1、第第2章章 數據傳輸的基本概念數據傳輸的基本概念源端發送器接收器目標端輸入數據發送接收輸出數據通信系統模型pc機modemmodem服務器例數據傳輸的基本概念數據傳輸的基本概念(續續) 周期信號的諧波分析-周期信號的周期信號的 fourier 分析分析 通信系統中數據通過電或電磁信號傳輸。 最簡單的一類信號是周期信號。 周期信號： s(t+ )=s(t)， ：信號周期。 任何周期函數可表示為 ：周期信號的周期信號的 fourier 分析分析(續續) 一切周期信號都可以由正弦波、余弦波疊加而成。 這些波的頻率由低到高分別為：分別稱為一次、二次、三次。 所有這些頻率構成 s(t) 的。 稱為，t

2、稱為信號周期。周期信號的周期信號的fourier分析分析(續續)例例方波的 fourier 級數：從方波的fourier級數可以看到什么？ 組成方波的諧波無窮多。 諧波頻率越高振幅越小，因此高頻的影響較小。實際上，只取前三項，已與方波相當接近了。方波的方波的fourier級數取前三項級數取前三項tt/2tst1/f0周期信號的周期信號的fourier分析分析(續續) 各次諧波的振幅反映能量大小，所以能量集中于低次諧波。 可以把信號的振幅表示為頻率的函數，即 a(f)周期信號的周期信號的fourier分析分析(續續)0fo3fo5fofa(f)信號表示為頻率的函數周期信號的帶寬周期信號的帶寬表示

3、周期信號隨時間的變化，這稱為()表示。表示周期信號各次諧波的振幅，還可以把各次諧波的初始相位表示為頻率的函數，這稱為()表示。利用頻域可以把構成周期信號的各個頻率成分清楚地表示出來。周期信號的帶寬周期信號的帶寬 (續續) 周期信號的全部頻率(及其相應的振幅和初始相位)稱為()。 信號頻率區間的大小，即頻譜的寬度稱為()。 實際信號的帶寬一般是無窮的，但影響小的高頻成分可忽略，而認為它們的帶寬是有限的。實際信號能量包含在較窄頻率范圍，這。如話音頻率小于4000hz。 非周期信號要用fourier積分作諧波分析。傳輸信道的帶寬及傳輸失真傳輸信道的帶寬及傳輸失真 任何傳輸系統不可能傳輸頻率過高的諧波

4、，在傳輸中，諧波頻率在一定范圍內才可不受影響地通過，這個頻率范圍稱為。 傳輸信道的帶寬與傳輸介質的物理性質有關。 傳輸信道的帶寬與信號的傳輸失真有密切聯系。傳輸信道的帶寬及傳輸失真傳輸信道的帶寬及傳輸失真(續續) 信號在傳輸過程中會有畸變，即失真。 失真即輸出信號與輸入信號的波形不同。 引起失真的最重要的因素是：()()()傳輸信道的帶寬及傳輸失真傳輸信道的帶寬及傳輸失真(續續) 衰減與傳輸的距離有關，但是它還與頻率有關。，這會導致信號失真。 信號在介質中傳播所需時間即時延。，這會導致失真。 噪聲有熱噪聲、調制噪聲、串話噪聲、脈沖噪聲等。噪聲會引起信號失真。數字傳輸和模擬傳輸數字傳輸和模擬傳輸

5、。話音、電視、文本、數字，英文和數字的碼，漢字的中國國標()碼和臺灣的大5碼()。電磁波, 電壓脈沖。 傳輸模擬信號的是。數字信號可成模擬信號，在模擬傳輸系統傳輸，如何轉換？ 傳輸數字信號的是。要利用它傳輸模擬信號，首先也要轉換信號。數字傳輸和模擬傳輸數字傳輸和模擬傳輸 (續續) 信號轉換的基本技術 調制的概念調制的概念()通信：輸入信號直接進行傳輸。()通信：信號調制后再傳輸。：首先選定一個載波，。 兩種最基本的載波：、分別稱連續調制和脈沖調制。調制的方法調制的方法或調幅(amplitude modulation)：。如選載波 ,輸入信號 ,把載波的振幅改變為,調制的結果就是 。或調頻(fr

6、equency modulation)或調相(phase modulation)調制的方法調制的方法 (續續)正弦波對正弦載波的：例載波：輸入信號：調制結果： 調制的方法調制的方法 (續續) 調幅調制后，頻率搬移到載波頻率 附近。 載波頻率一般比較高，例如話音頻率小于4khz，若采用600khz載波頻率，調制后到596604khz。 不同的載波頻率用不同的信號調制后，不同信號的頻率搬移到不同位置，可以相互隔離，這就是 ( requency ivision ultiplexing) 的基礎。調制的方法調制的方法 (續續) 載波是正弦波，輸入是脈沖，經調幅或調頻調制可把數字信號轉換為模擬信號。 載

7、波是脈沖序列的調幅稱為 ( ulse mplitude odulation)，也稱為。采樣得到的脈沖值是實數。 將pam采樣值修改為整數，( ulse ode odulation)，脈碼調制可把模擬信號轉換為數字信號。調制的方法調制的方法 (續續)對脈沖載波的調幅對脈沖載波的調幅 pam3.01.45.31.22.32.52數字傳輸系統和模擬傳輸系統數字傳輸系統和模擬傳輸系統傳輸模擬信號，模擬信號可表示模擬數據，也可表示數字數據。 模擬傳輸系統中要包括(amplifier),放大器放大信號能量，補償信號的衰減。但(1) 衰減隨頻率的不同而不同；(2) 放大器放大信號也放大噪聲。因此放大器無法避

8、免信號失真。長距離傳輸經過多級放大器，信號的畸變會積累。抗干擾差。數字傳輸系統和模擬傳輸系統數字傳輸系統和模擬傳輸系統 (續續)傳輸數字信號，它只要在信號中辨認0、1。但在傳輸中信號可能失真，以至0、1都無法辨認而導致誤碼。 在長距離數字傳輸系統中要包括(repeater)。中繼器根據輸入的信號，恢復其原來的0、1值，即重新生成一個新信號輸出。使用中繼器，多次(干凈)再生信號可實現高質量遠距離傳輸(畸變不積累)。抗干擾性強。數字傳輸系統和模擬傳輸系統數字傳輸系統和模擬傳輸系統 (續續) 數字化技術遠比模擬技術復雜，但由于超大規模集成電路的廣泛使用，這個問題不那么重要了。集成工藝使數字設備在體積

9、、功耗、可靠性、經濟性方面都比模擬系統更好了。 傳輸系統的數字化已是必然趨勢，。數字傳輸系統和模擬傳輸系統數字傳輸系統和模擬傳輸系統(續續)(dulator-odulator)將數字信號轉換成模擬信號傳輸。 modem包括兩部分：(modulator)將數字信號轉換為模擬信號，即發送用數字信號調制后的載波；(demodulator)將接收的模擬信號恢復成原數字信號，即檢測到達的已調制載波，抽取原數字數據。調制解調器調制解調器 modem調制器解調器模擬信號s(f)fm(t)m(t)modemfcfc數字傳輸系統和模擬傳輸系統數字傳輸系統和模擬傳輸系統(續續) 在電信系統中，通過 (coder-

10、decoder)將話音模擬信號轉換為數字信號傳輸。 codec包括兩部分：(coder)采用脈碼調制 pcm 將模擬信號轉換成數字信號；在接收方的(decoder)將此數字信號重構原模擬信號。編碼解碼器編碼解碼器 codec編碼器解碼器數字信號x(t)tv(t)v(t)codec信道容量及信道容量及 nyquist 原理原理 問題：一個模擬信號對脈沖載波進行 調制，就得到相應的數字信號，這是采樣。從采樣得到的數字信號能否恢復原模擬信號？ 話音頻率4000hz，采樣率 8000次/秒。信道容量及信道容量及 nyquist 原理原理 (續續) 從采樣定理可以得到信道帶寬與信道的數據傳輸速率的關系 信道容量及信道容量及 nyquist 原理原理 (續續)的結果是理論值，他沒有考慮噪聲，這個最大速率是達不到的。(香農) 考慮了信道有熱噪聲的情況：設s/ /n 是信噪比，s是信號功率，n是噪聲功率，則數據傳輸速率的單位數據傳輸速率的單位 二進制數據傳輸速