第3節(jié)通信技術(shù)入門(mén)

1、1.3 通信技術(shù)入門(mén)通信技術(shù)入門(mén)1.3.1 通信的基本原理通信的基本原理1.3.2 模擬通信與數(shù)字通信模擬通信與數(shù)字通信1.3.3 光纖通信和無(wú)線(xiàn)通信光纖通信和無(wú)線(xiàn)通信1.3.4 移動(dòng)通信移動(dòng)通信2第1章 信息技術(shù)概述1.3.1 通信的基本原理通信的基本原理（1） 通信系統(tǒng)的基本模型通信系統(tǒng)的基本模型（2） 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)（3） 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)3第1章 信息技術(shù)概述什么是通信什么是通信(communication)？n廣而言之，通信就是信息的廣而言之，通信就是信息的(遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)距離)傳遞與交流傳遞與交流n現(xiàn)代通信現(xiàn)代通信使用使用電波或光波傳遞信息電波或光波傳遞信息的技術(shù)，也稱(chēng)為電

2、的技術(shù)，也稱(chēng)為電信（信（telecommunication），如電報(bào)、電話(huà)、傳真、電子郵），如電報(bào)、電話(huà)、傳真、電子郵件、件、BBS、QQ等等n通信的發(fā)展歷史：通信的發(fā)展歷史：n1836年，英國(guó)建成第一條電報(bào)線(xiàn)路年，英國(guó)建成第一條電報(bào)線(xiàn)路(Morse電報(bào)電報(bào))n1876年，美國(guó)人年，美國(guó)人A.G.Bell研制成可供實(shí)用的電話(huà)研制成可供實(shí)用的電話(huà)n20世紀(jì)初，馬可尼實(shí)現(xiàn)了跨越大西洋的無(wú)線(xiàn)電報(bào)通信世紀(jì)初，馬可尼實(shí)現(xiàn)了跨越大西洋的無(wú)線(xiàn)電報(bào)通信n1918年出現(xiàn)收音機(jī)和無(wú)線(xiàn)電廣播年出現(xiàn)收音機(jī)和無(wú)線(xiàn)電廣播n1938年第一個(gè)電視臺(tái)開(kāi)始播出年第一個(gè)電視臺(tái)開(kāi)始播出n1940s 出現(xiàn)彩色電視出現(xiàn)彩色電視n1960

3、s 出現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)4第1章 信息技術(shù)概述對(duì)通信系統(tǒng)的一般要求對(duì)通信系統(tǒng)的一般要求n遠(yuǎn)距離：傳輸距離要遠(yuǎn)遠(yuǎn)距離：傳輸距離要遠(yuǎn)n低成本：傳輸成本要低低成本：傳輸成本要低n高速度：從發(fā)生到接收延遲時(shí)間要短高速度：從發(fā)生到接收延遲時(shí)間要短n可靠：傳輸?shù)男畔⒉荒苡绣e(cuò)誤可靠：傳輸?shù)男畔⒉荒苡绣e(cuò)誤n方便：任何時(shí)間和地點(diǎn)都能通信方便：任何時(shí)間和地點(diǎn)都能通信n安全：傳輸?shù)男畔⒁Ｃ?，不能泄漏安全：傳輸?shù)男畔⒁Ｃ埽荒苄孤?第1章 信息技術(shù)概述通信系統(tǒng)的模型通信系統(tǒng)的模型n通信的三要素：通信的三要素：信信 道道信源信源(宿宿)信宿信宿(源源)信信號(hào)號(hào)信信號(hào)號(hào)n舉例舉例:信道的任務(wù)是迅速、可靠而信道

4、的任務(wù)是迅速、可靠而準(zhǔn)確地將信號(hào)從信源傳輸?shù)綔?zhǔn)確地將信號(hào)從信源傳輸?shù)叫潘扌潘薇粋鬏數(shù)男畔⒍急仨氁员粋鬏數(shù)男畔⒍急仨氁阅撤N電某種電(或光或光)信號(hào)的形信號(hào)的形式才能進(jìn)行傳輸式才能進(jìn)行傳輸發(fā)送信息發(fā)送信息的設(shè)備的設(shè)備接收信息接收信息的設(shè)備的設(shè)備有線(xiàn)電話(huà)有線(xiàn)電話(huà)移動(dòng)電話(huà)移動(dòng)電話(huà)計(jì)算機(jī)通信計(jì)算機(jī)通信信源信源/信宿信宿電話(huà)座機(jī)電話(huà)座機(jī)手機(jī)手機(jī)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)信號(hào)信號(hào)話(huà)音經(jīng)電話(huà)機(jī)轉(zhuǎn)話(huà)音經(jīng)電話(huà)機(jī)轉(zhuǎn)換成為變化的電換成為變化的電流信號(hào)流信號(hào)話(huà)音經(jīng)電話(huà)機(jī)轉(zhuǎn)換成為話(huà)音經(jīng)電話(huà)機(jī)轉(zhuǎn)換成為壓縮編碼后的數(shù)字信號(hào)壓縮編碼后的數(shù)字信號(hào)編碼、打包后的數(shù)字信編碼、打包后的數(shù)字信號(hào)號(hào)信道信道電話(huà)線(xiàn)和中繼器電話(huà)線(xiàn)和中繼器等傳輸設(shè)備等傳輸設(shè)

5、備無(wú)線(xiàn)電波、基站等無(wú)線(xiàn)電波、基站等雙絞線(xiàn)、集線(xiàn)器、路由雙絞線(xiàn)、集線(xiàn)器、路由器、光纖等器、光纖等6第1章 信息技術(shù)概述模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)n通信系統(tǒng)中被傳輸?shù)男畔⒈仨氜D(zhuǎn)換成某種電信號(hào)通信系統(tǒng)中被傳輸?shù)男畔⒈仨氜D(zhuǎn)換成某種電信號(hào)(或光信號(hào)或光信號(hào)) 才能進(jìn)行傳輸才能進(jìn)行傳輸t數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)信號(hào)信號(hào)強(qiáng)度強(qiáng)度模擬信號(hào)模擬信號(hào)信號(hào)信號(hào)強(qiáng)度強(qiáng)度tn電信號(hào)電信號(hào)(或光信號(hào)或光信號(hào)) 有兩種形式：有兩種形式：n模擬信號(hào)形式模擬信號(hào)形式: 通過(guò)連續(xù)變化的物理通過(guò)連續(xù)變化的物理量（如信號(hào)的幅度）來(lái)表示信息，例量（如信號(hào)的幅度）來(lái)表示信息，例如人們打電話(huà)或者播音員播音時(shí)聲音如人們打電話(huà)或者播音員播音

6、時(shí)聲音經(jīng)話(huà)筒經(jīng)話(huà)筒(麥克風(fēng)麥克風(fēng))轉(zhuǎn)換得到的電信號(hào)；轉(zhuǎn)換得到的電信號(hào)；n數(shù)字信號(hào)形式數(shù)字信號(hào)形式: 使用有限個(gè)狀態(tài)使用有限個(gè)狀態(tài)(一般一般是是2個(gè)狀態(tài)個(gè)狀態(tài))來(lái)表示（編碼）信息，例來(lái)表示（編碼）信息，例如電報(bào)機(jī)、傳真機(jī)和計(jì)算機(jī)發(fā)出的信如電報(bào)機(jī)、傳真機(jī)和計(jì)算機(jī)發(fā)出的信號(hào)都是數(shù)字信號(hào)號(hào)都是數(shù)字信號(hào) 7第1章 信息技術(shù)概述模擬信號(hào)如何傳輸？模擬信號(hào)如何傳輸？n近距離傳輸：近距離傳輸：n直接傳輸直接傳輸 (如：如：MP3播放器播放器 耳機(jī)耳機(jī) ；計(jì)算機(jī)輸出信號(hào)；計(jì)算機(jī)輸出信號(hào) 投影儀投影儀)n遠(yuǎn)距離傳輸：遠(yuǎn)距離傳輸：n通過(guò)通過(guò)載波載波來(lái)傳輸模擬信號(hào)來(lái)傳輸模擬信號(hào)(如：廣播電臺(tái)如：廣播電臺(tái)收音機(jī)收音機(jī))

7、n調(diào)制的方法：調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相調(diào)制的方法：調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相n什么是什么是載波載波？ n研究發(fā)現(xiàn)，高頻振蕩的正弦波信號(hào)在長(zhǎng)距離通信中能夠比其他研究發(fā)現(xiàn)，高頻振蕩的正弦波信號(hào)在長(zhǎng)距離通信中能夠比其他信號(hào)傳送得更遠(yuǎn)。因此若把高頻振蕩的正弦波信號(hào)作為攜帶信信號(hào)傳送得更遠(yuǎn)。因此若把高頻振蕩的正弦波信號(hào)作為攜帶信息的息的載波，載波，把模擬信號(hào)放在把模擬信號(hào)放在(調(diào)制調(diào)制在在)載波上傳輸，則可比直接載波上傳輸，則可比直接傳輸遠(yuǎn)得多傳輸遠(yuǎn)得多8第1章 信息技術(shù)概述模擬信號(hào)如何進(jìn)行載波傳輸？模擬信號(hào)如何進(jìn)行載波傳輸？實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制與解調(diào)的設(shè)備分別稱(chēng)為實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制與解調(diào)的設(shè)備分別稱(chēng)為“調(diào)制調(diào)制器器”和和“解調(diào)器解調(diào)

8、器”：數(shù)字調(diào)制、解調(diào)器：數(shù)字調(diào)制、解調(diào)器：調(diào)制后的調(diào)制后的載波信號(hào)載波信號(hào)傳輸傳輸信號(hào)信號(hào)解調(diào)器解調(diào)器載波信號(hào)載波信號(hào)調(diào)制后的調(diào)制后的載波信號(hào)載波信號(hào)傳輸傳輸信號(hào)信號(hào)調(diào)制器調(diào)制器載波信號(hào)載波信號(hào)9第1章 信息技術(shù)概述小結(jié)小結(jié)1: 遠(yuǎn)距離通信必須使用遠(yuǎn)距離通信必須使用MODEM 通信一般是雙向進(jìn)行的，收發(fā)雙方都需要調(diào)制器與解調(diào)通信一般是雙向進(jìn)行的，收發(fā)雙方都需要調(diào)制器與解調(diào)器，它們通常做在一起，稱(chēng)為調(diào)制解調(diào)器器，它們通常做在一起，稱(chēng)為調(diào)制解調(diào)器(MODEM)信信 道道信源信源(宿宿)信宿信宿(源源)調(diào)制后調(diào)制后的載波的載波 信號(hào)信號(hào)調(diào)制后調(diào)制后的載波的載波 信號(hào)信號(hào)調(diào)制調(diào)制(解調(diào)解調(diào))器器(調(diào)制

9、調(diào)制)解調(diào)器解調(diào)器載波載波載波載波信源信號(hào)通過(guò)信源信號(hào)通過(guò)調(diào)調(diào)制器制器 調(diào)整載波調(diào)整載波的某個(gè)參數(shù)的某個(gè)參數(shù)(幅幅度、頻率或相位度、頻率或相位)到達(dá)目的地后，使用到達(dá)目的地后，使用解調(diào)器解調(diào)器把載波所攜帶把載波所攜帶的信號(hào)檢測(cè)出來(lái)，恢的信號(hào)檢測(cè)出來(lái)，恢復(fù)為原始信號(hào)的形式復(fù)為原始信號(hào)的形式經(jīng)過(guò)調(diào)制后的載波經(jīng)過(guò)調(diào)制后的載波信號(hào)，攜帶著被傳信號(hào)，攜帶著被傳輸?shù)男盘?hào)在信道中輸?shù)男盘?hào)在信道中進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸10第1章 信息技術(shù)概述怎樣實(shí)現(xiàn)低成本傳輸？怎樣實(shí)現(xiàn)低成本傳輸？ n分析：分析： n通信系統(tǒng)中，傳輸線(xiàn)路的建設(shè)和維護(hù)成本占整個(gè)系統(tǒng)成本通信系統(tǒng)中，傳輸線(xiàn)路的建設(shè)和維護(hù)成本占整個(gè)系統(tǒng)成本的相

10、當(dāng)大的份額的相當(dāng)大的份額n一條傳輸線(xiàn)路（銅線(xiàn)、光纖、無(wú)線(xiàn)電波）的容量通常遠(yuǎn)超一條傳輸線(xiàn)路（銅線(xiàn)、光纖、無(wú)線(xiàn)電波）的容量通常遠(yuǎn)超過(guò)傳輸過(guò)傳輸1路用戶(hù)信號(hào)所需的能力路用戶(hù)信號(hào)所需的能力n采用的技術(shù)采用的技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)(Multiplexing)n多路信號(hào)使用同一條傳輸線(xiàn)同時(shí)進(jìn)行傳輸多路信號(hào)使用同一條傳輸線(xiàn)同時(shí)進(jìn)行傳輸n方法：方法：n頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用（FDM）n時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用（TDM）n波分多路復(fù)用（波分多路復(fù)用（WDM）11第1章 信息技術(shù)概述頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用(Frequency Division Multiplexing, FDM) n思想：將每個(gè)通信終端

11、發(fā)送的信號(hào)調(diào)制在不同頻率的載波上，通思想：將每個(gè)通信終端發(fā)送的信號(hào)調(diào)制在不同頻率的載波上，通過(guò)頻分多路復(fù)用器過(guò)頻分多路復(fù)用器(MUX)將它們復(fù)合成為一個(gè)信號(hào)，然后在同一將它們復(fù)合成為一個(gè)信號(hào)，然后在同一傳輸線(xiàn)路上進(jìn)行傳輸。抵達(dá)接收端之后，借助分路器傳輸線(xiàn)路上進(jìn)行傳輸。抵達(dá)接收端之后，借助分路器(DEMUX)把把不同頻率的載波分離出來(lái)，送到不同的接收設(shè)備不同頻率的載波分離出來(lái)，送到不同的接收設(shè)備n工作原理：工作原理： DEMUX MUX 共享的傳輸信道共享的傳輸信道載波頻率載波頻率f1調(diào)制調(diào)制調(diào)制調(diào)制載波頻率載波頻率fn載波頻率載波頻率f1解調(diào)解調(diào)解調(diào)解調(diào)載波頻率載波頻率fnf將不同頻率將不同頻

12、率的載波信號(hào)的載波信號(hào)合成在一起合成在一起使用一組濾波器使用一組濾波器分解出不同頻率分解出不同頻率的載波信號(hào)的載波信號(hào)12第1章 信息技術(shù)概述時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用(Time Division Multiplexing, TDM) n思想：各通信終端思想：各通信終端（計(jì)算機(jī)、電話(huà)計(jì)算機(jī)、電話(huà)）以規(guī)定的順序和時(shí)以規(guī)定的順序和時(shí)間輪流使用同一傳輸線(xiàn)路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸間輪流使用同一傳輸線(xiàn)路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸n工作原理：工作原理： H F G E D C B A傳輸線(xiàn)路傳輸線(xiàn)路時(shí)間片時(shí)間片 G C終端終端 1終端終端 2終端終端 3終端終端 4 H D F B E A多路復(fù)用器多路復(fù)用器 4 3 2 1 4

13、3 2 1數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)tMultiplexer多路分路器多路分路器終端甲終端甲終端乙終端乙終端丙終端丙終端丁終端丁 E A F B G C H DDemultiplexer13第1章 信息技術(shù)概述小結(jié)小結(jié)2: 多路復(fù)用可以降低通信成本多路復(fù)用可以降低通信成本n通信系統(tǒng)的原理示意圖通信系統(tǒng)的原理示意圖復(fù)用復(fù)用（分路（分路信道信道信源信源（宿）（宿）調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器信源信源（宿）（宿）調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器信源信源（宿）（宿）調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器復(fù)用復(fù)用（分路（分路信源信源（宿）（宿）調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器信源信源（宿）（宿）調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器信源信源（宿）（宿）調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器多路復(fù)用技術(shù)使得

14、成千上多路復(fù)用技術(shù)使得成千上萬(wàn)路通信可以在同一條傳萬(wàn)路通信可以在同一條傳輸線(xiàn)上同時(shí)進(jìn)行，大大節(jié)輸線(xiàn)上同時(shí)進(jìn)行，大大節(jié)省了通信成本省了通信成本頻分多路、時(shí)分多路和波頻分多路、時(shí)分多路和波分多路等技術(shù)可以同時(shí)使分多路等技術(shù)可以同時(shí)使用，以提高復(fù)用效率用，以提高復(fù)用效率14第1章 信息技術(shù)概述1.3.2 模擬通信與數(shù)字通信模擬通信與數(shù)字通信（1） 模擬通信模擬通信（2） 數(shù)字通信數(shù)字通信（3） 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)15第1章 信息技術(shù)概述模擬通信模擬通信n信源產(chǎn)生的模擬信號(hào)直接進(jìn)行傳輸或者通過(guò)對(duì)載波調(diào)制信源產(chǎn)生的模擬信號(hào)直接進(jìn)行傳輸或者通過(guò)對(duì)載波調(diào)制后進(jìn)行傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)稱(chēng)為后進(jìn)行傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)稱(chēng)

15、為模擬通信技術(shù)模擬通信技術(shù) n應(yīng)用：應(yīng)用：n(傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的)有線(xiàn)載波電話(huà)有線(xiàn)載波電話(huà)n無(wú)線(xiàn)電廣播無(wú)線(xiàn)電廣播n電視（衛(wèi)星電視、數(shù)字有線(xiàn)電視除外）電視（衛(wèi)星電視、數(shù)字有線(xiàn)電視除外）n優(yōu)點(diǎn)：歷史長(zhǎng)，技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低優(yōu)點(diǎn)：歷史長(zhǎng)，技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低n缺點(diǎn)：在信號(hào)的調(diào)制和傳輸過(guò)程中易受噪聲干擾，傳輸缺點(diǎn)：在信號(hào)的調(diào)制和傳輸過(guò)程中易受噪聲干擾，傳輸質(zhì)量不夠穩(wěn)定質(zhì)量不夠穩(wěn)定n趨勢(shì)：已經(jīng)越來(lái)越多地被數(shù)字通信所取代趨勢(shì)：已經(jīng)越來(lái)越多地被數(shù)字通信所取代 16第1章 信息技術(shù)概述模擬通信技術(shù)應(yīng)用舉例模擬通信技術(shù)應(yīng)用舉例n家庭計(jì)算機(jī)用戶(hù)通過(guò)電話(huà)撥號(hào)接入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)家庭計(jì)算機(jī)用戶(hù)通過(guò)電話(huà)撥號(hào)接入計(jì)算機(jī)網(wǎng)

16、絡(luò)調(diào)制解調(diào)器把計(jì)算機(jī)送出的調(diào)制解調(diào)器把計(jì)算機(jī)送出的數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào),采用數(shù)字調(diào)制采用數(shù)字調(diào)制(頻頻移鍵控或相移鍵控移鍵控或相移鍵控)的方法的方法,調(diào)制成為適合于在用戶(hù)電話(huà)調(diào)制成為適合于在用戶(hù)電話(huà)線(xiàn)上傳輸?shù)囊纛l模擬信號(hào)線(xiàn)上傳輸?shù)囊纛l模擬信號(hào)因特網(wǎng)服務(wù)提供商把因特網(wǎng)服務(wù)提供商把接收到的模擬信號(hào)，接收到的模擬信號(hào)，通過(guò)解調(diào)器恢復(fù)成數(shù)通過(guò)解調(diào)器恢復(fù)成數(shù)字信號(hào)送給計(jì)算機(jī)字信號(hào)送給計(jì)算機(jī)n目前電話(huà)上網(wǎng)的最高傳輸速率：目前電話(huà)上網(wǎng)的最高傳輸速率： 56Kbps因特網(wǎng)服務(wù)提供商因特網(wǎng)服務(wù)提供商(ISP)(ISP)家庭用戶(hù)家庭用戶(hù)音頻模擬信號(hào)在本音頻模擬信號(hào)在本地電話(huà)網(wǎng)中，采用地電話(huà)網(wǎng)中，采用模擬傳輸技術(shù)進(jìn)行模

17、擬傳輸技術(shù)進(jìn)行傳輸傳輸17第1章 信息技術(shù)概述什么是數(shù)字通信？什么是數(shù)字通信？n將信源產(chǎn)生的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)（或信源直接產(chǎn)將信源產(chǎn)生的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)（或信源直接產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)）之后，直接進(jìn)行傳輸或通過(guò)用數(shù)字信號(hào)對(duì)生數(shù)字信號(hào)）之后，直接進(jìn)行傳輸或通過(guò)用數(shù)字信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行數(shù)字調(diào)制來(lái)傳輸信息的技術(shù)稱(chēng)為載波進(jìn)行數(shù)字調(diào)制來(lái)傳輸信息的技術(shù)稱(chēng)為數(shù)字通信數(shù)字通信n數(shù)字通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：數(shù)字通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：n抗干擾能力強(qiáng)，差錯(cuò)可控制，無(wú)噪聲積累，傳輸質(zhì)量高抗干擾能力強(qiáng)，差錯(cuò)可控制，無(wú)噪聲積累，傳輸質(zhì)量高n靈活性好，能適應(yīng)多種應(yīng)用需求，聲音、圖像、數(shù)據(jù)均可傳輸靈活性好，能適應(yīng)多種應(yīng)用需求，聲音、圖像、數(shù)

18、據(jù)均可傳輸n傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)可以直接由計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理和處理傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)可以直接由計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理和處理n數(shù)字信號(hào)的加密比模擬信號(hào)容易，所以通信的安全性高數(shù)字信號(hào)的加密比模擬信號(hào)容易，所以通信的安全性高n數(shù)字電路容易用超大規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)，有利于通信設(shè)備的小數(shù)字電路容易用超大規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)，有利于通信設(shè)備的小型化、微型化，也降低了功耗型化、微型化，也降低了功耗 18第1章 信息技術(shù)概述數(shù)字通信技術(shù)應(yīng)用舉例數(shù)字通信技術(shù)應(yīng)用舉例n衛(wèi)星電視數(shù)字傳輸：用數(shù)字傳輸技術(shù)傳輸模擬信號(hào)衛(wèi)星電視數(shù)字傳輸：用數(shù)字傳輸技術(shù)傳輸模擬信號(hào) 數(shù)字傳輸技術(shù)數(shù)字傳輸技術(shù)數(shù)字?jǐn)?shù)字調(diào)制調(diào)制數(shù)字?jǐn)?shù)字解調(diào)解調(diào)編碼器編碼器解

19、碼器解碼器在空中傳輸在空中傳輸?shù)碾姶挪ㄆ鞯碾姶挪ㄆ麟娨曅盘?hào)電視信號(hào)發(fā)射器發(fā)射器電視信號(hào)電視信號(hào)接收器接收器載波載波載波載波電視圖像電視圖像及其伴音及其伴音電視機(jī)電視機(jī)數(shù)字信號(hào)經(jīng)調(diào)制和復(fù)數(shù)字信號(hào)經(jīng)調(diào)制和復(fù)用后由天線(xiàn)發(fā)送至衛(wèi)用后由天線(xiàn)發(fā)送至衛(wèi)星，再由衛(wèi)星進(jìn)行轉(zhuǎn)星，再由衛(wèi)星進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，被衛(wèi)星地面接收發(fā)，被衛(wèi)星地面接收站所接收站所接收電視臺(tái)的節(jié)目在發(fā)送到電視臺(tái)的節(jié)目在發(fā)送到衛(wèi)星去傳輸之前，先要衛(wèi)星去傳輸之前，先要把圖像和伴音信號(hào)進(jìn)行把圖像和伴音信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，還要進(jìn)行數(shù)據(jù)數(shù)字化，還要進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮壓縮 地面站對(duì)接收到的信號(hào)地面站對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼后恢復(fù)進(jìn)行解調(diào)、解碼后恢復(fù)為模擬信號(hào)，再經(jīng)由有為模

20、擬信號(hào)，再經(jīng)由有線(xiàn)電視電纜送到用戶(hù)電線(xiàn)電視電纜送到用戶(hù)電視機(jī)上播放視機(jī)上播放19第1章 信息技術(shù)概述數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) n數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率(簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)據(jù)速率簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)據(jù)速率, data rate)n指實(shí)際進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)單位時(shí)間內(nèi)傳送的二進(jìn)位數(shù)目指實(shí)際進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)單位時(shí)間內(nèi)傳送的二進(jìn)位數(shù)目n計(jì)量單位：計(jì)量單位： “位位/秒秒”(bps) 、“千位千位/秒秒”(kbps) 、“兆位兆位/秒秒”(Mbps) 或或“千兆位千兆位/秒秒”(Gbps)等等n信道帶寬信道帶寬(也稱(chēng)為信道容量也稱(chēng)為信道容量, bandwidth)n一個(gè)信道允許的最大數(shù)據(jù)傳輸速率一個(gè)信道允許

21、的最大數(shù)據(jù)傳輸速率n信道帶寬與采用的傳輸介質(zhì)、傳輸距離、多路復(fù)用方法、調(diào)制解調(diào)方法信道帶寬與采用的傳輸介質(zhì)、傳輸距離、多路復(fù)用方法、調(diào)制解調(diào)方法等密切相關(guān)等密切相關(guān)n誤碼率誤碼率(error rate)n指數(shù)據(jù)傳輸中規(guī)定時(shí)間內(nèi)出錯(cuò)數(shù)據(jù)占被傳輸數(shù)據(jù)總數(shù)的比例指數(shù)據(jù)傳輸中規(guī)定時(shí)間內(nèi)出錯(cuò)數(shù)據(jù)占被傳輸數(shù)據(jù)總數(shù)的比例n端端延遲端端延遲(end-end delay)n指數(shù)據(jù)從信源傳送到信宿所花費(fèi)的時(shí)間。指數(shù)據(jù)從信源傳送到信宿所花費(fèi)的時(shí)間。20第1章 信息技術(shù)概述1.3.3 光纖通信與無(wú)線(xiàn)通信光纖通信與無(wú)線(xiàn)通信（1） 傳輸介質(zhì)的類(lèi)型與特點(diǎn)傳輸介質(zhì)的類(lèi)型與特點(diǎn)（2） 光纖通信光纖通信（3） 無(wú)線(xiàn)通信無(wú)線(xiàn)通信2

22、1第1章 信息技術(shù)概述傳輸介質(zhì)的類(lèi)型與特點(diǎn)傳輸介質(zhì)的類(lèi)型與特點(diǎn)介質(zhì)介質(zhì)類(lèi)型類(lèi)型特點(diǎn)特點(diǎn)應(yīng)用應(yīng)用金屬金屬導(dǎo)體導(dǎo)體雙絞線(xiàn)雙絞線(xiàn)成本低，易受外部高頻電磁波成本低，易受外部高頻電磁波干擾，誤碼率較高；傳輸距離干擾，誤碼率較高；傳輸距離有限有限固定電話(huà)本地回固定電話(huà)本地回路、計(jì)算機(jī)局域路、計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)網(wǎng)同軸電纜同軸電纜 傳輸特性和屏蔽特性良好，可傳輸特性和屏蔽特性良好，可作為傳輸干線(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸載波作為傳輸干線(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸載波信號(hào)，但成本較高信號(hào)，但成本較高固定電話(huà)中繼線(xiàn)固定電話(huà)中繼線(xiàn)路、有線(xiàn)電視接路、有線(xiàn)電視接入入光導(dǎo)光導(dǎo)纖維纖維光纜光纜傳輸損耗小，通訊距離長(zhǎng)，容量傳輸損耗小，通訊距離長(zhǎng)，容量大，大，屏蔽

23、特性非常好，屏蔽特性非常好，不易被竊不易被竊聽(tīng)，重量輕，便于運(yùn)輸和鋪設(shè)。聽(tīng)，重量輕，便于運(yùn)輸和鋪設(shè)。缺點(diǎn)是精確連接兩根光纖很困難缺點(diǎn)是精確連接兩根光纖很困難電話(huà)、電視等通電話(huà)、電視等通信系統(tǒng)的遠(yuǎn)程干信系統(tǒng)的遠(yuǎn)程干線(xiàn)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的干線(xiàn)的干線(xiàn)無(wú)線(xiàn)電波無(wú)線(xiàn)電波微波微波紅外線(xiàn)紅外線(xiàn)激光激光建設(shè)費(fèi)用低，抗災(zāi)能力強(qiáng)，容量建設(shè)費(fèi)用低，抗災(zāi)能力強(qiáng)，容量大，無(wú)線(xiàn)接入使得通信更加方便大，無(wú)線(xiàn)接入使得通信更加方便. .但易被竊聽(tīng)、易受干擾但易被竊聽(tīng)、易受干擾廣播，電視，移廣播，電視，移動(dòng)通信系統(tǒng)，計(jì)動(dòng)通信系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)算機(jī)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)22第1章 信息技術(shù)概述雙絞線(xiàn)和同軸電纜雙絞線(xiàn)和同軸電纜n原理

24、：利用電流原理：利用電流(電壓電壓)傳輸信息傳輸信息n雙絞線(xiàn)分類(lèi)雙絞線(xiàn)分類(lèi)n3類(lèi)線(xiàn)類(lèi)線(xiàn)(10 Mb/s)；5類(lèi)線(xiàn)類(lèi)線(xiàn)(100Mb/s)； 6類(lèi)線(xiàn)類(lèi)線(xiàn)(200Mb/s)n無(wú)屏蔽雙絞線(xiàn)無(wú)屏蔽雙絞線(xiàn) (UTP)；屏蔽雙絞線(xiàn)；屏蔽雙絞線(xiàn) (STP)同軸電纜同軸電纜內(nèi)層導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)層導(dǎo)線(xiàn)金屬屏蔽金屬屏蔽外絕緣層外絕緣層絕緣體絕緣體n同軸電纜分類(lèi)同軸電纜分類(lèi)n基帶同軸電纜（基帶同軸電纜（5050）n傳輸數(shù)字信號(hào)傳輸數(shù)字信號(hào)n寬帶同軸電纜（寬帶同軸電纜（7575）n傳輸模擬信號(hào)傳輸模擬信號(hào)信號(hào)線(xiàn)信號(hào)線(xiàn)地線(xiàn)地線(xiàn)套管套管無(wú)屏蔽雙絞線(xiàn)無(wú)屏蔽雙絞線(xiàn)23第1章 信息技術(shù)概述光纖與光纜光纖與光纜多根光纖多根光纖保護(hù)層保護(hù)層防

25、止光泄漏的吸收外殼防止光泄漏的吸收外殼起保護(hù)作用的防護(hù)層起保護(hù)作用的防護(hù)層外絕緣層外絕緣層光線(xiàn)光線(xiàn)光波在光纖中的傳播光波在光纖中的傳播n光導(dǎo)纖維（光導(dǎo)纖維（光線(xiàn)的入射角足夠大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)全反射，光線(xiàn)的入射角足夠大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)全反射，重復(fù)此過(guò)程，光就沿著光纖傳播下去重復(fù)此過(guò)程，光就沿著光纖傳播下去） 纖芯纖芯 包層包層保護(hù)層保護(hù)層光波光波n光纜光纜光光 纖纖保護(hù)層保護(hù)層24第1章 信息技術(shù)概述波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用(Wave Division Multiplexing, WDM) n為提高傳輸效率，為提高傳輸效率，1根光纖中可以同時(shí)傳輸幾種不同波長(zhǎng)的光波，每種根光纖中可以同時(shí)傳輸幾種不同波長(zhǎng)的

26、光波，每種光波各自傳輸自己所攜帶的信息，速率可達(dá)到光波各自傳輸自己所攜帶的信息，速率可達(dá)到 40G-100Gbit/sn原理：原理：光纖光纖發(fā)送端有發(fā)送端有N個(gè)個(gè)發(fā)送單元，它發(fā)送單元，它們各自發(fā)出不們各自發(fā)出不同波長(zhǎng)的光波同波長(zhǎng)的光波通過(guò)復(fù)用器（稱(chēng)通過(guò)復(fù)用器（稱(chēng)為合波器）合并為合波器）合并起來(lái)，進(jìn)入同一起來(lái)，進(jìn)入同一根光纖進(jìn)行傳輸根光纖進(jìn)行傳輸接收端用分路器接收端用分路器(稱(chēng)為稱(chēng)為分波器分波器)將不同波長(zhǎng)的將不同波長(zhǎng)的光分開(kāi)，分別送到各光分開(kāi)，分別送到各自的光電檢測(cè)器恢復(fù)自的光電檢測(cè)器恢復(fù)出原始信號(hào)出原始信號(hào)示意圖示意圖復(fù)合光復(fù)合光25第1章 信息技術(shù)概述光纖通信的發(fā)展與應(yīng)用光纖通信的發(fā)展與應(yīng)

27、用n從上世紀(jì)從上世紀(jì)80年代起，世界各國(guó)開(kāi)始大規(guī)模鋪設(shè)光纖通信線(xiàn)路，年代起，世界各國(guó)開(kāi)始大規(guī)模鋪設(shè)光纖通信線(xiàn)路，光纖傳輸網(wǎng)已經(jīng)成為幾乎所有現(xiàn)代通信的基礎(chǔ)平臺(tái)光纖傳輸網(wǎng)已經(jīng)成為幾乎所有現(xiàn)代通信的基礎(chǔ)平臺(tái)n高速光纖數(shù)字傳輸線(xiàn)路采用統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，稱(chēng)為同步數(shù)字系高速光纖數(shù)字傳輸線(xiàn)路采用統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，稱(chēng)為同步數(shù)字系列列(SDH)，又稱(chēng)為同步光纖網(wǎng)，又稱(chēng)為同步光纖網(wǎng)(SONET)，它既是電話(huà)和有線(xiàn)電，它既是電話(huà)和有線(xiàn)電視的骨干傳輸網(wǎng)，又是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的骨干網(wǎng)視的骨干傳輸網(wǎng)，又是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的骨干網(wǎng)26第1章 信息技術(shù)概述無(wú)線(xiàn)通信無(wú)線(xiàn)通信n原理：原理：模擬模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)信號(hào)或數(shù)字信號(hào)使用電磁波使用電磁波

28、調(diào)制后進(jìn)行調(diào)制后進(jìn)行傳輸傳輸1041051061071081091010101110121013101410151016 Hz雙絞線(xiàn)雙絞線(xiàn)同軸電纜同軸電纜AM廣播廣播FM廣播和廣播和TV衛(wèi)星衛(wèi)星地面微波地面微波光纖光纖紫外線(xiàn)紫外線(xiàn)紅外線(xiàn)紅外線(xiàn)可見(jiàn)光可見(jiàn)光微波微波無(wú)線(xiàn)電波無(wú)線(xiàn)電波超短波超短波中波中波短波短波電磁波的種類(lèi)與頻率范圍電磁波的種類(lèi)與頻率范圍 無(wú)線(xiàn)電波無(wú)線(xiàn)電波: :10104 4 10101111 (Hz) (Hz) 中波：中波： 0.3 0.3 3 (MHz) 3 (MHz) 短波：短波： 3 3 30 (MHz) 30 (MHz) 超短波：超短波： 30 30 300 (MHz) 3

29、00 (MHz) 微波：微波： 0.3 0.3 300 (GHz) 300 (GHz) 紅外線(xiàn)：紅外線(xiàn)： 10101111 10101414 (Hz) (Hz) 可見(jiàn)光：可見(jiàn)光： 10101414 (Hz) (Hz) 紫外線(xiàn)：紫外線(xiàn)： 10101414 10101616 (Hz) (Hz) 無(wú)線(xiàn)廣播無(wú)線(xiàn)廣播電視、通信電視、通信通信通信27第1章 信息技術(shù)概述微波通信微波通信n微波：微波：300MHz300GHz范圍內(nèi)范圍內(nèi)的電磁波，波長(zhǎng)為的電磁波，波長(zhǎng)為1 m1mmn特點(diǎn)：特點(diǎn)：n直線(xiàn)傳直線(xiàn)傳播播，不能沿地不能沿地球表面?zhèn)鞑ィo(wú)繞射球表面?zhèn)鞑ィo(wú)繞射性），需要每隔性），需要每隔幾十幾十公里公里

30、設(shè)立一個(gè)中繼站設(shè)立一個(gè)中繼站n容量大、可靠性高容量大、可靠性高n建設(shè)費(fèi)用低建設(shè)費(fèi)用低n抗災(zāi)能力強(qiáng)抗災(zāi)能力強(qiáng)n應(yīng)用：應(yīng)用：長(zhǎng)途電話(huà)、蜂窩移長(zhǎng)途電話(huà)、蜂窩移動(dòng)電話(huà)、全數(shù)字高清晰度動(dòng)電話(huà)、全數(shù)字高清晰度電視電視（HDTV）等等28第1章 信息技術(shù)概述衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信n衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信: : 中繼站在人造地球衛(wèi)星上的中繼站在人造地球衛(wèi)星上的一種微波通信一種微波通信n優(yōu)點(diǎn)：通信距離遠(yuǎn)、頻帶寬、容量大、優(yōu)點(diǎn)：通信距離遠(yuǎn)、頻帶寬、容量大、抗干擾強(qiáng)、通信穩(wěn)定抗干擾強(qiáng)、通信穩(wěn)定n缺點(diǎn)：造價(jià)高、技術(shù)復(fù)雜、有較大延時(shí)、缺點(diǎn)：造價(jià)高、技術(shù)復(fù)雜、有較大延時(shí)、同步軌道衛(wèi)星數(shù)目?jī)H同步軌道衛(wèi)星數(shù)目?jī)H180180顆顆赤道上方高

31、度為赤道上方高度為35800公里的地方為公里的地方為地球同地球同步軌道步軌道，衛(wèi)星的運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)一圈的衛(wèi)星的運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)一圈的周期相同周期相同，在地面上看這種衛(wèi)星好似靜止不，在地面上看這種衛(wèi)星好似靜止不動(dòng)。一顆同步軌道衛(wèi)星覆蓋約動(dòng)。一顆同步軌道衛(wèi)星覆蓋約120， 3顆同顆同步定點(diǎn)軌道衛(wèi)星步定點(diǎn)軌道衛(wèi)星可以覆蓋地球的幾乎全部面可以覆蓋地球的幾乎全部面積，進(jìn)行二十四小時(shí)的全天候通信積，進(jìn)行二十四小時(shí)的全天候通信29第1章 信息技術(shù)概述1.3.4 移動(dòng)通信移動(dòng)通信（1） 什么是移動(dòng)通信什么是移動(dòng)通信（2） 移動(dòng)通信原理移動(dòng)通信原理（3） 第第2代和第代和第3代移動(dòng)通信代移動(dòng)通信30第1章

32、 信息技術(shù)概述什么是移動(dòng)通信？什么是移動(dòng)通信？n處于移動(dòng)狀態(tài)的對(duì)象相互間的通信，如手機(jī)、無(wú)繩電話(huà)、尋呼系統(tǒng)等處于移動(dòng)狀態(tài)的對(duì)象相互間的通信，如手機(jī)、無(wú)繩電話(huà)、尋呼系統(tǒng)等n優(yōu)點(diǎn)：克服通信終端位置對(duì)用戶(hù)的限制，快速和及時(shí)地傳遞信息優(yōu)點(diǎn)：克服通信終端位置對(duì)用戶(hù)的限制，快速和及時(shí)地傳遞信息n由移動(dòng)臺(tái)、基站、移動(dòng)電話(huà)交換中心組成由移動(dòng)臺(tái)、基站、移動(dòng)電話(huà)交換中心組成基站基站移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)臺(tái)（手機(jī)）（手機(jī)）移動(dòng)電移動(dòng)電話(huà)交換話(huà)交換中心中心公用電話(huà)網(wǎng)公用電話(huà)網(wǎng)31第1章 信息技術(shù)概述蜂窩移動(dòng)通信原理蜂窩移動(dòng)通信原理n每每10km20km的區(qū)域稱(chēng)為單元（形似的區(qū)域稱(chēng)為單元（形似蜂窩），單元的中央建有一個(gè)基站，該蜂窩

33、），單元的中央建有一個(gè)基站，該單元內(nèi)所有手機(jī)都向該基站發(fā)送信號(hào)并單元內(nèi)所有手機(jī)都向該基站發(fā)送信號(hào)并接收基站發(fā)給的信號(hào)接收基站發(fā)給的信號(hào)n所有單元既相互分割，又彼此有所交疊，所有單元既相互分割，又彼此有所交疊，連成整個(gè)移動(dòng)通信服務(wù)網(wǎng)連成整個(gè)移動(dòng)通信服務(wù)網(wǎng)n所有基站都通過(guò)微波或電纜、光纜與移所有基站都通過(guò)微波或電纜、光纜與移動(dòng)交換中心通信動(dòng)交換中心通信n手機(jī)每個(gè)時(shí)刻都處于某個(gè)特定單元的基手機(jī)每個(gè)時(shí)刻都處于某個(gè)特定單元的基站控制之下，通話(huà)時(shí)使用兩個(gè)頻率（一站控制之下，通話(huà)時(shí)使用兩個(gè)頻率（一個(gè)上行頻率，一個(gè)下行頻率），同一單個(gè)上行頻率，一個(gè)下行頻率），同一單元內(nèi)同一時(shí)刻的不同手機(jī)使用不同的頻元內(nèi)同一時(shí)

34、刻的不同手機(jī)使用不同的頻率進(jìn)行通信，相互不影響率進(jìn)行通信，相互不影響n(yōu)每個(gè)蜂窩單元中有每個(gè)蜂窩單元中有200多個(gè)信道多個(gè)信道(GSM)。n相鄰單元不允許使用相相鄰單元不允許使用相同的頻率同的頻率，不相鄰單元不相鄰單元的頻率的頻率允許允許重用重用移動(dòng)移動(dòng)交換交換中心中心電話(huà)交電話(huà)交換中心換中心32第1章 信息技術(shù)概述第二代第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)移動(dòng)通信系統(tǒng)n傳輸?shù)氖菙?shù)字化的語(yǔ)音傳輸?shù)氖菙?shù)字化的語(yǔ)音/文字信號(hào)文字信號(hào)n使用頻段：使用頻段：900MHz/1800MHzn我國(guó)使用的我國(guó)使用的2種標(biāo)準(zhǔn)：種標(biāo)準(zhǔn)：nGSM（歐洲移動(dòng)通信系統(tǒng)，也稱(chēng)全球通、全數(shù)字系統(tǒng)（歐洲移動(dòng)通信系統(tǒng)，也稱(chēng)全球通、全數(shù)字系統(tǒng))n中國(guó)電信的中國(guó)電信的GSM網(wǎng)已基本實(shí)現(xiàn)縣以上城市的覆蓋網(wǎng)已基本實(shí)現(xiàn)縣以上城市的覆蓋, 接入號(hào)有接入號(hào)有139135、130n采用頻分多路復(fù)用技術(shù)采用頻分多路復(fù)用技術(shù)(分為分為124個(gè)上下行信道個(gè)上下行信道)和時(shí)分多路復(fù)用和時(shí)分多路復(fù)用(每每個(gè)信道個(gè)信道8個(gè)連接個(gè)連接)，每個(gè)蜂窩理論上支持，每個(gè)蜂窩理論上支持992個(gè)連接，實(shí)際上可有個(gè)連接，實(shí)際上可有200多個(gè)多個(gè)nCDMA (碼