第二章 02 物理层

1、模拟、数字数据与信号模拟、数字数据与信号话音话音电话电话模拟模拟模拟模拟CODEC数字数字数字数字Modem模拟模拟数字数字数字传输数字传输数字数字图图 模拟数据、模拟信号、数字数据和数字信号模拟数据、模拟信号、数字数据和数字信号 够通过信道）。基带信号m(t)调制器Sm(t)C(t) 载波调制：调制：让载波的某个参数（或几个）随调让载波的某个参数（或几个）随调制信号（原始信号）的变化而变化的过程或制信号（原始信号）的变化而变化的过程或方式称为调制方式称为调制。而载波通常是一种用来搭载。而载波通常是一种用来搭载原始信号（信息）的高频信号，它本身原始信号（信息）的高频信号，它本身不含不含有任何有

2、用信息有任何有用信息。变化。 调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信号而变化。010011100基带信号调幅调频调相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。 举例t t码元码元1 1码元码元2 2码元码元3 3码元码元4 4码元码元5 5信号信号同步脉冲同步脉冲同步脉冲：用于码元的同步定时，识别码元的开始同步脉冲：用于码元的同步定时，识别码元的开始速率，就

3、可以找到某种办法实现无差错传输；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( H z )f( H z )fL FM FH FV H FU H FS H FE H FT H F波 段1 04 1 05 1 06 1 07 1 08 1 09 1 01 0 1 01 1 1 01 2 1 01 3 1 01 4 1 01 5 1 01 61 00 1 02 1 04 1 06 1 08 1 01 0 1 01 2 1 01 4 1 01 6 1 01 8 1 02 0 1 0

4、2 2 1 02 4移 动无 线 电图图4 4 电信领域使用的电磁波的频谱电信领域使用的电磁波的频谱 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（a）无屏蔽双绞线（b）屏蔽双绞线 (a) (a) 无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线 (b) (b) 屏蔽双绞线屏蔽双绞线 不同绞合度的双绞线不同绞合度的双绞线 2同轴电缆同轴电缆3光缆光缆高折射率高折射率( (纤芯纤芯) )低折射率低折射率( (包层包层)光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射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多模光纤与单模光纤输入脉冲输出脉冲多模光纤包 带 层加 强 芯外 护 套远 供 电

5、源 线光 纤 及 其 包 层填 充 物 四芯光缆剖面的示意图四芯光缆剖面的示意图 四芯光缆四芯光缆对流层对流层地球地球010 km电离层电离层60300 km平流层平流层地球地球1E层、层、F2层减弱层减弱天天 波波hr地面ddD22dh r h 无线电中继无线电中继图1.4.6 对流层散射通信地球有效散射区域地球图1.4.7 流星余迹散射通信Multiplexing vs. No Multiplexing时分复用时分复用频分复用频分复用复用技术复用技术异步异步同步同步频分复用和时分复用频分复用和时分复用使用不同载波频率的多个信号能够同时通使用不同载波频率的多个信号能够同时通过一个单一媒介传播

6、而不会彼此干扰过一个单一媒介传播而不会彼此干扰FDMFDM, Time DomainMultiplexing, Frequency DomainDemultiplexing, Time DomainDemultiplexing, Frequency DomainTDMSynchronous TDM (同步同步)TDM, MultiplexingTDM, DemultiplexingABCDaabbcdbcattttt4 个时分复用帧# 1acbcd时分复用# 2# 3# 4用户时分复用可能会造成线路资源的浪费时分复用可能会造成线路资源的浪费Asynchronous TDM (异步异步)用户AB

7、CDaabbcdbcattttt3 个S T D M 帧# 1acbcd# 2# 3统计时分 复用图图23 23 统计时分复用的工作原理统计时分复用的工作原理0 1 5 5 0 n m 1 1 5 5 1 n m 2 1 5 5 2 n m 3 1 5 5 3 n m 4 1 5 5 4 n m 5 1 5 5 5 n m 6 1 5 5 6 n m 7 1 5 5 7 n m 2 0 Gb i t / s1 5 5 0 n m 0 1 5 5 1 n m 11 5 5 2 n m 21 5 5 3 n m 31 5 5 4 n m 41 5 5 5 n m 51 5 5 6 n m 61 5

8、 5 7 n m 78 2 . 5 Gb i t / s1 3 1 0 n m8 2 . 5 Gb i t / s1 3 1 0 n m复用器分用器E DF A1 2 0 k m光调制器光解调器图图24 24 波分复用的概念波分复用的概念S 站的码片序列 S110ttttttm 个码片tS 站发送的信号 SxT 站发送的信号 Tx总的发送信号 Sx + Tx规格化内积 S Sx规格化内积 S Tx数据码元比特发送端接收端2.5 数字传输系统数字传输系统抽抽样样保保持持量量化化编编码码解解码码低低通通滤滤波波编码编码器器解码解码器器模模拟拟信信号号输输入入PCM信信号号模模拟拟信信号号输输出出P

9、CM 原理方框图原理方框图抽样信号抽样信号量化信号t011011011100100100100编码信号模 拟 信号s(t)模拟信号的抽样模拟信号的抽样模拟信号的抽样 SDH SDH ( (Synchronous Synchronous Digital Digital HierarchyHierarchy ) )；q 表表3 3为为SONETSONET和和SDHSDH的比较。的比较。表表3 3 SONET SONET的的OCOC级级/STS/STS级与级与SDHSDH的的STMSTM级的对应关系级的对应关系续表续表注：注： STSSynchronous Transport Signal OCOptical Carrier STMSynchronous Transport Module光子层路径层线路层段层线路光子层路径层线路层段层光子层线路层段层光子层段层光子层线路层段层光子层段层S D H终端S D H终端S D H终端S D H终端复用器或分用器复用器或分用器复用器或分用器复用器或分用器转发器转发器转发器转发器段段段路径图图26 SONET26 SONET的体系结构的体系结构/s2.3 Mbit/s表表4 xDSL4 xDSL的几种类型的几种类型图图28 DMT28 DMT技术的频谱分布技术的频谱分布端局，并再次经过一