第四講數(shù)據(jù)通信基礎

第三講數(shù)據(jù)通信的基礎知識5.

基帶傳輸和寬帶傳輸多路復用技術基本概念數(shù)字信號的傅立葉分析數(shù)據(jù)通信概念信道和信道基本參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸1.數(shù)字信號的Fourier分析傅立葉級數(shù)：任何正常周期為T的函數(shù)g(t)，都可由（無限個）正弦和余弦函數(shù)合成：其中，f=1/T是基頻，an和bn稱為正弦和余弦函數(shù)的n次諧波的振幅，c是常數(shù)任何信號的傳輸都可理解為以傅立葉級數(shù)的形式傳遞如每個傅立葉級數(shù)的信號分量被等量衰減，則合成后，振幅有所衰減，基本形狀不變對任何已知的g(t)，可求得：諧波數(shù)越高，傳輸質(zhì)量越好如傳輸ASCII字符b，即，可求得：對指定的最高頻率，傳輸帶寬是有限的波特率：信號變化次數(shù)（每秒采樣的次數(shù)）比特率：數(shù)據(jù)傳輸速率bps如果信號分為2級：01，則波特率=比特率如果信號分為8級：01234567，則波特率=3比特率即一次信號變化（一次采樣）可表示3bit

如信號分為V級，則比特率=log2V波特率設波特率=比特率=bbps則：發(fā)送8bit(1B)需要T=8/b秒，因而基頻f=1/T=b/8Hz如：截止頻率為F則：最大的諧波次數(shù)n滿足nf<=F，即：n<=F/f=8F/b當截止頻率為F為3000HZ時波特率和比特率2.數(shù)據(jù)通訊的基本概念

2.1數(shù)據(jù)與信號模擬數(shù)據(jù)是指在某個時間段產(chǎn)生的連續(xù)的值。例如聲音和視頻，溫度和壓力等都是時間的連續(xù)函數(shù)數(shù)字數(shù)據(jù)是指產(chǎn)生的離散的值。信號有模擬信號和數(shù)字信號兩種基本形式傳輸信號的信道也有模擬信道和數(shù)字信道之分2.2數(shù)據(jù)傳輸3信道參數(shù)和名稱解釋Nyquist定理Shannon定理舉例：噪聲信道中的傳輸速率在噪聲信道（話音信道）中，當帶寬為3500Hz，信噪比為30dB（較為典型的電話信道），則：最大數(shù)據(jù)傳輸速率(b/s)=Hlog2(1+S/N)=3500log2(1+1000)

35000(b/s)最大數(shù)據(jù)傳輸速率為35kbps，這是在噪聲信道中的傳輸速率極限，實際上是不可能達到的信道工作方式單工通信：單向傳輸，如廣播、電視半雙工：雙方都可以發(fā)送或接收，但不能同時，即當一方發(fā)送時，另一方接收全雙工：雙方同時可以發(fā)送和接收信息全雙工則需要兩條信道4.數(shù)據(jù)傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)在模擬信道上傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸模擬數(shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)在模擬信道上傳輸將數(shù)字數(shù)據(jù)調(diào)制成模擬信號進行傳輸，通常有三種基本的調(diào)制方式：1)調(diào)幅ASK(AmplitudeShiftKeying)2)調(diào)頻FSK(FrequencyShiftKeying)3)調(diào)相PSK(PhaseShiftKeying)

目前廣泛應用的調(diào)制技術是正交調(diào)相：QPSK(QuadraturePhaseShiftKeying)調(diào)幅ASK

(AmplitudeShiftKeying)用載波的兩個不同的振幅來表示兩個二進制值如用無信號表示0，有信號表示1調(diào)頻FSK

(FrequencyShiftKeying)用載波附近的兩個不同的頻率來表示兩個二進制值如用信號頻率為f表示0，信號頻率為2f表示1調(diào)相PSK

(PhaseShiftKeying)用載波的相位移動來表示兩個二進制值如用信號相位角為0表示0相位角為

表示1數(shù)字數(shù)據(jù)的調(diào)制舉例基帶信號調(diào)幅調(diào)頻調(diào)相010011100正交調(diào)相QPSK

(QuadraturePhaseShiftKeying)數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號傳輸最簡單的方法是用兩個不同的電壓信號值來表示兩個二進制的數(shù)字數(shù)據(jù)值0和1常用的數(shù)字信號編碼有：不歸零編碼曼切斯特編碼差分曼切斯特編碼不歸零編碼

NRZ

（nonreturn-tozero

）正電平表示1，零電平表示0曼切斯特編碼

（Manchesterencoding）差分曼徹斯特編碼

（differentialManchesterencoding）編碼舉例模擬數(shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸采樣、量化和編碼話音信道話音信道的數(shù)據(jù)傳輸速率5.基帶傳輸寬帶傳輸6.多路復用頻分多路復用FDM波分復用——光的頻分復用原理：整個波長頻帶被劃分為若干個波長范圍，每路信號占用一個波長范圍來進行傳輸。F2F3F1F2F3共享光纖的光譜

光纖2光纖3光纖1共享光纖

棱柱/衍射光柵時分多路復用TDMTDM圖示TDM的同步和異步同步TDM圖示TDM的同步和異步異步TDM圖示碼分復用(CDMA)原理：每個信源均分配有一個惟一的碼型序列(稱為碼片chip)。信源要發(fā)送數(shù)據(jù)時，先將其轉(zhuǎn)換：“1”→”+1”，“0”→“-1”。若數(shù)據(jù)為“+1”，就直接發(fā)送碼片；若數(shù)據(jù)為“-1”，就發(fā)送該碼片的反碼?？梢钥闯觯@實際上就是為比特1(0)進行再編碼，并使每個信源采用的編碼方式各不相同。例如：若一信源分配的碼片為，則它發(fā)送數(shù)據(jù)0110時，實際發(fā)送的序列為

實際采用的碼片長度為64位或128位對碼片序列的要求每個站分配的碼片要惟一。兩個不同站的碼片必須正交，即一個站的碼片向量S與其他站的碼片向量T的內(nèi)積必須為0。(與其他站的碼片反碼的向量內(nèi)積也必須為0)。即任一碼片向量的規(guī)格化內(nèi)積都是1。碼片向量與自己反碼的碼片向量的規(guī)格化內(nèi)積都是-1。即CDMA的數(shù)據(jù)傳輸過程當A、B兩個CDMA站通信時，接收方B首先獲取發(fā)送方A的碼片序列SA。B連續(xù)計算收到的信號(含有其他站的信號)與SA的內(nèi)積。

由于SA與其他站的碼片正交(內(nèi)積為0)，故其他站