北郵電路與信號考1第12章通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識-課件

第12通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識1第12通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識11目錄通信系統(tǒng)的質(zhì)量評價12-4通信系統(tǒng)的基本概念12-1通信介質(zhì)12-2通信的傳輸方式12-32目錄通信系統(tǒng)的質(zhì)量評價12-4通信系統(tǒng)的基本概念12-1通信212-1-1通信系統(tǒng)模型3傳遞信息的通道發(fā)出信息的基本設(shè)施接收信息的基本設(shè)施把待傳輸?shù)南⑥D(zhuǎn)換成原始電信號把接收到的原始電信號轉(zhuǎn)換成消息系統(tǒng)內(nèi)各種干擾影響的等效結(jié)果通信系統(tǒng)就是傳遞或交換信息所需的一切技術(shù)設(shè)備的總和，用以完成信息傳輸過程的技術(shù)系統(tǒng)的總稱。通信系統(tǒng)一般由以下幾部分組成。12-1-1通信系統(tǒng)模型3傳遞信息的通道發(fā)出信息的基本設(shè)施接312-1-14將信源發(fā)出的原始電信號變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘枏慕邮盏降男盘栔谢謴?fù)出相應(yīng)的原始電信號12-1-14將信源發(fā)出的原始電信號變換成適合在信道中傳輸?shù)?12-1-15AD轉(zhuǎn)換編碼調(diào)制解調(diào)解碼DA轉(zhuǎn)換12-1-15AD轉(zhuǎn)換解調(diào)512-1-2通信系統(tǒng)分類6有線通信是指傳輸媒質(zhì)為架空明線、電纜、光纜等形式的通信，其特點是媒質(zhì)能看得見，摸得著。常見的電纜主要包括平衡電纜（又稱雙絞線）和同軸電纜、光纖等。無線通信是指利用電磁波在空間傳播信號的通信形式，其特點是傳輸媒質(zhì)看不見、摸不著。無線通信常見的形式包括微波通信、短波通信、移動通信、衛(wèi)星通信、散射通信和激光通信等。有線通信無線通信按照傳輸媒質(zhì)分類12-1-2通信系統(tǒng)分類6有線通信是指傳輸媒質(zhì)為架空明線、電62.按信道中所傳信號的特征分按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，可以相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)。7模擬通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)2.按信道中所傳信號的特征分7模擬通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)73按工作頻段分按通信設(shè)備的工作頻率不同，通信系統(tǒng)可分為長波通信、中波通信、短波通信、微波通信等。8表1-1通信頻段、常用傳輸媒質(zhì)及主要用途頻率范圍波長頻段名稱常用傳輸媒介用途3Hz～

30kHz108～

104m甚低頻VLF有線線對超長波無線電音頻、電話、數(shù)據(jù)終端、長距離導(dǎo)航、時標(biāo)30～

300kHz104～

103m低頻LF有線線對長波無線電導(dǎo)航、信標(biāo)、電力線通信300k～

3MHz103～

102m中頻MF同軸電纜中波無線電調(diào)幅廣播、移動陸地通信、業(yè)余無線電3～

30MHz102～

10m高頻HF同軸電纜短波無線電移動無線電話、短波廣播、定點軍用通信、業(yè)余無線電30～

300MHz10～

lm甚高頻VHF同軸電纜超短波

/米波無線電電視、調(diào)頻廣播、空中管制、車輛通信、導(dǎo)航、集群通信、無線尋呼3按工作頻段分8表1-1通信頻段、常用傳輸媒質(zhì)及8頻率范圍波長頻段名稱常用傳輸媒介用途300MHz～

3GHz100～

10cm特高頻UHF波導(dǎo)微波

/分米波無線電電視、空間遙測、雷達導(dǎo)航、點對點通信、移動通信3～

30GHzl0～

lcm超高頻SHF波導(dǎo)微波

/厘米波無線電微波接力、衛(wèi)星和空間通信、雷達30～

300GHz10～

lmm極高頻EHF波導(dǎo)微波

/毫米波無線電雷達、微波接力、射電天文學(xué)105～

l07GHz3×10-4～

3×l0-6cm紅外、可見光、紫外光纖激光空間傳播光通信9頻率范圍波長頻段名稱常用傳輸媒介用途300MHz～94.按調(diào)制方式分根據(jù)是否采用調(diào)制，可將通信系統(tǒng)分為基帶傳輸和頻帶（調(diào)制）傳輸。基帶傳輸是將沒有經(jīng)過調(diào)制的信號直接傳送，如音頻市內(nèi)電話頻帶傳輸是對各種信號調(diào)制后再送到信道中傳輸?shù)目偡Q。接收端有相應(yīng)解調(diào)措施的通信方式5、按業(yè)務(wù)的不同分按通信業(yè)務(wù)分，通信系統(tǒng)可分為話務(wù)通信和非話務(wù)通信。104.按調(diào)制方式分101011按照通信業(yè)務(wù)特征分類按傳輸內(nèi)容分類：單媒體通信（如電話、傳真等）多媒體通信（如電視、可視電話、遠程教學(xué)等）按傳輸方向分類：單向傳輸（如廣播、電視等）交互傳輸（如電話、視頻點播等）按傳輸帶寬分類：窄帶通信（如電話等）寬帶通信（如視頻會議等）按傳輸時間分類：實時通信（如電話、電視等）非實時通信（如Email等）11按照通信業(yè)務(wù)特征分類按傳輸內(nèi)容分類：按傳輸方向分類：按1112-1-3通信系統(tǒng)的質(zhì)量評價12通信系統(tǒng)的有效性是指信道資源的利用率，即系統(tǒng)單位頻帶傳輸信息的速率。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，信息傳輸速率是指系統(tǒng)每秒傳送的比特數(shù)，單位為比特/秒（bit/s或bps），因此信道利用率的單位為比特/秒/赫（bit/s/Hz）。有效性可靠性數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性用傳輸差錯率來衡量。傳輸差錯率常用誤比特率表示。誤比特率又稱比特差錯率，是指在傳輸過程中產(chǎn)生差錯的比特數(shù)與傳輸?shù)目偙忍財?shù)之比，也稱平均誤比特率。12-1-3通信系統(tǒng)的質(zhì)量評價12通信系統(tǒng)的有效性是指信道資1212-1-4通信行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)13通信行業(yè)中的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要由各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化團體及相關(guān)的行業(yè)協(xié)會負責(zé)制定。典型的標(biāo)準(zhǔn)化組織包括國際電信聯(lián)盟（ITU，InternationalTelecommunicationsUnion）、電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）等。1865年5月17日，法，德，俄，意，奧等20個歐洲國家的代表在巴黎簽訂了《國際電報公約》，國際電報聯(lián)盟（InternationalTelegraphUnion，ITU）。自1934年1月1日起正式改稱為“國際電信聯(lián)盟”（InternationalTelecommunicationUnion）。

經(jīng)聯(lián)合國同意，1947年10月15日國際電信聯(lián)盟成為聯(lián)合國的一個專門機構(gòu)，其總部由瑞士伯爾尼遷至到日內(nèi)瓦。12-1-4通信行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)13通信行業(yè)中的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要由各1312-1-5通信網(wǎng)的組成14通信網(wǎng)一般由終端設(shè)備、傳輸系統(tǒng)和交換設(shè)備按照某種結(jié)構(gòu)組成，以實現(xiàn)多個節(jié)點之間的信息傳遞終端設(shè)備終端設(shè)備是通信網(wǎng)中的源點和終點，除對應(yīng)于信源和信宿外，終端設(shè)備還包括一部分變換和反變換裝置。常見的終端設(shè)備包括電話、電視、計算機、智能多媒體終端設(shè)備等。終端設(shè)備的功能包括：①將發(fā)送端發(fā)送的信息轉(zhuǎn)變成適合在信道中傳送的信號，將接收端接收的信號恢復(fù)成能被利用的信息；②產(chǎn)生和識別網(wǎng)內(nèi)所需的信令信號或規(guī)則，以便相互聯(lián)系和應(yīng)答。12-1-5通信網(wǎng)的組成14通信網(wǎng)一般由終端設(shè)備、傳輸系統(tǒng)和1415交換設(shè)備在通信網(wǎng)中，交換功能由交換節(jié)點（即交換設(shè)備）完成。不同的通信網(wǎng)絡(luò)，由于所支持的業(yè)務(wù)特性不同，其交換設(shè)備也不盡相同。交換設(shè)備根據(jù)尋址信息和網(wǎng)絡(luò)控制質(zhì)量，進行鏈路連接或信號導(dǎo)向，從而使通信網(wǎng)中的多對用戶建立信號通路。15交換設(shè)備交換設(shè)備根據(jù)尋址信息和網(wǎng)絡(luò)控制質(zhì)量，進行鏈路1516傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)是完成信號傳輸?shù)拿浇楹驮O(shè)備的總稱。它包括終端設(shè)備之間、終端設(shè)備與交換設(shè)備之間以及交換設(shè)備之間的各種傳輸介質(zhì)和設(shè)備。如用戶線（用戶終端與交換節(jié)點之間的連接線路）、鏈路（交換節(jié)點與交換節(jié)點之間的連接線路）等。16傳輸系統(tǒng)如用戶線（用戶終端與交換節(jié)點之間的連接線路）16通信網(wǎng)的特性17通信網(wǎng)的特性使用的便捷性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的可靠性網(wǎng)絡(luò)的可擴展性服務(wù)種類的多樣性連通的任意性通信網(wǎng)的特性17通信網(wǎng)的特性使用的便捷性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的可靠性網(wǎng)絡(luò)17通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)18在網(wǎng)狀網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)鏈路的冗余度高，路由選擇的自由度大，網(wǎng)絡(luò)可靠性高，但傳輸鏈路利用率低。網(wǎng)狀網(wǎng)一般用戶通信業(yè)務(wù)量大或需重`點保證的部門或系統(tǒng)（如軍事通信網(wǎng)），以保證信息傳遞的可靠性。通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)18在網(wǎng)狀網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)鏈路的冗余度高，路由選擇的1819星型網(wǎng)中央節(jié)點控制全網(wǎng)工作，各個用戶間需要通信時，都需要通過中央節(jié)點轉(zhuǎn)接。與網(wǎng)狀網(wǎng)相比，星型網(wǎng)具有傳輸鏈路少的優(yōu)點，但由于所有通信必須通過中央節(jié)點，因此一旦中央節(jié)點出現(xiàn)故障，將全網(wǎng)癱瘓。19星型網(wǎng)1920復(fù)合型網(wǎng)復(fù)合型網(wǎng)以星型網(wǎng)為基礎(chǔ)，并在信息量較大的區(qū)域構(gòu)成網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)。該網(wǎng)絡(luò)兼取了網(wǎng)狀網(wǎng)和星型網(wǎng)的優(yōu)點，較經(jīng)濟合理并具有一定的可靠性。實際通信網(wǎng)中，復(fù)合型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為常見。20復(fù)合型網(wǎng)2021環(huán)型網(wǎng)在環(huán)形網(wǎng)中，任何兩個節(jié)點之間都要通過閉合環(huán)路互相通信。單條環(huán)路往往只支持單一方向的通信，所以任何兩個節(jié)點通信信息都要圍繞環(huán)路循環(huán)一周。21環(huán)型網(wǎng)2122總線型網(wǎng)在總線型網(wǎng)中，互相通信的總線必須能夠?qū)崿F(xiàn)雙向傳輸?？偩€型結(jié)構(gòu)具有良好的擴充性能，不需要中央控制器，有利于分布式控制，因此在計算機局域網(wǎng)中獲得廣泛的應(yīng)用。22總線型網(wǎng)22通信網(wǎng)的分類23通信網(wǎng)的分類2323三網(wǎng)融合——24電信網(wǎng)由國家電信部門（原郵電部）建設(shè)，利用有線通信或無線通信系統(tǒng)，來發(fā)射、傳遞、接收各種形式信息的通信網(wǎng)，如公用電話交換網(wǎng)和移動通信網(wǎng)等。計算機通信網(wǎng)國內(nèi)的計算機通信網(wǎng)絡(luò)即互聯(lián)網(wǎng)，由四大骨干網(wǎng)組成：中國公用計算機互聯(lián)網(wǎng)、中國教育與科研網(wǎng)、中國科學(xué)技術(shù)網(wǎng)和中國金橋信息網(wǎng)。有線電視網(wǎng)有線電視網(wǎng)是利用光纜或同軸電纜來傳送廣播電視信號或本地播放的電視信號的網(wǎng)絡(luò)，是一個高效廉價的綜合網(wǎng)絡(luò)，三網(wǎng)融合——24電信網(wǎng)由國家電信部門（原郵電部）建設(shè)，利用有24我國的四大骨干互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)25我國的四大骨干互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)252512.2通信介質(zhì)

傳輸介質(zhì)是連接通信設(shè)備，為通信設(shè)備之間提供信息傳輸?shù)奈锢硗ǖ馈?/p>

是信息傳輸?shù)膶嶋H載體。傳輸介質(zhì)分類：（1）有線傳輸介質(zhì)（2）無線傳輸介質(zhì)2612.2通信介質(zhì)傳輸介質(zhì)是連接通信設(shè)備，為通信設(shè)備之間提26有線傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì)主要有雙絞線、同軸電纜和光纖。雙絞線和同軸電纜傳輸電信號，光纖傳輸光信號。有線電纜的特點是成本低，安裝簡單；缺點是頻譜有限，而且安裝后不便移動。

27有線傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì)主要有雙絞線、同軸電纜和光纖。2727雙絞線雙絞線分為屏蔽雙絞線(ShieldedTwistedPair，STP)與非屏蔽雙絞線(UnshieldedTwistedPair，UTP)。優(yōu)點：①成本低，易于制作；②應(yīng)用廣泛，缺點：①帶寬有限，②信號傳輸距離短，③抗干擾能力不強，應(yīng)用場合：雙絞線一直被廣泛用于電話通信以及局域網(wǎng)建設(shè)中。目前十兆/百兆/千兆以太網(wǎng)的主要傳輸介質(zhì)都是雙絞線，28雙絞線2828雙絞線分類29分類組成應(yīng)用一類線兩對雙絞線組成的非屏蔽雙絞線語音傳輸最高只能支持20kbit/s的數(shù)據(jù)速率二類線四對雙絞線組成的非屏蔽雙絞線最高可達4Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸三類線四對雙絞線組成的非屏蔽雙絞線最高可達10Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸四類線四對雙絞線組成的非屏蔽雙絞線最高可達16Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸五類線四對雙絞線組成的非屏蔽雙絞線最高可達100Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸超五類線四對雙絞線組成的非屏蔽雙絞線最高可達1000Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸雙絞線分類29分類組成應(yīng)用一類線兩對雙絞線組成的非屏蔽雙絞線29同軸電纜30局域網(wǎng)、局間中繼線路、有線電視（CATV）系統(tǒng)的信號線、射頻信號線等?？捎妙l帶寬抗干擾能力強性價比高安裝比較復(fù)雜應(yīng)用：同軸電纜30可用頻帶寬應(yīng)用：30光纖光纖通信是指以光波為載頻、光導(dǎo)纖維為傳輸媒質(zhì)的一種通信方式。工程中，一般將多條光纖固定在一起構(gòu)成光纜。31單模光纖

當(dāng)光纖直徑較小時，只允許一個方向的光通過，稱為單模光纖。多模光纖

當(dāng)光纖直徑較大時，可以允許光以多個入射角射入并傳播，稱為多模光纖；分類光纖31分類31優(yōu)點32頻帶寬：采用先進的相干光通信可以在30000GHz范圍內(nèi)安排2000個光載波，進行波分復(fù)用，可以容納上百萬個頻道。損耗低比同軸電纜的功率損耗要小一倍，使其能傳輸?shù)木嚯x要遠得多。重量輕光纖非常細。加上光纖是玻璃纖維，比重小，使它具有直徑小、重量輕的特點，安裝十分方便?？垢蓴_能力強光纖的基本成分是石英，只傳光，不導(dǎo)電，不受電磁場的作用，在其中傳輸?shù)墓庑盘柌皇茈姶艌龅挠绊?。保真度高光纖傳輸一般不需要中繼放大，不會因為放大引入新的非線性失真。只要激光器的線性好，就可高保真地傳輸電視信號。工作性能可靠光纖系統(tǒng)包含的設(shè)備數(shù)量少(不像電纜系統(tǒng)那樣需要幾十個放大器)，可靠性自然也就高，加上光纖設(shè)備的壽命都很長，成本不斷下降優(yōu)點32頻帶寬：32無線通信33所謂無線信道就是指無線通信的傳輸媒質(zhì)。與有線信道相比，無線信道更為復(fù)雜，主要體現(xiàn)為：①傳播環(huán)境十分復(fù)雜，傳播機理多種多樣②由于用戶端的移動性，傳播參數(shù)隨時變化。需要構(gòu)建各類無線信道模型，以便在設(shè)計無線通信技術(shù)或進行移動通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)之前，對信號的傳播特性、通信環(huán)境中可能受到的系統(tǒng)干擾等進行評估。無線通信33所謂無線信道就是指無線通信的傳輸媒質(zhì)。3312.3通信的傳輸方式按消息傳送的方向與時間，通信方式可分為單工通信、半雙工通信及全雙工通信三種。單工通信是指消息只能單方向進行傳輸?shù)囊环N通信工作方式。單工通信的例子很多，如廣播、遙控、無線尋呼等。34發(fā)端信道收端單工方式傳輸是只能單方向傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?2.3通信的傳輸方式按消息傳送的方向與時間，通信方式可分為34半雙工通信方式，是指通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時進行收和發(fā)的工作方式。例如，對講機35半雙工方式是通信雙方可以收發(fā)消息，但不能同時收和發(fā)的工作方式終端A終端B信道發(fā)收發(fā)收終端A終端B信道發(fā)收發(fā)收半雙工通信方式，是指通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時進行收和35所謂全雙工通信，是指通信雙方可同時進行雙向傳輸消息的工作方式。在這種方式下，雙方都可同時進行收發(fā)消息。很明顯，全雙工通信的信道必須是雙向信道。生活中全雙工通信的例子非常多，如普通電話、手機等36終端A終端B發(fā)收發(fā)收信道1信道2全雙工是通信雙方可同時進行雙向傳輸消息的工作方式所謂全雙工通信，是指通信雙方可同時進行雙向傳輸消息的工作方式36串行傳輸將多位二進制碼的各位碼在時間軸上排列成一行，在一條傳輸線路上一位一位地傳輸?shù)姆绞椒Q為串行傳輸方式。在信道中一個碼元一個碼元地依次傳遞時速度慢、成本低，通信距離長時用此方式，37串行傳輸3737并行傳輸構(gòu)成一個編碼的所有碼元都同時傳輸為并行傳輸。并行傳輸速度快、成本高，適用短距離通信，如計算機與外設(shè)(打印機等)通信，38并行傳輸3838異步傳輸異步傳輸：將比特分成小組進行傳送，小組可以是8位的1個字符或更長利用起止法來達到收發(fā)同步的目的。每次只能傳送一個字符，用起始位和停止位來指示傳輸字符的開始和結(jié)束39每次異步傳輸?shù)男畔⒍家砸粋€起始位開頭，它通知接收方數(shù)據(jù)已經(jīng)到達了，這就給了接收方響應(yīng)、接收和緩存數(shù)據(jù)比特的時間；在傳輸結(jié)束時，一個停止位表示該次傳輸信息的終止。傳輸機制異步傳輸?shù)拈_始位使信號變成0，其他的比特位使信號隨傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息而變化。最后，停止位使信號重新變回1，該信號一直保持到下一個開始位到達。異步傳輸異步傳輸：將比特分成小組進行傳送，小組可以是8位的39思考？在鍵盤上怎么用異步傳輸?shù)姆椒▊鬏敂?shù)字“1”。401的ASCII碼是4900110001應(yīng)用：異步傳輸常用于低速設(shè)備。0001100011異步傳輸為：擴展為8位的ASCII碼思考？401的ASCII碼是4900110001應(yīng)用：00040同步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，數(shù)據(jù)幀41

Sync:同步字符

Datablock:數(shù)據(jù)區(qū)塊

傳輸機制數(shù)據(jù)幀的第一部分包含一組同步字符，用于通知接收方一個幀已經(jīng)到達，但它同時還能確保接收方的采樣速度和比特的到達速度保持一致，使收發(fā)雙方進入同步。幀的最后一部分是一個幀結(jié)束標(biāo)記。同步傳輸41Sync:同步字符傳輸機制41同步傳輸?shù)膬?yōu)點：

同步傳輸通常要比異步傳輸快速得多。同步傳輸?shù)拈_銷也比較少。同步傳輸方式中發(fā)送方和接收方的時鐘是統(tǒng)一的、字符與字符間的傳輸是同步無間隔的。42同步傳輸?shù)膬?yōu)點：4242同步與異步傳輸?shù)膮^(qū)別

異步傳輸?shù)膯挝皇亲址絺鬏數(shù)膯挝皇菐?。異步傳輸通過字符起止的開始和停止碼再同步的機會，而同步傳輸則是以數(shù)據(jù)中抽取同步信息。

異步傳輸對時序的要求較低，同步傳輸往往通過特定的時鐘線路協(xié)調(diào)時序。

異步傳輸相對于同步傳輸效率較低。43同步與異步傳輸?shù)膮^(qū)別434312-4通信系統(tǒng)的質(zhì)量評價12.4.1碼元在數(shù)字通信中數(shù)據(jù)是以某種編碼的形式存在的。碼字：一個數(shù)據(jù)單元的編碼被稱為碼字(也稱為字符)；碼字由碼元(也稱為符號)構(gòu)成；碼元是指任何進制數(shù)據(jù)中每一位數(shù)據(jù)的長度。由二進制代碼(0或1)組成(也可以是多進制代碼)。二進制代碼也稱為二進制碼元。三者的關(guān)系如圖所示。4412-4通信系統(tǒng)的質(zhì)量評價12.4.1碼元444412.4.2數(shù)字信號波形與碼元、電平之間的關(guān)系數(shù)字信號可以用不同的脈沖波形表示。4512.4.2數(shù)字信號波形與碼元、電平之間的關(guān)系4545下圖給出了二進制系統(tǒng)的幾種脈沖波形。46（a）在一個碼元持續(xù)時間T內(nèi)電平維持不變，用高電平代表二進制代碼“1”，低電平代表二進制代碼“0”。（b）用正電位代表二進制代碼“1"，負電位表示二進制代碼“0"，正幅度和負幅度相等，所以稱為雙極性碼。（c）當(dāng)發(fā)送1碼時，送出正電流，但是時間短于一個碼元的時間，即發(fā)個窄脈沖；發(fā)0碼時，不發(fā)脈沖。這樣發(fā)1碼時有一部分的時間沒有脈沖，幅度是零。所以這種碼稱為單極性歸零碼。。（d）其由1碼發(fā)一個正的窄脈沖，0碼發(fā)一個負的窄脈沖，兩個碼元的間隔時間可以大于一個碼的窄脈沖寬度。下圖給出了二進制系統(tǒng)的幾種脈沖波形。46（a）在一個碼元持續(xù)46多電平信號如果采用多進制傳輸，如四進制(電平)，那么每個碼元有4種狀態(tài).每碼元信息量為二進制的一倍，所以采用多電平傳輸，可以在相同碼元速率(碼元周期相同)下提高比特率。圖(a)、(b)分別畫出了兩種四進制碼的波形。47(a)正電平;(b)正、負電平多電平信號47(a)正電平;(47總結(jié)波形中的電平、碼元中的狀態(tài)及進制

波形由不同的電平表示，電平是對波形“等級”的描述。例如有+3V,+1V,-1V,-3V的“等級”區(qū)別。

碼元由不同的狀態(tài)表示。狀態(tài)是對碼元數(shù)量的描述，一種碼元有

狀態(tài)。

進制是用進制形式對波形電平或碼元狀態(tài)的表述。在數(shù)字通信領(lǐng)域，常用的進制或者是二進制本身，或者是以二進制為基礎(chǔ)實現(xiàn)的。48總結(jié)波形中的電平、碼元中的狀態(tài)及進制484812.4.4通信系統(tǒng)有效指標(biāo)的計算及概念1碼元傳輸速率碼元傳輸速率指數(shù)字通信系統(tǒng)單位時間(每秒)內(nèi)傳輸?shù)拇a元個數(shù)其單位為波特(Baud)，常用符號“B”表示。

49【例12-1】系統(tǒng)2s內(nèi)共傳送4800個碼元，則系統(tǒng)碼元傳輸速率為多少?解：12.4.4通信系統(tǒng)有效指標(biāo)的計算及概念1碼元傳輸速率4949碼元傳輸速率

是二進制傳碼率，

是N進制傳碼率。

當(dāng)

與

在各自的碼元寬度

不一樣的前提下，它們之間有如下轉(zhuǎn)換關(guān)系：

當(dāng)

與

在各自的碼元寬度

一樣的前提下，它們之間有如下轉(zhuǎn)換關(guān)系：50碼元傳輸速率是二進制傳碼率，是N進制傳502信息傳輸速率信息傳輸速率簡稱傳信率，又稱信息速率或比特率，。它表示單位時間(每秒)內(nèi)傳送數(shù)據(jù)信息的數(shù)量，單位為bit/s，可記為“b/s”或“bps"。其中，N為符號的進制數(shù)。

，傳輸二進制信息時，信息傳輸速率和碼元傳輸速率是一致的，記為51【12-2】某信源1s內(nèi)傳遞1200個符號，且每個符號的信息量為1bit，則該信源的信息傳輸率

2信息傳輸速率51【12-2】某信源1s內(nèi)傳遞1200個51【例12-3】已知二進制系統(tǒng)在2min內(nèi)共傳遞了7200個碼元，求：

①碼元速率

和信息速率

各為多少？

②如果碼元寬度不變(即碼元速率不變)，但改為八進制數(shù)字信號，則碼元速率

為多少？信息速率

為多少？解：①52【例12-3】已知二進制系統(tǒng)在2min內(nèi)共傳遞了72052②

若改為八進制系統(tǒng)，則53此例說明系統(tǒng)

不變，對不同進制信號傳輸?shù)男畔⒘坎灰粯?。②若改為八進制系統(tǒng)，則53此例說明系統(tǒng)不變，對不同進533（平均）誤碼率數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的基本可靠性指標(biāo)是平均誤碼率，誤碼率通常以二進制碼元(二進制代碼)作為計算的基準(zhǔn)。誤碼率定義為：接收端收到的二進制碼元中發(fā)生錯誤的碼元個數(shù)(ne)與發(fā)送端已發(fā)送的總碼元個數(shù)(n)之比。誤碼率一般記為Pe

，即54這個指標(biāo)應(yīng)當(dāng)是較長時間、多次統(tǒng)計結(jié)果的平均值，因而是平均誤碼率。誤碼率只代表傳輸錯誤的概率，并不是實踐中任何時候都可能出現(xiàn)的錯誤碼元比率。3（平均）誤碼率54這個指標(biāo)應(yīng)當(dāng)是較長時間、多次統(tǒng)計結(jié)果的平54【例12-4】已知八進制數(shù)字通信系統(tǒng)的信息速率

為12kbit/s，在接收端30min內(nèi)共測得出現(xiàn)216個錯誤碼元，試求系統(tǒng)的誤碼率.解：55根據(jù)公式【例12-4】已知八進制數(shù)字通信系統(tǒng)的信息速率為12k554、誤比特率誤比特率用

表示Pb，即5.頻帶利用率數(shù)字通信傳輸系統(tǒng)的頻帶利用率定義為：所傳輸?shù)男畔⑺俾剩ɑ蚍査俾剩┡c系統(tǒng)帶寬之比值，其單位為bit/s/HZ（或為Baud/Hz).56或其中，

是系統(tǒng)碼元速率，

是系統(tǒng)信息速率。如果實際系統(tǒng)傳輸?shù)牟皇嵌M制碼元，須折合成二進制碼元來計算。

4、誤比特率56或其中，是系統(tǒng)碼元速率，566信噪比（1）噪聲

信道上是有噪聲的。信道里的高斯白噪聲、突發(fā)噪聲、衰減失真等都會造成對信道上傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生影響，使信號丟失或者誤碼。

一般將噪聲大致分為自然噪聲、人為噪聲和電路噪聲。人為噪聲指電氣設(shè)備、內(nèi)燃機引擎等產(chǎn)生的噪聲。自然噪聲是指宇宙噪聲和大氣噪聲，宇宙噪聲和大氣噪聲通常是經(jīng)過接收天線進入系統(tǒng)的。電路噪聲，即通常所說的熱噪聲和散粒噪聲。熱噪聲是由導(dǎo)體中的自由電子隨機運動產(chǎn)生的，散粒噪聲是由電子器件中電子的隨機擴散和發(fā)射產(chǎn)生的。電路噪聲是不能消除的。576信噪比5757以上各種噪聲源產(chǎn)生的隨機噪聲在很寬頻率范圍內(nèi)都有均勻功率分布(超過此頻率則按量子理論的規(guī)律衰減)。這樣的噪聲一般被稱為白噪聲。白噪聲n(t)的功率譜密度

在(-，)的整個頻率范圍內(nèi)都是均勻分布的。58

為單邊功率譜密度，單位為瓦/赫（W/Hz）由于通信電路一般是限帶的，所以更實際的應(yīng)用時白噪聲通過限定帶寬的濾波器后的噪聲。限帶濾波器輸出噪聲被稱為限帶白噪聲或有色噪聲。以上各種噪聲源產(chǎn)生的隨機噪聲在很寬頻率范圍內(nèi)都有均勻功率分布58高斯噪聲指它的概率密度函數(shù)服從高斯分布（即正態(tài)分布）的一類噪聲。高斯白噪聲：如果一個噪聲，它的幅度分布服從高斯分布，而它的功率譜密度又是均勻分布的，則稱它為高斯白噪聲。這是考查一個信號的兩個不同方面的問題。熱噪聲和散粒噪聲是高斯白噪聲。59高斯噪聲指它的概率密度函數(shù)服從高斯分布（即正態(tài)分布）的一類噪59（2）信噪比SNR

在有噪聲的情況下，帶寬增加就不一定相應(yīng)的增加傳輸速率。因為帶寬越高，由于頻帶的展寬，相應(yīng)的高斯白噪聲也會增多對數(shù)據(jù)的影響也會相應(yīng)增加。用信噪比SNR(sinal-to-NoiseRatio)來衡量信號功率相對噪聲功率的強度。定義：SNR為信道輸出的信號功率S與輸出高斯白噪聲功率N的比值60（2）信噪比SNR60607、信道及其信道容量信道容量是指信道在單位時間內(nèi)所能傳送的最大信息量。信道容量的單位是比特/秒(b/s)，即信道的最大比特率。信道的信道容量可以根據(jù)香農(nóng)公式計算。香農(nóng)(Shannon)公式指出：在信號平均功率受限的高斯白噪聲信道中，信道的極限信息傳輸速率(信道容量)C為S/N為平均信號/噪聲功率比，噪聲為正態(tài)分布的白噪聲；B為信道帶寬；C為信道容量。信道容量是一定S/N下的信道能達到的最大信息傳輸速率，實際通信系統(tǒng)的信息傳輸速率一般低于信道容量。617、信道及其信道容量6161由于高斯白噪聲的功率N與信道帶寬B有關(guān)，若噪聲的功率譜密度為

，則功率噪聲N等于

。因此香農(nóng)公式轉(zhuǎn)化為由此可以看出，增大帶寬B并不一定能使C不斷增加。當(dāng)

時，C是一個給定的有效值。62由于高斯白噪聲的功率N與信道帶寬B有關(guān)，若噪聲的功率譜密度為62香農(nóng)定理指出了達到一個既定信道的最大容量，卻沒有提及如何實現(xiàn)它，所以香農(nóng)容量這是一個衡量實際通信系統(tǒng)性能的尺度。以上關(guān)于信道噪聲的討論都是以高斯白噪聲為前提的，對于其他類型的噪聲，香農(nóng)公式需要修正才能適用實際的情況。63香農(nóng)定理指出了達到一個既定信道的最大容量，卻沒有提及如何實現(xiàn)63ThankYou!64ThankYou!6464第12通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識65第12通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識165目錄通信系統(tǒng)的質(zhì)量評價12-4通信系統(tǒng)的基本概念12-1通信介質(zhì)12-2通信的傳輸方式12-366目錄通信系統(tǒng)的質(zhì)量評價12-4通信系統(tǒng)的基本概念12-1通信6612-1-1通信系統(tǒng)模型67傳遞信息的通道發(fā)出信息的基本設(shè)施接收信息的基本設(shè)施把待傳輸?shù)南⑥D(zhuǎn)換成原始電信號把接收到的原始電信號轉(zhuǎn)換成消息系統(tǒng)內(nèi)各種干擾影響的等效結(jié)果通信系統(tǒng)就是傳遞或交換信息所需的一切技術(shù)設(shè)備的總和，用以完成信息傳輸過程的技術(shù)系統(tǒng)的總稱。通信系統(tǒng)一般由以下幾部分組成。12-1-1通信系統(tǒng)模型3傳遞信息的通道發(fā)出信息的基本設(shè)施接6712-1-168將信源發(fā)出的原始電信號變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘枏慕邮盏降男盘栔谢謴?fù)出相應(yīng)的原始電信號12-1-14將信源發(fā)出的原始電信號變換成適合在信道中傳輸?shù)?812-1-169AD轉(zhuǎn)換編碼調(diào)制解調(diào)解碼DA轉(zhuǎn)換12-1-15AD轉(zhuǎn)換解調(diào)6912-1-2通信系統(tǒng)分類70有線通信是指傳輸媒質(zhì)為架空明線、電纜、光纜等形式的通信，其特點是媒質(zhì)能看得見，摸得著。常見的電纜主要包括平衡電纜（又稱雙絞線）和同軸電纜、光纖等。無線通信是指利用電磁波在空間傳播信號的通信形式，其特點是傳輸媒質(zhì)看不見、摸不著。無線通信常見的形式包括微波通信、短波通信、移動通信、衛(wèi)星通信、散射通信和激光通信等。有線通信無線通信按照傳輸媒質(zhì)分類12-1-2通信系統(tǒng)分類6有線通信是指傳輸媒質(zhì)為架空明線、電702.按信道中所傳信號的特征分按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，可以相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)。71模擬通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)2.按信道中所傳信號的特征分7模擬通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)713按工作頻段分按通信設(shè)備的工作頻率不同，通信系統(tǒng)可分為長波通信、中波通信、短波通信、微波通信等。72表1-1通信頻段、常用傳輸媒質(zhì)及主要用途頻率范圍波長頻段名稱常用傳輸媒介用途3Hz～

30kHz108～

104m甚低頻VLF有線線對超長波無線電音頻、電話、數(shù)據(jù)終端、長距離導(dǎo)航、時標(biāo)30～

300kHz104～

103m低頻LF有線線對長波無線電導(dǎo)航、信標(biāo)、電力線通信300k～

3MHz103～

102m中頻MF同軸電纜中波無線電調(diào)幅廣播、移動陸地通信、業(yè)余無線電3～

30MHz102～

10m高頻HF同軸電纜短波無線電移動無線電話、短波廣播、定點軍用通信、業(yè)余無線電30～

300MHz10～

lm甚高頻VHF同軸電纜超短波

/米波無線電電視、調(diào)頻廣播、空中管制、車輛通信、導(dǎo)航、集群通信、無線尋呼3按工作頻段分8表1-1通信頻段、常用傳輸媒質(zhì)及72頻率范圍波長頻段名稱常用傳輸媒介用途300MHz～

3GHz100～

10cm特高頻UHF波導(dǎo)微波

/分米波無線電電視、空間遙測、雷達導(dǎo)航、點對點通信、移動通信3～

30GHzl0～

lcm超高頻SHF波導(dǎo)微波

/厘米波無線電微波接力、衛(wèi)星和空間通信、雷達30～

300GHz10～

lmm極高頻EHF波導(dǎo)微波

/毫米波無線電雷達、微波接力、射電天文學(xué)105～

l07GHz3×10-4～

3×l0-6cm紅外、可見光、紫外光纖激光空間傳播光通信73頻率范圍波長頻段名稱常用傳輸媒介用途300MHz～734.按調(diào)制方式分根據(jù)是否采用調(diào)制，可將通信系統(tǒng)分為基帶傳輸和頻帶（調(diào)制）傳輸?；鶐鬏斒菍]有經(jīng)過調(diào)制的信號直接傳送，如音頻市內(nèi)電話頻帶傳輸是對各種信號調(diào)制后再送到信道中傳輸?shù)目偡Q。接收端有相應(yīng)解調(diào)措施的通信方式5、按業(yè)務(wù)的不同分按通信業(yè)務(wù)分，通信系統(tǒng)可分為話務(wù)通信和非話務(wù)通信。744.按調(diào)制方式分107475按照通信業(yè)務(wù)特征分類按傳輸內(nèi)容分類：單媒體通信（如電話、傳真等）多媒體通信（如電視、可視電話、遠程教學(xué)等）按傳輸方向分類：單向傳輸（如廣播、電視等）交互傳輸（如電話、視頻點播等）按傳輸帶寬分類：窄帶通信（如電話等）寬帶通信（如視頻會議等）按傳輸時間分類：實時通信（如電話、電視等）非實時通信（如Email等）11按照通信業(yè)務(wù)特征分類按傳輸內(nèi)容分類：按傳輸方向分類：按7512-1-3通信系統(tǒng)的質(zhì)量評價76通信系統(tǒng)的有效性是指信道資源的利用率，即系統(tǒng)單位頻帶傳輸信息的速率。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，信息傳輸速率是指系統(tǒng)每秒傳送的比特數(shù)，單位為比特/秒（bit/s或bps），因此信道利用率的單位為比特/秒/赫（bit/s/Hz）。有效性可靠性數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性用傳輸差錯率來衡量。傳輸差錯率常用誤比特率表示。誤比特率又稱比特差錯率，是指在傳輸過程中產(chǎn)生差錯的比特數(shù)與傳輸?shù)目偙忍財?shù)之比，也稱平均誤比特率。12-1-3通信系統(tǒng)的質(zhì)量評價12通信系統(tǒng)的有效性是指信道資7612-1-4通信行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)77通信行業(yè)中的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要由各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化團體及相關(guān)的行業(yè)協(xié)會負責(zé)制定。典型的標(biāo)準(zhǔn)化組織包括國際電信聯(lián)盟（ITU，InternationalTelecommunicationsUnion）、電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）等。1865年5月17日，法，德，俄，意，奧等20個歐洲國家的代表在巴黎簽訂了《國際電報公約》，國際電報聯(lián)盟（InternationalTelegraphUnion，ITU）。自1934年1月1日起正式改稱為“國際電信聯(lián)盟”（InternationalTelecommunicationUnion）。

經(jīng)聯(lián)合國同意，1947年10月15日國際電信聯(lián)盟成為聯(lián)合國的一個專門機構(gòu)，其總部由瑞士伯爾尼遷至到日內(nèi)瓦。12-1-4通信行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)13通信行業(yè)中的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要由各7712-1-5通信網(wǎng)的組成78通信網(wǎng)一般由終端設(shè)備、傳輸系統(tǒng)和交換設(shè)備按照某種結(jié)構(gòu)組成，以實現(xiàn)多個節(jié)點之間的信息傳遞終端設(shè)備終端設(shè)備是通信網(wǎng)中的源點和終點，除對應(yīng)于信源和信宿外，終端設(shè)備還包括一部分變換和反變換裝置。常見的終端設(shè)備包括電話、電視、計算機、智能多媒體終端設(shè)備等。終端設(shè)備的功能包括：①將發(fā)送端發(fā)送的信息轉(zhuǎn)變成適合在信道中傳送的信號，將接收端接收的信號恢復(fù)成能被利用的信息；②產(chǎn)生和識別網(wǎng)內(nèi)所需的信令信號或規(guī)則，以便相互聯(lián)系和應(yīng)答。12-1-5通信網(wǎng)的組成14通信網(wǎng)一般由終端設(shè)備、傳輸系統(tǒng)和7879交換設(shè)備在通信網(wǎng)中，交換功能由交換節(jié)點（即交換設(shè)備）完成。不同的通信網(wǎng)絡(luò)，由于所支持的業(yè)務(wù)特性不同，其交換設(shè)備也不盡相同。交換設(shè)備根據(jù)尋址信息和網(wǎng)絡(luò)控制質(zhì)量，進行鏈路連接或信號導(dǎo)向，從而使通信網(wǎng)中的多對用戶建立信號通路。15交換設(shè)備交換設(shè)備根據(jù)尋址信息和網(wǎng)絡(luò)控制質(zhì)量，進行鏈路7980傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)是完成信號傳輸?shù)拿浇楹驮O(shè)備的總稱。它包括終端設(shè)備之間、終端設(shè)備與交換設(shè)備之間以及交換設(shè)備之間的各種傳輸介質(zhì)和設(shè)備。如用戶線（用戶終端與交換節(jié)點之間的連接線路）、鏈路（交換節(jié)點與交換節(jié)點之間的連接線路）等。16傳輸系統(tǒng)如用戶線（用戶終端與交換節(jié)點之間的連接線路）80通信網(wǎng)的特性81通信網(wǎng)的特性使用的便捷性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的可靠性網(wǎng)絡(luò)的可擴展性服務(wù)種類的多樣性連通的任意性通信網(wǎng)的特性17通信網(wǎng)的特性使用的便捷性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的可靠性網(wǎng)絡(luò)81通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)82在網(wǎng)狀網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)鏈路的冗余度高，路由選擇的自由度大，網(wǎng)絡(luò)可靠性高，但傳輸鏈路利用率低。網(wǎng)狀網(wǎng)一般用戶通信業(yè)務(wù)量大或需重`點保證的部門或系統(tǒng)（如軍事通信網(wǎng)），以保證信息傳遞的可靠性。通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)18在網(wǎng)狀網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)鏈路的冗余度高，路由選擇的8283星型網(wǎng)中央節(jié)點控制全網(wǎng)工作，各個用戶間需要通信時，都需要通過中央節(jié)點轉(zhuǎn)接。與網(wǎng)狀網(wǎng)相比，星型網(wǎng)具有傳輸鏈路少的優(yōu)點，但由于所有通信必須通過中央節(jié)點，因此一旦中央節(jié)點出現(xiàn)故障，將全網(wǎng)癱瘓。19星型網(wǎng)8384復(fù)合型網(wǎng)復(fù)合型網(wǎng)以星型網(wǎng)為基礎(chǔ)，并在信息量較大的區(qū)域構(gòu)成網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)。該網(wǎng)絡(luò)兼取了網(wǎng)狀網(wǎng)和星型網(wǎng)的優(yōu)點，較經(jīng)濟合理并具有一定的可靠性。實際通信網(wǎng)中，復(fù)合型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為常見。20復(fù)合型網(wǎng)8485環(huán)型網(wǎng)在環(huán)形網(wǎng)中，任何兩個節(jié)點之間都要通過閉合環(huán)路互相通信。單條環(huán)路往往只支持單一方向的通信，所以任何兩個節(jié)點通信信息都要圍繞環(huán)路循環(huán)一周。21環(huán)型網(wǎng)8586總線型網(wǎng)在總線型網(wǎng)中，互相通信的總線必須能夠?qū)崿F(xiàn)雙向傳輸?？偩€型結(jié)構(gòu)具有良好的擴充性能，不需要中央控制器，有利于分布式控制，因此在計算機局域網(wǎng)中獲得廣泛的應(yīng)用。22總線型網(wǎng)86通信網(wǎng)的分類87通信網(wǎng)的分類2387三網(wǎng)融合——88電信網(wǎng)由國家電信部門（原郵電部）建設(shè)，利用有線通信或無線通信系統(tǒng)，來發(fā)射、傳遞、接收各種形式信息的通信網(wǎng)，如公用電話交換網(wǎng)和移動通信網(wǎng)等。計算機通信網(wǎng)國內(nèi)的計算機通信網(wǎng)絡(luò)即互聯(lián)網(wǎng)，由四大骨干網(wǎng)組成：中國公用計算機互聯(lián)網(wǎng)、中國教育與科研網(wǎng)、中國科學(xué)技術(shù)網(wǎng)和中國金橋信息網(wǎng)。有線電視網(wǎng)有線電視網(wǎng)是利用光纜或同軸電纜來傳送廣播電視信號或本地播放的電視信號的網(wǎng)絡(luò)，是一個高效廉價的綜合網(wǎng)絡(luò)，三網(wǎng)融合——24電信網(wǎng)由國家電信部門（原郵電部）建設(shè)，利用有88我國的四大骨干互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)89我國的四大骨干互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)258912.2通信介質(zhì)

傳輸介質(zhì)是連接通信設(shè)備，為通信設(shè)備之間提供信息傳輸?shù)奈锢硗ǖ馈?/p>

是信息傳輸?shù)膶嶋H載體。傳輸介質(zhì)分類：（1）有線傳輸介質(zhì)（2）無線傳輸介質(zhì)9012.2通信介質(zhì)傳輸介質(zhì)是連接通信設(shè)備，為通信設(shè)備之間提90有線傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì)主要有雙絞線、同軸電纜和光纖。雙絞線和同軸電纜傳輸電信號，光纖傳輸光信號。有線電纜的特點是成本低，安裝簡單；缺點是頻譜有限，而且安裝后不便移動。

91有線傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì)主要有雙絞線、同軸電纜和光纖。2791雙絞線雙絞線分為屏蔽雙絞線(ShieldedTwistedPair，STP)與非屏蔽雙絞線(UnshieldedTwistedPair，UTP)。優(yōu)點：①成本低，易于制作；②應(yīng)用廣泛，缺點：①帶寬有限，②信號傳輸距離短，③抗干擾能力不強，應(yīng)用場合：雙絞線一直被廣泛用于電話通信以及局域網(wǎng)建設(shè)中。目前十兆/百兆/千兆以太網(wǎng)的主要傳輸介質(zhì)都是雙絞線，92雙絞線2892雙絞線分類93分類組成應(yīng)用一類線兩對雙絞線組成的非屏蔽雙絞線語音傳輸最高只能支持20kbit/s的數(shù)據(jù)速率二類線四對雙絞線組成的非屏蔽雙絞線最高可達4Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸三類線四對雙絞線組成的非屏蔽雙絞線最高可達10Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸四類線四對雙絞線組成的非屏蔽雙絞線最高可達16Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸五類線四對雙絞線組成的非屏蔽雙絞線最高可達100Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸超五類線四對雙絞線組成的非屏蔽雙絞線最高可達1000Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸雙絞線分類29分類組成應(yīng)用一類線兩對雙絞線組成的非屏蔽雙絞線93同軸電纜94局域網(wǎng)、局間中繼線路、有線電視（CATV）系統(tǒng)的信號線、射頻信號線等。可用頻帶寬抗干擾能力強性價比高安裝比較復(fù)雜應(yīng)用：同軸電纜30可用頻帶寬應(yīng)用：94光纖光纖通信是指以光波為載頻、光導(dǎo)纖維為傳輸媒質(zhì)的一種通信方式。工程中，一般將多條光纖固定在一起構(gòu)成光纜。95單模光纖

當(dāng)光纖直徑較小時，只允許一個方向的光通過，稱為單模光纖。多模光纖

當(dāng)光纖直徑較大時，可以允許光以多個入射角射入并傳播，稱為多模光纖；分類光纖31分類95優(yōu)點96頻帶寬：采用先進的相干光通信可以在30000GHz范圍內(nèi)安排2000個光載波，進行波分復(fù)用，可以容納上百萬個頻道。損耗低比同軸電纜的功率損耗要小一倍，使其能傳輸?shù)木嚯x要遠得多。重量輕光纖非常細。加上光纖是玻璃纖維，比重小，使它具有直徑小、重量輕的特點，安裝十分方便。抗干擾能力強光纖的基本成分是石英，只傳光，不導(dǎo)電，不受電磁場的作用，在其中傳輸?shù)墓庑盘柌皇茈姶艌龅挠绊?。保真度高光纖傳輸一般不需要中繼放大，不會因為放大引入新的非線性失真。只要激光器的線性好，就可高保真地傳輸電視信號。工作性能可靠光纖系統(tǒng)包含的設(shè)備數(shù)量少(不像電纜系統(tǒng)那樣需要幾十個放大器)，可靠性自然也就高，加上光纖設(shè)備的壽命都很長，成本不斷下降優(yōu)點32頻帶寬：96無線通信97所謂無線信道就是指無線通信的傳輸媒質(zhì)。與有線信道相比，無線信道更為復(fù)雜，主要體現(xiàn)為：①傳播環(huán)境十分復(fù)雜，傳播機理多種多樣②由于用戶端的移動性，傳播參數(shù)隨時變化。需要構(gòu)建各類無線信道模型，以便在設(shè)計無線通信技術(shù)或進行移動通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)之前，對信號的傳播特性、通信環(huán)境中可能受到的系統(tǒng)干擾等進行評估。無線通信33所謂無線信道就是指無線通信的傳輸媒質(zhì)。9712.3通信的傳輸方式按消息傳送的方向與時間，通信方式可分為單工通信、半雙工通信及全雙工通信三種。單工通信是指消息只能單方向進行傳輸?shù)囊环N通信工作方式。單工通信的例子很多，如廣播、遙控、無線尋呼等。98發(fā)端信道收端單工方式傳輸是只能單方向傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?2.3通信的傳輸方式按消息傳送的方向與時間，通信方式可分為98半雙工通信方式，是指通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時進行收和發(fā)的工作方式。例如，對講機99半雙工方式是通信雙方可以收發(fā)消息，但不能同時收和發(fā)的工作方式終端A終端B信道發(fā)收發(fā)收終端A終端B信道發(fā)收發(fā)收半雙工通信方式，是指通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時進行收和99所謂全雙工通信，是指通信雙方可同時進行雙向傳輸消息的工作方式。在這種方式下，雙方都可同時進行收發(fā)消息。很明顯，全雙工通信的信道必須是雙向信道。生活中全雙工通信的例子非常多，如普通電話、手機等100終端A終端B發(fā)收發(fā)收信道1信道2全雙工是通信雙方可同時進行雙向傳輸消息的工作方式所謂全雙工通信，是指通信雙方可同時進行雙向傳輸消息的工作方式100串行傳輸將多位二進制碼的各位碼在時間軸上排列成一行，在一條傳輸線路上一位一位地傳輸?shù)姆绞椒Q為串行傳輸方式。在信道中一個碼元一個碼元地依次傳遞時速度慢、成本低，通信距離長時用此方式，101串行傳輸37101并行傳輸構(gòu)成一個編碼的所有碼元都同時傳輸為并行傳輸。并行傳輸速度快、成本高，適用短距離通信，如計算機與外設(shè)(打印機等)通信，102并行傳輸38102異步傳輸異步傳輸：將比特分成小組進行傳送，小組可以是8位的1個字符或更長利用起止法來達到收發(fā)同步的目的。每次只能傳送一個字符，用起始位和停止位來指示傳輸字符的開始和結(jié)束103每次異步傳輸?shù)男畔⒍家砸粋€起始位開頭，它通知接收方數(shù)據(jù)已經(jīng)到達了，這就給了接收方響應(yīng)、接收和緩存數(shù)據(jù)比特的時間；在傳輸結(jié)束時，一個停止位表示該次傳輸信息的終止。傳輸機制異步傳輸?shù)拈_始位使信號變成0，其他的比特位使信號隨傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息而變化。最后，停止位使信號重新變回1，該信號一直保持到下一個開始位到達。異步傳輸異步傳輸：將比特分成小組進行傳送，小組可以是8位的103思考？在鍵盤上怎么用異步傳輸?shù)姆椒▊鬏敂?shù)字“1”。1041的ASCII碼是4900110001應(yīng)用：異步傳輸常用于低速設(shè)備。0001100011異步傳輸為：擴展為8位的ASCII碼思考？401的ASCII碼是4900110001應(yīng)用：000104同步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，數(shù)據(jù)幀105

Sync:同步字符

Datablock:數(shù)據(jù)區(qū)塊

傳輸機制數(shù)據(jù)幀的第一部分包含一組同步字符，用于通知接收方一個幀已經(jīng)到達，但它同時還能確保接收方的采樣速度和比特的到達速度保持一致，使收發(fā)雙方進入同步。幀的最后一部分是一個幀結(jié)束標(biāo)記。同步傳輸41Sync:同步字符傳輸機制105同步傳輸?shù)膬?yōu)點：

同步傳輸通常要比異步傳輸快速得多。同步傳輸?shù)拈_銷也比較少。同步傳輸方式中發(fā)送方和接收方的時鐘是統(tǒng)一的、字符與字符間的傳輸是同步無間隔的。106同步傳輸?shù)膬?yōu)點：42106同步與異步傳輸?shù)膮^(qū)別

異步傳輸?shù)膯挝皇亲址絺鬏數(shù)膯挝皇菐?。異步傳輸通過字符起止的開始和停止碼再同步的機會，而同步傳輸則是以數(shù)據(jù)中抽取同步信息。

異步傳輸對時序的要求較低，同步傳輸往往通過特定的時鐘線路協(xié)調(diào)時序。

異步傳輸相對于同步傳輸效率較低。107同步與異步傳輸?shù)膮^(qū)別4310712-4通信系統(tǒng)的質(zhì)量評價12.4.1碼元在數(shù)字通信中數(shù)據(jù)是以某種編碼的形式存在的。碼字：一個數(shù)據(jù)單元的編碼被稱為碼字(也稱為字符)；碼字由碼元(也稱為符號)構(gòu)成；碼元是指任何進制數(shù)據(jù)中每一位數(shù)據(jù)的長度。由二進制代碼(0或1)組成(也可以是多進制代碼)。二進制代碼也稱為二進制碼元。三者的關(guān)系如圖所示。10812-4通信系統(tǒng)的質(zhì)量評價12.4.1碼元4410812.4.2數(shù)字信號波形與碼元、電平之間的關(guān)系數(shù)字信號可以用不同的脈沖波形表示。10912.4.2數(shù)字信號波形與碼元、電平之間的關(guān)系45109下圖給出了二進制系統(tǒng)的幾種脈沖波形。110（a）在一個碼元持續(xù)時間T內(nèi)電平維持不變，用高電平代表二進制代碼“1”，低電平代表二進制代碼“0”。（b）用正電位代表二進制代碼“1"，負電位表示二進制代碼“0"，正幅度和負幅度相等，所以稱為雙極性碼。（c）當(dāng)發(fā)送1碼時，送出正電流，但是時間短于一個碼元的時間，即發(fā)個窄脈沖；發(fā)0碼時，不發(fā)脈沖。這樣發(fā)1碼時有一部分的時間沒有脈沖，幅度是零。所以這種碼稱為單極性歸零碼。。（d）其由1碼發(fā)一個正的窄脈沖，0碼發(fā)一個負的窄脈沖，兩個碼元的間隔時間可以大于一個碼的窄脈沖寬度。下圖給出了二進制系統(tǒng)的幾種脈沖波形。46（a）在一個碼元持續(xù)110多電平信號如果采用多進制傳輸，如四進制(電平)，那么每個碼元有4種狀態(tài).每碼元信息量為二進制的一倍，所以采用多電平傳輸，可以在相同碼元速率(碼元周期相同)下提高比特率。圖(a)、(b)分別畫出了兩種四進制碼的波形。111(a)正電平;(b)正、負電平多電平信號47(a)正電平;(111總結(jié)波形中的電平、碼元中的狀態(tài)及進制

波形由不同的電平表示，電平是對波形“等級”的描述。例如有+3V,+1V,-1V,-3V的“等級”區(qū)別。

碼元由不同的狀態(tài)表示。狀態(tài)是對碼元數(shù)量的描述，一種碼元有

狀態(tài)。

進制是用進制形式對波形電平或碼元狀態(tài)的表述。在數(shù)字通信領(lǐng)域，常用的進制或者是二進制本身，或者是以二進制為基礎(chǔ)實現(xiàn)的。112總結(jié)波形中的電平、碼元中的狀態(tài)及進制4811212.4.4通信系統(tǒng)有效指標(biāo)的計算及概念1碼元傳輸速率碼元傳輸速率指數(shù)字通信系統(tǒng)單位時間(每秒)內(nèi)傳輸?shù)拇a元個數(shù)其單位為波特(Baud)，常用符號“B”表示。

113【例12-1】系統(tǒng)2s內(nèi)共傳送4800個碼元，則系統(tǒng)碼元傳輸速率為多少?解：12.4.4通信系統(tǒng)有效指標(biāo)的計算及概念1碼元傳輸速率49113碼元傳輸速率

是二進制傳碼率，

是N進制傳碼率。

當(dāng)

與

在各自的碼元寬度

不一樣的前提下，它們之間有如下轉(zhuǎn)換關(guān)系：

當(dāng)

與

在各自的碼元寬度

一樣的前提下，它們之間有如下轉(zhuǎn)換關(guān)系：114碼元傳輸速率是二進制傳碼率，是N進制傳1142信息傳輸速率信息傳輸速率簡稱傳信率，又稱信息速率或比特率，。它表示單位時間(每秒)內(nèi)傳送數(shù)據(jù)信息的數(shù)量，單位為bit/s，可記為“b/s”或“bps"。其中，N為符號的進制數(shù)。

，傳輸二進制信息時，信息傳輸速率和碼元傳輸速率是一致的，記為115【12-2】某信源1s內(nèi)傳遞1200個符號，且每個符號的信息量為1bit，則該信源的信息傳輸率

2信息傳輸速率51【12-2】某信源1s內(nèi)傳遞1200個115【例12-3】已知二進制系統(tǒng)在2min內(nèi)共傳遞了7200個碼元，求：

①碼元速率

和信息速率

各為多少？

②如果碼元寬度不變(即碼元速率不變)，但改為八進制數(shù)字信號，則碼元速率