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1、基带(baseband)信号和调制信号n基带信号就是将数字信号 1 或 0 直接用两种不同的电压来表示，然后送到信道上去传输。 n调制信号则是将基带信号进行调制，然后送到信道中传输。（适用面） 几种最基本的调制方法 n调制就是进行波形变换（频谱变换）。 n最基本的二元制调制方法有以下几种：n调幅(am)：载波的振幅随基带数字信号而变化。 n调频(fm)：载波的频率随基带数字信号而变化。n调相(pm) ：载波的初始相位随基带数字信号而变化。 对基带数字信号的几种调制方法010011100基带信号调幅调频调相一种正交调制 qam nqam (quadrature amplitude modulat

2、ion) r(r, )可供选择的相位有 12 种，而对于每一种相位有 1 或2 种振幅可供选择。 由于4 bit 编码共有16 种不同的组合，因此这 16 个点中的每个点可对应于一种 4 bit 的编码。 若每一个码元可表示的比特数越多，则在接收端进行解调时要正确识别每一种状态就越困难。 2.2.3 信道的最高码元传输速率 n任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会受到各种干扰的影响从而产生失真。 n码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在信道的输出端的波形的失真就越严重。 数字信号通过实际的信道 n失真不严重n失真严重 实际的信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）输入信号波形输出信号波形

3、(失真不严重)输入信号波形实际的信道（带宽受限、有噪声、干扰和失真）输出信号波形(失真严重)奈氏(nyquist)准则 理想低通信道的最高码元传输速率 = 2w 码元/s w 是理想低通信道的带宽，单位为赫(hz) 不能通过能通过0频率(hz)w (hz) 另一种形式的奈氏准则 理想带通特性信道的最高码元传输速率 = w码元/s w 是理想带通信道的带宽，单位为赫(hz) 不能通过能通过0频率(hz)w (hz) 不能通过要强调以下两点 n实际的信道所能传输的最高码元速率，要明显地低于奈氏准则给出上限数值。n码元和比特(bit)是两个不同的概念。 n信息的传输速率“比特/秒”与码元的传输速率“

4、码元/秒”在数量上却有一定的关系。n若 1 个码元只携带 1 bit 的信息量，则“比特/秒”和“码元/秒”在数值上相等。n若 1 个码元携带 n bit 的信息量，则m 码元/s传输速率所对应的信息传输速率为 m n b/s。 码元的举例n有一个带宽为3khz的理想低通信号，其最高码元传输速率为6000码元/s。若一个码元能携带3bit的信息，则最高信息传输速率为18000b/s。n一个码元怎样携带3bit的信息量？n101011000110111010n我们将这个信号每3个比特编为一组，即101，011，000，110，111，010，000用0伏表示，001用1伏表示，就可以了。2.2.

5、4 信道的极限信息传输速率 n香农(shannon)用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率。n信道的极限信息传输速率 c 可表达为n c = w log2(1+s/n) b/s nw 为信道的带宽（以 hz 为单位）；ns 为信道内所传信号的平均功率；nn 为信道内部的高斯噪声功率。 香农公式举例n对于3.1khz带宽的标准电话信道，如果信噪比s/n=2500，那么由香农公式得nc = 3100*log2(1+2500) b/sn 约为 35kb/sn即不论采用何种先进的编码技术，要想无错传输，传输速率就不能高于35kb/s。香农公式表明 n信道的带

6、宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。 n只要信息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。 n若信道带宽 w 或信噪比 s/n 没有上限（当然实际信道不可能是这样的），则信道的极限信息传输速率 c 也就没有上限。n实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少。 奈氏准则和香农公式的联合作用n设带通信道的带宽为2400hz，则根据奈氏准则，每秒只能传2400个码元。n如果信噪比s/n为127，则c=7*2400b/s。n信道为了达到最高传输速率，每码元应携带7bit。奈氏准则和香农公式在数据通信系统中的作用范围 源系统传输系统目

7、的系统传输系统源点终点发送器接收器输入信息输出信息输入数据输出数据发送的信号接收的信号码元传输速率受奈氏准则的限制信息传输速率受香农公式的限制2.3 物理层下面的传输媒体无线电微波红外线可见光紫外线x射线射线双绞线同轴电缆卫星地面微波 调幅无线电 调频无线电 海事无线电光纤电视(hz)f (hz)flfmfhfvhf uhf shfehfthf波段104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 移动无线电 电

8、信领域使用的电磁波的频谱2.3.1 导向传输媒体n双绞线n屏蔽双绞线 stp (shielded twisted pair)n无屏蔽双绞线 utp (unshielded twisted pair) 现今市场上的双绞线都是5类线。单位绞合次数更多，绞合度的设计更合理。n同轴电缆n50 同轴电缆（主要传数字信号）n75 同轴电缆（主要用于传输模拟信号，是有线电视系统catv中的标准传输电缆。）n光缆 各种电缆铜线铜线聚氯乙烯 套层聚氯乙烯套层屏蔽层绝缘层绝缘层外导体屏蔽层绝缘层绝缘保护套层内导体无屏蔽双绞线 utp屏蔽双绞线 stp同轴电缆光线在光纤中的折射 折射角入射角 包层（低折射率的媒体）

9、 包层（低折射率的媒体） 纤芯（高折射率的媒体） 包层纤芯光纤的工作原理高折射率(纤芯)低折射率(包层)光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射输入脉冲输出脉冲单模光纤多模光纤与单模光纤输入脉冲输出脉冲多模光纤曼彻斯特编码及差分曼彻斯特编码n不过，数字通信还有一个问题。如果接收端不知道发送端的发送速率，就只有通过判断发送的码元宽度来确定发送速率。但是，通过基带信号，我们不能判断到底速率是w还是w的整数倍。n所以，经常采用曼彻斯特编码及差分曼彻斯特编码。曼彻斯特编码及差分曼彻斯特编码n曼彻斯特编码：将每一个码元再分为两个相等的间隔。码元1是在前一个间隔为高电平而后一个间隔为低电平。码元0恰好相反。n差分曼彻斯特编码：若码元为1，则前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相同，若码元为0，则前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相反。