無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第2章PPT課件

1、第第2章章 無(wú)線通信基礎(chǔ)無(wú)線通信基礎(chǔ) 本章主要包括以下內(nèi)容本章主要包括以下內(nèi)容:n2.1 數(shù)據(jù)通信的基本模型數(shù)據(jù)通信的基本模型n2.2 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)計(jì)算數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)計(jì)算n2.3 數(shù)據(jù)傳輸損耗數(shù)據(jù)傳輸損耗n2.4 抽樣定理抽樣定理n2.5 脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制PCMn2.6 傅立葉變換和傅立葉分析傅立葉變換和傅立葉分析n2.7 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)2.1 數(shù)據(jù)通信的基本模型數(shù)據(jù)通信的基本模型n實(shí)現(xiàn)信息傳遞所需的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)實(shí)現(xiàn)信息傳遞所需的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總和稱為通信系統(tǒng)。信源的作用是把待傳輸?shù)目偤头Q為通信系統(tǒng)。信源的作用是把待傳輸?shù)南⑥D(zhuǎn)換成原始電信號(hào)。信源輸出的

2、信號(hào)稱的消息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)。信源輸出的信號(hào)稱為基帶信號(hào)。根據(jù)原始電信號(hào)的特征，基帶信為基帶信號(hào)。根據(jù)原始電信號(hào)的特征，基帶信號(hào)可分為數(shù)字基帶信號(hào)和模擬基帶信號(hào)，相應(yīng)號(hào)可分為數(shù)字基帶信號(hào)和模擬基帶信號(hào)，相應(yīng)地，信源也分為數(shù)字信源和模擬信源。地，信源也分為數(shù)字信源和模擬信源。n信道是指信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ?，可以是有線的，也信道是指信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ?，可以是有線的，也可以是無(wú)線的，甚至還可以包含某些設(shè)備?？梢允菬o(wú)線的，甚至還可以包含某些設(shè)備。n信宿是將復(fù)原的原始電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息。信宿是將復(fù)原的原始電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息。2.1.1 模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)n把信道中傳輸模擬信號(hào)的系統(tǒng)稱為模擬通信系把信

3、道中傳輸模擬信號(hào)的系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng)。如圖統(tǒng)。如圖2-22-2所示。這里，一般通信系統(tǒng)模型所示。這里，一般通信系統(tǒng)模型中的發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備分別為調(diào)制器、解調(diào)中的發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備分別為調(diào)制器、解調(diào)器所代替。器所代替。圖圖2-22-2模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型n對(duì)于模擬通信系統(tǒng)，它主要包含兩種重要變換。對(duì)于模擬通信系統(tǒng)，它主要包含兩種重要變換。一是把連續(xù)消息變換成電信號(hào)和把電信號(hào)恢復(fù)一是把連續(xù)消息變換成電信號(hào)和把電信號(hào)恢復(fù)成最初的連續(xù)消息。由信源輸出的電信號(hào)由于成最初的連續(xù)消息。由信源輸出的電信號(hào)由于它具有頻率較低的頻譜分量，一般不能直接作它具有頻率較低的頻譜分量，一般不能直接作為傳輸

4、信號(hào)而送到信道中去。因此，模擬通信為傳輸信號(hào)而送到信道中去。因此，模擬通信系統(tǒng)里常有第二種變換，即將基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)里常有第二種變換，即將基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成其適合信道傳輸?shù)男盘?hào)，這一變換由調(diào)制器完其適合信道傳輸?shù)男盘?hào)，這一變換由調(diào)制器完成；在收端同樣需經(jīng)相反的變換，它由解調(diào)器成；在收端同樣需經(jīng)相反的變換，它由解調(diào)器完成。經(jīng)過(guò)調(diào)制后的信號(hào)通常稱為已調(diào)信號(hào)。完成。經(jīng)過(guò)調(diào)制后的信號(hào)通常稱為已調(diào)信號(hào)。已調(diào)信號(hào)有三個(gè)基本特性：一是攜帶有消息，已調(diào)信號(hào)有三個(gè)基本特性：一是攜帶有消息，二是適合在信道中傳輸，三是頻譜具有帶通形二是適合在信道中傳輸，三是頻譜具有帶通形式，且中心頻率遠(yuǎn)離零頻。式，且中心頻率遠(yuǎn)離零頻

5、。2.1.2 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)n1.1.數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)n數(shù)字通信的基本特征是，它的消息或信號(hào)具有數(shù)字通信的基本特征是，它的消息或信號(hào)具有“離散離散”或或“數(shù)字?jǐn)?shù)字”的特性，從而使數(shù)字通信的特性，從而使數(shù)字通信具有如下的幾點(diǎn)問(wèn)題。具有如下的幾點(diǎn)問(wèn)題。n（1 1）數(shù)字信號(hào)傳輸時(shí)，信道噪聲或干擾所造）數(shù)字信號(hào)傳輸時(shí)，信道噪聲或干擾所造成的差錯(cuò)。成的差錯(cuò)。n（2 2）當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)保密通信時(shí)，可對(duì)數(shù)字基帶）當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)保密通信時(shí)，可對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行人為信號(hào)進(jìn)行人為“擾亂擾亂”（加密），此時(shí)在收端（加密），此時(shí)在收端就必須進(jìn)行解密。就必須進(jìn)行解密。n（3 3）由于數(shù)字通信傳

6、輸?shù)氖且粋€(gè)接一個(gè)）由于數(shù)字通信傳輸?shù)氖且粋€(gè)接一個(gè)按一定節(jié)拍傳送的數(shù)字信號(hào)，因而接收按一定節(jié)拍傳送的數(shù)字信號(hào)，因而接收端必須有一個(gè)與發(fā)端相同的節(jié)拍，否則，端必須有一個(gè)與發(fā)端相同的節(jié)拍，否則，就會(huì)因收發(fā)步調(diào)不一致而造成混亂。就會(huì)因收發(fā)步調(diào)不一致而造成混亂。n（4 4）為了表述消息內(nèi)容，基帶信號(hào)都是）為了表述消息內(nèi)容，基帶信號(hào)都是按消息特征進(jìn)行編組的，于是，在收發(fā)按消息特征進(jìn)行編組的，于是，在收發(fā)之間一組組的編碼的規(guī)律也必須一致，之間一組組的編碼的規(guī)律也必須一致，否則接收時(shí)消息的真正內(nèi)容將無(wú)法恢復(fù)。否則接收時(shí)消息的真正內(nèi)容將無(wú)法恢復(fù)。n2.2.數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)n與頻帶傳輸系統(tǒng)

7、相對(duì)應(yīng)，把沒(méi)有調(diào)制器與頻帶傳輸系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，把沒(méi)有調(diào)制器/ /解調(diào)器解調(diào)器的數(shù)字通信系統(tǒng)稱為數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)，如的數(shù)字通信系統(tǒng)稱為數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)，如圖圖2-42-4所示。所示。 圖圖2-4 2-4 數(shù)字基帶通信系統(tǒng)數(shù)字基帶通信系統(tǒng)n3.3.模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸通信系統(tǒng)模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸通信系統(tǒng)n上面論述的數(shù)字通信系統(tǒng)中，信源輸出的信號(hào)上面論述的數(shù)字通信系統(tǒng)中，信源輸出的信號(hào)均為數(shù)字基帶信號(hào)。實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸均為數(shù)字基帶信號(hào)。實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸?shù)南到y(tǒng)如圖的系統(tǒng)如圖2-52-5所示。所示。 圖圖2-5 2-5 模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸?shù)南到y(tǒng)模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸?shù)南到y(tǒng) 2.2 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)

8、計(jì)算數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)計(jì)算n2.2.1 2.2.1 數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率n傳輸速率是指在單位時(shí)間內(nèi)傳輸信息的量，它傳輸速率是指在單位時(shí)間內(nèi)傳輸信息的量，它是評(píng)價(jià)通信速度的重要指標(biāo)。是評(píng)價(jià)通信速度的重要指標(biāo)。n1.1.碼元傳輸速率碼元傳輸速率n碼元傳輸速率簡(jiǎn)稱傳碼率，它表示單位時(shí)間內(nèi)碼元傳輸速率簡(jiǎn)稱傳碼率，它表示單位時(shí)間內(nèi)信道上實(shí)際傳輸碼元的個(gè)數(shù)，單位是波特，常信道上實(shí)際傳輸碼元的個(gè)數(shù)，單位是波特，常用符號(hào)用符號(hào)“BB來(lái)表示。公式（來(lái)表示。公式（2-12-1）列出了傳碼）列出了傳碼率的計(jì)算。率的計(jì)算。 其中其中T T是周期，即傳送單位調(diào)制信號(hào)波所用時(shí)間，是周期，即傳送單位調(diào)制信號(hào)波所用時(shí)間，單位

9、是單位是s s。數(shù)據(jù)信號(hào)速率數(shù)據(jù)信號(hào)速率n信息傳輸速率簡(jiǎn)稱傳信率，它表示單位時(shí)間信息傳輸速率簡(jiǎn)稱傳信率，它表示單位時(shí)間（每秒）內(nèi)傳輸實(shí)際信息的比特?cái)?shù)，單位為比（每秒）內(nèi)傳輸實(shí)際信息的比特?cái)?shù)，單位為比特秒，記為特秒，記為bit/sbit/s、b/sb/s、bpsbps。若進(jìn)行串行方。若進(jìn)行串行方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，則數(shù)據(jù)信號(hào)速率可定義如式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，則數(shù)據(jù)信號(hào)速率可定義如公式（公式（2-22-2）：）： 其中，其中，RBRB為波特率，為波特率，M M為調(diào)制信號(hào)波的狀態(tài)數(shù)，為調(diào)制信號(hào)波的狀態(tài)數(shù)，T T為單位調(diào)制信號(hào)波的時(shí)間長(zhǎng)度。為單位調(diào)制信號(hào)波的時(shí)間長(zhǎng)度。數(shù)據(jù)信號(hào)速率數(shù)據(jù)信號(hào)速率n所謂數(shù)據(jù)傳輸速

10、率是指在單位時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)的輸所謂數(shù)據(jù)傳輸速率是指在單位時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)的輸送量，其單位可以是比特、字符等。波特率指送量，其單位可以是比特、字符等。波特率指的是單位時(shí)間內(nèi)載波調(diào)制狀態(tài)改變的次數(shù)，其的是單位時(shí)間內(nèi)載波調(diào)制狀態(tài)改變的次數(shù)，其單位為波特。波特率單位為波特。波特率B B與比特率與比特率C C的關(guān)系用公式的關(guān)系用公式表示為：表示為：C=Blog2M C=Blog2M 或或C=BLC=BL（M M表示為信號(hào)的狀表示為信號(hào)的狀態(tài)個(gè)數(shù)，態(tài)個(gè)數(shù)，L L表示傳輸所需要的二進(jìn)制位數(shù)）表示傳輸所需要的二進(jìn)制位數(shù)）n比特率指的是數(shù)字信號(hào)的傳輸速率，它用單位比特率指的是數(shù)字信號(hào)的傳輸速率，它用單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)亩M(jìn)制

11、代碼的有效位數(shù)來(lái)表示，時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼的有效位數(shù)來(lái)表示，其單位用比特每秒表示。其單位用比特每秒表示。2.2.2 信噪比信噪比 信號(hào)在傳輸過(guò)程中不可避免地要受到噪聲的影信號(hào)在傳輸過(guò)程中不可避免地要受到噪聲的影響，信噪比是用來(lái)描述在此過(guò)程中信號(hào)受噪聲響，信噪比是用來(lái)描述在此過(guò)程中信號(hào)受噪聲影響程度的量，信噪比通常是指某一點(diǎn)上的信影響程度的量，信噪比通常是指某一點(diǎn)上的信號(hào)功率與噪聲功率之比，用公式（號(hào)功率與噪聲功率之比，用公式（2-32-3）表示）表示信噪比：信噪比：2.2.3 香農(nóng)定理香農(nóng)定理n香農(nóng)定理指的是當(dāng)信號(hào)與信道加性高斯白噪聲香農(nóng)定理指的是當(dāng)信號(hào)與信道加性高斯白噪聲的平均功率給定時(shí)，

12、在具有一定頻率寬度的平均功率給定時(shí)，在具有一定頻率寬度B B的的信道上，香農(nóng)定理可用公式（信道上，香農(nóng)定理可用公式（2-52-5）表示）表示 由公式（由公式（2-42-4）可以推導(dǎo)出公式（）可以推導(dǎo)出公式（2-62-6）n把公式（把公式（2-62-6）帶入公式（）帶入公式（2-52-5）可得到香農(nóng)的）可得到香農(nóng)的公式的另外一種表達(dá)式，如公式（公式的另外一種表達(dá)式，如公式（2-72-7）所表）所表示。示。 2.3 數(shù)據(jù)傳輸損耗 n在計(jì)算機(jī)通信技術(shù)飛速發(fā)展的今天，各種數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)通信技術(shù)飛速發(fā)展的今天，各種數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)在性能等諸多方面得到了不斷完善。傳輸系統(tǒng)在性能等諸多方面得到了不斷完善。然而在任

13、何傳輸系統(tǒng)的信號(hào)傳輸過(guò)程中一定會(huì)然而在任何傳輸系統(tǒng)的信號(hào)傳輸過(guò)程中一定會(huì)出現(xiàn)傳輸損耗出現(xiàn)傳輸損耗, ,因?yàn)閷?duì)于各種傳輸系統(tǒng)接收端因?yàn)閷?duì)于各種傳輸系統(tǒng)接收端得到的信號(hào)不可能與發(fā)送端傳送出的信號(hào)完全得到的信號(hào)不可能與發(fā)送端傳送出的信號(hào)完全一致。這些損耗會(huì)隨機(jī)地引起模擬信號(hào)的改變，一致。這些損耗會(huì)隨機(jī)地引起模擬信號(hào)的改變，或使數(shù)字信號(hào)出現(xiàn)差錯(cuò)。或使數(shù)字信號(hào)出現(xiàn)差錯(cuò)。2.3.1 衰損衰損n信號(hào)在傳輸中將會(huì)有部分能量轉(zhuǎn)化為熱能或者信號(hào)在傳輸中將會(huì)有部分能量轉(zhuǎn)化為熱能或者被傳輸介質(zhì)吸收，從而造成信號(hào)強(qiáng)度不斷減弱，被傳輸介質(zhì)吸收，從而造成信號(hào)強(qiáng)度不斷減弱，這就是衰損。如圖這就是衰損。如圖2-62-6顯示的是

14、信號(hào)強(qiáng)度和距顯示的是信號(hào)強(qiáng)度和距離之間的關(guān)系。離之間的關(guān)系。 圖圖2-6 2-6 信號(hào)強(qiáng)度與傳輸距離信號(hào)強(qiáng)度與傳輸距離2.3.2 失真失真n信號(hào)不同頻率的分量在傳輸過(guò)程中受到不同程信號(hào)不同頻率的分量在傳輸過(guò)程中受到不同程度的衰減和延遲的影響，最終使到達(dá)接收端的度的衰減和延遲的影響，最終使到達(dá)接收端的信號(hào)與發(fā)送端送出的初始信號(hào)在波形上有所差信號(hào)與發(fā)送端送出的初始信號(hào)在波形上有所差異，把這種傳輸過(guò)程中信號(hào)波形的變化稱為失異，把這種傳輸過(guò)程中信號(hào)波形的變化稱為失真。真。n可有振幅失真，延遲失真。可有振幅失真，延遲失真。n振幅失真：由各個(gè)頻率分量振幅值發(fā)生不同變振幅失真：由各個(gè)頻率分量振幅值發(fā)生不同變

15、化而引起的失真，是由傳輸設(shè)備和線路引起的化而引起的失真，是由傳輸設(shè)備和線路引起的衰損造成的衰損造成的n延遲失真：由各頻率分量的傳播速度不一致所延遲失真：由各頻率分量的傳播速度不一致所造成的失真，容易造成碼間串?dāng)_。造成的失真，容易造成碼間串?dāng)_。2.3.3 噪聲噪聲n噪聲是指?jìng)鬏敽徒邮罩g的某處插入的不必要噪聲是指?jìng)鬏敽徒邮罩g的某處插入的不必要的信號(hào)。它是通信系統(tǒng)性能的主要制約因素。的信號(hào)。它是通信系統(tǒng)性能的主要制約因素。數(shù)據(jù)通信中可能出現(xiàn)的噪聲主要有以下四類：數(shù)據(jù)通信中可能出現(xiàn)的噪聲主要有以下四類：n1.1.熱噪聲熱噪聲n熱噪聲是在電阻一類導(dǎo)體中，自由電子的布朗熱噪聲是在電阻一類導(dǎo)體中，自由電

16、子的布朗運(yùn)動(dòng)引起的噪聲。運(yùn)動(dòng)引起的噪聲。n噪聲功率密度可作為熱噪聲的度量，它以瓦噪聲功率密度可作為熱噪聲的度量，它以瓦/ /赫為單位。赫為單位。1Hz1Hz帶寬內(nèi)存的噪聲值可由公式帶寬內(nèi)存的噪聲值可由公式（2-112-11）計(jì)算）計(jì)算 式中，式中，N0N0為噪聲功率密度，為噪聲功率密度，K K為玻耳茲曼常數(shù)，為玻耳茲曼常數(shù)，其值是其值是1.38051.380510-2310-23焦耳焦耳/ /開開n2. 2. 交調(diào)噪聲交調(diào)噪聲n交調(diào)噪聲指的是多個(gè)不同頻率的信號(hào)共享一個(gè)傳交調(diào)噪聲指的是多個(gè)不同頻率的信號(hào)共享一個(gè)傳輸媒介時(shí)可能產(chǎn)生的噪聲，通常是通信系統(tǒng)中存輸媒介時(shí)可能產(chǎn)生的噪聲，通常是通信系統(tǒng)中存

17、在非線性因素造成的。這些信號(hào)的頻率是某兩個(gè)在非線性因素造成的。這些信號(hào)的頻率是某兩個(gè)頻率和、差或倍數(shù)。這些非線性因素通常是由元頻率和、差或倍數(shù)。這些非線性因素通常是由元件故障引起的。通常情況下，發(fā)送端和接收端是件故障引起的。通常情況下，發(fā)送端和接收端是以線性系統(tǒng)模式工作的，即輸出為輸入的常數(shù)倍。以線性系統(tǒng)模式工作的，即輸出為輸入的常數(shù)倍。n3.3.串?dāng)_串?dāng)_n串?dāng)_又叫串音，它是指一個(gè)信道中的信號(hào)對(duì)另串?dāng)_又叫串音，它是指一個(gè)信道中的信號(hào)對(duì)另一個(gè)信道中的信號(hào)產(chǎn)生的干擾。串?dāng)_分為邊帶一個(gè)信道中的信號(hào)產(chǎn)生的干擾。串?dāng)_分為邊帶線性串?dāng)_和邊帶非線性串?dāng)_兩種。邊帶線性串線性串?dāng)_和邊帶非線性串?dāng)_兩種。邊帶線性串

18、擾指的是，當(dāng)單邊帶通信中的邊帶濾波器對(duì)另擾指的是，當(dāng)單邊帶通信中的邊帶濾波器對(duì)另一邊帶的衰減不夠大時(shí)，上邊帶信號(hào)竄入下邊一邊帶的衰減不夠大時(shí)，上邊帶信號(hào)竄入下邊帶或下邊帶信號(hào)竄入上邊帶所造成的可懂干擾。帶或下邊帶信號(hào)竄入上邊帶所造成的可懂干擾。n4.4.脈沖噪聲脈沖噪聲n脈沖噪聲是一種由突發(fā)的振幅很大持續(xù)時(shí)間很脈沖噪聲是一種由突發(fā)的振幅很大持續(xù)時(shí)間很短，耦合到信號(hào)通路中的非連續(xù)尖峰脈沖引起短，耦合到信號(hào)通路中的非連續(xù)尖峰脈沖引起的干擾，通常是由一些無(wú)法預(yù)知的因素造成的的干擾，通常是由一些無(wú)法預(yù)知的因素造成的脈沖噪聲對(duì)模擬數(shù)據(jù)傳輸不會(huì)造成明顯影響，脈沖噪聲對(duì)模擬數(shù)據(jù)傳輸不會(huì)造成明顯影響，但數(shù)字?jǐn)?shù)

19、據(jù)傳輸中脈沖噪聲是產(chǎn)生差錯(cuò)的主要但數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸中脈沖噪聲是產(chǎn)生差錯(cuò)的主要來(lái)源。來(lái)源。2.3.4 通信系統(tǒng)的性能衡量通信系統(tǒng)的性能衡量n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)方面面: :n（1 1）有效性。（）有效性。（2 2）可靠性。）可靠性。n（3 3）適應(yīng)性。（）適應(yīng)性。（4 4）經(jīng)濟(jì)性。）經(jīng)濟(jì)性。n（5 5）保密性。（）保密性。（6 6）標(biāo)準(zhǔn)性。）標(biāo)準(zhǔn)性。n（7 7）維修性。（）維修性。（8 8）工藝性。）工藝性。nl.l.碼元差錯(cuò)率碼元差錯(cuò)率n碼元差錯(cuò)率簡(jiǎn)稱誤碼率，是指發(fā)生差錯(cuò)的碼元數(shù)碼元差錯(cuò)率簡(jiǎn)稱誤碼率，是指發(fā)生差錯(cuò)的碼元數(shù)在傳輸總碼元數(shù)中

20、所占的比例。誤碼率指某一段在傳輸總碼元數(shù)中所占的比例。誤碼率指某一段時(shí)間的平均誤碼率，對(duì)于同一條數(shù)據(jù)電路由于測(cè)時(shí)間的平均誤碼率，對(duì)于同一條數(shù)據(jù)電路由于測(cè)量的時(shí)間長(zhǎng)短不同，誤碼率就不一樣。誤碼率用量的時(shí)間長(zhǎng)短不同，誤碼率就不一樣。誤碼率用表達(dá)式可表示成公式（表達(dá)式可表示成公式（2-122-12）：）：n2.2.信息差錯(cuò)率信息差錯(cuò)率n信息差錯(cuò)率簡(jiǎn)稱誤信率，或誤比特率，是指發(fā)信息差錯(cuò)率簡(jiǎn)稱誤信率，或誤比特率，是指發(fā)生差錯(cuò)的信息量在信息傳輸總量中所占的比例，生差錯(cuò)的信息量在信息傳輸總量中所占的比例，或者說(shuō)，它是碼元的信息量在傳輸系統(tǒng)中被丟或者說(shuō)，它是碼元的信息量在傳輸系統(tǒng)中被丟失的概率。失的概率。 可

21、表示成公式（可表示成公式（2-132-13）：）： n3.3.頻帶利用率頻帶利用率n在比較不同的通信系統(tǒng)的效率時(shí)，只看它們的在比較不同的通信系統(tǒng)的效率時(shí)，只看它們的傳輸速率是不夠的，還要看傳輸這樣的信息所傳輸速率是不夠的，還要看傳輸這樣的信息所占用的頻帶。通信系統(tǒng)占用的頻帶愈寬，傳輸占用的頻帶。通信系統(tǒng)占用的頻帶愈寬，傳輸信息的能力應(yīng)該愈大。其計(jì)算可表示為公式信息的能力應(yīng)該愈大。其計(jì)算可表示為公式（2-142-14）。）。2.4 抽樣定理抽樣定理n抽樣是把時(shí)間上連續(xù)的模擬信號(hào)變成一系列時(shí)間抽樣是把時(shí)間上連續(xù)的模擬信號(hào)變成一系列時(shí)間上離散的抽樣值的過(guò)程。下面用一個(gè)簡(jiǎn)單的模擬上離散的抽樣值的過(guò)程。

22、下面用一個(gè)簡(jiǎn)單的模擬正弦波來(lái)分析抽樣過(guò)程。正弦波來(lái)分析抽樣過(guò)程。n(1)(1)假設(shè)在該正弦波上取足夠小的抽樣間隔，直假設(shè)在該正弦波上取足夠小的抽樣間隔，直接連接用黑點(diǎn)表示的采樣點(diǎn)就可充分表現(xiàn)正弦波接連接用黑點(diǎn)表示的采樣點(diǎn)就可充分表現(xiàn)正弦波形，顯示如圖形，顯示如圖2-92-9所示。所示。 圖圖2-9 2-9 足夠小采樣結(jié)果足夠小采樣結(jié)果 n(2)(2)若抽樣間隔為正弦波信號(hào)周期若抽樣間隔為正弦波信號(hào)周期T T，導(dǎo)致采樣，導(dǎo)致采樣后的信號(hào)成為直流信號(hào)，顯然抽樣間隔太寬將后的信號(hào)成為直流信號(hào)，顯然抽樣間隔太寬將導(dǎo)致信號(hào)得不到恢復(fù)。顯示如圖導(dǎo)致信號(hào)得不到恢復(fù)。顯示如圖2-102-10所示。所示。 圖圖

23、2-10 2-10 周期點(diǎn)采樣結(jié)果周期點(diǎn)采樣結(jié)果n(3)(3)若取抽樣間隔為正弦波信號(hào)周期的，將得出若取抽樣間隔為正弦波信號(hào)周期的，將得出全為全為0 0的數(shù)據(jù)，信號(hào)仍然得不到恢復(fù)。顯示如圖的數(shù)據(jù)，信號(hào)仍然得不到恢復(fù)。顯示如圖2-112-11所示。所示。 圖圖2-11 2-11 半周期點(diǎn)采樣結(jié)果半周期點(diǎn)采樣結(jié)果n(4)(4)若在正弦波信號(hào)一個(gè)周期若在正弦波信號(hào)一個(gè)周期T T內(nèi)抽樣三次內(nèi)抽樣三次, ,即即抽樣間隔抽樣間隔T/3T/3，則可以近似地恢復(fù)原正弦波信，則可以近似地恢復(fù)原正弦波信號(hào)。顯示如圖號(hào)。顯示如圖2-122-12所示。所示。 圖圖2-12 1/32-12 1/3周期點(diǎn)采樣結(jié)果周期點(diǎn)采

24、樣結(jié)果2.4.1 低通抽樣定理低通抽樣定理2.4.2 帶通抽樣定理帶通抽樣定理n帶通抽樣的描述如下帶通抽樣的描述如下：2.5 脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制PCMn脈沖編碼調(diào)制，簡(jiǎn)稱脈碼調(diào)制，它是一種用一脈沖編碼調(diào)制，簡(jiǎn)稱脈碼調(diào)制，它是一種用一組二進(jìn)制數(shù)字代碼來(lái)代替連續(xù)信號(hào)的抽樣值，組二進(jìn)制數(shù)字代碼來(lái)代替連續(xù)信號(hào)的抽樣值，實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)數(shù)字化的取樣技術(shù)。脈碼調(diào)制實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)數(shù)字化的取樣技術(shù)。脈碼調(diào)制的本質(zhì)不是調(diào)制，而是數(shù)字編碼，所以能充分的本質(zhì)不是調(diào)制，而是數(shù)字編碼，所以能充分保證傳輸質(zhì)量。保證傳輸質(zhì)量。2.5.1 PCM實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)nPCMPCM的系統(tǒng)原理框圖如圖的系統(tǒng)原理框圖如圖2-142-14所

25、示。首先，在所示。首先，在發(fā)送端進(jìn)行脈碼調(diào)制，它包括抽樣、量化和編發(fā)送端進(jìn)行脈碼調(diào)制，它包括抽樣、量化和編碼三個(gè)過(guò)程碼三個(gè)過(guò)程 圖圖2-14 PCM2-14 PCM系統(tǒng)原理框圖系統(tǒng)原理框圖n1.1.量化過(guò)程量化過(guò)程n量化過(guò)程與其結(jié)果就是將信號(hào)抽樣序列的每個(gè)樣量化過(guò)程與其結(jié)果就是將信號(hào)抽樣序列的每個(gè)樣本幅度本幅度 按照要求的誤差限度，變?yōu)榻频陌凑找蟮恼`差限度，變?yōu)榻频碾x散幅度值。這里假設(shè)各樣本的量化過(guò)程與結(jié)果離散幅度值。這里假設(shè)各樣本的量化過(guò)程與結(jié)果均與其相鄰前后樣本無(wú)關(guān)。均與其相鄰前后樣本無(wú)關(guān)。()Sf KTn以為量化間距（臺(tái)階），量化級(jí)數(shù)量為以為量化間距（臺(tái)階），量化級(jí)數(shù)量為M M個(gè)，

26、并覆蓋信號(hào)樣本值的動(dòng)態(tài)范圍個(gè)，并覆蓋信號(hào)樣本值的動(dòng)態(tài)范圍 2Xmax 2Xmax ，如圖，如圖2-152-15所示的雙極性信號(hào)的所示的雙極性信號(hào)的樣本序列，則量化間隔為公式（樣本序列，則量化間隔為公式（2-162-16）：）：n表表2-12-1給出三種不同量化電平級(jí)數(shù)給出三種不同量化電平級(jí)數(shù)M M下的量化信噪下的量化信噪比。比。n表表2-1 2-1 不同量化電平級(jí)數(shù)不同量化電平級(jí)數(shù)M M下的量化信噪比下的量化信噪比 量化電平級(jí)數(shù)量化電平級(jí)數(shù)M M增大，量化信噪比也增大增大，量化信噪比也增大。n3.PCM3.PCM數(shù)據(jù)的編碼數(shù)據(jù)的編碼n如圖如圖2-152-15給出的雙極性信號(hào)抽樣樣本序列，正給出

27、的雙極性信號(hào)抽樣樣本序列，正極性部分極性部分4 4個(gè)電平由個(gè)電平由101101，101101，110110，110110表示，表示，負(fù)極性部分負(fù)極性部分3 3個(gè)電平由個(gè)電平由001001，011011，001001表示。然表示。然后將已量化的樣本量化值，按時(shí)序以它們所在后將已量化的樣本量化值，按時(shí)序以它們所在的量化電平的代碼符號(hào)表示。的量化電平的代碼符號(hào)表示。 圖圖2-15 2-15 抽樣樣本序列抽樣樣本序列n二元碼二元碼PCMPCM序列可以由幾種編碼方式表示，如表序列可以由幾種編碼方式表示，如表2-22-2所示。所示。/2M2.5.2 差分脈沖編碼調(diào)制差分脈沖編碼調(diào)制DPCMn任何信號(hào)任何信

28、號(hào), ,不論語(yǔ)音或圖像不論語(yǔ)音或圖像, ,采用直接采樣采用直接采樣- -量化量化- -編碼的方式進(jìn)行編碼編碼的方式進(jìn)行編碼, ,都會(huì)發(fā)現(xiàn)碼組之間具有很都會(huì)發(fā)現(xiàn)碼組之間具有很強(qiáng)的相關(guān)性。由于相關(guān)性的存在強(qiáng)的相關(guān)性。由于相關(guān)性的存在, ,傳輸數(shù)據(jù)中存?zhèn)鬏敂?shù)據(jù)中存在大量不需要傳輸?shù)男畔⒃诖罅坎恍枰獋鬏數(shù)男畔? ,稱為冗余。當(dāng)利用稱為冗余。當(dāng)利用PCMPCM方式編碼時(shí)，這些相鄰樣本很可能在一個(gè)量化級(jí)，方式編碼時(shí)，這些相鄰樣本很可能在一個(gè)量化級(jí)，或只差或只差1 1、2 2個(gè)量化級(jí)，這樣的個(gè)量化級(jí)，這樣的PCMPCM碼序列，就產(chǎn)碼序列，就產(chǎn)生了生了“冗余冗余”信息。如果設(shè)法在編碼前就去掉這信息。如果設(shè)法在

29、編碼前就去掉這些相關(guān)性很強(qiáng)的冗余，則可進(jìn)行更為有效的信息些相關(guān)性很強(qiáng)的冗余，則可進(jìn)行更為有效的信息傳輸。具有此種功能而普遍采用的編碼機(jī)制，稱傳輸。具有此種功能而普遍采用的編碼機(jī)制，稱為差分脈沖編碼調(diào)制（為差分脈沖編碼調(diào)制（DPCMDPCM）。）。n圖圖2-162-16給出了一個(gè)實(shí)現(xiàn)給出了一個(gè)實(shí)現(xiàn)DPCMDPCM功能的系統(tǒng)框圖。功能的系統(tǒng)框圖。 圖圖2-16 DPCM2-16 DPCM功能系統(tǒng)框圖功能系統(tǒng)框圖主要包括以下內(nèi)容主要包括以下內(nèi)容1.1.各量值之間關(guān)系各量值之間關(guān)系2.DPCM2.DPCM編碼編碼3.DPCM3.DPCM解碼解碼2.5.3 自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制（ADPC

30、M）nADPCMADPCM，即自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制，它是利用樣，即自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制，它是利用樣本與樣本之間的高度相關(guān)性和量化階自適應(yīng)來(lái)本與樣本之間的高度相關(guān)性和量化階自適應(yīng)來(lái)壓縮數(shù)據(jù)的一種波形編碼技術(shù)。圖壓縮數(shù)據(jù)的一種波形編碼技術(shù)。圖2-182-18為為ADPCMADPCM編碼器的基本結(jié)構(gòu)圖。它由編碼器的基本結(jié)構(gòu)圖。它由PCMPCM碼碼/ /線形線形碼變換器、自適應(yīng)量化器、自適應(yīng)逆量化器、碼變換器、自適應(yīng)量化器、自適應(yīng)逆量化器、自適應(yīng)預(yù)測(cè)器及量化尺度適配器組成。自適應(yīng)預(yù)測(cè)器及量化尺度適配器組成。 圖圖2-18 ADPCM2-18 ADPCM編碼器編碼器nADPCMADPCM譯碼器由自適應(yīng)量化器

31、、自適應(yīng)預(yù)測(cè)器、譯碼器由自適應(yīng)量化器、自適應(yīng)預(yù)測(cè)器、線形碼線形碼/pcm/pcm變換器、量化尺度適配器以及同步變換器、量化尺度適配器以及同步編碼調(diào)整組成。編碼調(diào)整組成。ADPCMADPCM譯碼器的結(jié)構(gòu)如圖譯碼器的結(jié)構(gòu)如圖2-192-19所表示。所表示。 圖圖2-19 ADPCM2-19 ADPCM譯碼器譯碼器2.6 傅立葉變換和傅立葉分析傅立葉變換和傅立葉分析n傅立葉變換是調(diào)制理論的基礎(chǔ)，調(diào)制指的是用傅立葉變換是調(diào)制理論的基礎(chǔ)，調(diào)制指的是用原始信號(hào)原始信號(hào)f(t)f(t)去控制高頻簡(jiǎn)諧波或周期性的脈去控制高頻簡(jiǎn)諧波或周期性的脈沖信號(hào)的某一參量，使它們隨沖信號(hào)的某一參量，使它們隨 f(t)f(t

32、)線性變化。線性變化。其中把原始信號(hào)稱為調(diào)制信號(hào)或基帶信號(hào)，把其中把原始信號(hào)稱為調(diào)制信號(hào)或基帶信號(hào)，把調(diào)制后得到的信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào)。調(diào)制后得到的信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào)。2.6.1 頻譜的傅立葉變換頻譜的傅立葉變換n在通信系統(tǒng)的研究中常常遇到非周期信號(hào)，它在通信系統(tǒng)的研究中常常遇到非周期信號(hào)，它通常是單個(gè)脈沖，即在通常是單個(gè)脈沖，即在t+t+只有這一個(gè)只有這一個(gè)脈沖，如圖脈沖，如圖2-202-20（a a）的方波脈沖）的方波脈沖f(t)f(t)。若以。若以大于脈沖寬度的周期大于脈沖寬度的周期T T重復(fù)此波形，則構(gòu)成周重復(fù)此波形，則構(gòu)成周期信號(hào)如圖期信號(hào)如圖2-202-20（b b）所示。）所示。 (a

33、) (a) 非周期信號(hào)非周期信號(hào) (b) (b) 周期信號(hào)周期信號(hào) 圖圖2-20 2-20 信號(hào)波形信號(hào)波形2.6.2 傅立葉變換的相關(guān)性質(zhì)傅立葉變換的相關(guān)性質(zhì)2.7 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)n在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中, ,傳輸媒體的帶寬往往超過(guò)傳輸媒體的帶寬往往超過(guò)傳輸單一信號(hào)的需求傳輸單一信號(hào)的需求, ,為了有效地利用通信線為了有效地利用通信線路路, ,希望一個(gè)信道同時(shí)傳輸多路信號(hào)希望一個(gè)信道同時(shí)傳輸多路信號(hào), ,這就是所這就是所謂的多路復(fù)用技術(shù)。采用多路復(fù)用技術(shù)能把多謂的多路復(fù)用技術(shù)。采用多路復(fù)用技術(shù)能把多個(gè)信號(hào)組合起來(lái)在一條物理信道上進(jìn)行傳輸。個(gè)信號(hào)組合起來(lái)在一條物理信道上進(jìn)行

34、傳輸。多路復(fù)用技術(shù)的理論依據(jù)是信號(hào)分割原理。多路復(fù)用技術(shù)的理論依據(jù)是信號(hào)分割原理。2.7.1 頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用n頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用FDMFDM，指的是按照頻率參量的差別，指的是按照頻率參量的差別來(lái)分割信號(hào)的復(fù)用方式。來(lái)分割信號(hào)的復(fù)用方式。FDMFDM的基本原理是若干的基本原理是若干通信信道共用一條傳輸線路的頻譜。通信信道共用一條傳輸線路的頻譜。n圖圖2-222-22給出了給出了FDMFDM的一般情況。在該圖中的一般情況。在該圖中, ,有有4 4個(gè)個(gè)信號(hào)源輸入到一個(gè)多路復(fù)用器上信號(hào)源輸入到一個(gè)多路復(fù)用器上, ,復(fù)用器用不同復(fù)用器用不同的頻率的頻率(f1,f2,f3,f4)(f1,f

35、2,f3,f4)調(diào)制每一個(gè)信號(hào)。每個(gè)調(diào)調(diào)制每一個(gè)信號(hào)。每個(gè)調(diào)制后的信號(hào)都需要一個(gè)以它的載波頻率為中心的制后的信號(hào)都需要一個(gè)以它的載波頻率為中心的帶寬，稱之為通道。帶寬，稱之為通道。 圖圖2-22 2-22 頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用2.7.2 2.7.2 時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用TDMTDM n在數(shù)字通信系統(tǒng)內(nèi)通常使用時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)，在數(shù)字通信系統(tǒng)內(nèi)通常使用時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)，即即TDMTDM技術(shù)。技術(shù)。TDMTDM的理論基礎(chǔ)是抽樣定理。的理論基礎(chǔ)是抽樣定理。TDMTDM的復(fù)用過(guò)程可以由圖的復(fù)用過(guò)程可以由圖2-262-26所示。如圖中所示。如圖中3 3路信路信號(hào)通過(guò)一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的開關(guān)輪轉(zhuǎn)來(lái)使用公

36、共信號(hào)通過(guò)一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的開關(guān)輪轉(zhuǎn)來(lái)使用公共信道。各路信號(hào)首先通過(guò)相應(yīng)的低通濾波器，使道。各路信號(hào)首先通過(guò)相應(yīng)的低通濾波器，使輸入信號(hào)變?yōu)閹扌盘?hào)。然后再送到抽樣開關(guān)輸入信號(hào)變?yōu)閹扌盘?hào)。然后再送到抽樣開關(guān)( (或轉(zhuǎn)換開關(guān)或轉(zhuǎn)換開關(guān)) )，轉(zhuǎn)換開關(guān)，轉(zhuǎn)換開關(guān)( (電子開關(guān)電子開關(guān)) )每秒將各每秒將各路信號(hào)依次抽樣一次，這樣路信號(hào)依次抽樣一次，這樣3 3個(gè)抽樣值按先后個(gè)抽樣值按先后順序錯(cuò)開納入抽樣間隔之內(nèi)。合成的復(fù)用信號(hào)順序錯(cuò)開納入抽樣間隔之內(nèi)。合成的復(fù)用信號(hào)是是3 3個(gè)抽樣消息之和。由各個(gè)消息構(gòu)成單一抽個(gè)抽樣消息之和。由各個(gè)消息構(gòu)成單一抽樣的一組脈沖叫做一幀，一幀中相鄰兩個(gè)抽樣樣的一組脈沖叫做

37、一幀，一幀中相鄰兩個(gè)抽樣脈沖之間的時(shí)間間隔叫做時(shí)隙，未能被抽樣脈脈沖之間的時(shí)間間隔叫做時(shí)隙，未能被抽樣脈沖占用的時(shí)隙部分稱為防護(hù)時(shí)間。沖占用的時(shí)隙部分稱為防護(hù)時(shí)間。 圖圖2-26 2-26 時(shí)分復(fù)用原理時(shí)分復(fù)用原理n多路復(fù)用信號(hào)可以直接送入信道傳輸，或者加到多路復(fù)用信號(hào)可以直接送入信道傳輸，或者加到調(diào)制器上變換成適于信道傳輸?shù)男问胶笤偎腿胄耪{(diào)制器上變換成適于信道傳輸?shù)男问胶笤偎腿胄诺纻鬏?。道傳輸。n在接收端，合成的時(shí)分復(fù)用信號(hào)由分路開關(guān)依次在接收端，合成的時(shí)分復(fù)用信號(hào)由分路開關(guān)依次送入各路相應(yīng)的重建低通濾波器，恢復(fù)出原來(lái)的送入各路相應(yīng)的重建低通濾波器，恢復(fù)出原來(lái)的連續(xù)信號(hào)。在連續(xù)信號(hào)。在TDM

38、TDM中，發(fā)送端的轉(zhuǎn)換開關(guān)和接收中，發(fā)送端的轉(zhuǎn)換開關(guān)和接收端的分路開關(guān)必須同步。所以在發(fā)端和收端都設(shè)端的分路開關(guān)必須同步。所以在發(fā)端和收端都設(shè)有時(shí)鐘脈沖序列來(lái)穩(wěn)定開關(guān)時(shí)間，以保證兩個(gè)時(shí)有時(shí)鐘脈沖序列來(lái)穩(wěn)定開關(guān)時(shí)間，以保證兩個(gè)時(shí)鐘序列合拍。鐘序列合拍。考察概念考察概念n1.1.幀幀nTDMTDM傳送信號(hào)時(shí)，將通信時(shí)間分成一定長(zhǎng)度的幀。傳送信號(hào)時(shí)，將通信時(shí)間分成一定長(zhǎng)度的幀。每一幀又被分成若干時(shí)間片。在具有每一幀又被分成若干時(shí)間片。在具有N N路輸入系路輸入系統(tǒng)中，每個(gè)幀至少含有統(tǒng)中，每個(gè)幀至少含有N N個(gè)時(shí)間片。個(gè)時(shí)間片。n如圖如圖2-272-27顯示的是顯示的是4 4路信號(hào)進(jìn)行的多路復(fù)用系統(tǒng)路

39、信號(hào)進(jìn)行的多路復(fù)用系統(tǒng) 圖圖2-27 TDM2-27 TDM幀的格式幀的格式n2.2.交錯(cuò)交錯(cuò) 同步時(shí)分多路復(fù)用器關(guān)鍵部件是高速的電子開關(guān)，同步時(shí)分多路復(fù)用器關(guān)鍵部件是高速的電子開關(guān)，當(dāng)開關(guān)移動(dòng)到某個(gè)設(shè)備前，該設(shè)備就有機(jī)會(huì)向公當(dāng)開關(guān)移動(dòng)到某個(gè)設(shè)備前，該設(shè)備就有機(jī)會(huì)向公共通路傳輸規(guī)定大小的數(shù)據(jù)。開關(guān)的這種以固定共通路傳輸規(guī)定大小的數(shù)據(jù)。開關(guān)的這種以固定的速率和固定的順序在設(shè)備間的移動(dòng)過(guò)程就稱作的速率和固定的順序在設(shè)備間的移動(dòng)過(guò)程就稱作交錯(cuò)。交錯(cuò)。n3.3.幀定位比特幀定位比特 在每幀的開始附加一個(gè)或多個(gè)同步比特，以便于在每幀的開始附加一個(gè)或多個(gè)同步比特，以便于解復(fù)用器根據(jù)輸入信息進(jìn)行同步，從而精

40、確地分解復(fù)用器根據(jù)輸入信息進(jìn)行同步，從而精確地分離各時(shí)間片。離各時(shí)間片。n4.4.比特填充比特填充 同步不同傳輸速率的數(shù)據(jù)源，使得不同數(shù)據(jù)同步不同傳輸速率的數(shù)據(jù)源，使得不同數(shù)據(jù)源間速率匹配，主要是通過(guò)復(fù)用器在設(shè)備的數(shù)源間速率匹配，主要是通過(guò)復(fù)用器在設(shè)備的數(shù)據(jù)流中插入附加的比特。據(jù)流中插入附加的比特。2.7.3 統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用STDMn同步同步TDMTDM方式中，幀中時(shí)間片與用戶一一對(duì)應(yīng)，方式中，幀中時(shí)間片與用戶一一對(duì)應(yīng)，用戶沒(méi)有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)也占用這個(gè)時(shí)間片，因而浪用戶沒(méi)有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)也占用這個(gè)時(shí)間片，因而浪費(fèi)資源。為了提高時(shí)隙的利用率，可以采用按需費(fèi)資源。為了提高時(shí)隙的利用率，可

41、以采用按需分配時(shí)隙的技術(shù)，以避免每幀中出現(xiàn)空閑時(shí)隙的分配時(shí)隙的技術(shù)，以避免每幀中出現(xiàn)空閑時(shí)隙的現(xiàn)象，這種動(dòng)態(tài)分配時(shí)隙方式工作的技術(shù)稱為統(tǒng)現(xiàn)象，這種動(dòng)態(tài)分配時(shí)隙方式工作的技術(shù)稱為統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用計(jì)時(shí)分多路復(fù)用nSTDMSTDM系統(tǒng)復(fù)用器的一側(cè)與幾條低速線路相連，系統(tǒng)復(fù)用器的一側(cè)與幾條低速線路相連，另一側(cè)是高速?gòu)?fù)用線路；每條低速線路都有一另一側(cè)是高速?gòu)?fù)用線路；每條低速線路都有一個(gè)與之相聯(lián)系的個(gè)與之相聯(lián)系的I/OI/O緩沖區(qū)。在發(fā)送端，復(fù)用緩沖區(qū)。在發(fā)送端，復(fù)用器首先掃描各條低速線路，將輸入數(shù)據(jù)組織成器首先掃描各條低速線路，將輸入數(shù)據(jù)組織成STDMSTDM幀；幀；STDMSTDM幀長(zhǎng)度可以是固定的也

42、可以是不幀長(zhǎng)度可以是固定的也可以是不固定的；時(shí)間片位置也可以是不固定的；所以固定的；時(shí)間片位置也可以是不固定的；所以每幀不僅包含數(shù)據(jù)，還有地址信息。在接收端，每幀不僅包含數(shù)據(jù)，還有地址信息。在接收端，解復(fù)用器根據(jù)解復(fù)用器根據(jù)STDMSTDM幀結(jié)構(gòu)將時(shí)隙數(shù)據(jù)分發(fā)給合幀結(jié)構(gòu)將時(shí)隙數(shù)據(jù)分發(fā)給合適的輸出緩沖區(qū)，直到輸出設(shè)備。適的輸出緩沖區(qū)，直到輸出設(shè)備。n1.1.每幀一源格式每幀一源格式n幀中只包含一個(gè)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)及其地址信息。數(shù)幀中只包含一個(gè)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)及其地址信息。數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度是可變的，并且數(shù)據(jù)字段的結(jié)束就據(jù)字段的長(zhǎng)度是可變的，并且數(shù)據(jù)字段的結(jié)束就標(biāo)志著整個(gè)幀的結(jié)束。標(biāo)志著整個(gè)幀的結(jié)束。n2.2

43、.每幀多源格式每幀多源格式n這種方法允許在一個(gè)幀中壓縮多個(gè)數(shù)據(jù)。此時(shí)，這種方法允許在一個(gè)幀中壓縮多個(gè)數(shù)據(jù)。此時(shí)，除了需要指明數(shù)據(jù)源的地址外，還需要給出數(shù)據(jù)除了需要指明數(shù)據(jù)源的地址外，還需要給出數(shù)據(jù)字長(zhǎng)，因此改進(jìn)地址和數(shù)據(jù)字長(zhǎng)的標(biāo)志方法可使字長(zhǎng)，因此改進(jìn)地址和數(shù)據(jù)字長(zhǎng)的標(biāo)志方法可使這種方法更加有效。使用相對(duì)尋址的方法就可以這種方法更加有效。使用相對(duì)尋址的方法就可以減少地址字段。減少地址字段。2.7.4 波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用WDM n波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用WDMWDM是是2020世紀(jì)末的新技術(shù)，用于世紀(jì)末的新技術(shù)，用于提高光纖的利用率，主要用于全光纖網(wǎng)組成的提高光纖的利用率，主要用于全光纖網(wǎng)

44、組成的通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)。WDMWDM是將一條單纖轉(zhuǎn)換為多條是將一條單纖轉(zhuǎn)換為多條“虛虛纖纖”，每條，每條“虛纖虛纖”工作在不同的波長(zhǎng)上。波工作在不同的波長(zhǎng)上。波分多路復(fù)用技術(shù)實(shí)際上是在光纖信道上使用頻分多路復(fù)用技術(shù)實(shí)際上是在光纖信道上使用頻分多路復(fù)用的一個(gè)變種。頻率不同，對(duì)應(yīng)的光分多路復(fù)用的一個(gè)變種。頻率不同，對(duì)應(yīng)的光的波長(zhǎng)就不同，它利用了光具有不同的波長(zhǎng)的的波長(zhǎng)就不同，它利用了光具有不同的波長(zhǎng)的特征。光信號(hào)用波長(zhǎng)而不是頻率來(lái)表示所使用特征。光信號(hào)用波長(zhǎng)而不是頻率來(lái)表示所使用的光載波。的光載波。WDMWDM和和FDMFDM不同之處是光波頻率很高。不同之處是光波頻率很高。但是但是WDMWDM與

45、與FDMFDM使用的技術(shù)原理是一樣的，只要使用的技術(shù)原理是一樣的，只要每個(gè)信道使用的頻率范圍各不相同，就可以使每個(gè)信道使用的頻率范圍各不相同，就可以使用波分多路復(fù)用技術(shù)，將光纖信道分為多個(gè)波用波分多路復(fù)用技術(shù)，將光纖信道分為多個(gè)波段，每個(gè)波段傳輸一種波長(zhǎng)的光信號(hào)。段，每個(gè)波段傳輸一種波長(zhǎng)的光信號(hào)。n1.1.基本原理基本原理n波分多路復(fù)用在發(fā)送端，利用波分多路復(fù)用設(shè)波分多路復(fù)用在發(fā)送端，利用波分多路復(fù)用設(shè)備將不同信道的信號(hào)調(diào)制成不同波長(zhǎng)的光，并備將不同信道的信號(hào)調(diào)制成不同波長(zhǎng)的光，并復(fù)用到光纖信道上。在接收方，采用波分復(fù)用復(fù)用到光纖信道上。在接收方，采用波分復(fù)用設(shè)備分離不同波長(zhǎng)的光信號(hào)。設(shè)備分離

46、不同波長(zhǎng)的光信號(hào)。WDMWDM復(fù)用原理如圖復(fù)用原理如圖2-282-28所示。所示。 圖圖2-28 2-28 波分多路復(fù)用原理波分多路復(fù)用原理 n波分多路復(fù)用使用無(wú)源的衍射光柵來(lái)實(shí)現(xiàn)不同波分多路復(fù)用使用無(wú)源的衍射光柵來(lái)實(shí)現(xiàn)不同光波的合成和分解。即如圖光波的合成和分解。即如圖2-292-29所示所示 圖圖2-292-29n2.WDM2.WDM的的3 3種結(jié)構(gòu)種結(jié)構(gòu)n（1 1）光多路復(fù)用單向單纖傳輸系統(tǒng)）光多路復(fù)用單向單纖傳輸系統(tǒng)n光多路復(fù)用單向單纖傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖光多路復(fù)用單向單纖傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖2-302-30所所示，圖中示，圖中T T為光發(fā)送器，為光發(fā)送器，R R為光接收器。為光接收器。

47、圖圖2-30 2-30 單向單纖傳輸系統(tǒng)單向單纖傳輸系統(tǒng) n(2)(2)光雙向單纖傳輸系統(tǒng)光雙向單纖傳輸系統(tǒng)n在一根光纖中實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向信號(hào)的同時(shí)傳輸在一根光纖中實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向信號(hào)的同時(shí)傳輸, ,兩兩個(gè)方向信號(hào)分別由不同的波長(zhǎng)承載個(gè)方向信號(hào)分別由不同的波長(zhǎng)承載, ,實(shí)現(xiàn)彼此的實(shí)現(xiàn)彼此的通信聯(lián)絡(luò)通信聯(lián)絡(luò), ,這種結(jié)構(gòu)也稱為單纖全雙工通信系統(tǒng)。這種結(jié)構(gòu)也稱為單纖全雙工通信系統(tǒng)。光多路復(fù)用雙向單纖傳輸結(jié)構(gòu)如圖光多路復(fù)用雙向單纖傳輸結(jié)構(gòu)如圖2-312-31所示。所示。 圖圖2-31 2-31 雙向單纖傳輸系統(tǒng)雙向單纖傳輸系統(tǒng)n(3)(3)光分路插入傳輸系統(tǒng)光分路插入傳輸系統(tǒng)n在這種系統(tǒng)中，兩端都需要一組復(fù)

48、用在這種系統(tǒng)中，兩端都需要一組復(fù)用/ /解復(fù)用器解復(fù)用器MDMD，復(fù)用器將光信號(hào)，復(fù)用器將光信號(hào)33，44插接到光纖中，解插接到光纖中，解復(fù)用器將光信號(hào)復(fù)用器將光信號(hào)11，22從光纖信號(hào)中分接出來(lái)，從光纖信號(hào)中分接出來(lái)，通過(guò)不同波長(zhǎng)光信號(hào)的合流與分流實(shí)現(xiàn)信息的上、通過(guò)不同波長(zhǎng)光信號(hào)的合流與分流實(shí)現(xiàn)信息的上、下通路。光分路插入傳輸系統(tǒng)，如圖下通路。光分路插入傳輸系統(tǒng)，如圖2-322-32所示。所示。 圖圖2-32 2-32 光分路插入傳輸系統(tǒng)光分路插入傳輸系統(tǒng)2.7.5 碼分多址復(fù)用碼分多址復(fù)用CDMAnCDMACDMA即碼多分址，是一種信道復(fù)用技術(shù)，它允即碼多分址，是一種信道復(fù)用技術(shù)，它允許每

49、個(gè)用戶在同一時(shí)刻同一信道上使用同一頻許每個(gè)用戶在同一時(shí)刻同一信道上使用同一頻帶進(jìn)行通信。碼分多址系統(tǒng)以擴(kuò)頻技術(shù)為基礎(chǔ)，帶進(jìn)行通信。碼分多址系統(tǒng)以擴(kuò)頻技術(shù)為基礎(chǔ)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾、抗多徑、隱藏、保密和增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾、抗多徑、隱藏、保密和多址能力。多址能力。nCDMACDMA的關(guān)鍵是信息在傳輸以前要進(jìn)行特殊的編的關(guān)鍵是信息在傳輸以前要進(jìn)行特殊的編碼，編碼后的信息混合后不會(huì)丟失原來(lái)的信息。碼，編碼后的信息混合后不會(huì)丟失原來(lái)的信息。n適用于適用于CDMACDMA的擴(kuò)頻技術(shù)是直接序列擴(kuò)頻。它的的擴(kuò)頻技術(shù)是直接序列擴(kuò)頻。它的產(chǎn)生包括調(diào)制和擴(kuò)頻兩個(gè)步驟。在產(chǎn)生包括調(diào)制和擴(kuò)頻兩個(gè)步驟。在CDMACDMA系統(tǒng)中，系統(tǒng)中，不同用戶傳送的信息是靠各自不同的編碼序列不同用戶傳送的信息是靠各自不同的編碼序列來(lái)區(qū)分的。雖然信號(hào)在時(shí)間域和頻率域是重疊來(lái)區(qū)分的。雖然信號(hào)在時(shí)間域和頻率域是重疊的，但用戶信號(hào)可以依靠各自不同的編碼來(lái)區(qū)的，但用戶信號(hào)可以依靠