAM 中間調(diào)制方式、中間調(diào)制方式、 遙測(cè)遙測(cè) 脈寬調(diào)制脈寬調(diào)制PDM(PWM) 中間調(diào)制方式中間調(diào)制方式 脈位調(diào)制脈位調(diào)制PPM 遙測(cè)、遙測(cè)、 光纖傳輸光纖傳輸 脈沖數(shù)字調(diào)脈沖數(shù)字調(diào) 制制 脈碼調(diào)制脈碼調(diào)制PCM 市話(huà)、市話(huà)、 衛(wèi)星、衛(wèi)星、 空間通信空間通信 增量調(diào)制增量調(diào)制DM 軍用、軍用、 民用電話(huà)民用電話(huà) 差分脈碼調(diào)制差分脈碼調(diào)制DPCM 電視電話(huà)、電視電話(huà)、 圖像編碼圖像編碼 其他語(yǔ)言編碼方式其他語(yǔ)言編碼方式 ADPCM、 APC、 LPC 中低速數(shù)字電話(huà)中低速數(shù)字電話(huà) 續(xù)表（續(xù)表（1） 按照信道中所傳輸?shù)氖悄M信號(hào)還是數(shù)字 相應(yīng)地

29、把通信系統(tǒng)分成模擬通信系統(tǒng)和數(shù) 字通信系統(tǒng)。 3、 按信號(hào)特征分類(lèi)按信號(hào)特征分類(lèi) 五五. .通信系統(tǒng)分類(lèi)通信系統(tǒng)分類(lèi) 可分為有線(xiàn)通信系統(tǒng)和無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)兩大類(lèi)。 v 有線(xiàn)通信是用導(dǎo)線(xiàn)（如架空明線(xiàn)、同軸電纜、 光導(dǎo)纖維、波導(dǎo)等）作為傳輸媒質(zhì)完成通信的， 如市內(nèi)電話(huà)、有線(xiàn)電視、海底電纜通信等。 v 無(wú)線(xiàn)通信是依靠電磁波在空間傳播達(dá)到傳遞消 息的目的的，如短波電離層傳播、微波視距傳播、 衛(wèi)星中繼等。 4、 按傳輸媒質(zhì)分類(lèi)按傳輸媒質(zhì)分類(lèi) 五五. .通信系統(tǒng)分類(lèi)通信系統(tǒng)分類(lèi) v 按通信設(shè)備的工作頻率不同可分為長(zhǎng)波通信、中 波通信、短波通信、微波通信、遠(yuǎn)紅外線(xiàn)通信等。表 1-2 列出了通信使用的頻段、常用的

30、傳輸媒質(zhì)及主要 用途。 v 工作波長(zhǎng)和頻率的換算公式為； = 為工作波長(zhǎng)， f為工作頻率， c為光速 )( )/(103 8 Hzf sm f c 5、按工作波段分類(lèi)、按工作波段分類(lèi) 五五. .通信系統(tǒng)分類(lèi)通信系統(tǒng)分類(lèi) 表表 1 2 1 2 通信波段與常用傳輸媒質(zhì)通信波段與常用傳輸媒質(zhì) 頻率范圍頻率范圍 波長(zhǎng)波長(zhǎng) 符號(hào)符號(hào) 傳輸媒質(zhì)傳輸媒質(zhì) 用途用途 3 Hz30 kHz 104108 m 甚低頻甚低頻VLF 有線(xiàn)線(xiàn)對(duì)有線(xiàn)線(xiàn)對(duì) 長(zhǎng)波無(wú)線(xiàn)電長(zhǎng)波無(wú)線(xiàn)電 音頻、電話(huà)、數(shù)據(jù)音頻、電話(huà)、數(shù)據(jù) 終端、長(zhǎng)距離導(dǎo)航、終端、長(zhǎng)距離導(dǎo)航、 時(shí)標(biāo)時(shí)標(biāo) 30300 kHz 103104 m 低頻低頻LF 有線(xiàn)線(xiàn)對(duì)有線(xiàn)

31、線(xiàn)對(duì) 長(zhǎng)波無(wú)線(xiàn)電長(zhǎng)波無(wú)線(xiàn)電 導(dǎo)航、導(dǎo)航、 信標(biāo)、信標(biāo)、 電電 力線(xiàn)通信力線(xiàn)通信 300 kHz3 MHz 102103 m 中頻中頻MF 同軸電纜同軸電纜 短波無(wú)線(xiàn)電短波無(wú)線(xiàn)電 調(diào)幅廣播、移動(dòng)陸調(diào)幅廣播、移動(dòng)陸 地通信、業(yè)余無(wú)線(xiàn)地通信、業(yè)余無(wú)線(xiàn) 電電 330 MHz 10102 m 高頻高頻HF 同軸電纜同軸電纜 短波無(wú)線(xiàn)電短波無(wú)線(xiàn)電 移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電話(huà)、移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電話(huà)、 短波廣播定點(diǎn)軍用短波廣播定點(diǎn)軍用 通信、通信、 業(yè)余無(wú)線(xiàn)業(yè)余無(wú)線(xiàn) 電電 30300 MHz 110 m 甚高頻甚高頻 VHF 同軸電纜同軸電纜 米波無(wú)線(xiàn)電米波無(wú)線(xiàn)電 電視、電視、 調(diào)頻廣播、調(diào)頻廣播、 空中管制、空中管制、 車(chē)輛、車(chē)

32、輛、 通信、通信、 導(dǎo)航導(dǎo)航 續(xù)表（續(xù)表（2） 頻率范圍頻率范圍 波長(zhǎng)波長(zhǎng) 符號(hào)符號(hào) 傳輸媒質(zhì)傳輸媒質(zhì) 用途用途 300 MHz3 GHz 10100 cm 特高頻特高頻 UHF 波導(dǎo)波導(dǎo) 分米波無(wú)線(xiàn)電分米波無(wú)線(xiàn)電 微波接力、微波接力、 衛(wèi)星衛(wèi)星 和空間通信、和空間通信、 雷雷 達(dá)達(dá) 330 GHz 110 cm 超高頻超高頻 SHF 波導(dǎo)波導(dǎo) 厘米波無(wú)線(xiàn)電厘米波無(wú)線(xiàn)電 微波接力、微波接力、 衛(wèi)星衛(wèi)星 和空間通信、和空間通信、 雷雷 達(dá)達(dá) 30300 GHz 110 mm 極高頻極高頻 EHF 波導(dǎo)波導(dǎo) 毫米波無(wú)線(xiàn)電毫米波無(wú)線(xiàn)電 雷達(dá)、雷達(dá)、 微波接力、微波接力、 射電天文學(xué)射電天文學(xué) 107

33、108 GHz 3 10-5 3 10-4 cm 紫外可見(jiàn)光紫外可見(jiàn)光 紅外紅外 光纖光纖 激光空間傳播激光空間傳播 光通信光通信 六六. .通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 通信的任務(wù)是快速、準(zhǔn)確地傳遞信息。 評(píng)價(jià)一個(gè)通信系統(tǒng)優(yōu)劣的主要性能指標(biāo)是系統(tǒng)的有效性和 可靠性。 有效性是指?jìng)鬏斠欢ㄐ畔⒘繒r(shí)所占用的信道資源，或在給 定信道帶寬情況下,單位時(shí)間內(nèi)所傳輸?shù)男畔?nèi)容的多少， 或者說(shuō)是傳輸?shù)摹八俣取眴?wèn)題； 可靠性是指接收信息的準(zhǔn)確程度，也就是傳輸?shù)摹百|(zhì)量” 問(wèn)題。 1、模擬通信系統(tǒng)、模擬通信系統(tǒng) 有效性指標(biāo)：實(shí)際常用傳輸每路信號(hào)的有效帶寬B有效來(lái) 表示, B有效越小有效性越好.與調(diào)

34、制方式有關(guān).例如語(yǔ)音信 號(hào)SSB 調(diào)制B有效=4KHz,WBFM調(diào)制為48KHz. 可靠性指標(biāo)：用接收端最終輸出信噪比來(lái)度量，信噪比 越大，可靠性越好。 接接 收收 端端 輸輸 出出 的的 信信 號(hào)號(hào) 功功 率率 信信 噪噪 比比 噪噪 聲聲 平平 均均 功功 率率 六六. .通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性用傳輸速率來(lái)衡量； 可靠性用差錯(cuò)率來(lái)衡量。 2、 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng) 六六.通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) （1）傳碼率）傳碼率RB 碼元傳輸速率RB簡(jiǎn)稱(chēng)傳碼率，又稱(chēng)符號(hào)速率。 它表示單位時(shí)間內(nèi)傳輸碼元(注意沒(méi)有限定是何種進(jìn)制）的數(shù) 目

35、，單位是波特（Baud），記為B。 例如，若1秒內(nèi)傳2400個(gè)碼元，則傳碼率為2400B。 t 碼元1碼元2碼元3碼元4碼元5 信號(hào) 同步脈沖 六六. .通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 在數(shù)字通信中常用時(shí)間間隔相同的符號(hào)來(lái)表示 一位數(shù)字，這個(gè)間隔被稱(chēng)為碼元長(zhǎng)度 BB BB 11 TR1.51 RT 或或（） 數(shù)字信號(hào)有多進(jìn)制和二進(jìn)制之分，但碼元速率與 進(jìn)制數(shù)無(wú)關(guān)，只與傳輸?shù)拇a元長(zhǎng)度TB有關(guān) (2) 碼元長(zhǎng)度碼元長(zhǎng)度TB 六六.通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 信息傳輸速率Rb簡(jiǎn)稱(chēng)傳信率，又稱(chēng)比特率等。它表示單位時(shí)間 內(nèi)傳遞的平均信息量或比特?cái)?shù)，單位是比特/秒，可記為bit/s ， 或 b/s ，或bps。 （3）傳信率）傳信率Rb Rb=R