第二章02物理層

1、模擬、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)與信號(hào)模擬、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)與信號(hào)話音話音電話電話模擬模擬模擬模擬CODEC數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字Modem模擬模擬數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字傳輸數(shù)字傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)字圖圖 模擬數(shù)據(jù)、模擬信號(hào)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和數(shù)字信號(hào)模擬數(shù)據(jù)、模擬信號(hào)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和數(shù)字信號(hào) 夠通過(guò)信道）?；鶐盘?hào)m(t)調(diào)制器Sm(t)C(t) 載波調(diào)制：調(diào)制：讓載波的某個(gè)參數(shù)（或幾個(gè)）隨調(diào)讓載波的某個(gè)參數(shù)（或幾個(gè)）隨調(diào)制信號(hào)（原始信號(hào)）的變化而變化的過(guò)程或制信號(hào)（原始信號(hào)）的變化而變化的過(guò)程或方式稱為調(diào)制方式稱為調(diào)制。而載波通常是一種用來(lái)搭載。而載波通常是一種用來(lái)搭載原始信號(hào)（信息）的高頻信號(hào)，它本身原始信號(hào)（信息）的高頻信號(hào)，它本身不含不含有任何有

2、用信息有任何有用信息。變化。 調(diào)相(PM) ：載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。010011100基帶信號(hào)調(diào)幅調(diào)頻調(diào)相r(r, )可供選擇的相位有 12 種，而對(duì)于每一種相位有 1 或2 種振幅可供選擇。 由于4 bit 編碼共有16 種不同的組合，因此這 16 個(gè)點(diǎn)中的每個(gè)點(diǎn)可對(duì)應(yīng)于一種 4 bit 的編碼。 若每一個(gè)碼元可表示的比特?cái)?shù)越多，則在接收端進(jìn)行解調(diào)時(shí)要正確識(shí)別每一種狀態(tài)就越困難。 舉例t t碼元碼元1 1碼元碼元2 2碼元碼元3 3碼元碼元4 4碼元碼元5 5信號(hào)信號(hào)同步脈沖同步脈沖同步脈沖：用于碼元的同步定時(shí)，識(shí)別碼元的開(kāi)始同步脈沖：用于碼元的同步定時(shí)，識(shí)別碼元的開(kāi)始速率，就

3、可以找到某種辦法實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)傳輸；無(wú)線電微波紅外線可見(jiàn)光紫外線X射線射線雙絞線同軸電纜衛(wèi)星地面微波調(diào)幅無(wú)線電調(diào)頻無(wú)線電海事無(wú)線電光纖電視(Hz)f(Hz)fLFMFHFVHF UHF SHFEHF THF波段104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024移動(dòng)無(wú)線電圖圖4 4 電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜電信領(lǐng)域使用的電磁波的頻譜 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（a）無(wú)屏蔽雙絞線（b）屏蔽雙絞線

4、 (a) (a) 無(wú)屏蔽雙絞線無(wú)屏蔽雙絞線 (b) (b) 屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線 不同絞合度的雙絞線不同絞合度的雙絞線 2同軸電纜同軸電纜3光纜光纜高折射率高折射率( (纖芯纖芯) )低折射率低折射率( (包層包層)光線在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷涔饩€在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷漭斎朊}沖輸出脈沖單模光纖多模光纖與單模光纖多模光纖與單模光纖輸入脈沖輸出脈沖多模光纖包帶層加強(qiáng)芯外護(hù)套遠(yuǎn)供電源線光纖及其包層填充物 四芯光纜剖面的示意圖四芯光纜剖面的示意圖 四芯光纜四芯光纜對(duì)流層對(duì)流層地球地球010 km電離層電離層60300 km平流層平流層地球地球1E層、層、F2層減弱層減弱天天 波波hr

5、地面ddD22dh r h 無(wú)線電中繼無(wú)線電中繼圖1.4.6 對(duì)流層散射通信地球有效散射區(qū)域地球圖1.4.7 流星余跡散射通信Multiplexing vs. No Multiplexing時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用頻分復(fù)用頻分復(fù)用復(fù)用技術(shù)復(fù)用技術(shù)異步異步同步同步頻分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用頻分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用使用不同載波頻率的多個(gè)信號(hào)能夠同時(shí)通使用不同載波頻率的多個(gè)信號(hào)能夠同時(shí)通過(guò)一個(gè)單一媒介傳播而不會(huì)彼此干擾過(guò)一個(gè)單一媒介傳播而不會(huì)彼此干擾FDMFDM, Time DomainMultiplexing, Frequency DomainDemultiplexing, Time DomainDemultiplex

6、ing, Frequency DomainTDMSynchronous TDM (同步同步)TDM, MultiplexingTDM, DemultiplexingABCDaabbcdb cattttt4 個(gè)時(shí)分復(fù)用幀#1acbcd時(shí)分復(fù)用#2#3#4用戶時(shí)分復(fù)用可能會(huì)造成線路資源的浪費(fèi)時(shí)分復(fù)用可能會(huì)造成線路資源的浪費(fèi)Asynchronous TDM (異步異步)用戶ABCDaabbcdbcattttt3 個(gè)STDM 幀#1acbcd#2#3統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用圖圖23 23 統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用的工作原理統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用的工作原理0 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4

7、 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 7 1557 nm 20 Gbit/s1550 nm 0 1551 nm 11552 nm 21553 nm 31554 nm 41555 nm 51556 nm 61557 nm 78 2.5 Gbit/s1310 nm8 2.5 Gbit/s1310 nm復(fù)用器分用器EDFA120 km光調(diào)制器光解調(diào)器圖圖24 24 波分復(fù)用的概念波分復(fù)用的概念S 站的碼片序列 S110ttttttm 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2.

8、5 數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)字傳輸系統(tǒng)抽抽樣樣保保持持量量化化編編碼碼解解碼碼低低通通濾濾波波編碼編碼器器解碼解碼器器模模擬擬信信號(hào)號(hào)輸輸入入PCM信信號(hào)號(hào)模模擬擬信信號(hào)號(hào)輸輸出出PCM 原理方框圖原理方框圖抽樣信號(hào)抽樣信號(hào)量化信號(hào)t011011011100100100100編碼信號(hào)模 擬 信號(hào)s(t)模擬信號(hào)的抽樣模擬信號(hào)的抽樣模擬信號(hào)的抽樣 SDH SDH ( (Synchronous Synchronous Digital Digital HierarchyHierarchy ) )；q 表表3 3為為SONETSONET和和SDHSDH的比較。的比較。表表3 3 SONET SONET的的OCO

9、C級(jí)級(jí)/STS/STS級(jí)與級(jí)與SDHSDH的的STMSTM級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系級(jí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系續(xù)表續(xù)表注：注： STSSynchronous Transport Signal OCOptical Carrier STMSynchronous Transport Module光子層路徑層線路層段層線路光子層路徑層線路層段層光子層線路層段層光子層段層光子層線路層段層光子層段層SDH終端SDH終端SDH終端SDH終端復(fù)用器或分用器復(fù)用器或分用器復(fù)用器或分用器復(fù)用器或分用器轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器段段段路徑圖圖26 SONET26 SONET的體系結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)2.3表表4 4 xDSLxDSL的幾種類型的幾種類型圖圖28 DMT28 DMT技術(shù)的頻譜分布技術(shù)的頻譜分布端局，并再次經(jīng)過(guò)一個(gè)電話分路器端局，并再次