計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2第二章 物理層與數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)本章重點(diǎn)： 傅里葉分析，信道的帶寬與數(shù)據(jù)速率之間的關(guān)系，奈奎斯特公式和香農(nóng)公式，數(shù)字調(diào)制技術(shù)，多路復(fù)用技術(shù)，數(shù)字信號(hào)編碼技術(shù)。 本章難點(diǎn)： 傅里葉分析，有關(guān)信道帶寬的計(jì)算。 數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室第1頁/共48頁第二章 物理層與數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)本章內(nèi)容： 2.1 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ) 2.2 物理傳輸媒體 2.3 傳輸技術(shù) 數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室第2頁/共48頁第二章 物理層與數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 2.1.1 通信系統(tǒng)模

2、型 2.1.2 帶寬與傅立葉分析 2.1.3 信道的最大數(shù)據(jù)速率 2.2 物理傳輸媒體 2.2.1 雙絞線 2.2.2 同軸電纜 2.2.3 光纖 2.2.4 衛(wèi)星通信2.3 傳輸技術(shù) 數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室第3頁/共48頁圖2.1 通信系統(tǒng)的模型一般點(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng)都可由圖2.1加以概括數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室源系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)目的系統(tǒng)第4頁/共48頁幾個(gè)重要概念：數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)：運(yùn)送信息的實(shí)體。信號(hào)信號(hào)：數(shù)

3、據(jù)的電器的或電磁的表現(xiàn)。信道（信道（channel）:某一方向傳送信息的媒體。調(diào)制調(diào)制：將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的過程叫做調(diào)制。單向通信單向通信：又稱單工（Simplex）通信，即只能有一個(gè)方向的通信而 沒有反方向的交互。雙向交替通信雙向交替通信：又稱半雙工(half duplex)通信，即通信的雙法都可以 發(fā)送信息，但不能同時(shí)發(fā)送或接收。雙向同時(shí)通信雙向同時(shí)通信：又稱全雙工(full duplex)通信，即通信的雙法可以同 時(shí)發(fā)送和接收信息。模擬的或數(shù)字的第5頁/共48頁幾個(gè)重要概念：數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室模擬信號(hào)模擬信號(hào)：信道上傳送

4、的按照話音強(qiáng)弱幅度連續(xù)變化的電波就是一 種連續(xù)變化的電信號(hào)。 數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)：計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的電脈沖序列串。模擬信道模擬信道和數(shù)字信道數(shù)字信道基帶信號(hào)基帶信號(hào)：將數(shù)字信號(hào)1和0直接用兩種不同的電壓來表示，然后送 線路上去傳輸。寬帶信號(hào)寬帶信號(hào)：將基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后形成的頻分復(fù)用模擬信號(hào)帶寬帶寬：模擬信道所能傳輸?shù)男盘?hào)的頻率范圍。第6頁/共48頁第二章 物理層與數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 2.1.1 通信系統(tǒng)模型 2.1.2 帶寬和傅立葉分析 2.1.3 信道的最大數(shù)據(jù)速率 2.2 物理傳輸媒體 2.2.1 雙絞線 2.2.2 同軸電纜 2.2.3 光纖 2.2.4 衛(wèi)星通信2.3 傳輸技術(shù)

5、 數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室第7頁/共48頁n傅立葉函數(shù) 數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室)2cos()2sin(21)(1nftbnftactfnnn分別是n次諧波的正弦和余弦振幅值。諧波次數(shù)越高，則其頻率也越高。 這里，f = 1/T, 是信號(hào)的基波頻率。nf稱為信號(hào)的n次諧波的頻率。0)(2dttfTC是直流分量。TndtnfttfTa0)2sin()(2TndtnfttfTb0)2cos()(2所需帶寬越寬。第8頁/共48頁圖2.5 信道帶寬和數(shù)字信號(hào)失真的關(guān)系數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)

6、通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室第9頁/共48頁第二章 物理層與數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 2.1.1 通信系統(tǒng)模型 2.1.2 帶寬和傅立葉分析 2.1.3 信道的最大數(shù)據(jù)速率 2.2 物理傳輸媒體 2.2.1 雙絞線 2.2.2 同軸電纜 2.2.3 光纖 2.2.4 衛(wèi)星通信2.3 傳輸技術(shù) 數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室第10頁/共48頁數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室奈奎斯特公式奈奎斯特公式和香農(nóng)公式香農(nóng)公式 奈奎斯特公式：奈奎斯特公式：給出了無熱噪聲（熱噪

7、聲是指由于信道中分子熱運(yùn)動(dòng)引起的噪聲，這里假定沒有熱噪聲）時(shí)信道帶寬對最大數(shù)據(jù)速率的限制，具體為香農(nóng)香農(nóng)則進(jìn)一步研究了受噪聲（服從高斯分布）干擾的信道的情況，給出了香農(nóng)公式：)/(log22sbLHC )(1 (log2bpsNSHC第11頁/共48頁數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室香農(nóng)公式香農(nóng)公式表明，信道的帶寬或信道中的信噪比越信道的帶寬或信道中的信噪比越大，則信息的極限傳輸速率就越高。大，則信息的極限傳輸速率就越高。但更重要的是，香農(nóng)公式指出了：只要信息傳輸速率低于信道的極限信息傳輸速率，就一定可以找到某種辦法來實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)的傳輸。第12頁/

8、共48頁第二章 物理層與數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 2.1.1 通信系統(tǒng)模型 2.1.2 帶寬和傅立葉分析 2.1.3 信道的最大數(shù)據(jù)速率 2.2 物理傳輸媒體 2.2.1 雙絞線 2.2.2 同軸電纜 2.2.3 光纖 2.2.4 衛(wèi)星通信2.3 傳輸技術(shù) 數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室第13頁/共48頁數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室u雙絞線雙絞線(twisted pair)特點(diǎn)：最經(jīng)常使用的物理媒體 相對于其它有線物理媒體（同軸電纜和光纖）來說，價(jià)格便宜也易于安裝與使用 其性能一般也較

9、差 （指它的傳輸距離、抗干擾性能和帶寬或數(shù)據(jù)速率而言 ）圖2.6 雙絞線第14頁/共48頁數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室u雙絞線分類：非屏蔽UTP（Unshielded Twisted Pair） 普通電話線 UTP易受外部的干擾，包括來自環(huán)境噪聲和附近其它雙絞線的干擾。 屏蔽 STP（Shielded Twisted Pair） 抗干擾性能更好，但比UTP昂貴，而且要保證全程屏蔽并且金屬包層良好地接地，安裝也困難 第15頁/共48頁數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室u雙絞線實(shí)際上是分類(categ

10、ory) 的。類越高則性能也越好，也就是說在一定距離內(nèi)可傳輸更高數(shù)據(jù)速率的信號(hào)，但價(jià)格也越貴。下面是常用的幾類雙絞線的性能和主要用途：Category 3：支持?jǐn)?shù)據(jù)速率可達(dá)10Mbps，常用于傳輸話音和普通以太網(wǎng)（Ethernet）Category 5 (100 MHz)：支持?jǐn)?shù)據(jù)速率可達(dá)100Mbps，常用于快速以太網(wǎng)(Fast Ethernet)Category 5e(350 MHz)：數(shù)據(jù)速率可達(dá)1000Mbps ，常用于千兆以太網(wǎng)(Gigabit Ethernet)上面的Category 5e就是通常說的超5類線，所有支持的數(shù)據(jù)速率都是指在一定的距離內(nèi)，如不超過80米?，F(xiàn)在已有更高性能

11、的6類非屏蔽雙絞線(UTP6) ，可用來支持千兆以太網(wǎng)第16頁/共48頁第二章 物理層與數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 2.1.1 通信系統(tǒng)模型 2.1.2 帶寬和傅立葉分析 2.1.3 信道的最大數(shù)據(jù)速率 2.2 物理傳輸媒體 2.2.1 雙絞線 2.2.2 同軸電纜 2.2.3 光纖 2.2.4 衛(wèi)星通信2.3 傳輸技術(shù) 數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室第17頁/共48頁數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室u同軸電纜同軸電纜（coaxial cable）也像雙絞線那樣由一對導(dǎo)體組成，但它們是按“同

12、軸”的形式構(gòu)成線對 u分類分類：基帶（baseband ）同軸電纜（阻抗50）寬帶（broadband）同軸電纜（阻抗為75） 圖2.7 同軸電纜第18頁/共48頁數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室u同軸電纜與雙絞線比較，價(jià)格貴，但帶寬、數(shù)據(jù)速率高、傳輸距離長和抗干擾能力強(qiáng) u連接器圖2.8 同軸電纜連接器第19頁/共48頁第二章 物理層與數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 2.1.1 通信系統(tǒng)模型 2.1.2 帶寬和傅立葉分析 2.1.3 信道的最大數(shù)據(jù)速率 2.2 物理傳輸媒體 2.2.1 雙絞線 2.2.2 同軸電纜 2.2.3 光纖 2.2.

13、4 衛(wèi)星通信2.3 傳輸技術(shù) 數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室第20頁/共48頁數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室u光纖光纖是一根很細(xì)的可傳導(dǎo)光線的纖維媒體，其半徑僅幾微米至一、二百微米。制造光纖的材料可以是超純硅、合成玻璃或塑料 用超純硅制成的光纖損耗最小，但制作工藝很難 合成玻璃制成的光纖雖然損耗相對較大，但更為經(jīng)濟(jì)，性能也不錯(cuò) 塑料光纖更便宜，可用于短距離、較大損耗也可接受的場合 u每根光纖都有自己的包層，而后一根或多根光纖再由外皮包裹構(gòu)成光纜光纜 圖2.9 光纜第21頁/共48頁數(shù)據(jù)通信與計(jì)算

14、機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室u在光纖中光線從光源進(jìn)入硅或塑料光導(dǎo)體后有兩種不同的傳輸方式多模（多模（multimode）光纖）光纖：光線沿著光纖以多種角度不斷被包層反射而向前傳播 單模（單模（single mode）光纖）光纖：光線主要沿著光纖的軸心向前傳播 單模光纖中由于減少了反射過程中光能量被包層材料的吸收，損耗小，通常能傳輸更長的距離和達(dá)到更高的數(shù)據(jù)速率 單模光纖較多模光纖更細(xì) u從雙絞線開始，基帶同軸電纜、寬帶同軸電纜、多模光纖直至單模光纖，性能是由低至高由低至高、價(jià)格也從廉到從廉到貴貴 第22頁/共48頁第二章 物理層與數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1 數(shù)據(jù)通

15、信基礎(chǔ) 2.1.1 通信系統(tǒng)模型 2.1.2 帶寬和傅立葉分析 2.1.3 信道的最大數(shù)據(jù)速率 2.2 物理傳輸媒體 2.2.1 雙絞線 2.2.2 同軸電纜 2.2.3 光纖 2.2.4 衛(wèi)星通信2.3 傳輸技術(shù) 數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室第23頁/共48頁數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室u衛(wèi)星衛(wèi)星（satellite）通信：一種特殊的微波通信與一般地面微波通信的不同在于使用地球同步衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)微波信號(hào)國際上衛(wèi)星可使用的頻段：圖2.10衛(wèi)星通信第24頁/共48頁數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)

16、據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室u衛(wèi)星通信特點(diǎn)：缺點(diǎn)是傳播延遲時(shí)間長 衛(wèi)星通信的傳播延遲時(shí)間（270 ms）是和端地面站間的距離無關(guān)的，因而特別適合于遠(yuǎn)距離的通信 u衛(wèi)星通信的新發(fā)展第25頁/共48頁數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室2.6 對于帶寬為4k Hz的信道，若有8種不同的物理狀態(tài)來表示數(shù)據(jù)，信噪比為30 dB。問:按奈奎斯特定理，最大限制的數(shù)據(jù)速率是多少？按香農(nóng)定理最大限制的數(shù)據(jù)速率是多少？ 2.9 若要在一條50k Hz的信道上傳輸1.544M bps的T1載波，信噪比至少要多大？ 2.14 若在相隔1000

17、公里的兩地間要傳送3K位的數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^地面電纜以4.8K bps的數(shù)據(jù)速率傳送或通過衛(wèi)星信道以50K bps的數(shù)據(jù)速率傳送。問用哪種方式傳送，從開始發(fā)送到接收方收到全部數(shù)據(jù)為止的時(shí)間較短？ 第26頁/共48頁第二章 物理層與數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.2 物理傳輸媒體2.3 傳輸技術(shù) 2.3.1 模擬傳輸與數(shù)字傳輸模擬傳輸與數(shù)字傳輸 2.3.2 數(shù)字調(diào)制技術(shù)數(shù)字調(diào)制技術(shù) 2.3.3 脈碼調(diào)制脈碼調(diào)制 2.3.4 多路復(fù)用多路復(fù)用 2.3.5 數(shù)字信號(hào)的編碼方法數(shù)字信號(hào)的編碼方法 數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室第27頁/共48頁數(shù)據(jù)通信

18、與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室 模擬傳輸模擬傳輸是一種不考慮其內(nèi)容的模擬信號(hào)傳輸方式。 在傳輸過程中，信號(hào)由于噪聲的干擾和能量的損失總會(huì)發(fā)生畸變和衰減。 放大器 多級放大器 數(shù)字傳輸數(shù)字傳輸則不一樣，關(guān)心的是信號(hào)的內(nèi)容 0和1變化模式的數(shù)據(jù)就可以采用。 方波脈沖式的數(shù)字信號(hào)會(huì)衰減,也會(huì)更容易發(fā)生畸變 轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)器(repeater) ：再生器再生器(regenerator) 第28頁/共48頁數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室 在長距離通信中，數(shù)字傳輸技術(shù)逐步取代模擬傳輸技術(shù)已是一種必然的趨勢。 但是，在如

19、局域網(wǎng)這種近距離的通信中，由于衰減和畸變不太嚴(yán)重，甚至于不必經(jīng)過放大器中繼，模擬傳輸技術(shù)仍有一席之地。第29頁/共48頁第二章 物理層與數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.2 物理傳輸媒體2.3 傳輸技術(shù) 2.3.1 模擬傳輸與數(shù)字傳輸模擬傳輸與數(shù)字傳輸 2.3.2 數(shù)字調(diào)制技術(shù)數(shù)字調(diào)制技術(shù) 2.3.3 脈碼調(diào)制脈碼調(diào)制 2.3.4 多路復(fù)用多路復(fù)用 2.3.5 數(shù)字信號(hào)的編碼方法數(shù)字信號(hào)的編碼方法 數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室第30頁/共48頁數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室u 基本概念基本概

20、念 通信系統(tǒng)中通信系統(tǒng)中基帶信號(hào)：由信源產(chǎn)生的原始電信號(hào) ；調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)（實(shí)際上是被調(diào)制的信號(hào)，即基帶信號(hào)） 調(diào)制的過程就是按調(diào)制信號(hào)（基帶信號(hào)）的變化規(guī)律去改變載波某些參數(shù)的過程 調(diào)制的方法分兩大類調(diào)制的方法分兩大類正弦波調(diào)制 *模擬（連續(xù)）調(diào)制：調(diào)制信號(hào)為連續(xù)型的正弦波調(diào)制 *數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制 ：調(diào)制信號(hào)為數(shù)字型的正弦波調(diào)制 脈沖調(diào)制 第31頁/共48頁數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室 正弦振蕩的載波可用A sin(2nft+)來表示，使其幅度A、頻率f或相位隨基帶信號(hào)變化而變化，就可在載波上進(jìn)行調(diào)制了。 幅度調(diào)制幅度調(diào)制(Amplitu

21、de Modulation)、頻率調(diào)制頻率調(diào)制(Frequency Modulation)或相位調(diào)制相位調(diào)制(Phase Modulation)，亦可分別簡稱為調(diào)幅調(diào)幅(AM)、調(diào)頻調(diào)頻(FM)或調(diào)相調(diào)相(PM)。0binary )2sin(1binary )2sin()(ftAftAts0binary 01binary )2sin()(ftAts0binary )2sin(1binary )2sin()(12tfAtfAts第32頁/共48頁數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室 以上所介紹的各種調(diào)制方式可適當(dāng)?shù)亟M合使用。最常用的有調(diào)相與調(diào)幅的結(jié)合，

22、正交調(diào)制QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 就是調(diào)相和調(diào)幅組合（如圖2.19）圖2.19 一種正交調(diào)制相位-幅值的星座圖 在數(shù)據(jù)通信中調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相常相應(yīng)地稱為幅移鍵控幅移鍵控ASK(Amplitude Shift Keying)頻移鍵控頻移鍵控FSK(Frequency Shift Keying)相移鍵控相移鍵控PSK(Phase Shift Keying) 第33頁/共48頁第二章 物理層與數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.2 物理傳輸媒體2.3 傳輸技術(shù) 2.3.1 模擬傳輸與數(shù)字傳輸模擬傳輸與數(shù)字傳輸 2.3.2 數(shù)字調(diào)制技術(shù)數(shù)字調(diào)制技術(shù) 2.

23、3.3 脈碼調(diào)制脈碼調(diào)制 2.3.4 多路復(fù)用多路復(fù)用 2.3.5 數(shù)字信號(hào)的編碼方法數(shù)字信號(hào)的編碼方法 數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室第34頁/共48頁數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室 在發(fā)送端將模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)的裝置稱為編碼器編碼器（Coder），而在接收端將收到的數(shù)字信號(hào)復(fù)原成模擬信號(hào)的裝置則稱為解碼器解碼器(Decoder)。通常進(jìn)行的是雙向通信，使用既能編碼又能解碼的裝置，即編碼解碼器編碼解碼器（Codec）。將模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)的常用方法是脈碼調(diào)制PCM(Pulse Code

24、 Modulation)。脈碼調(diào)制的過程由取樣、量化和編碼三步構(gòu)成。 圖2.21模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸 第35頁/共48頁數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室1.取樣按照一定的時(shí)間間隔采樣測量模擬信號(hào)幅值奈奎斯特定理可以證明，若模擬信號(hào)的帶寬是H Hz，則2H的取樣頻率就足以捕獲可恢復(fù)原有模擬信號(hào)的信息。2.量化將取樣點(diǎn)處測得的信號(hào)幅值分級取整的過程量化就是將模擬信號(hào)的最大可能幅值等分為若干級，而后測量得到的幅值按此分級舍入取整，得到一個(gè)正整數(shù)。3.編碼將量化后的整數(shù)值用二進(jìn)制數(shù)來表示(實(shí)例看書圖2.22)第36頁/共48頁第二章 物理層與數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2

25、.1 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.2 物理傳輸媒體2.3 傳輸技術(shù) 2.3.1 模擬傳輸與數(shù)字傳輸模擬傳輸與數(shù)字傳輸 2.3.2 數(shù)字調(diào)制技術(shù)數(shù)字調(diào)制技術(shù) 2.3.3 脈碼調(diào)制脈碼調(diào)制 2.3.4 多路復(fù)用多路復(fù)用 2.3.5 數(shù)字信號(hào)的編碼方法數(shù)字信號(hào)的編碼方法 數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室第37頁/共48頁數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室 多路復(fù)用多路復(fù)用(Multiplexing) 把多路信號(hào)在單一的傳輸線路和用單一的傳輸設(shè)備來進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù) 最簡單的多路復(fù)用技術(shù)是空分多路復(fù)用空分多路復(fù)用SDM（Sp

26、ace Division Multiplexing） 最兩種常用的多路復(fù)用技術(shù)是：頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用FDM（Frequency Division Multiplexing）時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用TDM（Time Division Multiplexing） 第38頁/共48頁數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室頻分多路復(fù)用：所有用戶在同樣的時(shí)間占用不同頻分多路復(fù)用：所有用戶在同樣的時(shí)間占用不同的帶寬資源的帶寬資源頻率1頻率2頻率3頻率4頻率5時(shí)間頻率第39頁/共48頁數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教

27、研室時(shí)分多路復(fù)用：所有用戶在不同的時(shí)間占用同樣時(shí)分多路復(fù)用：所有用戶在不同的時(shí)間占用同樣的頻率帶寬的頻率帶寬頻率時(shí)間A B C D A B C D A B C D A B 第40頁/共48頁數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室 波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用WDM（Wavelength Division Multiplexing） 波長與頻率有著一一對應(yīng)的關(guān)系，實(shí)質(zhì)上波分多路復(fù)用就是在光信道上采用的一種頻分多路復(fù)用的變種 區(qū)別：光復(fù)用采用的技術(shù)與設(shè)備不同于電復(fù)用 碼分多路復(fù)用碼分多路復(fù)用CDM （Code Division Multiplexing）通常被

28、稱為碼分多址碼分多址CDMA（Code Division Multiple Access)，又譯為碼分多路訪問特點(diǎn)：有很強(qiáng)的抗干擾能力且隱蔽性好，主要用于軍事通信，但現(xiàn)在隨著技術(shù)的發(fā)展己成為第三代民用移動(dòng)通信的首選原型技術(shù) 第41頁/共48頁第二章 物理層與數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.2 物理傳輸媒體2.3 傳輸技術(shù) 2.3.1 模擬傳輸與數(shù)字傳輸模擬傳輸與數(shù)字傳輸 2.3.2 數(shù)字調(diào)制技術(shù)數(shù)字調(diào)制技術(shù) 2.3.3 脈碼調(diào)制脈碼調(diào)制 2.3.4 多路復(fù)用多路復(fù)用 2.3.5 數(shù)字信號(hào)的編碼方法數(shù)字信號(hào)的編碼方法 數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室第42頁/共48頁數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室山財(cái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室 曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼（Manchester Encoding）為了自帶位同步（或稱比特同步）信號(hào)而采用的一種編碼方法 在曼徹斯特編碼中每個(gè)比特持續(xù)時(shí)間分為兩半，在發(fā)送比特1時(shí)，前一半時(shí)間電平為高，而后一半時(shí)間電平為低；在發(fā)送比特0時(shí)則正好相反。這樣，在每個(gè)比特持續(xù)時(shí)間的中間肯定有