數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4

1、第2章 物理層的基本概念數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)物理層的概念傳輸介質(zhì)復(fù)用技術(shù)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)2.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型*數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型：(P37)任何一個(gè)通信系統(tǒng)(如模擬電話、數(shù)字電話)都可以用該模型來抽象描述。該模型包含了許多基本概念和基本知識(shí)，也涉及大量復(fù)雜的通信技術(shù)。輸出數(shù)據(jù)發(fā)送信號(hào)接收信號(hào)源點(diǎn)發(fā)送器信道接收器終點(diǎn)輸入數(shù)據(jù)噪聲源輸入信息輸出信息源系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)(1)(2)(3)2.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型 (續(xù)1)幾個(gè)術(shù)語數(shù)據(jù)(data) 運(yùn)送信息的實(shí)體；數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)通常是廣義地指聲音、圖形/圖象、文本等在網(wǎng)絡(luò)中存儲(chǔ)、處理和傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)字信息。信號(hào)(signal) 數(shù)

2、據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)，是攜帶數(shù)據(jù)的傳輸介質(zhì) ； “模擬的”(analogous) 連續(xù)變化的；“數(shù)字的”(digital) 取值是離散數(shù)值；調(diào)制 把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的過程；解調(diào) 把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過程。2.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型 (續(xù)2)源系統(tǒng)：源點(diǎn)- 源點(diǎn)設(shè)備產(chǎn)生要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，也稱為源站；發(fā)送器- 通常源點(diǎn)生成的數(shù)據(jù)要通過發(fā)送器編碼后才能在傳送系統(tǒng)中傳輸。目的系統(tǒng)：接收器- 接收傳輸系統(tǒng)傳來的信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為能被目的設(shè)備處理的信息；終點(diǎn)- 從接收器獲取傳來的數(shù)字比特流，然后輸出信息。也稱為目的站。傳輸系統(tǒng)：可以是簡(jiǎn)單的傳輸線，也可以是復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，如公用電話網(wǎng)(有許多交換設(shè)備

3、)等。模擬通信、數(shù)字通信和數(shù)據(jù)通信模擬通信系統(tǒng)模型*模擬通信：以模擬信號(hào)為傳輸對(duì)象的傳輸方式稱為模擬傳輸，而以模擬信號(hào)來傳輸信息的通信方式稱為模擬通信。模擬通信系統(tǒng)模型調(diào)制信號(hào)信號(hào)解調(diào)源點(diǎn)調(diào)制器信道解調(diào)器終點(diǎn)噪聲源源系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)(1)(2)(3)模擬信號(hào)模擬信號(hào)模擬通信、數(shù)字通信和數(shù)據(jù)通信(續(xù)1) 模擬通信系統(tǒng)模型*說明：圖中調(diào)制器和解調(diào)器分別起發(fā)送機(jī)和接收機(jī)的作用，實(shí)質(zhì)是一種信號(hào)變換器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行變換，以適應(yīng)傳輸信道的特性；經(jīng)調(diào)制后的信號(hào)仍是連續(xù)信號(hào)，解調(diào)器對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行反變換，恢復(fù)成調(diào)制前的信號(hào)形狀；特點(diǎn)：傳輸介質(zhì)中傳輸信號(hào)的頻帶比較窄，故信道的利用率高；但抗干擾能力弱、保密性差、

4、設(shè)備不易大規(guī)模集成和不適應(yīng)計(jì)算機(jī)通信飛速發(fā)展的需要等。模擬通信、數(shù)字通信和數(shù)據(jù)通信(續(xù)2) 數(shù)字通信系統(tǒng)模型*數(shù)字通信：以數(shù)字信號(hào)為傳輸對(duì)象的傳輸方式稱為數(shù)字傳輸，而以數(shù)字信號(hào)來傳輸信息的通信方式稱為數(shù)字通信。若源點(diǎn)輸出的是模擬信號(hào)，可以通過取樣、量化和編碼等數(shù)字化處理后，以數(shù)字信號(hào)形式進(jìn)行傳輸；數(shù)字通信系統(tǒng)模型：源點(diǎn)調(diào)制器信道解調(diào)器噪聲源源系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)(1)(2)(3)信源編碼器信道編碼器終點(diǎn)信源譯碼器信道譯碼器模擬通信、數(shù)字通信和數(shù)據(jù)通信(續(xù)3) 數(shù)字通信系統(tǒng)模型*信源編碼器-把模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，還具有提高數(shù)字信號(hào)傳輸有效性的作用；如果源點(diǎn)輸出滿足要求的數(shù)字信

5、號(hào)，則可省略；信道編碼器-將數(shù)字信號(hào)按一定的規(guī)則加入冗余碼，以便在接收端發(fā)現(xiàn)或糾正錯(cuò)碼，從而提高通信的可靠性；調(diào)制器和解調(diào)器-僅對(duì)采用模擬傳輸?shù)臄?shù)字通信系統(tǒng)才需要，作用與模擬通信系統(tǒng)中的類似；信道譯碼器-發(fā)現(xiàn)和糾正信號(hào)傳輸過程中引入的差錯(cuò)，消除信道編碼器所加入的冗余碼；信源譯碼器-把數(shù)字信號(hào)還原為模擬信號(hào)。特點(diǎn)：抗干擾性強(qiáng)、保密性好，設(shè)備易于集成化和便于使用計(jì)算機(jī)技術(shù)處理；但所占信道頻帶比模擬通信寬得多，故降低了信道的利用率。模擬通信、數(shù)字通信和數(shù)據(jù)通信(續(xù)4) 數(shù)據(jù)通信*數(shù)據(jù)通信：指由源點(diǎn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，不管通過模擬傳輸還是數(shù)字傳輸?shù)男诺?，都按一定的通信協(xié)議形成數(shù)據(jù)流傳輸?shù)浇K點(diǎn)的過程。從某種意義

6、上講，數(shù)據(jù)通信可看作數(shù)字通信的特例，并具有數(shù)字通信的一切優(yōu)點(diǎn)；數(shù)據(jù)通信主要是“人-機(jī)”通信或“機(jī)-機(jī)”通信，以數(shù)據(jù)傳輸為基礎(chǔ)，包括數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)交換及傳輸前后的數(shù)據(jù)處理過程；數(shù)據(jù)通信離不開計(jì)算機(jī)，故通常將數(shù)據(jù)通信和計(jì)算機(jī)通信混著使用。早期的數(shù)據(jù)通信與現(xiàn)代在計(jì)算機(jī)通信有區(qū)別。但隨著技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)據(jù)通信的含義也在發(fā)生變化。數(shù)據(jù)通信研究的內(nèi)容數(shù)據(jù)通信的任務(wù)包括計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)終端之間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理、傳輸和交換等，通常從系統(tǒng)各組成部分功能的角度，其研究?jī)?nèi)容可劃分為3個(gè)基本方面：傳輸-解決如何為數(shù)據(jù)提供傳輸通道，研究適合傳輸?shù)碾娦盘?hào)形式，以及構(gòu)成傳輸介質(zhì)和用來控制電信號(hào)的各種傳輸設(shè)備；通信接口-解決怎樣把

7、發(fā)送端的信號(hào)變換為適合于傳輸?shù)碾娦盘?hào)，或把傳輸?shù)浇邮斩说碾娦盘?hào)轉(zhuǎn)換為終端設(shè)備可接收的形式；通信處理-是數(shù)據(jù)通信中最復(fù)雜的部分，其基本功能可分為以下3類：數(shù)據(jù)通信研究的內(nèi)容(續(xù))編輯：包括差錯(cuò)控制、格式處理和編輯3個(gè)基本功能。這些功能涉及到數(shù)據(jù)處理前后對(duì)數(shù)據(jù)的安排和監(jiān)控，以便進(jìn)行有效的處理；轉(zhuǎn)換：包括速度轉(zhuǎn)換和代碼轉(zhuǎn)換。前者是為補(bǔ)償發(fā)送端與接收端之間兩者速度上的差異，后者是將發(fā)送端采用的代碼轉(zhuǎn)換為接收端采用的代碼，起“翻譯”作用；控制：包括網(wǎng)絡(luò)控制、查詢和路由選擇。這類功能涉及在發(fā)送端和接收端之間選擇一條有效而經(jīng)濟(jì)的路徑，控制報(bào)文有序且安全地由發(fā)送端傳送到接收端；查詢是對(duì)數(shù)據(jù)終端進(jìn)行詢問的功能，

8、查詢既可以順序進(jìn)行，也可以按數(shù)據(jù)終端優(yōu)先級(jí)的高低進(jìn)行，甚至中斷正常的查詢順序進(jìn)行應(yīng)急處理。課堂思考P622-032-04物理層概述 物理層的作用 物理層的任務(wù)物理層的服務(wù)AB物理層的作用*1000011000011、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信號(hào)2、信號(hào)的傳輸3、信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)物理層的任務(wù)*物理層主要任務(wù)：從四個(gè)方面對(duì)物理設(shè)備和媒體之間的接口進(jìn)行定義。機(jī)械特性：指明接口部件的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等；電氣特性：指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍等；功能特性：指明某條信號(hào)線（數(shù)據(jù)線、控制線、定時(shí)線等）上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義；規(guī)程特性：指明對(duì)于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序

9、。物理層的服務(wù)*物理層服務(wù)：建立、維持和釋放物理連接，并在物理連接上透明傳輸比特流。 物理連接：由物理層提供的、在該層用戶之間建立起來的一種臨時(shí)的聯(lián)系。 透明傳輸：上層看不見傳輸方式和過程。物理層標(biāo)準(zhǔn)舉例重點(diǎn)：通過具體的標(biāo)準(zhǔn)理解物理層規(guī)程的含義；DTE 通過 DCE 與通信傳輸線路相連DTEDCEDCE串行比特傳輸信號(hào)線與控制線用戶設(shè)施DTE信號(hào)線與控制線用戶設(shè)施EIA-232/ V.24接口EIA-232/ V.24接口物理層標(biāo)準(zhǔn)舉例EIA-232標(biāo)準(zhǔn)：是DTE和DCE之間的接口標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械特性：使用25引腳的DB-25插頭座，即ISO 2110關(guān)于插座的標(biāo)準(zhǔn)。物理層標(biāo)準(zhǔn)舉例為節(jié)省空間并且實(shí)現(xiàn)具

10、有雙向握手功能的雙向通信，用DB9連接器作為RS232C的物理連接器。發(fā)送數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)請(qǐng)求發(fā)送允許發(fā)送DCE 就緒信號(hào)地載波檢測(cè)DTE 就緒振鈴指示(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(20)(22)(3)(2)(5)(1)(4)(9)(7)(8)(6)DB-25連接器DB-9連接器物理層標(biāo)準(zhǔn)舉例電氣特性： 輸出阻抗 小于 300 歐 輸入阻抗 3 7 歐 -5v -15v 表示 1 +5v +15v 表示 0 連接線纜=15m時(shí)，最大數(shù)據(jù)傳輸率為19.2kb/s；101100011信號(hào) -5v-15v信號(hào) -5v-15v數(shù)據(jù)DTEDCEDCE信號(hào)線與控制線用戶設(shè)施DTE信號(hào)線與控制線用

11、戶設(shè)施011000011000物理層標(biāo)準(zhǔn)舉例物理層標(biāo)準(zhǔn)舉例EIA-232/V.24的信號(hào)定義，其余引腳保留未用(1) 保護(hù)地(2) 發(fā)送數(shù)據(jù)(3) 接收數(shù)據(jù)(4) 請(qǐng)求發(fā)送(5) 允許發(fā)送(6) DCE 就緒(7) 信號(hào)地(8) 載波檢測(cè)(20) DTE 就緒(22) 振鈴指示DTEDCE計(jì)算機(jī)或終端調(diào)制解調(diào)器功能特性：地(信號(hào)地、保護(hù)地)、數(shù)據(jù)(發(fā)送、接收)、控制(RTS、CTS、DCR、DTR等)、定時(shí)(發(fā)送定時(shí)、接收定時(shí))物理層標(biāo)準(zhǔn)舉例規(guī)程特性： 規(guī)定了在DTE和DCE之間所發(fā)生事件的合法順序。便于接口的輸入輸出。端口地址輸入/輸出名稱-用途0 x3f8*Out寫發(fā)送保持寄存器。含有將要

12、發(fā)送的字符。0 x3f8*In讀接收緩沖寄存器。含有將要接收的字符。0 x3f8*Out/in讀寫波特率因子（LSB）- 低字節(jié)0 x3f9*Out/in讀寫波特率因子（MSB）- 高字節(jié)0 x3f9*Out/in讀寫中斷允許寄存器。位1-發(fā)送空中斷，位0-數(shù)據(jù)到達(dá)中斷。0 x3faIn讀中斷識(shí)別寄存器。位12-10-數(shù)據(jù)到達(dá)，位12-01-數(shù)據(jù)發(fā)送。0 x3fbOut寫線路控制寄存器。232傳輸方式。位7-1-DLAB0 x3fcOut寫modem控制寄存器。位3-1-允許中斷。0 x3fdIn讀線路狀態(tài)寄存器。錯(cuò)誤識(shí)別。0 x3feIn讀modem狀態(tài)寄存器。了解modem的狀態(tài)變化。物理

13、層標(biāo)準(zhǔn)舉例有些場(chǎng)合需要兩臺(tái)PC直接連接(NULL MODEM)，此時(shí)需要一根特制的電纜。雙方都是可隨時(shí)發(fā)送和隨時(shí)接收的DTE。插頭插頭插座插座計(jì)算機(jī)虛調(diào)制解調(diào)器計(jì)算機(jī)(1)保護(hù)地(2)發(fā)送(3)接收(4)請(qǐng)求發(fā)送(5)允許發(fā)送(6)DCE 就緒(7)信號(hào)地(8)載波檢測(cè)(20)DTE 就緒(22)振鈴指示(1)保護(hù)地(2)發(fā)送(3)接收(4)請(qǐng)求發(fā)送(5)允許發(fā)送(6)DCE 就緒(7)信號(hào)地(8)載波檢測(cè)(20)DTE 就緒(22)振鈴指示物理層標(biāo)準(zhǔn)舉例RS-449標(biāo)準(zhǔn)：解決RS-232具有的兩個(gè)最大缺點(diǎn)；由3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組成RS-449：規(guī)定機(jī)械、功能和過程特性，采用37引腳；RS-423-A：

14、規(guī)定采用非平衡傳輸時(shí)的電氣特性；線纜長(zhǎng)10m時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)300kb/s；RS-422-A：規(guī)定采用平衡傳輸時(shí)的電氣特性；數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)2Mb/s ，線纜長(zhǎng)度可超過60m；電纜長(zhǎng)度更短時(shí)(如10m)，傳輸速率還可更高(如10Mb/s)?，F(xiàn)在廣泛采用平衡傳輸。RS-232通常用于標(biāo)準(zhǔn)電話線的物理層接口；RS-449則用于寬帶電路，速率一般在48168kb/s，是點(diǎn)到點(diǎn)的同步傳輸。實(shí)驗(yàn)1 串口通信將計(jì)算機(jī)上的串口（9針的EIA-232接口）的收發(fā)端口短接，編寫程序，實(shí)現(xiàn)自發(fā)自收。實(shí)驗(yàn)課時(shí)檢查程序和運(yùn)行結(jié)果！課堂思考P622-05通信介質(zhì) - 傳輸媒體物理層-通信介質(zhì)雙絞線屏蔽雙絞線 STP (

15、Shielded Twisted Pair)無屏蔽雙絞線 UTP (Unshielded Twisted Pair) 同軸電纜50 同軸電纜基帶同軸電纜75 同軸電纜寬帶同軸電纜光纜-通信應(yīng)用極為廣泛，如市話中繼、干線通信電視傳輸、專用系統(tǒng)通信等領(lǐng)域，特別適合遠(yuǎn)距離干線通信。由兩條導(dǎo)線按一定扭距相互絞合（可減少相鄰導(dǎo)線的電磁干擾）在一起的類似于電話線的傳輸媒體，每根線加絕緣層并有顏色來標(biāo)記。雙絞線(twisted-pair)雙絞線有兩種類型： 1）非屏蔽雙絞線UTP 2）屏蔽雙絞線STP銅線銅線聚氯乙烯 套層聚氯乙烯套層屏蔽層絕緣層絕緣層非屏蔽雙絞線 UTP屏蔽雙絞線 STP雙絞線(twist

16、ed-pair)LAN上常用UTP，3類傳10M-100m (10BASE-T) ，5類傳10M/100M-100m(100BASE-T)（其中10指最高速率為10M，T表示雙絞線）RJ-45接頭，8芯，1/2、3/6為數(shù)據(jù)收發(fā)，4/5為電話，7/8為電源568A：綠白、綠、橙白、藍(lán)、藍(lán)白、橙、棕白、棕標(biāo)準(zhǔn)568B：橙白、橙、綠白、藍(lán)、藍(lán)白、綠、棕白、棕 雙絞線的制作10M雙絞線：兩端按一樣的順序制作即可。100M雙絞線分兩類：正線（標(biāo)準(zhǔn)568B）：兩端都按568B的線序。反線（568A）：一端為568B的線序，另一端為568A的線序。 具體如下：PC-PC：反線PC-Hub：正線Hub-Hu

17、b、 Switch-Switch相連時(shí)：普通口 - 普通口：反線級(jí)連口 - 級(jí)連口：反線普通口 - 級(jí)連口：正線Hub(級(jí)聯(lián)口) - Switch(普通口)：正線Switch(級(jí)聯(lián)口) Router：正線Router - Router ：反線 同軸電纜：可分為兩類：寬帶同軸電纜（75歐，粗纜）和基帶同軸電纜（50歐，細(xì)纜）。同軸電纜在實(shí)際應(yīng)用中很廣，比如有線電視網(wǎng)CATV，就是使用同軸電纜。外導(dǎo)體屏蔽層絕緣層絕緣保護(hù)套層內(nèi)導(dǎo)體同軸電纜同軸電纜折射角入射角 包層（低折射率的媒體） 包層（低折射率的媒體） 纖芯（高折射率的媒體） 包層纖芯光線在光纖中的折射光纖光纖的工作原理-光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞?/p>

18、是不斷地全反射高折射率(纖芯)低折射率(包層)光纖多模光纖與單模光纖輸入脈沖輸出脈沖單模光纖輸入脈沖輸出脈沖多模光纖光纖同軸電纜、雙絞線、光纜的性能比較 傳輸媒介 價(jià)格 電磁干擾 頻帶寬度 單段最大長(zhǎng)度 UTP 最便宜 高 低 100 米 STP 一般 低 中 等 100 米 同軸電纜 一般 低 高 185米/500米 光 纜 最高 沒 有 極 高 幾十公里 非導(dǎo)向傳輸媒體以自由空間為傳輸電磁波的手段，常稱為無線傳輸，所用的工作頻段很廣(如圖2-所示)。目前，可用于通信的頻段是：無線電波、微波、紅外線及可見光幾個(gè)頻段；短波通信主要是靠電離層的反射，但短波信道的通信質(zhì)量較差。微波在空間主要是直線

19、傳播。 地面微波接力通信衛(wèi)星通信 2.3.2 非導(dǎo)向傳輸媒體兩個(gè)地面站之間傳送距離：50 -100 km地球地面站之間的直視線路 微波傳送塔地面微波接力通信使用微波使用轉(zhuǎn)發(fā)器接收和轉(zhuǎn)發(fā)地球地面站C波段 4/6 GHz 上行 5.925 - 6.425 GHz 下行 3.7 - 4.2 GHz KU波段 11/14 GHz 上行 14 - 14.5 GHz 下行 11.7 - 12.2 GHzKa波段 20/30GHz 上行 27.5-30.5 下行 17.7-21.7衛(wèi)星通信地球同步衛(wèi)星與地面站相對(duì)位置固定使用3個(gè)衛(wèi)星覆蓋全球約36000公里地球信道復(fù)用技術(shù) 信道復(fù)用技術(shù)信道復(fù)用技術(shù)：是一種將

20、若干彼此無關(guān)的信號(hào)合并成一路復(fù)合信號(hào)，并在一條公共的信道上傳輸，到達(dá)接收端后再進(jìn)行分離的技術(shù)；包括信號(hào)復(fù)合、傳輸和分離等3方面的內(nèi)容。頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用 頻分復(fù)用：所有用戶在同樣的時(shí)間占用不同的帶寬資源。時(shí)分復(fù)用：所有用戶在不同的時(shí)間占用同樣的頻帶寬度。信道復(fù)用技術(shù)(續(xù)1)按頻率劃分不同的子信道供用戶同時(shí)使用頻率時(shí)間頻率 1頻率 2頻率 3頻率 4頻率 5頻分復(fù)用信道復(fù)用技術(shù)(續(xù)2)時(shí)分復(fù)用注意：每個(gè)時(shí)分復(fù)用用戶在每個(gè)TDM幀中占用固定序號(hào)的時(shí)隙。故可能會(huì)造成線路資源的浪費(fèi)。時(shí)間BBBBCCCCDDDDAAAA在 TDM 幀中的位置不變TDM 幀TDM 幀TDM 幀TDM 幀TD

21、M 幀在 TDM 幀中的位置不變?cè)?TDM 幀中的位置不變?cè)?TDM 幀中的位置不變信道復(fù)用技術(shù)(續(xù)3)統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用(STDM)：原理：STDM幀不固定分配時(shí)隙，而是按需要?jiǎng)討B(tài)地分配時(shí)隙。即輸出線路上，某個(gè)用戶所占用的時(shí)隙并不是周期性地出現(xiàn)。與TDM相比，必須在時(shí)隙中包括用戶地址信息。信道復(fù)用技術(shù)(續(xù)4)統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用用戶ABCDattttt3 個(gè) STDM 幀a#1babacbbc#2cdcd#3統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用taABCDABCD信道復(fù)用技術(shù)(續(xù)5)波分復(fù)用 WDM：就是光的頻分復(fù)用。 1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3 1554 nm 4 1555

22、nm 5 1556 nm 6 1557 nm 70 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 7 1557 nm 8 2.5 Gb/s1310 nm20 Gb/s復(fù)用器分用器EDFA120 km光調(diào)制器光解調(diào)器信道復(fù)用技術(shù)*(續(xù)6)碼分復(fù)用 CDMA常用的名詞是碼分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。各用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，因此彼此不會(huì)造成干擾。這種系統(tǒng)發(fā)送的信號(hào)有很強(qiáng)的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。 每一個(gè)比特時(shí)間劃分為 m 個(gè)

23、短的間隔，稱為碼片(chip)。信道復(fù)用技術(shù)*(續(xù)7)碼片序列(chip sequence)每個(gè)站被指派一個(gè)唯一的 m bit 碼片序列。如發(fā)送比特 1，則發(fā)送自己的 m bit 碼片序列。如發(fā)送比特 0，則發(fā)送該碼片序列的二進(jìn)制反碼。 例如，S 站的 8 bit 碼片序列是 00011011。發(fā)送比特 1 時(shí)，就發(fā)送序列 00011011，發(fā)送比特 0 時(shí)，就發(fā)送序列 11100100。S 站的碼片序列：(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1)信道復(fù)用技術(shù)*(續(xù)8)CDMA 的重要特點(diǎn)每個(gè)站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并且還必須互相正交(orthogonal)。在實(shí)用的系統(tǒng)中是使用偽隨

24、機(jī)碼序列。碼片序列的正交關(guān)系令向量 S 表示站 S 的碼片向量，令 T 表示其他任何站的碼片向量。 兩個(gè)不同站的碼片序列正交，就是向量 S 和T 的規(guī)格化內(nèi)積(inner product)都是 0： (2-4)信道復(fù)用技術(shù)*(續(xù)9)碼片序列的正交關(guān)系舉例令向量 S 為(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1)，向量 T 為(1 1 +1 1 +1 +1 +1 1)。 把向量 S 和 T 的各分量值代入(2-4)式就可看出這兩個(gè)碼片序列是正交的。正交關(guān)系的另一個(gè)重要特性任一個(gè)碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化內(nèi)積都是1 。一個(gè)碼片向量和該碼片反碼的向量的規(guī)格化內(nèi)積值是 1。信道復(fù)用技術(shù)*(續(xù)10)

25、CDMA 的工作原理S 站的碼片序列 Sttttttm 個(gè)碼片tS 站發(fā)送的信號(hào) SxT 站發(fā)送的信號(hào) Tx總的發(fā)送信號(hào) Sx + Tx規(guī)格化內(nèi)積 S Sx規(guī)格化內(nèi)積 S Tx數(shù)據(jù)碼元比特發(fā)送端接收端如果T站要接收S站發(fā)送的數(shù)據(jù)，T必須要知道S站的碼序列S，用S與接收到的信號(hào)I(各站碼序列之和)求內(nèi)積，結(jié)果就是其它站信號(hào)都被過濾掉，余下的就是S站發(fā)送的信號(hào)。若內(nèi)積+1，說明S站發(fā)送的是比特1；內(nèi)積-1，說明S站發(fā)送的是比特0，否則就是什么也沒發(fā)送。接收方的工作原理 課堂練習(xí)1A：00011011，B：00101110，C：01000010，若A站發(fā)1，B站發(fā)0，C站不發(fā)，則各站收到的芯片序列是

26、什么？ （0 0 -2 +2 0 -2 0 +2）課堂練習(xí)2共4站進(jìn)行CDMA通信，碼序列分別為A（-1-1-1+1+1-1+1+1）B（-1-1+1-1+1+1+1-1）C（-1+1-1+1+1+1-1-1）D（-1+1-1-1-1-1+1-1）現(xiàn)收到（ -1+1-3+1-1-3+1+1 ），問哪個(gè)站發(fā)數(shù)據(jù)了，發(fā)的什么？A1B0D1各種復(fù)用方法的比較FDM各路占用的頻帶不同，每路占用時(shí)間是相同的。TDM各路占用的時(shí)間不同，每路占用的頻帶是相同的。CDMA各路占用的碼形不同，每路占用的時(shí)間和頻帶是相同的。時(shí)間頻率FDM時(shí)間頻率TDM時(shí)間碼形CDMA頻率課堂思考P622-132-15作業(yè)P622

27、-16數(shù)據(jù)傳輸方式(自學(xué)) 基帶傳輸基帶信號(hào)：直接用兩種不同的電壓來表示數(shù)字信號(hào)1和0，因此我們將對(duì)應(yīng)矩形電脈沖信號(hào)的固有頻率稱為“基帶”，相應(yīng)的信號(hào)稱為基帶信號(hào)?；鶐鬏敚褐竿ㄟ^有線信道直接傳輸基帶信號(hào)。應(yīng)用：一般用于傳輸距離較近的數(shù)字通信系統(tǒng)，如基帶局域網(wǎng)系統(tǒng) 。常用的基帶傳輸碼：1、雙極性不歸零碼；2、單極性不歸零碼；3、雙極性歸零碼；4、單極性歸零碼；5、曼徹撕特碼。 頻帶傳輸頻帶傳輸：當(dāng)數(shù)字信號(hào)要進(jìn)行較長(zhǎng)距離的傳送時(shí)，就要采用載波傳送的方式了。使用區(qū)別：數(shù)字信號(hào)的載波傳送與基帶傳送的主要區(qū)別就是增加了調(diào)制與解調(diào)。模擬傳輸與數(shù)字傳輸調(diào)制解調(diào)器的速率目前調(diào)制解調(diào)器的信息傳輸速率已很接近于

28、香農(nóng)的信道容量極限了。 要提高信息傳輸速率，只能設(shè)法提高信噪比。 在電話的用戶線上，最大的噪聲來自模擬到數(shù)字的模數(shù)轉(zhuǎn)換所帶來的量化噪聲。數(shù)據(jù)通信可分為同步通信和異步通信兩大類：同步通信-要求接收端時(shí)鐘頻率和發(fā)送端時(shí)鐘頻率一致。發(fā)送端發(fā)送連續(xù)的比特流。異步通信-不要求接收端時(shí)鐘和發(fā)送端時(shí)鐘同步。發(fā)送端發(fā)送完一個(gè)字節(jié)后，可經(jīng)過任意長(zhǎng)的時(shí)間間隔再發(fā)送下一個(gè)字節(jié)。調(diào)制解調(diào)器使用異步通信方式異步通信的通信開銷較大，但接收端可使用廉價(jià)的、具有一般精度的時(shí)鐘來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。2.5 模擬傳輸與數(shù)字傳輸)數(shù)字傳輸系統(tǒng)-現(xiàn)在的數(shù)字傳輸系統(tǒng)均采用脈碼調(diào)制 PCM (Pulse Code Modulation)體制。

29、 采樣周期 Tt信號(hào)t采樣1001001111000010t編碼t解碼t還原知識(shí)卡A：USB 接口USB (Universal Serial Bus)接口不是一種新的總線標(biāo)準(zhǔn)，而是應(yīng)用在PC領(lǐng)域的接口技術(shù)。由COMPAQ、IBM、Inter、Microsoft、NEC等廠商共同制定的一種通用的外部設(shè)備總線規(guī)范，目前是2.0標(biāo)準(zhǔn)。用一個(gè)4針插頭作為標(biāo)準(zhǔn)插頭，采用菊花鏈形式可以把所有的外設(shè)連接起來，最多可以連接127個(gè)外部設(shè)備，并且不會(huì)損失帶寬。需要主機(jī)硬件、操作系統(tǒng)和外設(shè)都支持才能工作。具有傳輸速度快(1.1是12Mbps，2.0是480Mbps)、使用方便、支持熱插拔、連接靈活、獨(dú)立供電等優(yōu)點(diǎn)。可連接鼠標(biāo)、鍵盤、打印機(jī)、掃描儀、攝像頭、閃存盤、MP3機(jī)、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、移動(dòng)硬盤、外置光軟驅(qū)、網(wǎng)卡、ADSL Modem、Cable Modem等，幾乎所有的外部設(shè)備。知識(shí)卡A： USB 接口(續(xù)1)USB可以分為五部分：控制器：接收和執(zhí)行由系統(tǒng)向USB發(fā)出的各種命令。 控制器驅(qū)動(dòng)程序：向控制器發(fā)送各種命令和向系統(tǒng)回饋信息。USB芯片驅(qū)動(dòng)程序：使操作系統(tǒng)能夠?qū)SB進(jìn)行支持。USB設(shè)備：各種與PC的USB接口相連的設(shè)備。USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序：使操作系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)USB設(shè)備的程序。USB共有四種傳輸方式： 等時(shí)傳輸：可用于對(duì)時(shí)間非常敏感的需要連續(xù)