數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

1、1數(shù)據(jù)信號數(shù)據(jù)信號數(shù)據(jù)可分為模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩種。在通信系統(tǒng)中，表示數(shù)據(jù)可分為模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩種。在通信系統(tǒng)中，表示模擬數(shù)據(jù)的信號稱作模擬信號，表示數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的信號稱作數(shù)模擬數(shù)據(jù)的信號稱作模擬信號，表示數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的信號稱作數(shù)字信號，二者可以相互轉(zhuǎn)化。模擬信號在時間和幅度取值上字信號，二者可以相互轉(zhuǎn)化。模擬信號在時間和幅度取值上都是連續(xù)的，其電平也隨時間連續(xù)變化，如圖（都是連續(xù)的，其電平也隨時間連續(xù)變化，如圖（a）所示。例）所示。例如，語音是典型的模擬信號，其他由模擬傳感器接收到的信如，語音是典型的模擬信號，其他由模擬傳感器接收到的信號如溫度、壓力、流量等也都是模擬信號。數(shù)字信號在時間號如溫度

2、、壓力、流量等也都是模擬信號。數(shù)字信號在時間上是離散的，在幅值上是經(jīng)過量化的，它一般是由二進(jìn)制代上是離散的，在幅值上是經(jīng)過量化的，它一般是由二進(jìn)制代碼碼0，1組成的數(shù)字序列，如圖（組成的數(shù)字序列，如圖（b）所示。計算機(jī)中傳送的是）所示。計算機(jī)中傳送的是典型的數(shù)字信號。典型的數(shù)字信號。（a）模擬信號）模擬信號 （b）數(shù)字信號）數(shù)字信號 模擬信號和數(shù)字信號模擬信號和數(shù)字信號 傳統(tǒng)的電話通信信道是傳輸音頻的模擬信道，無法直接傳輸計算機(jī)中的數(shù)字信號。傳統(tǒng)的電話通信信道是傳輸音頻的模擬信道，無法直接傳輸計算機(jī)中的數(shù)字信號。為了利用現(xiàn)有的模擬線路傳輸數(shù)字信號，必須將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號，這一過為了利用現(xiàn)

3、有的模擬線路傳輸數(shù)字信號，必須將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號，這一過程稱作調(diào)制（程稱作調(diào)制（Modulation）。在另一端，接受到的模擬信號要還原成數(shù)字信號，這）。在另一端，接受到的模擬信號要還原成數(shù)字信號，這個過程稱作解調(diào)（個過程稱作解調(diào)（Demodulation）。通常由于數(shù)據(jù)的傳輸是雙向的，因此，每端都）。通常由于數(shù)據(jù)的傳輸是雙向的，因此，每端都需要調(diào)制和解調(diào)，進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)的設(shè)備稱作調(diào)制解調(diào)器（需要調(diào)制和解調(diào)，進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)的設(shè)備稱作調(diào)制解調(diào)器（Modem）。）。模擬信號的數(shù)字化需要三個步驟：采樣、量化和編碼。采樣是指用每隔一定時間的模擬信號的數(shù)字化需要三個步驟：采樣、量化和編碼。采樣是指

4、用每隔一定時間的信號樣值序列來代替原來在時間上連續(xù)的信號，也就是在時間上將模擬信號離散化。信號樣值序列來代替原來在時間上連續(xù)的信號，也就是在時間上將模擬信號離散化。量化是用有限個幅度值近似原來連續(xù)變化的幅度值，把模擬信號的連續(xù)幅度變?yōu)橛辛炕怯糜邢迋€幅度值近似原來連續(xù)變化的幅度值，把模擬信號的連續(xù)幅度變?yōu)橛邢迶?shù)量的有一定間隔的離散值。編碼則是按照一定的規(guī)律，把量化后的值用二進(jìn)制限數(shù)量的有一定間隔的離散值。編碼則是按照一定的規(guī)律，把量化后的值用二進(jìn)制數(shù)字表示，然后轉(zhuǎn)換成二值或多值的數(shù)字信號流，這樣得到的數(shù)字信號可以通過電數(shù)字表示，然后轉(zhuǎn)換成二值或多值的數(shù)字信號流，這樣得到的數(shù)字信號可以通過電纜、

5、光纖、微波干線、衛(wèi)星通道等數(shù)字線路傳輸，在接收端則與上述模擬信號數(shù)字纜、光纖、微波干線、衛(wèi)星通道等數(shù)字線路傳輸，在接收端則與上述模擬信號數(shù)字化過程相反，經(jīng)過濾波又恢復(fù)成原來的模擬信號，上述數(shù)字化的過程又稱為脈沖編化過程相反，經(jīng)過濾波又恢復(fù)成原來的模擬信號，上述數(shù)字化的過程又稱為脈沖編碼調(diào)制。碼調(diào)制。2信道信道要進(jìn)行數(shù)據(jù)終端設(shè)備之間的通信當(dāng)然要有傳輸電磁波信號的電路，這里所說的電路要進(jìn)行數(shù)據(jù)終端設(shè)備之間的通信當(dāng)然要有傳輸電磁波信號的電路，這里所說的電路既包括有線電路，也包括無線電路。信息傳輸?shù)谋亟?jīng)之路稱為既包括有線電路，也包括無線電路。信息傳輸?shù)谋亟?jīng)之路稱為“信道信道”。信道有物。信道有物理信道

6、和邏輯信道之分。物理信道是指用來傳送信號或數(shù)據(jù)的物理通路，網(wǎng)絡(luò)中兩理信道和邏輯信道之分。物理信道是指用來傳送信號或數(shù)據(jù)的物理通路，網(wǎng)絡(luò)中兩個結(jié)點之間的物理通路稱為通信鏈路，物理信道由傳輸介質(zhì)及有關(guān)設(shè)備組成。邏輯個結(jié)點之間的物理通路稱為通信鏈路，物理信道由傳輸介質(zhì)及有關(guān)設(shè)備組成。邏輯信道也是一種通路，但在信號收、發(fā)點之間并不存在一條物理上的傳輸介質(zhì)，而是信道也是一種通路，但在信號收、發(fā)點之間并不存在一條物理上的傳輸介質(zhì)，而是在物理信道基礎(chǔ)上，由結(jié)點內(nèi)部或結(jié)點之間建立的連接來實現(xiàn)的。通常把邏輯信道在物理信道基礎(chǔ)上，由結(jié)點內(nèi)部或結(jié)點之間建立的連接來實現(xiàn)的。通常把邏輯信道稱為稱為“連接連接”。信道和電

7、路不同，信道一般都是用來表示向某一個方向傳送數(shù)據(jù)的媒體，一個信道信道和電路不同，信道一般都是用來表示向某一個方向傳送數(shù)據(jù)的媒體，一個信道可以看成是電路的邏輯部件，而一條電路至少包含一條發(fā)送信道或一條接收信道。可以看成是電路的邏輯部件，而一條電路至少包含一條發(fā)送信道或一條接收信道。3數(shù)據(jù)通信模型數(shù)據(jù)通信模型圖圖1-2所示的是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本所示的是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本模型。遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)終端設(shè)備（模型。遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)終端設(shè)備（Data Terminal Equipment，DTE）通過）通過數(shù)據(jù)電路與計算機(jī)系統(tǒng)相連。數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)電路與計算機(jī)系統(tǒng)相連。數(shù)據(jù)電路由通信信道和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備電路由通信信道和數(shù)據(jù)通訊設(shè)

8、備（Data Communication Equipment，DCE）組成。如果通）組成。如果通信信道是模擬信道，信信道是模擬信道，DCE的作用就的作用就是把是把DTE送來的數(shù)據(jù)信號變換為模送來的數(shù)據(jù)信號變換為模擬信號再送往信道，信號到達(dá)目的擬信號再送往信道，信號到達(dá)目的結(jié)點后，把信道送來的模擬信號變結(jié)點后，把信道送來的模擬信號變換成數(shù)據(jù)信號再送到換成數(shù)據(jù)信號再送到DTE；如果通；如果通信信道是數(shù)字信道，信信道是數(shù)字信道，DCE的作用就的作用就是實現(xiàn)信號碼型與電平的轉(zhuǎn)換、信是實現(xiàn)信號碼型與電平的轉(zhuǎn)換、信道特性的均衡、收發(fā)時鐘的形成與道特性的均衡、收發(fā)時鐘的形成與供給以及線路接續(xù)控制等等。供給以

9、及線路接續(xù)控制等等。數(shù)據(jù)通信模型數(shù)據(jù)通信模型 數(shù)據(jù)通信和傳統(tǒng)的電話通信的重要區(qū)別之一是，數(shù)據(jù)通信和傳統(tǒng)的電話通信的重要區(qū)別之一是，電話通信必須有人直接參加，摘機(jī)撥號，接通線電話通信必須有人直接參加，摘機(jī)撥號，接通線路，雙方都確認(rèn)后才開始通話。在通話過程中有路，雙方都確認(rèn)后才開始通話。在通話過程中有聽不清楚的地方還可要求對方再講一遍等等。在聽不清楚的地方還可要求對方再講一遍等等。在數(shù)據(jù)通信中也必須解決類似的問題，才能進(jìn)行有數(shù)據(jù)通信中也必須解決類似的問題，才能進(jìn)行有效的通信。但由于數(shù)據(jù)通信沒有人直接參加，就效的通信。但由于數(shù)據(jù)通信沒有人直接參加，就必須對傳輸過程按一定的規(guī)程進(jìn)行控制，以便使必須對傳

10、輸過程按一定的規(guī)程進(jìn)行控制，以便使雙方能協(xié)調(diào)可靠地工作，包括通信線路的連接、雙方能協(xié)調(diào)可靠地工作，包括通信線路的連接、收發(fā)雙方的同步、工作方式的選擇、傳輸差錯的收發(fā)雙方的同步、工作方式的選擇、傳輸差錯的檢測與校正、數(shù)據(jù)流的控制、數(shù)據(jù)交換過程中可檢測與校正、數(shù)據(jù)流的控制、數(shù)據(jù)交換過程中可能出現(xiàn)的異常情況的檢測和恢復(fù)，這些都是按雙能出現(xiàn)的異常情況的檢測和恢復(fù)，這些都是按雙方事先約定的傳輸控制規(guī)程來完成的，具體工作方事先約定的傳輸控制規(guī)程來完成的，具體工作由圖中的通信控制器來完成。由圖中的通信控制器來完成。4數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式根據(jù)所允許的傳輸方向，數(shù)據(jù)通信方式可分成以下三種。根據(jù)所允許的傳輸方

11、向，數(shù)據(jù)通信方式可分成以下三種。（1）單工通信：數(shù)據(jù)只能沿一個固定方向傳輸，即傳輸是單向的，如圖）單工通信：數(shù)據(jù)只能沿一個固定方向傳輸，即傳輸是單向的，如圖1-3（a）所示。）所示。（2）半雙工通信：允許數(shù)據(jù)沿兩個方向傳輸，但在任一時刻信息只能在一個方向傳輸，）半雙工通信：允許數(shù)據(jù)沿兩個方向傳輸，但在任一時刻信息只能在一個方向傳輸，如圖如圖1-3（b）所示。）所示。（3）雙工通信：允許信息同時沿兩個方向傳輸，這是計算機(jī)通信常用的方式，可大大）雙工通信：允許信息同時沿兩個方向傳輸，這是計算機(jī)通信常用的方式，可大大提高傳輸速率，如圖所示。提高傳輸速率，如圖所示。數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式 1數(shù)據(jù)傳輸

12、的方式數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?）并行傳輸與串行傳輸）并行傳輸與串行傳輸并行傳輸指的是數(shù)據(jù)以成組的方式，在多條并行信道上同時進(jìn)行傳輸。常用的就是將并行傳輸指的是數(shù)據(jù)以成組的方式，在多條并行信道上同時進(jìn)行傳輸。常用的就是將構(gòu)成一個字符代碼的幾位二進(jìn)制碼，分別在幾個并行信道上進(jìn)行傳輸。例如，采用構(gòu)成一個字符代碼的幾位二進(jìn)制碼，分別在幾個并行信道上進(jìn)行傳輸。例如，采用8單位代碼的字符，可以用單位代碼的字符，可以用8個信道并行傳輸，一次傳送一個字符，因此收、發(fā)雙方不個信道并行傳輸，一次傳送一個字符，因此收、發(fā)雙方不存在字符的同步問題，不需要另加存在字符的同步問題，不需要另加“起起”、“止止”信號或其他同步信號來

13、實現(xiàn)收、發(fā)信號或其他同步信號來實現(xiàn)收、發(fā)雙方的字符同步，這是并行傳輸?shù)囊粋€主要優(yōu)點。但是，并行傳輸必須有并行信道，雙方的字符同步，這是并行傳輸?shù)囊粋€主要優(yōu)點。但是，并行傳輸必須有并行信道，這往往帶來了設(shè)備上或?qū)嵤l件上的限制，因此，實際應(yīng)用受限。這往往帶來了設(shè)備上或?qū)嵤l件上的限制，因此，實際應(yīng)用受限。串行傳輸指的是數(shù)據(jù)流以串行方式，在一條信道上傳輸。一個字符的串行傳輸指的是數(shù)據(jù)流以串行方式，在一條信道上傳輸。一個字符的8個二進(jìn)制代碼，個二進(jìn)制代碼，由高位到低位順序排列，再接下一個字符的由高位到低位順序排列，再接下一個字符的8位二進(jìn)制碼，這樣串接起來形成串行數(shù)位二進(jìn)制碼，這樣串接起來形成串行數(shù)

14、據(jù)流傳輸。串行傳輸只需要一條傳輸信道，易于實現(xiàn)，是目前采用的一種主要傳輸方據(jù)流傳輸。串行傳輸只需要一條傳輸信道，易于實現(xiàn)，是目前采用的一種主要傳輸方式。但是串行傳輸存在一個收、發(fā)雙方如何保持碼組或字符同步的問題，這個問題不式。但是串行傳輸存在一個收、發(fā)雙方如何保持碼組或字符同步的問題，這個問題不解決，接收方就不能從接收到的數(shù)據(jù)流中正確地區(qū)分出一個個字符來，因而傳輸將失解決，接收方就不能從接收到的數(shù)據(jù)流中正確地區(qū)分出一個個字符來，因而傳輸將失去意義。如何解決碼組或字符的同步問題，目前有兩種不同的解決辦法，即異步傳輸去意義。如何解決碼組或字符的同步問題，目前有兩種不同的解決辦法，即異步傳輸方式和同

15、步傳輸方式。方式和同步傳輸方式。數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸 2）異步傳輸與同步傳輸）異步傳輸與同步傳輸異步傳輸一般以字符為單位，不論所采用的字符代碼長度為多少位，在發(fā)送每一字符代異步傳輸一般以字符為單位，不論所采用的字符代碼長度為多少位，在發(fā)送每一字符代碼時，前面均加上一個碼時，前面均加上一個“起起”信號，其長度規(guī)定為信號，其長度規(guī)定為1個碼元，極性為個碼元，極性為“0”，即空號的極，即空號的極性；字符代碼后面均加上一個性；字符代碼后面均加上一個“止止”信號，其長度為信號，其長度為1或或2個碼元，極性皆為個碼元，極性皆為“1”，即與，即與信號極性相同，加上起、止信號的作用就是為了能區(qū)分串行傳輸?shù)男盘枠O性

16、相同，加上起、止信號的作用就是為了能區(qū)分串行傳輸?shù)摹白址址?，也就是實，也就是實現(xiàn)了串行傳輸收、發(fā)雙方碼組或字符的同步。這種傳輸方式的優(yōu)點是同步實現(xiàn)簡單，收現(xiàn)了串行傳輸收、發(fā)雙方碼組或字符的同步。這種傳輸方式的優(yōu)點是同步實現(xiàn)簡單，收發(fā)雙方的時鐘信號不需要嚴(yán)格同步，缺點是對每一字符都需加入發(fā)雙方的時鐘信號不需要嚴(yán)格同步，缺點是對每一字符都需加入“起、止起、止”碼元，使傳碼元，使傳輸效率降低，故適用于輸效率降低，故適用于1200bps以下的低速數(shù)據(jù)傳輸。以下的低速數(shù)據(jù)傳輸。同步傳輸是以同步的時鐘節(jié)拍來發(fā)送數(shù)據(jù)信號的，因此在一個串行的數(shù)據(jù)流中，各信號同步傳輸是以同步的時鐘節(jié)拍來發(fā)送數(shù)據(jù)信號的，因此

17、在一個串行的數(shù)據(jù)流中，各信號碼元之間的相對位置都是固定的（即同步的）。接收端為了從收到的數(shù)據(jù)流中正確地區(qū)碼元之間的相對位置都是固定的（即同步的）。接收端為了從收到的數(shù)據(jù)流中正確地區(qū)分出一個個信號碼元，首先必須建立準(zhǔn)確的時鐘信號。數(shù)據(jù)的發(fā)送一般以組（幀）為單分出一個個信號碼元，首先必須建立準(zhǔn)確的時鐘信號。數(shù)據(jù)的發(fā)送一般以組（幀）為單位，一組數(shù)據(jù)包含多個字符收發(fā)之間的碼組或幀同步，是通過傳輸特定的傳輸控制字符位，一組數(shù)據(jù)包含多個字符收發(fā)之間的碼組或幀同步，是通過傳輸特定的傳輸控制字符或同步序列來完成的，傳輸效率較高?；蛲叫蛄衼硗瓿傻模瑐鬏斝瘦^高。3）寬帶傳輸）寬帶傳輸將信道分成多個子信道，分別

18、傳送音頻、視頻和數(shù)字信號，稱為寬帶傳輸。將信道分成多個子信道，分別傳送音頻、視頻和數(shù)字信號，稱為寬帶傳輸。它是一種傳輸介質(zhì)的頻帶寬度較寬的信息傳輸，通常在它是一種傳輸介質(zhì)的頻帶寬度較寬的信息傳輸，通常在300400MHz左右。左右。系統(tǒng)設(shè)計時將此頻帶分割成幾個子頻帶，采用系統(tǒng)設(shè)計時將此頻帶分割成幾個子頻帶，采用“多路復(fù)用多路復(fù)用”技術(shù)。一般來說，技術(shù)。一般來說，寬帶傳輸與基帶傳輸相比有以下優(yōu)點：能在一個信道中傳輸聲音、圖像和數(shù)寬帶傳輸與基帶傳輸相比有以下優(yōu)點：能在一個信道中傳輸聲音、圖像和數(shù)據(jù)信息，使系統(tǒng)具有多種用途；一條寬帶信道能劃分為多條邏輯基帶信道，據(jù)信息，使系統(tǒng)具有多種用途；一條寬帶信

19、道能劃分為多條邏輯基帶信道，實現(xiàn)多路復(fù)用，因此信道的容量大大增加；寬帶傳輸?shù)木嚯x比基帶遠(yuǎn)，因為實現(xiàn)多路復(fù)用，因此信道的容量大大增加；寬帶傳輸?shù)木嚯x比基帶遠(yuǎn)，因為基帶傳輸直接傳送數(shù)字信號，傳輸?shù)乃俾视?，能夠傳輸?shù)木嚯x愈短?；鶐鬏斨苯觽魉蛿?shù)字信號，傳輸?shù)乃俾视?，能夠傳輸?shù)木嚯x愈短。數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率 1）比特率）比特率比特率：指單位時間內(nèi)所傳送的二進(jìn)制碼元的有效位數(shù)，以每秒多少比特數(shù)計，比特率：指單位時間內(nèi)所傳送的二進(jìn)制碼元的有效位數(shù)，以每秒多少比特數(shù)計，即即b/s。例如一個數(shù)字通信系統(tǒng)，它每秒傳輸。例如一個數(shù)字通信系統(tǒng)，它每秒傳輸800個二進(jìn)制碼元，它的比特率是個二進(jìn)制碼元，它的比特

20、率是800比特比特/秒（秒（800b/s）。碼元是對于網(wǎng)絡(luò)中傳送的二進(jìn)制數(shù)字中每一位的通稱，）。碼元是對于網(wǎng)絡(luò)中傳送的二進(jìn)制數(shù)字中每一位的通稱，也常稱作也常稱作“位位”或或bit。例如。例如1010101，共有，共有7位或位或7bit。2）信道帶寬）信道帶寬模擬信道的帶寬如圖模擬信道的帶寬如圖1-4所示。信道帶寬所示。信道帶寬W=f2f1，其中，其中f1是信道能通過的最低是信道能通過的最低頻率，頻率，f2是信道能通過的最高頻率，兩者都是由信道的物理特性決定的。為了是信道能通過的最高頻率，兩者都是由信道的物理特性決定的。為了使信號傳輸中的失真小些，信道要有足夠的帶寬。使信號傳輸中的失真小些，信道

21、要有足夠的帶寬。模擬信道的帶模擬信道的帶寬寬3）波特率）波特率數(shù)字信道是一種離散信道，它只能傳送取離散值的數(shù)字信號。信道的帶寬決定了數(shù)字信道是一種離散信道，它只能傳送取離散值的數(shù)字信號。信道的帶寬決定了信道中能不失真地傳輸?shù)拿}沖序列的最高速率。一個數(shù)字脈沖稱為一個碼元，我信道中能不失真地傳輸?shù)拿}沖序列的最高速率。一個數(shù)字脈沖稱為一個碼元，我們用碼元速率表示單位時間內(nèi)信號波形的變換次數(shù)，即單位時間內(nèi)通過信道傳輸們用碼元速率表示單位時間內(nèi)信號波形的變換次數(shù)，即單位時間內(nèi)通過信道傳輸?shù)拇a元個數(shù)。若信號碼元寬度為的碼元個數(shù)。若信號碼元寬度為T秒，則碼元速率秒，則碼元速率B=1/T。碼元速率的單位叫波特

22、。碼元速率的單位叫波特（Baud），所以碼元速率也叫波特率。這里的碼元可以是二進(jìn)制的，也可以是多），所以碼元速率也叫波特率。這里的碼元可以是二進(jìn)制的，也可以是多進(jìn)制的。波特率進(jìn)制的。波特率N和比特率和比特率R的關(guān)系為的關(guān)系為R=Nlog2M，當(dāng)碼元為二進(jìn)制時，當(dāng)碼元為二進(jìn)制時M為為2；碼元；碼元為四進(jìn)制時為四進(jìn)制時M為為4，依此類推。如果波特率為，依此類推。如果波特率為600Baud，在二進(jìn)制時，比特率為，在二進(jìn)制時，比特率為600bps，在八進(jìn)制時為，在八進(jìn)制時為1800bps。4）尼奎斯特定理）尼奎斯特定理1924年，貝爾實驗室的研究員亨利年，貝爾實驗室的研究員亨利尼奎斯特（尼奎斯特（Ha

23、rry Nyquist）就推導(dǎo)出了有限帶寬無）就推導(dǎo)出了有限帶寬無噪聲信道的極限波特率，稱為尼奎斯特定理。若信道帶寬為噪聲信道的極限波特率，稱為尼奎斯特定理。若信道帶寬為W，則最大碼元速率為：，則最大碼元速率為：B=2W（Baud）尼奎斯特定理指定的信道容量也叫做尼奎斯特極限，這是由信道的物理特性決定的。超尼奎斯特定理指定的信道容量也叫做尼奎斯特極限，這是由信道的物理特性決定的。超過尼奎斯特極限傳送脈沖信號是不可能的，所以要進(jìn)一步提高波特率必須改善信道帶寬。過尼奎斯特極限傳送脈沖信號是不可能的，所以要進(jìn)一步提高波特率必須改善信道帶寬。碼元攜帶的信息量由碼元取的離散值個數(shù)決定。若碼元取兩個離散值

24、，則一個碼元攜帶碼元攜帶的信息量由碼元取的離散值個數(shù)決定。若碼元取兩個離散值，則一個碼元攜帶 1比特（比特（bit）信息。若碼元可?。┬畔ⅰＨ舸a元可取4種離散值，則一個碼元攜帶種離散值，則一個碼元攜帶2 比特信息，即一個碼元攜帶比特信息，即一個碼元攜帶的信息量的信息量n（比特）與碼元的種類數(shù)（比特）與碼元的種類數(shù)N有如下關(guān)系：有如下關(guān)系：n=log2N在一定的波特率下提高速率的途徑是用一個碼元表示更多的比特數(shù)。如果把兩比特編碼在一定的波特率下提高速率的途徑是用一個碼元表示更多的比特數(shù)。如果把兩比特編碼為一個碼元，則數(shù)據(jù)速率可成倍提高，即：為一個碼元，則數(shù)據(jù)速率可成倍提高，即：R=B log2N

25、=2W log2N（bps）其中其中R表示數(shù)據(jù)速率，單位是每秒位（表示數(shù)據(jù)速率，單位是每秒位（bit per second），簡寫為），簡寫為bps或或b/s。5）香農(nóng)（）香農(nóng)（Shannon）定理）定理尼奎斯特定理是在無噪聲的理想情況下的極限值。實際信道會受到各種噪聲的干擾，因尼奎斯特定理是在無噪聲的理想情況下的極限值。實際信道會受到各種噪聲的干擾，因而遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到按尼奎斯特定理計算出的數(shù)據(jù)傳送速率。香農(nóng)的研究表明，有噪聲信道的而遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到按尼奎斯特定理計算出的數(shù)據(jù)傳送速率。香農(nóng)的研究表明，有噪聲信道的極限數(shù)據(jù)速率為：極限數(shù)據(jù)速率為：這個公式叫做香農(nóng)定理，其中，這個公式叫做香農(nóng)定理，其中，W為

26、信道帶寬，為信道帶寬，S為信號的平均功率，為信號的平均功率，N為噪聲平均功率，為噪聲平均功率，S/N叫做信噪比。由于在實際使用中叫做信噪比。由于在實際使用中S與與N的比值太大，故常取其分貝數(shù)（的比值太大，故常取其分貝數(shù)（dB）。分貝與）。分貝與信噪比的關(guān)系為信噪比的關(guān)系為dB=10 log10例如當(dāng)例如當(dāng)S/N=1000時，信噪比為時，信噪比為30dB。這個公式與信號取的離散值個數(shù)無關(guān)，也就。這個公式與信號取的離散值個數(shù)無關(guān)，也就是說無論用什么方式調(diào)制，只要給定了信噪比，則單位時間內(nèi)最大的信息傳輸量就是說無論用什么方式調(diào)制，只要給定了信噪比，則單位時間內(nèi)最大的信息傳輸量就確定了。例如，信道帶寬

27、為確定了。例如，信道帶寬為3000Hz，信噪比為，信噪比為30dB，則最大數(shù)據(jù)速率為：，則最大數(shù)據(jù)速率為：C=3000 log2(1+1000) 30009.97 30 000 bps這是極限值，只有理論上的意義。實際上在這是極限值，只有理論上的意義。實際上在3000 Hz帶寬的電話線上數(shù)據(jù)速率能達(dá)到帶寬的電話線上數(shù)據(jù)速率能達(dá)到9600 bps就很不錯了。就很不錯了。6）誤碼率）誤碼率指信息傳輸?shù)腻e誤率，是衡量系統(tǒng)可靠性的指標(biāo)。它以接收信息中錯誤比特數(shù)占總指信息傳輸?shù)腻e誤率，是衡量系統(tǒng)可靠性的指標(biāo)。它以接收信息中錯誤比特數(shù)占總傳輸比特數(shù)的比例來度量，通常應(yīng)低于傳輸比特數(shù)的比例來度量，通常應(yīng)低于

28、106。數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)編碼在計算機(jī)中數(shù)據(jù)是以離散的二進(jìn)制比特流方式表示的，我們稱其為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。計算在計算機(jī)中數(shù)據(jù)是以離散的二進(jìn)制比特流方式表示的，我們稱其為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。計算機(jī)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，通信信道無外乎兩種類型，模擬信道和數(shù)字信道。計算機(jī)數(shù)機(jī)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，通信信道無外乎兩種類型，模擬信道和數(shù)字信道。計算機(jī)數(shù)據(jù)在不同的信道中傳輸要采用不同的編碼方式，也就是說，在模擬信道中傳輸時，據(jù)在不同的信道中傳輸要采用不同的編碼方式，也就是說，在模擬信道中傳輸時，要把計算機(jī)中的數(shù)字信號，轉(zhuǎn)換成模擬信道能夠識別的模擬信號；在數(shù)字信道中傳要把計算機(jī)中的數(shù)字信號，轉(zhuǎn)換成模擬信道能夠識別的模擬信號；在數(shù)字信道中傳

29、輸時，要把計算機(jī)中的數(shù)字信號，轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)媒體能夠識別的，利于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)輸時，要把計算機(jī)中的數(shù)字信號，轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)媒體能夠識別的，利于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)字信號。模擬數(shù)據(jù)編碼字信號。模擬數(shù)據(jù)編碼將計算機(jī)中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中用模擬信號表示，要進(jìn)行調(diào)制，也就是要進(jìn)行波行將計算機(jī)中的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中用模擬信號表示，要進(jìn)行調(diào)制，也就是要進(jìn)行波行變換，或者更嚴(yán)格地講，是進(jìn)行頻譜變換，將數(shù)字信號的頻譜變換成適合于在模擬變換，或者更嚴(yán)格地講，是進(jìn)行頻譜變換，將數(shù)字信號的頻譜變換成適合于在模擬信道中傳輸?shù)念l譜。最基本的調(diào)制方法有以下三種信道中傳輸?shù)念l譜。最基本的調(diào)制方法有以下三種 1）調(diào)幅）調(diào)幅AM（Amplitude

30、 Modulator）調(diào)幅即載波的振幅隨著基帶數(shù)字信號而變化，例如數(shù)字信號調(diào)幅即載波的振幅隨著基帶數(shù)字信號而變化，例如數(shù)字信號1用有載波輸出表示，數(shù)字信用有載波輸出表示，數(shù)字信號號0用無載波輸出表示，如圖用無載波輸出表示，如圖1-5（a）所示。這種調(diào)幅的方法又叫幅移鍵控（）所示。這種調(diào)幅的方法又叫幅移鍵控（Amplitude Shift Keying，ASK），其特點是信號容易實現(xiàn)，技術(shù)簡單，但抗干擾能力差。），其特點是信號容易實現(xiàn)，技術(shù)簡單，但抗干擾能力差。2）調(diào)頻）調(diào)頻FM（Frequency Modulator）調(diào)頻即載波的頻率隨著基帶數(shù)字信號而變化，例如數(shù)字信號調(diào)頻即載波的頻率隨著基帶

31、數(shù)字信號而變化，例如數(shù)字信號1用頻率用頻率f1表示，數(shù)字信號表示，數(shù)字信號0用頻率用頻率f2表示，如圖表示，如圖1-5（b）所示。這種調(diào)頻的方法又叫頻移鍵控（）所示。這種調(diào)頻的方法又叫頻移鍵控（Frequency Shift Keying，F(xiàn)SK），其特點是信號容易實現(xiàn)，技術(shù)簡單，抗干擾能力較強(qiáng)。），其特點是信號容易實現(xiàn)，技術(shù)簡單，抗干擾能力較強(qiáng)。3）調(diào)相）調(diào)相PM（Phase Modulator）調(diào)相即載波的初始相位隨著基帶數(shù)字信號而變化，例如數(shù)字信號調(diào)相即載波的初始相位隨著基帶數(shù)字信號而變化，例如數(shù)字信號1對應(yīng)于相位對應(yīng)于相位180，數(shù)，數(shù)字信號字信號0對應(yīng)于相位對應(yīng)于相位0，如圖，如圖1

32、-5（c）所示。這種調(diào)相的方法又叫相移鍵控（）所示。這種調(diào)相的方法又叫相移鍵控（Phase Shift Keying，PSK），其特點是抗干擾能力較強(qiáng)，但信號實現(xiàn)的技術(shù)比較復(fù)雜。），其特點是抗干擾能力較強(qiáng)，但信號實現(xiàn)的技術(shù)比較復(fù)雜?；鶐?shù)字信號的調(diào)制方法基帶數(shù)字信號的調(diào)制方法 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼在數(shù)字信道中傳輸計算機(jī)數(shù)據(jù)時，要對計算機(jī)中的數(shù)字信號重新編碼進(jìn)行基帶傳輸。在在數(shù)字信道中傳輸計算機(jī)數(shù)據(jù)時，要對計算機(jī)中的數(shù)字信號重新編碼進(jìn)行基帶傳輸。在基帶傳輸中，數(shù)字信號的編碼方式主要有以下幾種：基帶傳輸中，數(shù)字信號的編碼方式主要有以下幾種：1）不歸零編碼）不歸零編碼NRZ（Non-Return

33、-Zero）不歸零編碼用低電平表示二進(jìn)制不歸零編碼用低電平表示二進(jìn)制0，用高電平表示二進(jìn)制，用高電平表示二進(jìn)制1，如圖，如圖1-6（a）所示。）所示。NRZ碼的缺點是無法判斷每一位的開始與結(jié)束，收發(fā)雙方不能保持同步。為保證收發(fā)雙碼的缺點是無法判斷每一位的開始與結(jié)束，收發(fā)雙方不能保持同步。為保證收發(fā)雙方同步，必須在發(fā)送方同步，必須在發(fā)送NRZ碼的同時，用另一個信道同時傳送同步信號。碼的同時，用另一個信道同時傳送同步信號。2）曼徹斯特編碼（）曼徹斯特編碼（Manchester Encoding）曼徹斯特編碼不用電平的高低表示二進(jìn)制，而是用電平的跳變來表示的。在曼徹斯特編曼徹斯特編碼不用電平的高低表

34、示二進(jìn)制，而是用電平的跳變來表示的。在曼徹斯特編碼中，每一個比特的中間均有一個跳變，這個跳變既作為時鐘信號，又作為數(shù)據(jù)信號。碼中，每一個比特的中間均有一個跳變，這個跳變既作為時鐘信號，又作為數(shù)據(jù)信號。電平從高到低的跳變表示二進(jìn)制電平從高到低的跳變表示二進(jìn)制1，從低到高的跳變表示二進(jìn)制，從低到高的跳變表示二進(jìn)制0，如圖，如圖1-6（b）所示。）所示。3）差分曼徹斯特編碼（）差分曼徹斯特編碼（Differential Manchester Encoding）差分曼徹斯特編碼是對曼徹斯特編碼的改進(jìn)，每比特中間的跳變僅做同步之用，每比特差分曼徹斯特編碼是對曼徹斯特編碼的改進(jìn)，每比特中間的跳變僅做同步之

35、用，每比特的值根據(jù)其開始邊界是否發(fā)生跳變來決定。每比特的開始無跳變表示二進(jìn)制的值根據(jù)其開始邊界是否發(fā)生跳變來決定。每比特的開始無跳變表示二進(jìn)制1，有跳變表，有跳變表示二進(jìn)制示二進(jìn)制0，如圖，如圖1-6（c）所示。）所示。數(shù)字信號的編碼數(shù)字信號的編碼 曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼是數(shù)據(jù)通信中最常用的數(shù)字信號編碼方式，它們的優(yōu)曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼是數(shù)據(jù)通信中最常用的數(shù)字信號編碼方式，它們的優(yōu)點是明顯的，那就是無需另發(fā)同步信號。但缺點也是明顯的，那就是編碼效率低，如果點是明顯的，那就是無需另發(fā)同步信號。但缺點也是明顯的，那就是編碼效率低，如果傳送傳送10Mbps的數(shù)據(jù)，那么需要的數(shù)據(jù)，那

36、么需要20MHz的脈沖。的脈沖。多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)為了充分利用傳輸媒體，人們研究了在一條物理線路上建立多個通信信道的技術(shù)，這就為了充分利用傳輸媒體，人們研究了在一條物理線路上建立多個通信信道的技術(shù)，這就是多路復(fù)用技術(shù)。多路復(fù)用技術(shù)的實質(zhì)是，將一個區(qū)域的多個用戶數(shù)據(jù)通過發(fā)送多路復(fù)是多路復(fù)用技術(shù)。多路復(fù)用技術(shù)的實質(zhì)是，將一個區(qū)域的多個用戶數(shù)據(jù)通過發(fā)送多路復(fù)用器進(jìn)行匯集，然后將匯集后的數(shù)據(jù)通過一條物理線路進(jìn)行傳送，接收多路復(fù)用器再對用器進(jìn)行匯集，然后將匯集后的數(shù)據(jù)通過一條物理線路進(jìn)行傳送，接收多路復(fù)用器再對數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，分發(fā)到多個用戶。多路復(fù)用通常分為頻分多路復(fù)用、時分多路復(fù)用、波數(shù)據(jù)進(jìn)行分離

37、，分發(fā)到多個用戶。多路復(fù)用通常分為頻分多路復(fù)用、時分多路復(fù)用、波分多路復(fù)用、碼分多址和空分多址。分多路復(fù)用、碼分多址和空分多址。1頻分多路復(fù)用（頻分多路復(fù)用（Frequency Division Multiplexing，F(xiàn)DM）事實上，通信線路的可用帶寬超過了給定信號的帶寬。頻分多路復(fù)用恰恰是利用了這一事實上，通信線路的可用帶寬超過了給定信號的帶寬。頻分多路復(fù)用恰恰是利用了這一優(yōu)點。頻分多路復(fù)用的基本原理是：如果每路信號以不同的載波頻率進(jìn)行調(diào)制，而且各優(yōu)點。頻分多路復(fù)用的基本原理是：如果每路信號以不同的載波頻率進(jìn)行調(diào)制，而且各個載波頻率是完全獨(dú)立的，即各個信道所占用的頻帶不相互重疊。相鄰信道

38、之間用個載波頻率是完全獨(dú)立的，即各個信道所占用的頻帶不相互重疊。相鄰信道之間用“警警戒頻帶戒頻帶”隔離，那么每個信道就能獨(dú)立地傳輸一路信號。其基本原理如圖隔離，那么每個信道就能獨(dú)立地傳輸一路信號。其基本原理如圖1-7所示。所示。頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用 頻分多路復(fù)用的主要特點是，信號被劃分成若干通道（頻道，波段），每個通道互不重頻分多路復(fù)用的主要特點是，信號被劃分成若干通道（頻道，波段），每個通道互不重疊，獨(dú)立進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。頻分多路復(fù)用在無線電廣播和電視領(lǐng)域中應(yīng)用較多。疊，獨(dú)立進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。頻分多路復(fù)用在無線電廣播和電視領(lǐng)域中應(yīng)用較多。ADSL也是也是一個典型的頻分多路復(fù)用。一個典型的頻分多路

39、復(fù)用。ADSL用頻分多路復(fù)用的方法，在用頻分多路復(fù)用的方法，在PSTN使用的雙絞線上劃分使用的雙絞線上劃分出三個頻段：出三個頻段：04kHz用來傳送傳統(tǒng)的語音信號；用來傳送傳統(tǒng)的語音信號；2050kHz用來傳送計算機(jī)上載的數(shù)據(jù)用來傳送計算機(jī)上載的數(shù)據(jù)信息；信息；150500kHz或或1401100kHz用來傳送從服務(wù)器上下載的數(shù)據(jù)信息。用來傳送從服務(wù)器上下載的數(shù)據(jù)信息。2時分多路復(fù)用（時分多路復(fù)用（Time Division Multiplexing，TDM）時分多路復(fù)用是以信道傳輸時間作為分割對象，通過為多個信道分配互不重疊的時間片時分多路復(fù)用是以信道傳輸時間作為分割對象，通過為多個信道分配

40、互不重疊的時間片的方法來實現(xiàn)多路復(fù)用。時分多路復(fù)用將用于傳輸?shù)臅r間劃分為若干個時間片，每個用的方法來實現(xiàn)多路復(fù)用。時分多路復(fù)用將用于傳輸?shù)臅r間劃分為若干個時間片，每個用戶分得一個時間片。戶分得一個時間片。時分多路復(fù)用通信，是各路信號在同一信道上占有不同時間片進(jìn)行通信。由抽樣理論可時分多路復(fù)用通信，是各路信號在同一信道上占有不同時間片進(jìn)行通信。由抽樣理論可知，抽樣的一個重要作用，是將時間上連續(xù)的信號變成時間上離散的信號，其在信道上知，抽樣的一個重要作用，是將時間上連續(xù)的信號變成時間上離散的信號，其在信道上占用時間的有限性，為多路信號沿同一信道傳輸提供了條件。具體說，就是把時間分成占用時間的有限性

41、，為多路信號沿同一信道傳輸提供了條件。具體說，就是把時間分成一些均勻的時間片，將各路信號的傳輸時間分配在不同的時間片，以達(dá)到互相分開，互一些均勻的時間片，將各路信號的傳輸時間分配在不同的時間片，以達(dá)到互相分開，互不干擾的目的。圖不干擾的目的。圖1-8為時分多路復(fù)用示意圖。為時分多路復(fù)用示意圖。目前，應(yīng)用最廣泛的時分多路復(fù)用是貝爾系統(tǒng)的目前，應(yīng)用最廣泛的時分多路復(fù)用是貝爾系統(tǒng)的T1載波。載波。T1載波是將載波是將24路音頻信道復(fù)用路音頻信道復(fù)用在一條通信線路上，每路音頻信號在送到多路復(fù)用器之前，要通過一個脈沖編碼調(diào)制在一條通信線路上，每路音頻信號在送到多路復(fù)用器之前，要通過一個脈沖編碼調(diào)制（Pu

42、lse Code Modulation，PCM）編碼器，編碼器每秒取樣）編碼器，編碼器每秒取樣8000次。次。24路信號的每一路信號的每一路，輪流將一個字節(jié)插入到幀中，每個字節(jié)的長度為路，輪流將一個字節(jié)插入到幀中，每個字節(jié)的長度為8位，其中位，其中7位是數(shù)據(jù)位，位是數(shù)據(jù)位，1位用于信位用于信道控制。每幀由道控制。每幀由 248= 192位組成，附加位組成，附加1bit作為幀的開始標(biāo)志位，所以每幀共有作為幀的開始標(biāo)志位，所以每幀共有193bit。由于發(fā)送一幀需要。由于發(fā)送一幀需要125 ms，一秒鐘可以發(fā)送，一秒鐘可以發(fā)送8000幀。因此幀。因此T1載波的數(shù)據(jù)傳輸速載波的數(shù)據(jù)傳輸速率為：率為：1

43、93bit8000=1544000bps=1544Kbps=1.544Mbps 時分多路復(fù)用時分多路復(fù)用波分多路復(fù)用（波分多路復(fù)用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）什么叫波分復(fù)用？所謂波分復(fù)用就是在同一根光纖內(nèi)傳輸多路不同波長的光信號，以提什么叫波分復(fù)用？所謂波分復(fù)用就是在同一根光纖內(nèi)傳輸多路不同波長的光信號，以提高單根光纖的傳輸能力。因為目前光通信的光源在光通信的高單根光纖的傳輸能力。因為目前光通信的光源在光通信的“窗口窗口”上只占用了很窄的上只占用了很窄的一部分，還有很大的范圍沒有利用。也可以這樣認(rèn)為：一部分，還有很大的范圍沒有利用。也可以這樣認(rèn)為

44、：WDM是是FDM應(yīng)用于光纖信道的應(yīng)用于光纖信道的一個變例。如果讓不同波長的光信號在同一根光纖上傳輸而互不干擾，利用多個波長適一個變例。如果讓不同波長的光信號在同一根光纖上傳輸而互不干擾，利用多個波長適當(dāng)錯開的光源同時在一根光纖上傳送各自攜帶的信息，就可以大大增加所傳輸?shù)男畔⑷莓?dāng)錯開的光源同時在一根光纖上傳送各自攜帶的信息，就可以大大增加所傳輸?shù)男畔⑷萘?。由于是用不同的波長傳送各自的信息，因此即使在同一根光纖上也不會相互干擾。量。由于是用不同的波長傳送各自的信息，因此即使在同一根光纖上也不會相互干擾。在接收端轉(zhuǎn)換成電信號時，可以獨(dú)立地保持每一個不同波長的光源所傳送的信息。這種在接收端轉(zhuǎn)換成電信

45、號時，可以獨(dú)立地保持每一個不同波長的光源所傳送的信息。這種方式就叫做方式就叫做“波分復(fù)用波分復(fù)用”。其基本原理如圖。其基本原理如圖1-9所示。所示。波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用 如果將一系列載有信息的不同波長的光載波，在光頻域內(nèi)以如果將一系列載有信息的不同波長的光載波，在光頻域內(nèi)以1至幾百納米的波長間隔合至幾百納米的波長間隔合在一起沿單根光纖傳輸，在接收端再用一定的方法，將各個不同波長的光載波分開。在在一起沿單根光纖傳輸，在接收端再用一定的方法，將各個不同波長的光載波分開。在光纖的工作窗口上安排光纖的工作窗口上安排100個波長不同的光源，同時在一根光纖上傳送各自攜帶的信息，個波長不同的光源，同時在

46、一根光纖上傳送各自攜帶的信息，就能使光纖通信系統(tǒng)的容量提高就能使光纖通信系統(tǒng)的容量提高100倍。倍。碼分多址（碼分多址（Code Division Multiple Access，CDMA）它是采用地址碼和時間、頻率共同區(qū)分信道的方式。它是采用地址碼和時間、頻率共同區(qū)分信道的方式。CDMA的特征是每個用戶具有特定的特征是每個用戶具有特定的地址碼，而地址碼之間相互具有正交性，因此各用戶信息的發(fā)射信號在頻率、時間和的地址碼，而地址碼之間相互具有正交性，因此各用戶信息的發(fā)射信號在頻率、時間和空間上都可能重疊，從而使有限的頻率資源得到利用?？臻g上都可能重疊，從而使有限的頻率資源得到利用。CDMA是在擴(kuò)

47、頻技術(shù)上發(fā)展起來的無線通信技術(shù)，即將需要傳送的具有一定信號帶寬的是在擴(kuò)頻技術(shù)上發(fā)展起來的無線通信技術(shù)，即將需要傳送的具有一定信號帶寬的信息數(shù)據(jù)，用一個帶寬遠(yuǎn)大于信號帶寬的高速偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號的帶寬信息數(shù)據(jù)，用一個帶寬遠(yuǎn)大于信號帶寬的高速偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴(kuò)展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。接收端也使用完全相同的偽隨機(jī)碼，對接收的帶寬被擴(kuò)展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。接收端也使用完全相同的偽隨機(jī)碼，對接收的帶寬信號作相關(guān)處理，把寬帶信號換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號即解擴(kuò)，以實現(xiàn)信息通信。不信號作相關(guān)處理，把寬帶信號換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號即解擴(kuò)，以實現(xiàn)信息通信。不同的移動臺

48、（或手機(jī)）可以使用同一個頻率，但是每個移動臺（或手機(jī)）都被分配帶有同的移動臺（或手機(jī)）可以使用同一個頻率，但是每個移動臺（或手機(jī)）都被分配帶有一個獨(dú)特的一個獨(dú)特的“碼序列碼序列”，該序列碼與所有別的，該序列碼與所有別的“碼序列碼序列”都不相同，因為是靠不同的都不相同，因為是靠不同的“碼序列碼序列”來區(qū)分不同的移動臺（或手機(jī)），所以各個用戶相互之間也沒有干擾，從而來區(qū)分不同的移動臺（或手機(jī)），所以各個用戶相互之間也沒有干擾，從而達(dá)到了多路復(fù)用的目的。達(dá)到了多路復(fù)用的目的?？辗侄嘀罚辗侄嘀罚⊿pace Division Multiple Access，SDMA）這種技術(shù)是將空間分割構(gòu)成不同的信道

49、，從而實現(xiàn)頻率的重復(fù)使用，達(dá)到信道增容的目這種技術(shù)是將空間分割構(gòu)成不同的信道，從而實現(xiàn)頻率的重復(fù)使用，達(dá)到信道增容的目的。舉例來說，在一顆衛(wèi)星上使用多個天線，各個天線的波束射向地球表面的不同區(qū)域，的。舉例來說，在一顆衛(wèi)星上使用多個天線，各個天線的波束射向地球表面的不同區(qū)域，地面上不同地區(qū)的地球站，它們在同一時間，即使使用相同的頻率進(jìn)行工作，它們之間地面上不同地區(qū)的地球站，它們在同一時間，即使使用相同的頻率進(jìn)行工作，它們之間也不會形成干擾。也不會形成干擾。SDMA系統(tǒng)的處理程序如下：系統(tǒng)的處理程序如下： （1）系統(tǒng)將首先對來自所有天線中的信號進(jìn)行快照或取樣，然后將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，）系統(tǒng)將首先對

50、來自所有天線中的信號進(jìn)行快照或取樣，然后將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，并存儲在內(nèi)存中。并存儲在內(nèi)存中。（2）計算機(jī)中的）計算機(jī)中的SDMA處理器將立即分析樣本，對無線環(huán)境進(jìn)行評估，確認(rèn)用戶、干擾處理器將立即分析樣本，對無線環(huán)境進(jìn)行評估，確認(rèn)用戶、干擾源及其所在的位置。源及其所在的位置。（3）處理器對天線信號的組合方式進(jìn)行計算，力爭最佳地恢復(fù)用戶的信號。借助這種策）處理器對天線信號的組合方式進(jìn)行計算，力爭最佳地恢復(fù)用戶的信號。借助這種策略，每位用戶的信號接收質(zhì)量將大大提高，而其他用戶的信號或干擾信號則會遭到屏蔽。略，每位用戶的信號接收質(zhì)量將大大提高，而其他用戶的信號或干擾信號則會遭到屏蔽。（4）系統(tǒng)將進(jìn)行

51、模擬計算，使天線陣列可以有選擇地向空間發(fā)送信號。在此基礎(chǔ)上，每）系統(tǒng)將進(jìn)行模擬計算，使天線陣列可以有選擇地向空間發(fā)送信號。在此基礎(chǔ)上，每位用戶的信號都可以通過單獨(dú)的通信信道位用戶的信號都可以通過單獨(dú)的通信信道空間信道實現(xiàn)高效的傳輸?？臻g信道實現(xiàn)高效的傳輸。（5）在上述處理的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)就能夠在每條空間信道上發(fā)送和接收信號，從而使這些）在上述處理的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)就能夠在每條空間信道上發(fā)送和接收信號，從而使這些信道成為雙向信道。信道成為雙向信道。利用上述流程，利用上述流程，SDMA系統(tǒng)就能夠在一條普通信道上創(chuàng)建大量的頻分、時分或碼分雙向空系統(tǒng)就能夠在一條普通信道上創(chuàng)建大量的頻分、時分或碼分雙向空間信

52、道，每一條信道都可以完全獲得整個陣列的增益和抗干擾功能。從理論上而言，帶間信道，每一條信道都可以完全獲得整個陣列的增益和抗干擾功能。從理論上而言，帶有有m個單元的陣列能夠在每條普通信道上支持個單元的陣列能夠在每條普通信道上支持m條空間信道。但在實際應(yīng)用中支持的信道條空間信道。但在實際應(yīng)用中支持的信道數(shù)量將略低于這個數(shù)目，具體情況則取決于環(huán)境。由此可見，數(shù)量將略低于這個數(shù)目，具體情況則取決于環(huán)境。由此可見，SDMA系統(tǒng)可使系統(tǒng)容量成系統(tǒng)可使系統(tǒng)容量成倍增加，使得系統(tǒng)在有限的頻譜內(nèi)可以支持更多的用戶，從而成倍地提高頻譜使用效率。倍增加，使得系統(tǒng)在有限的頻譜內(nèi)可以支持更多的用戶，從而成倍地提高頻譜使

53、用效率。近幾十年來，無線通信經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字，從固定到移動的重大變革。而就移動通信近幾十年來，無線通信經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字，從固定到移動的重大變革。而就移動通信而言，為了更有效地利用有限的無線頻率資源，時分多址技術(shù)（而言，為了更有效地利用有限的無線頻率資源，時分多址技術(shù)（TDMA）、頻分多址技術(shù)）、頻分多址技術(shù)（FDMA）、碼分多址技術(shù)（）、碼分多址技術(shù)（CDMA）得到了廣泛的應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上建立了）得到了廣泛的應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上建立了GSM和和CDMA（是區(qū)別于（是區(qū)別于3G的窄帶的窄帶CDMA）兩大主要的移動通信網(wǎng)絡(luò)。就技術(shù)而言，現(xiàn)有的這）兩大主要的移動通信網(wǎng)絡(luò)。就技術(shù)而言，現(xiàn)有的這三種

54、多址技術(shù)已經(jīng)得到了充分的應(yīng)用，頻譜的使用效率已經(jīng)發(fā)揮到了極限?？辗侄嘀芳既N多址技術(shù)已經(jīng)得到了充分的應(yīng)用，頻譜的使用效率已經(jīng)發(fā)揮到了極限?？辗侄嘀芳夹g(shù)（術(shù)（SDMA）則突破了傳統(tǒng)的三維思維模式，在傳統(tǒng)的三維技術(shù)的基礎(chǔ)上，在第四維空間）則突破了傳統(tǒng)的三維思維模式，在傳統(tǒng)的三維技術(shù)的基礎(chǔ)上，在第四維空間上極大地拓寬了頻譜的使用方式，使得移動用戶僅僅由于空間位置的不同而復(fù)用同一個上極大地拓寬了頻譜的使用方式，使得移動用戶僅僅由于空間位置的不同而復(fù)用同一個傳統(tǒng)的物理信道成為可能，并將移動通信技術(shù)引入了一個更為嶄新的領(lǐng)域。傳統(tǒng)的物理信道成為可能，并將移動通信技術(shù)引入了一個更為嶄新的領(lǐng)域。數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)

55、交換技術(shù)1電路交換電路交換在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)發(fā)展初期，人們根據(jù)電話交換原理，發(fā)展了電路交換方式。當(dāng)用戶要發(fā)信在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)發(fā)展初期，人們根據(jù)電話交換原理，發(fā)展了電路交換方式。當(dāng)用戶要發(fā)信息時，由源交換機(jī)根據(jù)信息要到達(dá)的目的地址，把線路接到那個目的交換機(jī)。這個過程息時，由源交換機(jī)根據(jù)信息要到達(dá)的目的地址，把線路接到那個目的交換機(jī)。這個過程稱為線路接續(xù)，是由所謂的聯(lián)絡(luò)信號經(jīng)存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式完成的，即根據(jù)用戶號碼或地址稱為線路接續(xù)，是由所謂的聯(lián)絡(luò)信號經(jīng)存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式完成的，即根據(jù)用戶號碼或地址（被叫），經(jīng)局間中繼線傳送給被叫交換局并轉(zhuǎn)被叫用戶。線路接通后，就形成了一條（被叫），經(jīng)局間中繼線傳送給被叫交換局并轉(zhuǎn)被叫

56、用戶。線路接通后，就形成了一條端對端（用戶終端和被叫用戶終端之間）的信息通路，在這條通路上雙方即可進(jìn)行通信。端對端（用戶終端和被叫用戶終端之間）的信息通路，在這條通路上雙方即可進(jìn)行通信。通信完畢，由通信雙方的某一方，向自己所屬的交換機(jī)發(fā)出拆除線路的要求，交換機(jī)收通信完畢，由通信雙方的某一方，向自己所屬的交換機(jī)發(fā)出拆除線路的要求，交換機(jī)收到此信號后就將此線路拆除，以供別的用戶呼叫使用。電路交換與電話交換方式的工作到此信號后就將此線路拆除，以供別的用戶呼叫使用。電路交換與電話交換方式的工作過程很類似。如圖過程很類似。如圖1-10所示。所示。電路交換示意圖電路交換示意圖 主機(jī)主機(jī)A要向主機(jī)要向主機(jī)D

57、傳送數(shù)據(jù)，首先要通過通信子網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)，首先要通過通信子網(wǎng)B和和C在在A和和D之間建立連接。首先主機(jī)之間建立連接。首先主機(jī)A向結(jié)點向結(jié)點B發(fā)送呼叫信號，其中含有要建立連接的主機(jī)發(fā)送呼叫信號，其中含有要建立連接的主機(jī)D的目的地址；結(jié)點的目的地址；結(jié)點B根據(jù)目的地址根據(jù)目的地址和路徑選擇算法，選擇下一個結(jié)點和路徑選擇算法，選擇下一個結(jié)點C，并向結(jié)點，并向結(jié)點C發(fā)送呼叫信號；結(jié)點發(fā)送呼叫信號；結(jié)點C根據(jù)目的地址和根據(jù)目的地址和路徑選擇算法，選擇目的主機(jī)路徑選擇算法，選擇目的主機(jī)D，并向主機(jī)，并向主機(jī)D發(fā)送呼叫信號；主機(jī)發(fā)送呼叫信號；主機(jī)D如果接受呼叫請求，如果接受呼叫請求，它一方面建立連接，一方面通過

58、已建立的連接它一方面建立連接，一方面通過已建立的連接A-B-C-D，向主機(jī)，向主機(jī)A發(fā)送呼叫回應(yīng)包。發(fā)送呼叫回應(yīng)包。由于電路交換的接續(xù)路徑是采用物理連接的，在傳輸電路接續(xù)后，控制電路就與信息傳由于電路交換的接續(xù)路徑是采用物理連接的，在傳輸電路接續(xù)后，控制電路就與信息傳輸無關(guān)，所以電路交換方式的主要優(yōu)點是：數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速，不丟失且保持原來的輸無關(guān)，所以電路交換方式的主要優(yōu)點是：數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速，不丟失且保持原來的序列。缺點是在有的環(huán)境下，電路空閑時的信道容量被浪費(fèi)，而且數(shù)據(jù)傳輸階段的持續(xù)序列。缺點是在有的環(huán)境下，電路空閑時的信道容量被浪費(fèi)，而且數(shù)據(jù)傳輸階段的持續(xù)時間不長的話，電路建立和拆除

59、所用的時間也得不償失。因此它適合于系統(tǒng)間要求高質(zhì)時間不長的話，電路建立和拆除所用的時間也得不償失。因此它適合于系統(tǒng)間要求高質(zhì)量的大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r，其計費(fèi)方法一般按照預(yù)定的帶寬、距離和時間來計算。量的大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r，其計費(fèi)方法一般按照預(yù)定的帶寬、距離和時間來計算。報文交換報文交換20世紀(jì)世紀(jì)60年代和年代和70年代，為了獲得較好的信道利用率，出現(xiàn)了存儲年代，為了獲得較好的信道利用率，出現(xiàn)了存儲轉(zhuǎn)發(fā)的想法，這種交轉(zhuǎn)發(fā)的想法，這種交換方式就是報文交換。目前這種技術(shù)仍普遍應(yīng)用在某些領(lǐng)域（如電子信箱等）。換方式就是報文交換。目前這種技術(shù)仍普遍應(yīng)用在某些領(lǐng)域（如電子信箱等）。在報文交換中，不需要在兩

60、個站之間建立一條專用通路，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇菆笪?，即在報文交換中，不需要在兩個站之間建立一條專用通路，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇菆笪?，即是站點一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，長度不限且可變。傳送的方式采用存儲是站點一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，長度不限且可變。傳送的方式采用存儲-轉(zhuǎn)發(fā)方式，即一轉(zhuǎn)發(fā)方式，即一個站想要發(fā)送一個報文，它把一個目的地址附加在報文上，網(wǎng)絡(luò)結(jié)點根據(jù)報文上的目的個站想要發(fā)送一個報文，它把一個目的地址附加在報文上，網(wǎng)絡(luò)結(jié)點根據(jù)報文上的目的地址信息，把報文發(fā)送到下一個結(jié)點，一直逐個結(jié)點地轉(zhuǎn)送到目的結(jié)點。每個結(jié)點在收地址信息，把報文發(fā)送到下一個結(jié)點，一直逐個結(jié)點地轉(zhuǎn)送到目的結(jié)點。每個結(jié)點在收下整個報文之后