第三章信號的傳輸技術.

1、1第三章 信號傳輸傳輸技術北京郵電大學世紀學院北京郵電大學世紀學院電信工程系電信工程系Z2n在傳輸介質上傳輸?shù)男盘栍袃煞N形式：在傳輸介質上傳輸?shù)男盘栍袃煞N形式： 模擬信號與數(shù)字信號模擬信號與數(shù)字信號n信息源數(shù)據(jù)也有兩種形式：信息源數(shù)據(jù)也有兩種形式：模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字數(shù)據(jù)q傳輸形式有四種：傳輸形式有四種：n模擬數(shù)據(jù)到模擬信號模擬數(shù)據(jù)到模擬信號 - AM,DSB,SSB,VSB模擬調制模擬調制n模擬數(shù)據(jù)到數(shù)字信號模擬數(shù)據(jù)到數(shù)字信號 - PCM采樣編碼傳輸采樣編碼傳輸n數(shù)字數(shù)據(jù)到模擬信號數(shù)字數(shù)據(jù)到模擬信號 - ASK,FSK,PSK調制編碼調制編碼n數(shù)字數(shù)據(jù)到數(shù)字信號數(shù)字數(shù)據(jù)到數(shù)字信號

2、 - 數(shù)字信號編碼傳輸數(shù)字信號編碼傳輸n思考題：有兩臺計算機需要通過電話線進行互連，請思考題：有兩臺計算機需要通過電話線進行互連，請畫出其通信模型。畫出其通信模型。3n3.1 信號調制的基本概念信號調制的基本概念n3.2 模擬信號的調制模擬信號的調制n3.3 數(shù)字基帶信號傳輸數(shù)字基帶信號傳輸n3.4 數(shù)字信號的調制傳輸數(shù)字信號的調制傳輸n3.5 光信號傳輸光信號傳輸43.1 信號調制n 3.1.1 調制技術調制技術目的：目的：由信源產生的的原始信號一般不能在大多數(shù)信道內直接傳輸，由信源產生的的原始信號一般不能在大多數(shù)信道內直接傳輸，因此需要經過調制將它變換成適于在信道內傳輸?shù)男盘枴Ｒ虼诵枰涍^

3、調制將它變換成適于在信道內傳輸?shù)男盘枴?定義：定義：把輸入信號變換為適合于通過信道傳輸?shù)男盘?，這一變換過把輸入信號變換為適合于通過信道傳輸?shù)男盘枺@一變換過程稱為調制。調制的過程就是按原始信號的變化規(guī)律去改變載波信程稱為調制。調制的過程就是按原始信號的變化規(guī)律去改變載波信號的某些參數(shù)的過程。號的某些參數(shù)的過程。 通常把原始信號稱為調制信號，也稱基帶信號；通常把原始信號稱為調制信號，也稱基帶信號； 被調制的高頻周期性脈沖起運載原始信號的作用，因此稱被調制的高頻周期性脈沖起運載原始信號的作用，因此稱載波。載波。 調制實現(xiàn)了調制實現(xiàn)了信源的頻譜信源的頻譜與與信道的頻帶信道的頻帶相匹配。相匹配。 5n

4、3.1.2 調制的功能及分類調制的功能及分類 功能：功能： 1、頻率變換：將低頻信號調制到高頻段上去。、頻率變換：將低頻信號調制到高頻段上去。 2、實現(xiàn)信道復用：將多路信號互不干擾的安排在同一物理信道、實現(xiàn)信道復用：將多路信號互不干擾的安排在同一物理信道中傳輸。中傳輸。 3、提高抗干擾性、提高抗干擾性 分類：分類： 1、按源信號性質：模擬調制、數(shù)字調制、按源信號性質：模擬調制、數(shù)字調制 2、按載波信號性質：連續(xù)波調制、脈沖調制、按載波信號性質：連續(xù)波調制、脈沖調制6 3、按調制器的功能劃分：、按調制器的功能劃分：幅度調制：用源信號改變載波信號的幅度，如幅度調制：用源信號改變載波信號的幅度，如A

5、M，DSB，SSB，VSB。頻率調制：用源信號改變載波信號的頻率，如頻率調制：用源信號改變載波信號的頻率，如FM。相位調制：用源信號改變載波信號的相位，如相位調制：用源信號改變載波信號的相位，如PM。 4、按傳輸函數(shù)性質：、按傳輸函數(shù)性質：n線性調制線性調制：調幅、單邊帶、雙邊帶、殘留邊帶：調幅、單邊帶、雙邊帶、殘留邊帶n非線性調制（角度調制）：頻率調制、相位調制非線性調制（角度調制）：頻率調制、相位調制7n3.1.3 線性調制線性調制 線性調制方法：線性調制方法： 利用模型中傳輸函數(shù)利用模型中傳輸函數(shù)H(t)的不同特性，可以得到各種幅度調制信號。的不同特性，可以得到各種幅度調制信號。如如AM

6、，DSB，SSB和和VSB等信號。等信號。 s(t)（源） 調制信號m(t)Acos0tH H( (t t) )已調信號s(t)83.2 模擬信號調制n3.2.1 標準調幅信號（標準調幅信號（AM） 標準調幅：指輸入的調制信號除基帶信號標準調幅：指輸入的調制信號除基帶信號m(t)外，還包含了直流外，還包含了直流信號信號A0，總的輸入信號為，總的輸入信號為A0 +m(t)，而，而h(t)為理想的帶通濾波器，這為理想的帶通濾波器，這樣調制后輸出信號便是既含載波分量又含有邊帶分量的標準調幅信號。樣調制后輸出信號便是既含載波分量又含有邊帶分量的標準調幅信號。 標準調幅模型9m(t)OtA0 m(t)O

7、tOOttcosc(t)sAM(t)1M()A0HHccA0SAM()02101、AM信號的總功率包括載波功率信號的總功率包括載波功率和邊帶功率兩部分，其中載波功率和邊帶功率兩部分，其中載波功率占大部分，因此功率利用率低。占大部分，因此功率利用率低。2、只有邊帶功率才與調制信號有、只有邊帶功率才與調制信號有關。關。3、載波分量不攜帶信息。、載波分量不攜帶信息。10n雙邊帶信號和單邊帶信號雙邊帶信號和單邊帶信號 1、在在AM信號中，載波分量并不攜帶信息，信息完全由邊帶傳送。信號中，載波分量并不攜帶信息，信息完全由邊帶傳送。將將AM中的直流分量中的直流分量A0去掉，即可將載波抑制，得到抑制載波雙邊

8、帶去掉，即可將載波抑制，得到抑制載波雙邊帶信號，簡稱雙邊帶信號（信號，簡稱雙邊帶信號（DSB）。）。cos0tOttOm(t)sDSB(t)OtOccM()OHHSDSB()Occ載波反相點2H11n2、只傳送一個邊帶的、只傳送一個邊帶的調制方式成為單邊帶調制方式成為單邊帶調制，對應為單邊帶調制，對應為單邊帶信號（信號（SSB）。）。M()HHSM()ccOO 上邊帶 下邊帶 下邊帶 上邊帶ccO上邊帶頻譜Occ下邊帶頻譜12n殘留邊帶信號殘留邊帶信號（VSB） 殘留邊帶調制是殘留邊帶調制是介于介于SSB與與DSB之之間的一種調制方式，間的一種調制方式， 它既克服了它既克服了DSB信信號占用頻

9、帶寬的缺號占用頻帶寬的缺點，又解決了點，又解決了SSB信號實現(xiàn)上的難題。信號實現(xiàn)上的難題。在在VSB中，不是完中，不是完全抑制一個邊帶全抑制一個邊帶（如同（如同SSB中那中那樣），而是逐漸切樣），而是逐漸切割，使其殘留一小割，使其殘留一小部分。部分。M()2B2BODSB()ccO(a)(b)SSB()OccccVSB()O(c)(d)13n幾種模擬調制方式的特點與應用幾種模擬調制方式的特點與應用 AM調制調制的的優(yōu)點優(yōu)點是接收設備簡單；是接收設備簡單；缺點缺點是功率利用率低，抗干擾是功率利用率低，抗干擾能力差，信號帶寬較寬，頻帶利用率不高。因此，能力差，信號帶寬較寬，頻帶利用率不高。因此，A

10、M制式用于通信制式用于通信質量要求不高的場合，目前主要用在中波和短波的調幅廣播中。質量要求不高的場合，目前主要用在中波和短波的調幅廣播中。 DSB調制調制的的優(yōu)點優(yōu)點是功率利用率高，但帶寬與是功率利用率高，但帶寬與AM相同，頻帶利用相同，頻帶利用率不高，接收要求同步解調，設備較復雜。只用于點對點的專用通信率不高，接收要求同步解調，設備較復雜。只用于點對點的專用通信及低帶寬信號多路復用系統(tǒng)。及低帶寬信號多路復用系統(tǒng)。 SSB調制調制的的優(yōu)點優(yōu)點是功率利用率和頻帶利用率都較高，抗干擾能力是功率利用率和頻帶利用率都較高，抗干擾能力和抗選擇性衰落能力均優(yōu)于和抗選擇性衰落能力均優(yōu)于AM，而帶寬只有，而帶

11、寬只有AM的一半；的一半；缺點缺點是發(fā)送是發(fā)送和接收設備都復雜。和接收設備都復雜。SSB制式普遍用在頻帶比較擁擠的場合，如短波制式普遍用在頻帶比較擁擠的場合，如短波波段的無線電廣播和頻分多路復用系統(tǒng)中。波段的無線電廣播和頻分多路復用系統(tǒng)中。 14n包絡檢波解調和相干解調包絡檢波解調和相干解調 充電充電放電放電+- )(tS LPF 載波恢復 )cos(twc )(tSp )(tSd 2、相干解調、相干解調把一個已調信號，乘把一個已調信號，乘上一個同頻同相的本上一個同頻同相的本地載波地載波1、包絡檢波解調、包絡檢波解調15n3.2.2 角度調制角度調制 角度調制屬于非線性調制，即調制后信號的頻譜

12、不再是調制前信號頻譜的角度調制屬于非線性調制，即調制后信號的頻譜不再是調制前信號頻譜的線性搬移，而產生出很多新的頻率成分。線性搬移，而產生出很多新的頻率成分。 1、 角度調制的概念角度調制的概念 一個余弦信號可以寫成一個余弦信號可以寫成 其中，其中，A0為常數(shù)，當為常數(shù)，當(t)隨基帶信號隨基帶信號m(t)變化時，則稱角度調制。變化時，則稱角度調制。 2、 角度調制的方法角度調制的方法 兩種方法：兩種方法： 調頻調頻FM：角頻率隨源信號：角頻率隨源信號m(t)變化；變化； 調相調相PM：相位隨源信號：相位隨源信號m(t)變化。變化。16若若m(t)作直線作直線變化，則已調變化，則已調信號就是頻

13、率信號就是頻率調制信號。調制信號。若若m(t)是隨是隨 t2變化，則已調變化，則已調信號就是相位信號就是相位調制信號調制信號角度調制波形i173.3 數(shù)字基帶信號傳輸數(shù)字基帶信號傳輸n數(shù)字基帶信號數(shù)字基帶信號 數(shù)字基帶信號是指來自數(shù)據(jù)終端的原始數(shù)據(jù)信號。數(shù)字基帶信號是指來自數(shù)據(jù)終端的原始數(shù)據(jù)信號。 特點：特點：1、主要是低頻信號和直流信號；、主要是低頻信號和直流信號； 2、可以直接傳輸；、可以直接傳輸； 3、與頻帶傳輸信號有很多相近的傳輸特征、與頻帶傳輸信號有很多相近的傳輸特征 在使用對稱電纜構成的近距離數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，如以太網中，在使用對稱電纜構成的近距離數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，如以太網中，通常使用的是

14、數(shù)字基帶信號。通常使用的是數(shù)字基帶信號。18n數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的組成 f1f2 基 帶 脈 沖輸入 調解器 信道 干擾 解調器 基 帶 脈 沖輸出 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的模型數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的模型 頻帶傳輸系統(tǒng)模型頻帶傳輸系統(tǒng)模型 0f 基帶脈沖 輸入端 信號信道 形成器 信道 噪聲 接收濾波器 抽樣判決器 基帶脈 沖輸出 19(a)基帶信號；基帶信號；(b)碼型變換碼型變換后；后；(c)對對(a)進行了碼型及進行了碼型及波形的變換波形的變換，變成適，變成適合在信道中傳輸?shù)牟ê显谛诺乐袀鬏數(shù)牟ㄐ?；形?d)信道輸出信號，波信道輸出信號，波形發(fā)生失真并疊加了形發(fā)生失真并疊加了噪聲；噪聲；(e)接收濾

15、波器輸出波接收濾波器輸出波形形, 與與(d)相比，失真相比，失真和噪聲減弱；和噪聲減弱；(f)位定時同步脈沖；位定時同步脈沖；(g)恢復的信息?；謴偷男畔?。20n基帶信號傳輸?shù)奶攸c基帶信號傳輸?shù)奶攸c: 隨著信號傳輸距離增大，信號波形會發(fā)生畸變，導致接收端出現(xiàn)誤碼。隨著信號傳輸距離增大，信號波形會發(fā)生畸變，導致接收端出現(xiàn)誤碼。 誤碼的原因之一是誤碼的原因之一是信道加噪聲信道加噪聲，之二是傳輸總特性（包括收、發(fā)濾波器，之二是傳輸總特性（包括收、發(fā)濾波器和信道的特性）不理想引起的波形延遲、展寬、拖尾等畸變，使和信道的特性）不理想引起的波形延遲、展寬、拖尾等畸變，使碼元之間相碼元之間相互串擾互串擾。此

16、時，實際抽樣判決值不僅有本碼元的值，還有其他碼元在該碼元。此時，實際抽樣判決值不僅有本碼元的值，還有其他碼元在該碼元抽樣時刻的串擾值及噪聲。顯然，抽樣時刻的串擾值及噪聲。顯然，接收端能否正確恢復信息，在于能否有效接收端能否正確恢復信息，在于能否有效地抑制噪聲和減小碼間串擾。地抑制噪聲和減小碼間串擾。21n數(shù)字基帶信號傳輸?shù)幕静ㄐ螖?shù)字基帶信號傳輸?shù)幕静ㄐ蝢幾個概念：電脈沖寬度、碼元寬度；絕對碼波形、相對碼波形幾個概念：電脈沖寬度、碼元寬度；絕對碼波形、相對碼波形10100110 E(a) E E110011 E0101011(b)(c) E E1010011(d) E E1100011 E

17、E 3E 3E010 011100 11 10 00 1(e)( f )0單極性不歸零波形單極性不歸零波形雙極性不歸零波形雙極性不歸零波形單極性歸零波形單極性歸零波形雙極性歸零波形雙極性歸零波形差分波形差分波形多電平波形多電平波形22n基帶傳輸常用碼型基帶傳輸常用碼型 (PCM) 信碼信碼 適應信道適應信道 碼型變換碼型變換n1. 傳輸碼型選擇傳輸碼型選擇q 原則原則：碼型的頻譜適合信道，：碼型的頻譜適合信道，時鐘易找時鐘易找碼型頻譜中無直流分量，低頻成分盡量小。碼型頻譜中無直流分量，低頻成分盡量小。盡量減小碼型頻譜的高頻成份。盡量減小碼型頻譜的高頻成份。碼型頻譜中含有定時鐘信息。碼型頻譜中含

18、有定時鐘信息。碼型具有一定的檢錯能力。碼型具有一定的檢錯能力。碼型變換的設備簡單，易實現(xiàn)。碼型變換的設備簡單，易實現(xiàn)。q碼型變換目的：碼型變換目的：減少信號畸變，便于在傳輸介質中傳輸。減少信號畸變，便于在傳輸介質中傳輸。q應用碼型應用碼型：線路傳輸碼型；接口碼型：線路傳輸碼型；接口碼型 CCITT推薦推薦: PCM24 AMI碼碼 PCM30/32 HDB3碼碼23n常見的傳輸碼型常見的傳輸碼型 （1）信號交替反轉碼（）信號交替反轉碼（AMI碼）碼） a.編碼原則：編碼原則： 二進制二進制“0” 編為編為“0” 二進制二進制“1” 交替變?yōu)榻惶孀優(yōu)椤?1”“-1” b.例：例： NRZ 1 0

19、 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 AMI 1 0-1 1 0 0 0 0 0-1 0 1-1 （2）三階高密度雙極性碼（）三階高密度雙極性碼（HDB3碼）碼） a.特點：特點： 保持了保持了AMI碼所有的優(yōu)點。碼所有的優(yōu)點。 b.編碼原則：將連編碼原則：將連“0”碼個數(shù)控制在碼個數(shù)控制在3個以內，超出個以內，超出3個時，個時，每每 4連零用取代節(jié)（連零用取代節(jié)（000V或或B00V）代替。）代替。V，B：附加傳號碼：附加傳號碼24n數(shù)字雙向碼（曼徹斯特碼）數(shù)字雙向碼（曼徹斯特碼） 用一個周期的正負對稱方波表示用一個周期的正負對稱方波表示“0”，而用其反相波形表示，而用其反相波形表示

20、“1”。編碼規(guī)則是：編碼規(guī)則是： “0”碼用碼用“01”兩位碼表示，兩位碼表示， “1”碼用碼用“10 ”兩位碼表兩位碼表示，例如：示，例如： 代碼：代碼： 1 1 0 0 1 0 1 雙相碼：雙相碼： 10 10 01 01 10 01 10 nCMI碼碼 CMI碼是傳號反轉碼的簡稱，與曼徹斯特碼類似，它也是一種雙碼是傳號反轉碼的簡稱，與曼徹斯特碼類似，它也是一種雙極性二電平碼。編碼規(guī)則是：極性二電平碼。編碼規(guī)則是：“1”碼交替用碼交替用“11”和和“00”兩位碼表兩位碼表示；示；“0”碼固定地用碼固定地用“01”表示。表示。CMI碼易于實現(xiàn)。碼易于實現(xiàn)。 在曼徹斯特碼和在曼徹斯特碼和CMI

21、碼中，每個原二進制信碼都用一組碼中，每個原二進制信碼都用一組2位的二進位的二進碼表示，因此這類碼又稱為碼表示，因此這類碼又稱為1B2B碼。碼。253.4 數(shù)字信號的調制傳輸n數(shù)字信號的三種調制方式數(shù)字信號的三種調制方式 （l）幅移鍵控法）幅移鍵控法 ASK（Amplitude-shift Keying），也稱調幅；），也稱調幅； （2）頻移鍵控法）頻移鍵控法 FSK（Frequency-shift Keying），也稱調頻；），也稱調頻； （3）相移鍵控法）相移鍵控法 PSK（Phase-shift Keying），也稱調相），也稱調相 調制信號為二進制數(shù)字信號時，這種調制稱為二進制數(shù)字調制。

22、調制信號為二進制數(shù)字信號時，這種調制稱為二進制數(shù)字調制。在二進制數(shù)字調制中，載波的幅度、頻率或相位只有在二進制數(shù)字調制中，載波的幅度、頻率或相位只有兩種兩種變化狀態(tài)，變化狀態(tài)，因此有因此有2ASK、2FSK、2PSK調制技術。調制技術。26n2ASK的調制與解調的調制與解調載波信號2ASK信號s(t)1011Tb001ttt二進制振幅鍵控信號時間波型二進制振幅鍵控信號時間波型27乘法器coscte2ASK(t)(a)cosct開關電路s(t)e2ASK(t)(b)s(t)模擬相乘模擬相乘數(shù)字鍵控數(shù)字鍵控二進制振幅鍵控信號調制器原理框圖二進制振幅鍵控信號調制器原理框圖28e2ASK(t)帶通濾波

23、器全波整流器低通濾波器抽樣判決器輸出abcd定時脈沖(a)e2ASK(t)帶通濾波器相乘器低通濾波器抽樣判決器定時脈沖輸出cosct(b)二進制振幅鍵控信號解調器原理框圖二進制振幅鍵控信號解調器原理框圖非相干解調非相干解調相干解調相干解調2911100000101abcd2ASK信號信號非相干解調非相干解調過程的時間波形過程的時間波形30n2FSK的調制與解調的調制與解調 在二進制數(shù)字調制中，若正弦載波的頻率隨二進制基帶在二進制數(shù)字調制中，若正弦載波的頻率隨二進制基帶信號在信號在f1和和f2兩個頻率點間變化，則產生二進制移頻鍵控兩個頻率點間變化，則產生二進制移頻鍵控信號信號(2FSK信號信號)

24、。 二進制移頻鍵控信號可以看成是兩個不同載波的二進二進制移頻鍵控信號可以看成是兩個不同載波的二進制振幅鍵控信號的疊加。制振幅鍵控信號的疊加。31aak1011001ts(t)ts(t)bttcdettfgt2FSK信號二進制移頻鍵控信號的時間波形f1f232振 蕩 器 1f1選 通 開 關反 相 器基 帶 信號選 通 開 關振 蕩 器 2f2相 加 器e2FSK(t)數(shù)字鍵控法數(shù)字鍵控法實現(xiàn)二進制移頻鍵控信號的原理圖33e2FSK(t)帶通濾波器1包絡檢波器抽樣判決器輸出定時脈沖帶通濾波器包絡檢波器(a)e2FSK(t)帶通濾波器1低 通濾波器抽樣判決器輸出定時脈沖帶通濾波器低通濾波器相乘器相

25、乘器cos1tcos2t(b)二進制移頻鍵控信號解調器原理圖非相干解調相干解調34n二進制移相鍵控（二進制移相鍵控（2PSK） 在二進制數(shù)字調制中，當正弦載波的相位隨二進制數(shù)字基帶信號在二進制數(shù)字調制中，當正弦載波的相位隨二進制數(shù)字基帶信號離散變化時，則產生二進制移相鍵控離散變化時，則產生二進制移相鍵控(2PSK)信號。通常用已調信號信號。通常用已調信號載波的載波的0和和 180分別表示二進制數(shù)字基帶信號的分別表示二進制數(shù)字基帶信號的 1 和和 0。A ATstO 這種以載波的不同相位直接表示相應二進制數(shù)字信號的調制方這種以載波的不同相位直接表示相應二進制數(shù)字信號的調制方式，稱為式，稱為二進制

26、絕對移相方式二進制絕對移相方式。 0 1 1 035s(t)碼型變換雙極性不歸零乘法器e2PSK(t)cosct(a)cosct0開關電路e2PSK(t)180 移相s(t)(b)2PSK信號的調制原理圖帶 通濾 波 器e2PSK(t)a相 乘 器c低 通濾 波 器dbe抽 樣判 決 器輸 出cosct定 時 脈 沖2PSK信號的解調原理圖3610a110100bcde2PSK信號相干解調各點時間波形帶 通濾 波 器e2PSK(t)a相 乘 器c低 通濾 波 器dbe抽 樣判 決 器輸 出cosct定 時 脈 沖37n二進制差分相位鍵控（二進制差分相位鍵控（2DPSK） 在在2PSK信號中，信

27、號相位的變化是以未調正弦載波的相位作為參信號中，信號相位的變化是以未調正弦載波的相位作為參考，用載波相位的絕對數(shù)值表示數(shù)字信息的，所以稱為絕對移相。但考，用載波相位的絕對數(shù)值表示數(shù)字信息的，所以稱為絕對移相。但相干載波恢復中本地載波相位的相干載波恢復中本地載波相位的180容易發(fā)生相位模糊，導致解調容易發(fā)生相位模糊，導致解調出的二進制基帶信號出現(xiàn)反向現(xiàn)象，從而難以實際應用。為了解決出的二進制基帶信號出現(xiàn)反向現(xiàn)象，從而難以實際應用。為了解決2PSK信號解調過程的反向工作問題，提出了二進制差分相位鍵控信號解調過程的反向工作問題，提出了二進制差分相位鍵控(2DPSK)。 2DPSK方式是用前后相鄰碼元

28、的載波相對相位變化來表示數(shù)字信方式是用前后相鄰碼元的載波相對相位變化來表示數(shù)字信息。息。二進制數(shù)字信息：二進制數(shù)字信息： 1 1 0 1 0 0 1 1 1 02DPSK信號相位：信號相位： 0 0 0 0 0 0或或 0 0 0 0 0 規(guī)則：規(guī)則：相對碼以其本身前后碼元相位是否相同來表示所傳輸?shù)臄?shù)字信息，相對碼以其本身前后碼元相位是否相同來表示所傳輸?shù)臄?shù)字信息，絕對碼為絕對碼為0， 相對碼保持不變，相對碼保持不變，絕對碼為絕對碼為1， 相對碼改變電平。相對碼改變電平。38絕對碼相對碼載波DPSK信號101100102DPSK信號調制過程波形圖 1 0 0 1 0 1 1 039cosct0

29、開 關 電 路e2DPSK(t)180 移 相s(t)碼 變 換2DPSK信號調制器原理圖40(a)abcdef(b)帶通濾波器e2DPSK(t)a相乘器c低通濾波器dbe抽樣判決器輸出cosct定時脈沖碼反變換器f10110002DPSK信號相干解調相干解調器原理圖和解調過程各點時間波形41帶通濾波器a相乘器c低通濾波器dbe抽樣判決器定時脈沖(a)延遲 TsabcdeDPSK信號二進制信息10001102DPSK信號差分相干解調差分相干解調器原理圖和各點時間波形42433.5 光信號傳輸n3.5.1 光纖通信光纖通信q光信號傳輸?shù)幕驹砉庑盘杺鬏數(shù)幕驹?光信號的發(fā)送光信號的發(fā)送 強度

30、調制強度調制 以電信號來控制光源的工作電流，從而控制光源的輸出功率。以電信號來控制光源的工作電流，從而控制光源的輸出功率。 光信號的接收光信號的接收 直接檢波直接檢波 利用利用光電檢測器光電檢測器檢測接收光功率得強弱，并轉換成數(shù)字信號輸檢測接收光功率得強弱，并轉換成數(shù)字信號輸 出。出。 擾碼擾碼 將原有信號的二進制序列以一定規(guī)律重新排列，改善將原有信號的二進制序列以一定規(guī)律重新排列，改善碼流特性。碼流特性。44q所謂光纖通信，就是利用光纖來傳輸攜帶信息的光波以達到通信所謂光纖通信，就是利用光纖來傳輸攜帶信息的光波以達到通信之目的。之目的。q要使光波成為攜帶信息的載體，必須在發(fā)射端對其進行調制，

31、而要使光波成為攜帶信息的載體，必須在發(fā)射端對其進行調制，而在接收端把信息從光波中檢測出來（解調）。依目前技術水平，在接收端把信息從光波中檢測出來（解調）。依目前技術水平，大部分采用強度調制與直接檢測方式（大部分采用強度調制與直接檢測方式（IM-DD）。）。q目前光纖系統(tǒng)中使用的光源主要有發(fā)光二極管（目前光纖系統(tǒng)中使用的光源主要有發(fā)光二極管（light emitting diode，LED）和注入式激光二極管（）和注入式激光二極管（Injection laser diode，ILD）兩種。兩種。LED是一種在加電后能發(fā)光的固態(tài)器件，可以工作在較寬是一種在加電后能發(fā)光的固態(tài)器件，可以工作在較寬的溫

32、度范圍、較長的使用壽命、價格低。的溫度范圍、較長的使用壽命、價格低。ILD是基于被激發(fā)的量子是基于被激發(fā)的量子電子效應而產生窄帶超發(fā)光束的固態(tài)器件，電子效應而產生窄帶超發(fā)光束的固態(tài)器件，ILD更為有效，可以支更為有效，可以支持更高的傳輸速率，價格昂貴。持更高的傳輸速率，價格昂貴。45n3.5.2 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)46n在接收端用來將光變換成電能的檢測器是在接收端用來將光變換成電能的檢測器是光電二極管光電二極管。已使用。已使用的有兩種固態(tài)器件：的有兩種固態(tài)器件：PINPIN檢測器檢測器和和APDAPD檢測器檢測器。PIN(Positive-PIN(Positive-Intrinsic-Negative,Intrinsic-Negative,即即P P型區(qū)型區(qū)本征耗盡層本征耗盡層NN型區(qū)半導體型區(qū)半導體) )是是光電二極管，在二極管的光電二極管，在二極管的P P層和層和N N層之間有一段無雜質硅。層之間有一段無雜質硅。APD(Avalanche Photo Diode)APD(Avalanche Photo Diode)是雪崩光電二極管，外形與是雪崩光電二極管，外形與PINPIN光電二極管類似，但