1、 數據：信息的表示形式 信號：信息在媒體上的表示形式，它以電磁能量的方式在媒體上傳輸。 1. 數據和信號第1頁/共63頁 數據 文本：用一個字節或多個字節的二進制比特序列編碼表示。例如可以用ASCII碼（1個字節）編碼表示字符和符號，漢字用兩個字節編碼表示； 圖像：由行列排列的像素點構成。每個像素點的值代表該像素點的亮度或顏色，全部像素點的集合就表示一副圖像。一張400行600列的圖像大小是400600=24萬像素。如果是數字圖像，若每個像素用8個比特表示，則該圖像的大小事1.92Mb。 音頻：語音或音樂的表示形式。通過話筒以及相關電壓放大電路把聲波轉換成電壓的波形。通過“采樣”和“量化”可以

2、實現模擬量的數字化。由于音頻數據時連續變化的數據流，對傳輸的延遲很敏感。 視頻：影像信息的表示形式。電視信號由每秒25幀的圖像序列組合而成。圖像進而編碼成數據。視頻信號的特點是數據量大。視頻數據也是一個連續的數據流，在傳輸中對傳輸的延遲變化要求很嚴格。1. 數據和信號第2頁/共63頁 信號 模擬信號和數字信號 光信號和電信號1. 數據和信號第3頁/共63頁 模擬數據模擬信號傳輸系統： 無線電廣播，傳統的有線電視網、早期的固定電話和第一代移動電話均屬于這一類型。 模擬數據數字信號傳輸系統 由于數字傳輸的優越性，要將模擬數據在數字信道上傳輸，必須要將模擬數據變為數字信號。通常采用PCM編碼和調制（

3、delta modulation），先把模擬數據變為數字數據，然后再把數字數據變為數字信號在信道上傳輸。現代的固定電話系統只在用戶到端局的幾公里的傳輸是模擬的，到了交換局以后已是數字傳輸，到了用戶接收端又還原為模擬數據。因此，可以把固定電話系統看作模擬數據在數字信道的傳輸系統。 數字數據模擬信號傳輸系統 傳統的有線電視網（CATV）是模擬傳輸系統，使用線纜調制解調器（Cable Modem）可以傳送數字數據； 數字數據數字信號傳輸系統 例如：計算機網絡 基帶傳輸：數字信號直接加到信道上，信號頻譜未發生變化； 頻帶/寬帶傳輸：把數字信號調制到另一高頻信號上，進行傳輸，在接收端，還要把數字信號解調

4、出來，被傳輸的信號頻譜發生了變化2. 模擬傳輸系統和數字傳輸系統第4頁/共63頁 單工 單方向通信，一端只能發送數據，另一端只能接收數據。 無線廣播，傳統的有線電視 半雙工 可以實現分時的雙向通信，通信的兩端設備既可以發送數據，也可以接收數據，但不能同時進行雙向數據傳輸，在任意一個時刻，信道上只有一個方向流動的數據。 步話機 全雙工 雙向通信。任意時刻，信道上可以有向兩個方向傳輸的數據流。 電話系統，計算機通信系統3. 數據通信模式第5頁/共63頁 并行通信 傳送效率高，一次傳送多個比特數據，但要用多根數據線并行連接，用在要求高數據傳輸速率，且兩個設備相距不遠的場合。 串行通信 數據只在一根數

5、據線上傳輸，節省傳輸線，傳輸效率低，用在遠距離傳輸的場合。為了提高數據傳輸速率，可選用高帶寬的信道。 根據同步方式分為：異步通信和同步通信4. 數據傳輸方式第6頁/共63頁 數據傳輸率 比特率 波特率 無噪信道最大傳輸速率 數據傳輸質量 頻帶利用率 差錯率 5. 通信系統主要性能指標第7頁/共63頁6. 比特率和波特率二電平信號四電平信號同樣的波特率下，二電平信號和多電平信號的比特速率不同。第8頁/共63頁傅氏變換，傅氏級數7. 頻譜分析第9頁/共63頁8. 脈沖信號波形及所包含的頻率分量第10頁/共63頁9. 單個矩形脈沖的頻譜第11頁/共63頁10. 周期型矩形脈沖的頻譜第12頁/共63頁

6、 噪聲 加性噪聲：外部疊加干擾信號 乘性噪聲：主要指不理想的信道特性11. 噪聲和信號第13頁/共63頁加性噪聲對信號的影響第14頁/共63頁12. 信道特性第15頁/共63頁system)(te)(tr0t無失真傳輸特性第16頁/共63頁數字數據編碼信號的兩電平表示第17頁/共63頁數字數據編碼歸零碼和不歸零碼第18頁/共63頁數字數據編碼曼徹斯特碼和差分碼第19頁/共63頁數字數據編碼多電平信號編碼8B6TMLT-3100Mb/s以太網的編碼原則：1）如果下一比特是0，電位保持不變；2）如果下一比特是1并且當前電位非0，下一電平為0；3）如果下一比特是1并且當前電位是0，下一電位是最后一個

7、非零電平的相反值。第20頁/共63頁數字數據編碼塊編碼第21頁/共63頁模擬信號編碼脈沖編碼調制第22頁/共63頁-0.2-0.100.10.20.30246810time msVoltage V-0.2-0.100.10.20.30246810sampling time, tk ms Voltage Vts采樣頻率 fS = 1/ tS : V(t).模擬: Vk = V(tk).數字第23頁/共63頁其中 , fs : 采樣頻率ssfT/1)()()()(sssnknTtnTVnTttVV如果一個信號，所包含的最高頻率為fMAX，當以 fS =2 fMAX 的頻率對信號進行采樣，則該信號完

8、全可以通過采樣點的數據表示。定理第24頁/共63頁 采樣值的頻譜: 對v(t) 進行采樣，得到Vk 的頻譜為)()()()(snssnknTtnTVnTttVVnssknffVTfV)(1)(-0.2-0.100.10.20.30246810sampling time, tk ms Voltage Vts第25頁/共63頁 -B 0 B f Continuous spectrum (a)帶寬有限信號包含的頻率分量: -B, B (fMAX = B).(a) -B 0 B fS/2 f Discrete spectrum No aliasing (b)以一定時間間隔采樣 頻譜上以一定頻率間隔重復

9、. fS 2 B 頻譜無重疊.(b) 0 fS/2 f Discrete spectrum Aliasing & corruption (c)(c)fS 2 B 第26頁/共63頁如果想將語音信號（4000Hz）數字化，則采樣頻率至少為8000Hz.如果想獲得電壓信號中的 13th 諧波, 則所需的采樣頻率至少為 13*50*2=1300HzfS 300 Hzt)cos(100t)sin(30010t)cos(503s(t)F1=25 Hz, F2 = 150 Hz, F3 = 50 HzF1F2F3fMAXExample 第27頁/共63頁Delta編碼將編碼器產生的階梯波與輸入的模

10、擬信號的差值進行編碼，當輸入的模擬信號大于階梯波信號時，輸出比特值1，當小于階梯波信號時輸出比特值0。第28頁/共63頁數字數據的調制ASK波形及頻譜第29頁/共63頁2FSK信號波形及頻譜第30頁/共63頁2PSK信號波形及DPSK信號波形第31頁/共63頁復用的概念第32頁/共63頁復用與分用第33頁/共63頁語音信號的復用第34頁/共63頁波分復用光纖的衰減特性第35頁/共63頁時分復用第36頁/共63頁同步碼YC字1YC字2YC字3YX字1YX字2地址遙測1高8位 遙測1低8位 遙測2高8位 遙測2低8位監督碼地址遙信18遙信916遙信1724遙信2532監督碼數據采集及監視系統調度工

11、作站幀：第37頁/共63頁第38頁/共63頁第39頁/共63頁 模擬信號 采樣量化編碼 二進制信號 通過PCM系統對一個模擬信號進行采集，量化，編碼和傳送，傳送采用2進制信號，信道帶寬為100kHz。假設量化采用32級量化電平。(a) 理想情況下無噪聲傳輸的信道容量是多少？(b) 該模擬信號所包含的最高頻率分量是多少Hz？例題例題: :200k bit/s100k Hz無噪聲信道傳輸容量每個采樣值量化成5個二進制碼元采樣頻率40kHz-每秒獲得并發送40k個采樣值最高頻率分量 20kHz.-信號帶寬 為 20kHz 采樣定理第40頁/共63頁電話系統的TDM第41頁/共63頁T線標準和E線標準

12、第42頁/共63頁第43頁/共63頁PCM 30/32時分多路第44頁/共63頁同步TDM和統計TDM第45頁/共63頁BCC的計算（偶校驗）BCC C B A 傳送方向奇偶校驗位A0100 0001B0100 0010C1100 0011BCC1100 0000BCCCBA 1100 00001100 00111100 00101100 0001 傳送方向差錯控制技術第46頁/共63頁奇偶校驗位A0100 0111B0100 0010C1100 0011BCC1100 00004. 差錯示例第47頁/共63頁 將所有16比特數據段相加得到校驗和； 將所有進位重新添加到校驗和中； 對該校驗和按

13、位取反。 校驗和第48頁/共63頁821xxx1095421xxxxx161251xxx3226232216121110875421xxxxxxxxxxxxxx名稱多項式應用CRC-8ATMCRC-10ATM AALCRC-16HDLCCRC-32LAN4. 常用CRC校驗碼的生成多項式第49頁/共63頁4. 海明碼的編碼和譯碼第50頁/共63頁第51頁/共63頁 設，表示兩個站的碼，表示每個碼的第k個分量，則碼的正交性用數學表示為向量的內積 為簡化分析，設m為8，若有A、B、C、D4個站，它們的碼片序列分別為 A：0 0 0 1 1 0 1 1 B：0 0 1 0 1 1 1 0 C：0 1

14、 0 1 1 1 0 0 D：0 1 0 0 0 0 1 0 可看出碼片序列,CA,CB,CC和CD是正交的。 110111mkikikiimkjkikjiccmccccmcc4. 碼的正交性第52頁/共63頁 每個站發送數據的編碼規則是： 發送數據比特值為1編碼為l； 發送數據比特值為0編碼為-1； 發送數據比特值為1編碼為l 不發送數據編碼為0第53頁/共63頁 每個站將它的比特數據乘以它的碼片序列發送到信道； 各個站的信號在空間線性疊加，形成復合信號； 接收站將復合信號乘以某個站的碼片序列，就得到那個站發來的數據。4. CDMA的工作過程第54頁/共63頁 【例】如果4個站發送的6比特數據和編碼的數據分別為 A：(，1，1，1，1) (0，0，1，1，1，1) B：(，1，0，0，1，1) (0，l，-1，-1，1，1) C：(1，l，1，1，0) (1，1，0，1，1，-1) D：(，1，1) (0，0，0，0，1，1) 符號“”代表不發數據。4. 例題第55頁/共63頁非屏蔽雙絞線的類別信道雙絞線第56頁/共63頁同軸電纜的類別有線電視網：從小區到用戶住宅一段采用同軸電纜傳輸。以太網中，同軸電纜已被雙絞線和光纖代替。同軸電纜第57頁/共63頁光纖第58頁/共6