(通信基础与物理层)课件

第2章数据通信基础和物理层数据通信系统与信道传输数据的能力网络传输介质数据的传输与调制/解调技术语音的数字化传输与信道复用Internet接入与ADSL物理层及接口第2章数据通信基础和物理层数据通信系统与信道传输数据的2.1物理层的基本概念实现在特定介质上的数据发送和接收发送时：将比特流转换成适合在介质上传输的信号接收时：将介质上的接收到的信号转换成相应的比特流为上层提供接口(特性)机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。规程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。2.1物理层的基本概念实现在特定介质上的数据发送和接收相邻层的依赖关系i层只规定其功能及其对上层（i+1层）服务的接口i层只能使用为其提供服务的底层（i-1层）所提供的接口，而不能要求底层（i-1层）应采用什么样的接口方式相邻层的依赖关系2.2数据通信系统与信道传输数据的能力一、数据通信系统模型调制解调器公用电话网源系统目的系统传输系统数据通信系统调制解调器终点接收器发送器数据传输系统信号源点信息2.2数据通信系统与信道传输数据的能力一、数据通信系统模型调信道（channel）传送信息的媒体（介质），一条电路上至少包含一条发送信道和一条接收信道调制解调器公用电话网信道调制解调器信道（channel）调制解调器公用电话网信道调制解调器术语数据和信号数据(data)——信息的抽象表示方式（0/1，代码）。信号(signal)——信息的物理表现（电/磁/光）。模拟和数字模拟(analogous)信号——取值和时间都是连续变化的信号。数字(digital)信号——取值和时间上是离散的信号。调制和解调调制(modulation)——把数据放到信号中。解调(demodulation)——提取信号中的数据。术语传输系统数字传输系统：用户将数字数据通过接口送到传输系统中；或从系统直接收到数字数据。模拟传输系统：用户将数字数据转换成模拟信号后通过接口送到传输系统中；或从系统收到模拟信号。数字数据网编码解码器编码解码器公用电话网调制解调器调制解调器源系统传输系统目的系统传输系统数字数据网编码解码器编码解码器公用电话网调制解调器调基带信号(baseband)：来自信源的信号数字基带信号：1/0用两种不同的电压表示，形成脉冲波形，直接送到线路上去传输。宽带信号(broadband)多个不同频率范围（频带）的模拟信号同时在同一信道上传输，构成宽带信号。通信的交互方式单向通信（单工通信）只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。双向交替通信（半双工通信）通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送。双向同时通信（全双工通信）通信的双方可以同时发送和接收信息。基带信号(baseband)：来自信源的信号三、信道的传输能力模拟信道带宽（单位：赫兹，Hz）模拟信道可通过的信号频率范围——通频带，可用幅频特性曲线（频谱）A=g(f)描述W=fH-fL实际信道带宽总是有限的模拟信号带宽模拟信号的频带范围频率在fL～fH

之内的信号，能通过信道*fLfHfA10实际的特性曲线理想的特性曲线三、信道的传输能力fLfHfA10实际的特性曲线理想的特性曲只能传输幅度范围有限的信号信号功率（幅度）不能太大功率太大能耗高，且有危险通常在毫瓦数量级（电压不超过24V）信号功率（幅度）不能太小信道上有噪声功率或幅度太小，会被噪声“淹没”，不能有效接收噪声较小的信道噪声较大的信道只能传输幅度范围有限的信号噪声较小的信道噪声较大的信道数字信道速率（数字带宽）数字信道也有一定的带宽，即速率上限数字数据的速率不能超过信道的速率上限模拟带宽——数字带宽？已知：模拟带宽W(Hz)——信道中实际传输的是模拟信号信道中传输信号功率上限S(w);信道中噪声功率有下限N(w);求：信道传输数据的上限值C(bps)。数字信道速率（数字带宽）香农公式计算信道上的信息传输极限速率C：信道的极限信息传输速率（b/s）W：信道的模拟带宽（Hz）S/N：信道上的信噪比S：信道内所传信号的平均功率N：信道内部的高斯噪声功率C=W·log2(1+S/N)(b/s)香农公式C=W·log2(1+S/N)(b/s)香农公式物理意义信道的带宽(W)或信道中的信噪比(S/N)越大，信息的极限传输速率就越高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。若信道带宽W或信噪比S/N没有上限，则信道的极限信息传输速率C也就没有上限。（实际信道不可能如此）实际信道的信息传输速率要比极限传输速率低一些。香农公式物理意义【例1】对频率范围300～3400Hz，S/N≤2500的标准话音信道，计算极限信息传输速率。解：W＝3400－300＝3100Hz，S／N＝2500， 由香农公式 C＝W·log2(1＋S／N)＝3100×log2(2500+1） ≈35Kbps。（目前编码技术水平已接近该数值，为33.6Kbps）【例1】对频率范围300～3400Hz，【例2】300～3400Hz标准话音信道中（有接近2400Hz理想带宽），若信息传输速率c＝19200bps，计算最高信噪比。解：信息传输速率C＝19200bps，带宽W＝2400Hz 由仙农公式计算信噪比的最大值 S／N＝2(C／W)－1＝2(19200／2400)－1 ≈255（该信噪比不高，较容易达到。）【例2】300～3400Hz标准话音信道中（2.2传输介质（传输媒体）通信使用的电磁波的频谱无线电微波红外线可见光紫外线X射线射线(Hz)f10010210410610810101012101410161018102010221024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)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段1041051061071081091010101110121013101410151016移动无线电2.2传输介质（传输媒体）通信使用的电磁波的频谱无线电微波一、导向传输介质双绞线（电缆）两相互绝缘的铜导线，规则地纽绞后构成一对双绞线。4对或更多对组合加上护套，构成双绞线电缆。纽绞（twist）：有效地减少电磁干扰，提高传输性能双绞线分类屏蔽双绞线(STP,ShieldedTwistedPair)双绞线电缆外有抗干扰的金属屏蔽层特征阻抗为150Ω非屏蔽双绞线(UTP,UnshieldedTwistedPair)双绞线电缆外无金属屏蔽层特征阻抗为100Ω一、导向传输介质屏蔽双绞线STP非屏蔽双绞线UTP带绝缘层的铜导线聚氯乙烯套层聚氯乙烯套层屏蔽层带绝缘层的铜导线屏蔽双绞线STP带绝缘层的铜导线聚氯乙烯套层聚氯乙烯套层屏双绞线标准EIA/TIA-568（商用建筑物电信布线标准）：室内采用STP和UTPEIA/TIA-568-A（商用建筑物电信布线标准）：室内采用1~6级（Category，CAT，类）UTP常用双绞线3级（Category3）UTP5级（Category5）UTP改进导线质量标准的线径：24AWG（AmericanWireGauge）增加单位长度的绞合次数——增强了UTP的“衰减”和“近端串扰”等传输特性。双绞线标准双绞线的特点——标准化得到更多厂商的广泛支持施工规范100米规定专用接续方式（RJ45，插头/插座）及相应的制作设备（插座用打线器，插头用专用钳）标准线序可靠性高无焊接点星型拓扑（点——点）支持传输多种信号网络（10BT，100BTx，1000B，TPDDI）话音，音视频，楼宇控制……双绞线的特点——标准化同轴电缆结构：由（单/多芯）内导体、绝缘层、外导体（屏蔽层）和保护外套构成。抗干扰性能好，传输距离远，带宽高；50同轴电缆75同轴电缆外导体屏蔽层绝缘层绝缘保护套层内导线同轴电缆外导体屏蔽层绝缘层绝缘保护套层内导线50Ω基带同轴电缆——常用于传输网络基带信号方波频率为10M时，可无中继传输1KM，常见的方波信号有“曼彻斯特编码”和“差分曼彻斯特编码”、“曼码”、“差分曼码”与基带数字波形的关系。细同轴电缆采用“T型连接器”实现分接。75Ω宽带同轴电缆——常用于传输宽带信号带宽在300~400MHz，CATV经常采用作为用户接入信号电缆和近距离次主干信号电缆使用，可传100KM不用信号“再生”，每6MHz为一个信道（传输一路电视信号）——频分复用。采用“插入式分接头”实现分接。50Ω基带同轴电缆——常用于传输网络基带信号光纤（光缆）光纤（一芯）结构光纤芯（透明度高的石英玻璃丝）包层（折射率低的介质）光缆：多芯光纤+保护和强化护套等组成包层纤芯光纤（光缆）包层纤芯光纤工作原理利用全反射原理，构成光纤的光传道通路发送端：数据→光信号接收端：光信号→数据纤芯（高折射率的介质）折射角入射角包层（低折射率的介质）包层（低折射率的介质）包层纤芯光纤工作原理纤芯折射角入射角包层包层包层纤芯光纤分类：单模光纤、多模光纤多模光纤光纤芯的直径相对较大，多条频率不同、入射角不同的光线在同一光纤中传播全反射次数不同，传播的距离不同，到达的时间不同，造成“色散”光纤分类：单模光纤、多模光纤单模光纤采用单色光源——激光（半导体激光器）光纤芯的直径足够小到光波长的数量级，只有一种“模式”的光在传播；色散极小，传输距离可增加1个以上数量级单模光纤光纤通信特点高带宽，通信容量大。带宽可达25T~30THz。传输损耗小，中继距离长。在光纤中光传播的衰减随传输距离增加。抗干扰能力强。无串音干扰。保密性好。光难以“泄漏”。体积小，重量轻。光纤通信特点二、非导向传输介质无线传输，频段很宽无线电短波（radio）通信靠电离层的反射通信质量较差速率低（<1Kbps）地球表面二、非导向传输介质地球表面微波（microwave）通信模拟带宽300M~300GHz，通信量较大直线（视距）传输（接力）保密性不好，易受干扰。低频LF中频MF高频HFVHF：甚高频UHF：特高频SHF：超高频EHF：极高频地面微波接力通信地球表面微波（microwave）通信地球表面卫星通信（利用同步卫星上的“转发器”进行转发的微波通信）卫星发送多点接收卫星通信（利用同步卫星上的“转发器”进行转发的微波通信）卫星多信道一个卫星可搭载数十个转发器频率和极化方向不同，互不干扰传输速率高高带宽：36~50MHz转发器工作在C、Ku或Ka波段速率可达100Mbps以上传播时延大（约270ms）时延带宽积>100Mbps×270ms=27Mb——一个MB级的文件“同时”在空中传播多信道红外（infrared）通信频率在1011~1014Hz间的电磁波，室外不能采用。可见光（visiblelight）通信频率在1014~1015Hz间的电磁波，如激光通信。红外（infrared）通信2.3数据的传输与调制/解调技术一、电话交换网电话交换网（PSTN，PublicSwitchedToneNetwork）长途干线：早期是采用频分复用（FDM）的模拟传输系统，现已实现了数字化（数字传输系统）用户线：（从用户电话机到市话交换机之间几公里长）多为模拟传输公用电话网模拟传输模拟传输数字化传输2.3数据的传输与调制/解调技术一、电话交换网公用电调制解调器调制解调器公用电话网电话网：仅能传输300～3400Hz的信号数据1/0：有更宽的频率范围，不能在电话线上直接传输FL=300HzFH=3400HzfA10fL<300HzfH>3400Hz调制解调器调制解调器公用电话网电话网：仅能传输300～340二、调制解调器(MODEM)调制解调器 =调制器 +解调器MODEM =MOdulator+DEModulator作用调制器：把要发送的数字信号（基带信号）加载到频率范围在300~3400Hz之间的模拟信号上。以便在电话用户线上传送。解调器：把电话用户线上传送来的模拟信号中的数据识别出来。若识别不正确，则产生误码在调制解调器中还要有差错检测和纠正的设施。二、调制解调器(MODEM)调制原理正弦波Y=A·sin(2πft+φ)具有单一频率成分频率在300～3400Hz内 即可在电话线上传输正弦波Y=A·sin(2πft+φ)受到数据b的控制将数据b调制到正弦波Y=A·sin(2πft+φ)中Y(b)=A(b)·sin(2πft+φ)Y(b)=A·sin(2πf(b)t+φ)Y(b)=A·sin(2πft+φ(b))FLFHfA10f

=1000Hz正弦波Y=A·sin(2πft+φ)中“载有”数据——载波信号调制原理Y(b)=A(b)·sin(2πft+φ幅度调制（调幅，AM，AmplitudeModulation）Y(b)=A(b)·sin(2πft+φ)或称：移幅键控（ASK，AmplitudeShiftKeying）载波信号的振幅A随数据b而变化。例如：b=“1”，A=A(1)b=“0”，A=A(0)

10110001A(1)＝1，A(0)≈0

；AM/ASK信号波形数据b=幅度调制（调幅，AM，AmplitudeModulat频率调制（调频，FM，FrequencyModulation）Y(b)=A·sin(2πf(b)t+φ)或称：移频键控（FSK，FrequencyShiftKeying）载波信号的频率随数据b而变化。例如：b=“1”，f=f(1)b=“0”，f=f(0)10110001f(1)=4f，f(0)=f；FM/FSK信号波形数据b=频率调制（调频，FM，FrequencyModulati相位调制（调相，PM，PhaseModulation）Y(b)=A·sin(2πft+φ(b))或称：移相键控（PSK，PhaseShiftKeying）载波信号的初始相位φ随数据b变化。例如：b=“1”，φ=φ(1)b=“0”，φ=φ(0)10110001φ(1)=0，φ(0)=π；PM/PSK信号波形数据=相位调制（调相，PM，PhaseModulation总结

10110001TAM／ASKA(1)=1A(0)=0FM／FSKf(1)=4Ff(0)=FPM／PSKφ(1)=0φ(0)

=π数据b=2相调制：用正弦波幅度、频率或初相位的2种状态表示1和0F(00)/F(01)/F(10)

/F(11)～F(xx)，F(xxx)，……A(1)/A(0)；f(1)/f(0)；φ(1)/φ(0)总结10110001T数据b=2相调制：用正弦星座图——描述调制解调原理星座图：码元（信号）幅度、相位表示在平面坐标系0，A=01，A=12-ASK星座图0，φ=

01，φ=π2-PSK星座图星座图——描述调制解调原理0，A=01，A=12-A课题练习（作业）

数据b=10000110，请画出下列调制方式的波形：（1）AM／ASK波形。A(0)=A，A(1)=0.5A；（2）FM／FSK波形。f(0)=2F，f(1)=F；（3）PM／PSK波形。φ(0)=0，φ(1)=π；星座图（4）PM／PSK波形。φ(0)=π/2，φ(1)=3π/2。星座图课题练习（作业）多相调制（不要求掌握）载波（正弦波）频率较低，数据发送速率较高时，波形不是正弦波，难以解调正弦波至少持续1个周期，发送多个比特，2相调制不能满足要求——M(=2k)相调制10110001←1/2000s→2000Hz1/8000s多相调制（不要求掌握）10110001←1/2调制相数：码元数（波形的状态数）正弦波持续的最短时间——码元周期码元周期倒数——码元速率（波特率）信息传输速率（C）、调制相数（M）与码元速率（B）之间的关系C=B·log2M2-ASK/PSK，M=2，C=B·log2M=B16-ASK/PSK，M=16，C=B·log2M=4B调制相数：码元数（波形的状态数）画出“10110001”的4-PSK波形。解：不失一般性，４种相位φ=0，代表00φ=π/2，代表01φ=π，代表10φ=3π/2，代表11波特率B＝1／(2T)信息传输速率C＝1／T10110001φ:π3π/20π/22T画出“10110001”的410φ=π00φ=001φ=π/211φ=3π/210110001φ:π3π/20π/22T1000011110110001φ:π310110001φ:ππ/203π/22T10φ=π00φ=011φ=π/201φ=3π/210110001φ:ππ/203π正交调制（QAM，QuadratureAmplitudeModulation）可供选择的相位有12种，每一种相位有1或2种振幅可供选择。4bit编码共有16种不同的组合，16个点中的每个点可对应于一种4bit的编码。每一个码元表示的比特数越多，解调时要正确识别每一种状态就越难。0010000100000100100110000011011101011010011010111100111011111101r(r,)正交调制（QAM，QuadratureAmplitude目前调制解调器的信息传输速率已很接近于香农的信道容量极限了。要提高信息传输速率，只能设法提高信噪比。在电话的用户线上，最大的噪声来自模拟到数字的模数转换所带来的量化噪声。目前调制解调器的信息传输速率已很接近于香农的信道容量极限了。2.4语音的数字化传输与信道复用一、电话网中的数字传输技术电话交换网（PSTN，PublicSwitchedToneNetwork）用户话机和线路是模拟的（设备/线路）交换机和干线（中继线）是数字化设备和线路语音编码（SpeechCode）——将话音变成数字数据基本语音编码技术：脉冲编码调制(PCM)、增量调制(DM)、线性预测编码(LPC)改进语音编码技术：插值PCM(DPCM)，自适应插值PCM(ADPCM)，自适应DM(ADM)2.4语音的数字化传输与信道复用一、电话网中的数字传输技脉冲编码调制(PCM)工作过程：采样：按一定时间间隔获取原信号的值——采样值量化：将采样值用有限个事先规定的数值就近取值——量化值编码：将每个量化值用为若干位二进制表示（编码）脉冲编码调制(PCM)U(v)t(s)T=1/8000s=125μs采样：按一定时间间隔获取信号的值——采样值。采样定理：对最高频率为f0的信号，采用2f0频率采样，采样值包含信号中断所有信息。电话系统用户线路带宽300~3400Hz，最高频率3400Hz，每秒采样8000次，话音成分不丢失。U(v)t(s)T=1/8000s=125μs采样：按一定时31-1-3-420-24量化：将采样值用有限个事先规定的数值就近取值2n个量化等级引入噪声（“就近取值”，与原值有差别）U(v)t(s)31-1-3-420-24量化：将采样值用有限个事先规定的数编码：将量化值用进行二进制表示并压缩用n位二进制编码，有2n个不同的量化数值按ITU-T/CCITTG.711A/μ率压缩到m位欧洲、中国等用A律美国、日本等用μ律t(s)31-1-3-420-2411111111111101011111100000010000000111111011111000111110编码U(v)编码：将量化值用进行二进制表示并压缩t(s)31-1-3-4一路PCM话音的速率每个采样值的m位编码在一个采样周期T内传输，传输速率=m/T。m=7时，速率＝7bit÷(1/8000)s＝56Kbpsm=8时，速率＝8bit÷(1/8000)s＝64KbpsPCM解码：恢复原信号低通滤波D/A转换一路PCM话音的速率二、信道多路复用技术多路复用——在一个信道上“同时”传输多路数据（信号），而不相互影响。分类频分复用（FDM）时分复用（TDM）码分复用（CDM）二、信道多路复用技术频分复用（FDM，FrequencyDivisionMultiplexing） 所有用户在同样的时间占用信道不同的带宽资源用于传输模拟数据无线电广播：AM中波段、短波段，FM超短波电视信号传播（VL、VH、U等频段）频率Hz时间VH频率段U频段VL频率段FM频率段AM频率段频分复用（FDM，FrequencyDivisionMu时分复用（TDM，TimeDivisionMultiplexing）将时间划分为周期（125μs），每个周期再划分成固定数量n个时隙（slot），n路数据信号分别在各自的时隙内使用全部的频率传输一个周期内的n路数据构成一个TDM帧有效地提高了传输线路利用率话路A：在

TDM

帧中的位置不变频率时间AAAA…TDM帧TDM帧TDM帧TDM帧TDM帧话路B：在

TDM

帧中的位置不变话路C：在

TDM

帧中的位置不变话路D：在TDM帧中的位置不变BBBBCCCCDDDDf2f1125μs时分复用（TDM，TimeDivisionMultiplTDM实例1——T1Tx——北美体制中话音数据（56Kbps）的复用标准时分复用(TDM)T1——最低复用等级，“一次群”/“基群”T3，T4……TDM实例1——T1T1帧的构成（TDM-T1帧）PCM采样频率8000次/秒——采样周期=125μs每帧：125μs，复用24个PCM话路，1Bit帧标志（分帧码）开始每个T1帧PCM话路：数据7Bit编码+1Bit信号位（信令）T1帧格式：1个T1帧(24个话路，125μs内发送)1234……1bit帧标志(分帧码)/帧7位数据/话路1bit信号位(信令)/话路24话路序号：T1帧的构成（TDM-T1帧）1个T1帧(24个话路，1125μs内发送1234……7位话路数据24计算T1的速率、效率和开销率速率=（24×（7+1）+1）bit／125μs =193bit／125μs =1.544Mb/s193比特中，有7bit/路×24路=168bit用户数据效率=168／193≈87%开销率=(193－168)／193≈13%（效率+开销率=1）125μs内发送1234……7位话路数据24计算T1的速率、（TDM）实例2——E1：欧洲体制“一次群”(最小复用单位)E1的构成PCM采样频率8000次/秒，采样周期=125μs采用256级量化，8位编码每个PCM采样周期传输1路8Bit同步信息1~15路PCM8Bit编码1路8Bit控制信令16~30路PCM8Bit编码E1速率=8×((15+1)×2)=2.048MbpsE1效率=15/(15+1)=15/16=93.75%E1开销率=1-E1效率=1/16=6.25%作业：查文献，画出E1的帧格式。（TDM）实例2——E1：欧洲体制“一次群”(最小复用单位统计时分复用（Statistic-TDM，STDM）在传输数据时，由于数据传输突发性，不同用户的需求不同，并在不断的变化，按实际需求分配“TDM时隙”——统计复用。FDM通常不采用统计复用，模拟信号事先分配带宽。是TDM的改进。STDM帧长度不固定（不固定分配时隙），提高信道利用率。适用于传输突发数据，多用于分组网。异步时分复用统计时分复用（Statistic-TDM，STDM）A1B1B2C1A2C2D14个STDM帧1234A1B1B2C1A2C2D1TDM帧TDM帧TDM帧TDM帧A2B2C2A1B1C1D1A1B1B2C1A2C2D14个STDM帧12波分复用（WDM，WaveDivisionMultiplexing）密集波分复用——DWDM光的频分复用一个波长（频率）内时分复用提高光纤的利用率1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm82.5Gb/s1550～1557nm20Gb/s复用器分用器EDFA：掺铒光纤放大器

120km波分复用（WDM，WaveDivisionMultipl码分复用（CDM，CodeDivisionMultiplexing）码分多址（CDMA，CodeDivisionMultipleAccess）CDMA的基本原理各移动终端（用户）使用基站提供的特定码型代表比特1，其反向码型代表比特0。各终端的码型相互不同且正交(orthogonal)，有很强的抗干扰能力频谱类似于白噪声，不易被发现码分复用（CDM，CodeDivisionMultipl码片序列(chipsequence)每一个比特时间划分为m个短的间隔，称为码片(chip)，一个比特的m个码片(chip)为码片序列(CS,chipsequence)，每个终端被指派一个惟一的mbit码片序列CS，如00011011。比特1，发送自己的码片序列→CS。比特0，发送该码片序列的二进制反码→–CS将CS按“1→1”；“0→–1”写成向量V则：1·CS=CS，→V(1)=(+1,+1,+1,–1,–1,+1,–1,–1)-1·CS=-CS，→V(-1)=(+1,+1,+1,–1,–1,+1,–1,–1）码片序列(chipsequence)例如，某终端的码片序列CS=00011011发送（或接收）比特1时→1·CS=00011011，信号波形为比特“1”码型向量=(+1,+1,+1,–1,–1,+1,–1,–1)=S发送比特0时→-1·CS=11100100，信号波形为比特“0”码型向量=(+1,+1,+1,–1,–1,+1,–1,–1)=-S–1–1–1+1+1–1+1+1+1+1+1–1–1+1–1–1例如，某终端的码片序列CS=00011011–1–1–码型信号的叠加基站与一个终端通信时传送0或1，不通信时不传送信号基站与多个终端同时通信时，各码型向量的信号波形是“同步叠加”的。例：终端A、B、C的码型向量分别为VA：（–1–1–1–1+1+1+1+1）VB：（–1–1+1+1–1–1+1+1）VC：（–1+1–1+1+1–1+1–1）A、B、C分别发送1、1、0 叠加后码型信号=1·VA+1·VB+(-1)·VC=VA+VB–VC =-1-31-11-131码型信号的叠加-1-31-11-131定义:向量S与向量T的规格化内积(innerproduct)“S●T”码型向量的正交令向量S、T表示两个码片向量。若：则：S与T“正交”m=向量的维数式1，(2-3)定义:向量S与向量T的规格化内积(innerproduc例:S=(–1,–1,–1,+1,+1,–1,+1,+1)T=(–1,+1,+1,–1,+1,+1,+1,–1)S与T“正交”例:S=(–1,–1,–1,+1,+1,–1一个码片向量和自己的规格化内积是1。一个码片向量和自己反码向量的规格化内积值是–1。式2，(2-4)式3一个码片向量和自己的规格化内积是1。式2，(2-4)式3一个CDMA通信系统由K个移动终端和一个基站组成。基站分配了任意两两正交的m位码片向量Sj（j=1,…K）给各终端，用于在基站和终端间通信。 则 由于通信中不能同时发送/接收1和0，式②、式③不能同时成立，因此在终端j和基站间采用CDMA通信，不会收到其它终端与基站通信的影响。，i,j=1,…K,i≠j①②③一个CDMA通信系统由K个移动终端和一个基站组成。基站分配了例：终端A、B、C的码型向量分别为VA：（–1–1–1–1+1+1+1+1）VB：（–1–1+1+1–1–1+1+1）VC：（–1+1–1+1+1–1+1–1）A、B、C分别发送1、1、0 叠加后码型信号=1·VA+1·VB+(-1)·VC =收到码型信号X=VA●X=1，终端A：数据1VB●X=0，终端B：无数据VC●X=1，终端C：数据1-1-31-11-131-20-200202例：终端A、B、C的码型向量分别为-1-31-11-131-第2章(通信基础与物理层)课件三、SONET和SDH在高性能电缆或光纤上传输更多路PCM话音数据高等级（高速）复用技术标准在一定的频率点采用时分多路复用（TDM）采用高精度时钟源，达到更高的同步性能SONET(SynchronousOpticalNetwork，同步光纤网)SDH(SynchronousDigitalHierarchy，同步数字系列)SDH与SONET有明确的对应速率可认为SDH与SONET是同义词写成：SONET／SDH三、SONET和SDH准同步数字传输系统（T／E系列）的问题速率标准不统一国际范围的高速数据传输，要求高次群的数字传输速率标准化不同复用等级间转换复杂不同复用等级间转换要“分配（解复用）”——下信号再重新“复用”——上信号“下信号／上信号”不是简单的“叠加”“准同步”系统时钟精确度低，造成的误差需要通过填充脉冲，同步程度不能满足高速传输要求过去的数字网采用准同步方式准同步数字传输系统（T／E系列）的问题同步光纤网SONETSONET(SynchronousOpticalNetwork)：美国国家标准，各级时钟都来自一个非常精确的主时钟基本速率是51.84Mb/s，称为第1级同步传送信号STS-1。STS：SynchronousTransportSignal。光信号则称为第1级光载波OC-1，OC：OpticalCarrier。同步数字系列SDHITU-T以美国标准SONET为基础，制订的国际标准。SDH的基本速率为155.52Mb/s，称为第1级同步传递模块STM-1。相当于SONET的OC-3速率。STM:SynchronousTransferModule，125μs（1/8000s）发送/接收一个帧——各复用等级相同同步光纤网SONETSONET/SDH的帧结构——STS-1块帧1/8000s发送/接收一个帧9行×前3字节为“开销”，说明9行×后87字节“数据”的构成/处理方法速率=(9行×90字节/行×8bit/字节)÷(1/8000s) =51.84Mbps12912345

……

8990开销数据SONET/SDH的帧结构——STS-1块帧1123SONET的OC/STS等级与SDH的STM等级的对应关系10Gb/sSTM-64OC-192/STS-1929953.280STM-32OC-96/STS-964876.6402.5Gb/sSTM-16OC-48/STS-482488.320*STM-12OC-36/STS-361866.240STM-8OC-24/STS-241244.160STM-6OC-18/STS-18933.120622Mb/sSTM-4OC-12/STS-12622.080*STM-3OC-9/STS-9466.560155Mb/sSTM-1OC-3/STS-3155.520*OC-1/STS-151.840表示线路速率的常用近似值ITU-T符号SONET符号线路速率(Mb/s)SONET的OC/STS等级与SDH的STM等级SONET/SDH的高等级复用SDH的STM-1=SONET的STS-3=3×SONET的STS-1速率=3×51.84Mbps=155.52Mbps操作：复用：“叠加”；分用（解复用）：“拆分”STS-1帧STS-1帧STS-1帧STS-3/STM-1帧SONET/SDH的高等级复用STS-1帧STS-1帧STS2.5Internet接入与ADSL一、xDSLxDSL概念xDSL技术就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务。DSL(数字用户线，DigitalSubscriberLine)前缀x：不同宽带方案。标准模拟话路的频带300~3400Hz但用户线本身实际可通过的信号频率仍然超过1MHz。0~4kHz低端频谱留给电话，原来没利用的高端频谱留给用户上网使用。2.5Internet接入与ADSL一、xDSLxDSL的类型ADSL(AsymmetricDigitalSubscriberLine，非对称数字用户线）HDSL(HighspeedDSL，高速数字用户线）VDSL(VeryhighspeedDSL，甚高速数字用户线）SDSL(Single-lineDSL，1对线的数字用户线）DSL：ISDN用户线。RADSL(Rate-AdaptiveDSL，速率自适应DSL）。是ADSL的一个子集，可自动调节线路速率。xDSL的类型二、ADSL(AsymmetricDigitalSubscriberLine，不对称数字用户线）非对称——上行和下行不对称。上行信道：用户到ISP，带宽窄（速率低）下行信道：ISP到用户，带宽宽（速率高）离散多音调（DMT，DiscreteMulti-Tone)调制技术。多音调：“多载波”或“多子信道”。DMT是频分复用(FM)40kHz到1.1MHz（高端频谱）划分为多个子信道。其中25个子信道用于上行信道，而249个子信道用于下行信道。每个子信道占据4kHz带宽，使用不同的载波（音调）进行数字调制。——相当于在一对用户线上使用许多小的调制解调器并行地传送数据。二、ADSL(AsymmetricDigitalSubs…幅度（增益）频率上行信道带宽小速率低传统电话带宽小04下行信道带宽大速率高…(kHz)~40~138~1100DMT技术的频谱分布…幅度频率上行信道传统电话04下行信道…(kHz)~40~1ADSL的组成：居民家庭端——用户线——端局PS：电话分离器，POTSSplitterATU：接入端接单元，AccessTerminationUnit，调制解调器ATU-C（端局），ATU-R（远端）DSLAM：(数字用户线接入复用器，DSLAccessMultiplexer电话线Internet居民家庭端端局（远端站）PSPSATU-RATU-CATU-CATU-CDSLAM本地电话网用户线ADSL的组成：居民家庭端——用户线——端局电话线InteADSL的极限传输距离ADSL的极限传输距离与数据率以及用户线的线径都有很大的关系用户线越细，信号衰减大最高数据传输速率与用户线上的信噪比密切相关。例如，0.5毫米线径的用户线，传输速率为1.5~2.0Mb/s时可传送5.5公里，但当传输速率提高到6.1Mb/s时，传输距离就缩短为3.7公里。如果把用户线的线径减小到0.4毫米，那么在6.1Mb/s的传输速率下就只能传送2.7公里ADSL的极限传输距离ADSL的速率下行：32kb/s～6.4Mb/s上行：32kb/s～640kb/s措施采用自适应DMT。用户线间差异很大，采用自适应调制技术，使用户线能够传送尽可能高的数据率。差异：距离、线径、受到相邻用户线的干扰程度等都不同启动时测试。当ADSL启动时，用户线两端的ADSL调制解调器就测试可用的频率、各子信道受到的干扰情况，以及在每一个频率上测试信号的传输质量。不能保证固定的数据率。质量很差的用户线甚至无法开通ADSL。ADSL的速率第二代ADSLADSL2（G.992.3和G.992.4）ADSL2+（G.992.5）通过提高调制效率得到了更高的数据率。例如，ADSL2要求至少应支持下行8Mb/s、上行800kb/s的速率。而ADSL2+则将频谱范围从1.1MHz扩展至2.2MHz，下行速率可达16Mb/s（最大传输速率可达25Mb/s），而上行速率可达800kb/s。采用了无缝速率自适应技术。运营中不中断通信和不产生误码的情况下，自适应地调整数据率。改善了线路质量评测和故障定位功能，提高网络的运行维护水平。第二代ADSL三、HFCHFC(HybridFiberCoax，光纤同轴混合网)结构在CATV上开发主干采用光纤结点体系结构（头端、用户端）头端——用户端：宽带双向传输服务数字电视、VoD、网络浏览……用户采用“机顶盒”CableMODEM加密、认证三、HFC四、FTTxFiberToThe……，光纤到……FTTHFiberToTheHome，光纤到家光纤一直铺设到用户家庭可能是居民接入网最后的解决方法。FTTB

FiberToTheBuilding，光纤到大楼光纤进入大楼后转换为电信号，用电缆或双绞线分配到各用户。FTTC

FiberToTheCurb，光纤到路边从路边到各用户使用星形结构双绞线作为传输媒体。四、FTTx2.6物理层及接口一、概念物理层的功能为数据链路层提供透明位流传输。“物理(层)接口”规程(Procedure)DTE与DCE间的接口标准DTE：数据终端设备(DataTerminalEquipment)具有一定的处理和收发能力PCDCE：数据电路端接设备(DataCircuit-terminatingEquipment)，或数据通信设备(DataCommunicationEquipment)在DTE与传输线路间，提供信号变换和编码能力，并且负责建立、保持和释放数据链路的连接。MODEM2.6物理层及接口一、概念

DTE

DCE接口PSTN电话网DTEDCEDCEDTE

DTE

DCE接口PSTN电话网DTEDCEDCEDTE物理层模拟接口EIA：RS系列ITU-T：V系列（V.24等）EIARS-232-E——”232接口“或“串行口”，仍习惯性称“RS232C”EIARS-449——RS-232-E的改进，包括RS-422，RS-423物理层数字接口ITU-T：X系列（X.21）物理层模拟接口二、EIA-232-E接口标准机械特性25针D型连接器（DB25）：DTE插针，DCE插孔。9针D型连接器：DTE插孔，DCE插针。二、EIA-232-E接口标准电气特性与CCITTV.28一致非平衡电路接口，所有信号共用1条回线（SGND）50英尺内速率最大20KBps。负逻辑数据线：Mark/传号（“1”低于－3V）Space/空号（“0”高于+3V）控制线：On/接通（“0”）Off/断开（“1”）DRDR电气特性DRDR功能特性引脚分配及作用，与CCITTV.24一致In振铃指示RI（CE）22(9)OutDTE就绪DTR（CD）20(4)In载波检测RSLD/CD（CF）8(1)信号地SGND（AB）7(5)InDCE就绪DSR（CC）6(6)In允许发送CTS（CB）5(8)Out请求发送RTS（CA）4(7)In接收数据RxD（BB）3(2)Out发送数据TxD（BA）2(3)保护地PGND（AA）1()相对DTE方向作用信号名称

EIA（V.24）引脚号DB25(DB9)功能特性In振铃指示RI（CE）22(9)OutDTE就绪DTE-----DCE连接PSTNDCE(MODEM)23456782022PGndTxDRxDRTSCTSDSRSGndCDDTRRIDTE(PC)23456782022DTEDCEDTE-----DCE连接PSTNDCE(MODEM过程特性/规程特性即工作时序，与V.24一致DTE_A（主叫）：DTR（20）=ON，TxD（2）发拨号命令DCE_A（主叫）：拨号到DCE_BDCE_B（被叫）：RI（22）=ON，振铃指示，通知DTE_B有呼入到达；接听，发“载波”应答DTE_B（被叫）：DTR（20）=ON，通知DCE_B已准备好接收数据电话网DTE_BDCE_BDCE_ADTE_A主叫被叫过程特性/规程特性电话网DTE_BDCE_BDCE_ADTEDCE_A（主叫）：收到载波，CD（8）=ON，DCR（6）=ON，通知DTE_A电路已建立，向DCE_B回载波DTE_A（主叫）：在RxD（3）收数据，在TxD（3）发数据DCE_B（被叫）：收到载波，CD（8）=ON，DCR（6）=ONDTE_B（被叫）：在RxD（3）收数据，在TxD（3）发数据电话网DTE_BDCE_BDCE_ADTE_ADCE_A（主叫）：收到载波，CD（8）=ON，DCR（三、RS-449接口标准RS-449由3个标准组成RS-449RS-423-ARS-422-A 三、RS-449接口标准第2章作业：2-012-052-082-092-132-142-162-18第2章作业：2-01第2章练补充作业：在带宽为50KHz的线路上要传输T1载波（1.544Mb/s）需要多大的信噪比？用带宽为3.1KHz、信噪比为20db的信道发送二进制信号时，最大数据传输率是多少？画出10000111的ASK、PSK和FSK的波形示意图，及ASK、PSK波形的星座图。分别画出T1和E1的帧结构，计算效率和开销。某信道带宽W=3000，信噪比S/N=512，求该信道的极限信息传输速率。若传输速率提高10%，带宽W不变，信噪比应提高到原来的多少倍？00，φ=011，φ=3π/210，φ=π01，φ=π/26.某信道信噪比S/N=512，若传输速率提高10%，带宽W不变，信噪比应提高到原来的多少倍？7.采用正交调制（幅相调制）方式的调制解调器的星座图如右，载频为2KHz，试画出信息10110100的波形示意图。第2章练补充作业：在带宽为50KHz的线路上要传输T1载波（第2章数据通信基础和物理层数据通信系统与信道传输数据的能力网络传输介质数据的传输与调制/解调技术语音的数字化传输与信道复用Internet接入与ADSL物理层及接口第2章数据通信基础和物理层数据通信系统与信道传输数据的2.1物理层的基本概念实现在特定介质上的数据发送和接收发送时：将比特流转换成适合在介质上传输的信号接收时：将介质上的接收到的信号转换成相应的比特流为上层提供接口(特性)机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。规程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。2.1物理层的基本概念实现在特定介质上的数据发送和接收相邻层的依赖关系i层只规定其功能及其对上层（i+1层）服务的接口i层只能使用为其提供服务的底层（i-1层）所提供的接口，而不能要求底层（i-1层）应采用什么样的接口方式相邻层的依赖关系2.2数据通信系统与信道传输数据的能力一、数据通信系统模型调制解调器公用电话网源系统目的系统传输系统数据通信系统调制解调器终点接收器发送器数据传输系统信号源点信息2.2数据通信系统与信道传输数据的能力一、数据通信系统模型调信道（channel）传送信息的媒体（介质），一条电路上至少包含一条发送信道和一条接收信道调制解调器公用电话网信道调制解调器信道（channel）调制解调器公用电话网信道调制解调器术语数据和信号数据(data)——信息的抽象表示方式（0/1，代码）。信号(signal)——信息的物理表现（电/磁/光）。模拟和数字模拟(analogous)信号——取值和时间都是连续变化的信号。数字(digital)信号——取值和时间上是离散的信号。调制和解调调制(modulation)——把数据放到信号中。解调(demodulation)——提取信号中的数据。术语传输系统数字传输系统：用户将数字数据通过接口送到传输系统中；或从系统直接收到数字数据。模拟传输系统：用户将数字数据转换成模拟信号后通过接口送到传输系统中；或从系统收到模拟信号。数字数据网编码解码器编码解码器公用电话网调制解调器调制解调器源系统传输系统目的系统传输系统数字数据网编码解码器编码解码器公用电话网调制解调器调基带信号(baseband)：来自信源的信号数字基带信号：1/0用两种不同的电压表示，形成脉冲波形，直接送到线路上去传输。宽带信号(broadband)多个不同频率范围（频带）的模拟信号同时在同一信道上传输，构成宽带信号。通信的交互方式单向通信（单工通信）只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。双向交替通信（半双工通信）通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送。双向同时通信（全双工通信）通信的双方可以同时发送和接收信息。基带信号(baseband)：来自信源的信号三、信道的传输能力模拟信道带宽（单位：赫兹，Hz）模拟信道可通过的信号频率范围——通频带，可用幅频特性曲线（频谱）A=g(f)描述W=fH-fL实际信道带宽总是有限的模拟信号带宽模拟信号的频带范围频率在fL～fH

之内的信号，能通过信道*fLfHfA10实际的特性曲线理想的特性曲线三、信道的传输能力fLfHfA10实际的特性曲线理想的特性曲只能传输幅度范围有限的信号信号功率（幅度）不能太大功率太大能耗高，且有危险通常在毫瓦数量级（电压不超过24V）信号功率（幅度）不能太小信道上有噪声功率或幅度太小，会被噪声“淹没”，不能有效接收噪声较小的信道噪声较大的信道只能传输幅度范围有限的信号噪声较小的信道噪声较大的信道数字信道速率（数字带宽）数字信道也有一定的带宽，即速率上限数字数据的速率不能超过信道的速率上限模拟带宽——数字带宽？已知：模拟带宽W(Hz)——信道中实际传输的是模拟信号信道中传输信号功率上限S(w);信道中噪声功率有下限N(w);求：信道传输数据的上限值C(bps)。数字信道速率（数字带宽）香农公式计算信道上的信息传输极限速率C：信道的极限信息传输速率（b/s）W：信道的模拟带宽（Hz）S/N：信道上的信噪比S：信道内所传信号的平均功率N：信道内部的高斯噪声功率C=W·log2(1+S/N)(b/s)香农公式C=W·log2(1+S/N)(b/s)香农公式物理意义信道的带宽(W)或信道中的信噪比(S/N)越大，信息的极限传输速率就越高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。若信道带宽W或信噪比S/N没有上限，则信道的极限信息传输速率C也就没有上限。（实际信道不可能如此）实际信道的信息传输速率要比极限传输速率低一些。香农公式物理意义【例1】对频率范围300～3400Hz，S/N≤2500的标准话音信道，计算极限信息传输速率。解：W＝3400－300＝3100Hz，S／N＝2500， 由香农公式 C＝W·log2(1＋S／N)＝3100×log2(2500+1） ≈35Kbps。（目前编码技术水平已接近该数值，为33.6Kbps）【例1】对频率范围300～3400Hz，【例2】300～3400Hz标准话音信道中（有接近2400Hz理想带宽），若信息传输速率c＝19200bps，计算最高信噪比。解：信息传输速率C＝19200bps，带宽W＝2400Hz 由仙农公式计算信噪比的最大值 S／N＝2(C／W)－1＝2(19200／2400)－1 ≈255（该信噪比不高，较容易达到。）【例2】300～3400Hz标准话音信道中（2.2传输介质（传输媒体）通信使用的电磁波的频谱无线电微波红外线可见光紫外线X射线射线(Hz)f10010210410610810101012101410161018102010221024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)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段1041051061071081091010101110121013101410151016移动无线电2.2传输介质（传输媒体）通信使用的电磁波的频谱无线电微波一、导向传输介质双绞线（电缆）两相互绝缘的铜导线，规则地纽绞后构成一对双绞线。4对或更多对组合加上护套，构成双绞线电缆。纽绞（twist）：有效地减少电磁干扰，提高传输性能双绞线分类屏蔽双绞线(STP,ShieldedTwistedPair)双绞线电缆外有抗干扰的金属屏蔽层特征阻抗为150Ω非屏蔽双绞线(UTP,UnshieldedTwistedPair)双绞线电缆外无金属屏蔽层特征阻抗为100Ω一、导向传输介质屏蔽双绞线STP非屏蔽双绞线UTP带绝缘层的铜导线聚氯乙烯套层聚氯乙烯套层屏蔽层带绝缘层的铜导线屏蔽双绞线STP带绝缘层的铜导线聚氯乙烯套层聚氯乙烯套层屏双绞线标准EIA/TIA-568（商用建筑物电信布线标准）：室内采用STP和UTPEIA/TIA-568-A（商用建筑物电信布线标准）：室内采用1~6级（Category，CAT，类）UTP常用双绞线3级（Category3）UTP5级（Category5）UTP改进导线质量标准的线径：24AWG（AmericanWireGauge）增加单位长度的绞合次数——增强了UTP的“衰减”和“近端串扰”等传输特性。双绞线标准双绞线的特点——标准化得到更多厂商的广泛支持施工规范100米规定专用接续方式（RJ45，插头/插座）及相应的制作设备（插座用打线器，插头用专用钳）标准线序可靠性高无焊接点星型拓扑（点——点）支持传输多种信号网络（10BT，100BTx，1000B，TPDDI）话音，音视频，楼宇控制……双绞线的特点——标准化同轴电缆结构：由（单/多芯）内导体、绝缘层、外导体（屏蔽层）和保护外套构成。抗干扰性能好，传输距离远，带宽高；50同轴电缆75同轴电缆外导体屏蔽层绝缘层绝缘保护套层内导线同轴电缆外导体屏蔽层绝缘层绝缘保护套层内导线50Ω基带同轴电缆——常用于传输网络基带信号方波频率为10M时，可无中继传输1KM，常见的方波信号有“曼彻斯特编码”和“差分曼彻斯特编码”、“曼码”、“差分曼码”与基带数字波形的关系。细同轴电缆采用“T型连接器”实现分接。75Ω宽带同轴电缆——常用于传输宽带信号带宽在300~400MHz，CATV经常采用作为用户接入信号电缆和近距离次主干信号电缆使用，可传100KM不用信号“再生”，每6MHz为一个信道（传输一路电视信号）——频分复用。采用“插入式分接头”实现分接。50Ω基带同轴电缆——常用于传输网络基带信号光纤（光缆）光纤（一芯）结构光纤芯（透明度高的石英玻璃丝）包层（折射率低的介质）光缆：多芯光纤+保护和强化护套等组成包层纤芯光纤（光缆）包层纤芯光纤工作原理利用全反射原理，构成光纤的光传道通路发送端：数据→光信号接收端：光信号→数据纤芯（高折射率的介质）折射角入射角包层（低折射率的介质）包层（低折射率的介质）包层纤芯光纤工作原理纤芯折射角入射角包层包层包层纤芯光纤分类：单模光纤、多模光纤多模光纤光纤芯的直径相对较大，多条频率不同、入射角不同的光线在同一光纤中传播全反射次数不同，传播的距离不同，到达的时间不同，造成“色散”光纤分类：单模光纤、多模光纤单模光纤采用单色光源——激光（半导体激光器）光纤芯的直径足够小到光波长的数量级，只有一种“模式”的光在传播；色散极小，传输距离可增加1个以上数量级单模光纤光纤通信特点高带宽，通信容量大。带宽可达25T~30THz。传输损耗小，中继距离长。在光纤中光传播的衰减随传输距离增加。抗干扰能力强。无串音干扰。保密性好。光难以“泄漏”。体积小，重量轻。光纤通信特点二、非导向传输介质无线传输，频段很宽无线电短波（radio）通信靠电离层的反射通信质量较差速率低（<1Kbps）地球表面二、非导向传输介质地球表面微波（microwave）通信模拟带宽300M~300GHz，通信量较大直线（视距）传输（接力）保密性不好，易受干扰。低频LF中频MF高频HFVHF：甚高频UHF：特高频SHF：超高频EHF：极高频地面微波接力通信地球表面微波（microwave）通信地球表面卫星通信（利用同步卫星上的“转发器”进行转发的微波通信）卫星发送多点接收卫星通信（利用同步卫星上的“转发器”进行转发的微波通信）卫星多信道一个卫星可搭载数十个转发器频率和极化方向不同，互不干扰传输速率高高带宽：36~50MHz转发器工作在C、Ku或Ka波段速率可达100Mbps以上传播时延大（约270ms）时延带宽积>100Mbps×270ms=27Mb——一个MB级的文件“同时”在空中传播多信道红外（infrared）通信频率在1011~1014Hz间的电磁波，室外不能采用。可见光（visiblelight）通信频率在1014~1015Hz间的电磁波，如激光通信。红外（infrared）通信2.3数据的传输与调制/解调技术一、电话交换网电话交换网（PSTN，PublicSwitchedToneNetwork）长途干线：早期是采用频分复用（FDM）的模拟传输系统，现已实现了数字化（数字传输系统）用户线：（从用户电话机到市话交换机之间几公里长）多为模拟传输公用电话网模拟传输模拟传输数字化传输2.3数据的传输与调制/解调技术一、电话交换网公用电调制解调器调制解调器公用电话网电话网：仅能传输300～3400Hz的信号数据1/0：有更宽的频率范围，不能在电话线上直接传输FL=300HzFH=3400HzfA10fL<300HzfH>3400Hz调制解调器调制解调器公用电话网电话网：仅能传输300～340二、调制解调器(MODEM)调制解调器 =调制器 +解调器MODEM =MOdulator+DEModulator作用调制器：把要发送的数字信号（基带信号）加载到频率范围在300~3400Hz之间的模拟信号上。以便在电话用户线上传送。解调器：把电话用户线上传送来的模拟信号中的数据识别出来。若识别不正确，则产生误码在调制解调器中还要有差错检测和纠正的设施。二、调制解调器(MODEM)调制原理正弦波Y=A·sin(2πft+φ)具有单一频率成分频率在300～3400Hz内 即可在电话线上传输正弦波Y=A·sin(2πft+φ)受到数据b的控制将数据b调制到正弦波Y=A·sin(2πft+φ)中Y(b)=A(b)·sin(2πft+φ)Y(b)=A·sin(2πf(b)t+φ)Y(b)=A·sin(2πft+φ(b))FLFHfA10f

=1000Hz正弦波Y=A·sin(2πft+φ)中“载有”数据——载波信号调制原理Y(b)=A(b)·sin(2πft+φ幅度调制（调幅，AM，AmplitudeModulation）Y(b)=A(b)·sin(2πft+φ)或称：移幅键控（ASK，AmplitudeShiftKeying）载波信号的振幅A随数据b而变化。例如：b=“1”，A=A(1)b=“0”，