1、第十章 變電站綜合自動化的通信系統(tǒng)Vivi參考書：清華大學出版社數(shù)據(jù)通信基礎、人民郵電出版社通信原理教程、1.0 數(shù)據(jù)通信的基本概念 the development of communication technic and communication society我國古代最早的通信方式是war flame。 文字發(fā)明后，利用驛站傳遞文書。 1837年莫爾斯電報telex發(fā)報收報傳輸線克服距離上的障礙，迅速而準確的傳送信息是通信的主要任務。 現(xiàn)代社會離不開信息（商務活動中信息就是金錢，軍事中信息是戰(zhàn)爭勝利的保證，日常生活中廣播、電視、電話、計算機網(wǎng)給人們帶來了極大的方便）。 克服距離上的障礙，

2、迅速而準確的傳送信息是通信的任務。 利用電來傳送信息（消息）使近100來年的事情，在此以前人們采用一些其它方式，例如我國古代最早的通信方式是烽火狼煙。為了抵御外來侵入，在高山高處筑造烽火臺，點火表示有敵人入侵，這可以說是最早的光通信。國外也有用擊鼓的方式來傳遞信息。這種古老的方式傳送的信息的距離很短，而且信息量很少。 文字發(fā)明以后，人們利用驛站來傳遞文書，我國周代建立了許多驛站，通過騎馬將書信一個驛站、一個驛站地傳送。馬速一般每小時15公里，所以這種方式傳送信息的速度太慢、時間長。 利用電來進行通信是1837年由美國人莫爾斯發(fā)明的。莫爾斯原是一名畫家，在一次外游時，他的親密女友因一場橫禍家破人

3、亡了，而莫爾斯知道消息已經(jīng)半年以后，他深為沒能及早得到消息趕回挽救女友而痛心，發(fā)誓要發(fā)明一種快速的通信工具。在一次乘船旅行中，他看見一乘客表演磁鐵的奇異功能，即在馬蹄形鐵芯上饒絕緣銅線，當導線通電流時，鐵塊產(chǎn)生磁力吸大頭針、鐵片螺釘?shù)龋娏饕坏┲袛啵帕α⒖滔А＿@一情景觸發(fā)了莫爾斯的靈感，經(jīng)過多次試驗努力，終于發(fā)明了莫爾斯電報。 發(fā)報方按下鍵，電流接通，收報方的磁鐵吸引水平桿，水平桿下?lián)舭l(fā)出聲音。水平桿下?lián)舻臅r間長短（快慢），收報方可聽到“嘀”()“答”(-)的聲音。由于事先約定長短組合次序，就能知道發(fā)報方發(fā)出信號的意思。莫爾斯電報的不足是必須把電報稿變成電碼交專門的報務員發(fā)送，比較繁瑣。

4、話筒耳機1876年貝爾電話1864年麥克斯韋從理論上預言了電磁波的存在 通信技術的發(fā)展與信息社會1887年赫茲用實驗證實了電磁波的存在 1976年美國人亞歷山大格雷厄姆貝爾研制出了可以發(fā)送說話聲音的裝置（話筒、耳機），取名為“電話機”，并建立了貝爾電話公司。從此通信進入了電話通信時代。莫爾斯電報和貝爾電話都是有線通信，當時人們認為電只能沿導線傳輸。可當時的英國科學家麥克斯韋爾不這樣認為，早在1864年麥克斯韋爾就從理論上預言了電磁波的存在，他認為電能可以在空間移電磁波的形式存在，1864年麥克斯韋爾在英國皇家學院發(fā)表了他的第三篇著名論文電磁場力學的理論，在這篇論文中，麥克斯韋爾嚴格推導出完善的

5、電磁波方程（麥克斯韋爾方程）并得出電磁波的傳播速度等于光速（30萬公里）的重要結論。1887年德國物理學家赫茲用實驗證實了電磁波的存在證明了麥克斯韋爾預見的正確性。 1906年德弗雷斯特發(fā)明了valve (電子管)1895年意大利的馬可尼和俄國的波波夫把電磁波應用到無線電報通信中 通信技術的發(fā)展與信息社會1895年，意大利的馬可尼和俄國的波波夫把電磁波應用到無線電報通信中，但當時電波的傳送距離較近（20300公里），而且聲音很微弱，只能用耳機收聽，距離遠了就聽不見。直到1906年，26歲的美國青年，業(yè)余無線電愛好者德福雷斯特發(fā)明了具有放大能力的真空三極管后，通信技術有了突飛猛進的發(fā)展，先后出現(xiàn)

6、了無線電廣播，電視，無線電話，并發(fā)展到今天的計算機通信、衛(wèi)星通信，光纖通信，網(wǎng)絡通信，移動通信等。表11 通信技術發(fā)展歷史簡表 表11 通信技術發(fā)展歷史簡表 （續(xù)）10項重大通信技術值得人們紀念(1)摩爾斯發(fā)明有線電報。有線電報開創(chuàng)了人類信息交流的新紀(2)馬克尼發(fā)明無線電報。無線電報為人類通信技術開辟了一個嶄新的領域。(3)載波通信。載波通信的出現(xiàn)，改變了一條線路只能傳送一路電話的局面，使一個物理介質(zhì)上傳送多路音頻電話信號成為可能。(4)電視。電視極大地改變了人們的生活，使傳輸和交流信息從單一的聲音發(fā)展到實時圖像。 (5)電子計算機。計算機被公認為是20世紀最偉大的發(fā)明，它加快了各類科學技術

7、的發(fā)展進程。(6)集成電路。集成電路為各種電子設備提供了高速、微小、功能強大的“心”，使人類的信息傳輸能力和信息處理能力達到了一個新的高度。(7)光纖通信。光導纖維的發(fā)明，使人們尋求到一種真正能夠承擔起構筑未來信息化基礎設施傳輸平臺重任的通信介質(zhì)。 (8)衛(wèi)星通信。衛(wèi)星通信將人類帶入了太空通信時代。(9)蜂窩移動通信。蜂窩移動通信為人們提供了一種前所未有、方便快捷的通信手段。(10)因特網(wǎng)。因特網(wǎng)的出現(xiàn)意味著信息時代的到來，使地球變成了一個沒有距離的小村落-“地球村”。TVvalve電子管transistor晶體管IC 集成電路大規(guī)模可編程器件radio計算機網(wǎng)絡通信電視長途電話衛(wèi)星通信衛(wèi)星地

8、面站移動通信基站基站基站example 1：telephone system telephone transmitter送話器、wire電線、交換機、carrier載波機、telephone receiver 受話器。例2：廣播通信系統(tǒng)構成要素：microphone麥克風、amplifier放大器、send equipment發(fā)送設備、radio wave無線電波、radio收音機等。如下圖所示數(shù)據(jù)通信 數(shù)字通訊系統(tǒng)是以計算機為中心，結合分散在遠程的終端裝置或其他計算機，通過通訊線路彼此連接起來，進行數(shù)據(jù)或信息的傳輸、交換、存儲和處理的設備總稱。sourcemediumreceiveSigna

9、l conversionmodulateSignal recoverdemodulate信道信源信宿噪聲傳輸媒介發(fā)送設備接收設備通信系統(tǒng)模型產(chǎn)生或發(fā)出消息的人或機器接受消息的人或機器 傳遞和交換模擬信號的系統(tǒng)。傳遞和交換數(shù)字信號的系統(tǒng)通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)將信源產(chǎn)生的消息信號變換成便于傳送的形式 從帶有干擾的接收信號中正確恢復出原始信號 通信系統(tǒng)的組成 信源發(fā)送信息的源（產(chǎn)生或發(fā)出消息的人或機器），如電話機（話筒）、攝像（放像）機、VCD、計算機等等。 信宿傳送信息的歸宿點（接受消息的人或機器），如電話機（耳機）、收音機、電視機、計算機等等。 發(fā)送設備的基本功能是將信源產(chǎn)生的消息信號

10、變換成便于傳送的形式，送往傳輸媒介。 接收設備的功能是完成發(fā)射設備的反變換，即從帶有干擾的接收信息中正確恢復出原始信號來。 傳輸媒介從發(fā)射設備到接收設備之間信號傳遞所經(jīng)過的媒介，可以是無線的（利用空間電磁波傳遞信息，如無線廣播、衛(wèi)星通信、移動通信等等，也可以使有線的（利用電線、光纜傳遞信息，如固定電話、有線電視.等等。目前的遠距離通信中都往往要經(jīng)過多種傳輸媒介，如有線電視（電纜、光纜、微波接力、衛(wèi)星）、手機（基站無線900MHz、1800MHz,移動局通過電纜、光纜固定電話局）。連續(xù)信號tf(t)tf(nt)抽樣信號模擬信號波形 1 1 0 0 1 0 0 3 1 2 3 1數(shù)字信號波形多進制

11、碼tf(t) 3 2 1 0 模擬信號特征量取值連續(xù)的信號數(shù)字信號特征量取值離散的信號二進制碼t f(t)10通信系統(tǒng)根據(jù)所傳信息的信號表示形式，又分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。模擬通信系統(tǒng)傳遞和交換模擬信號的系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)傳遞和交換數(shù)字信號的系統(tǒng)。模擬信號特征量（幅度、頻率或相位）取值連續(xù)的信號。數(shù)字信號特征量（幅度、頻率或相位）取值離散的信號。 模擬通信系統(tǒng)的組成 通信系統(tǒng)的組成信源發(fā)送設備接收設備信宿噪聲調(diào) 制解調(diào)傳輸媒介信道混頻放大混頻放大調(diào)幅調(diào)頻調(diào)相頻譜搬移頻譜搬移檢波鑒頻鑒相 通信系統(tǒng)的組成數(shù)字通信系統(tǒng)的組成接收設備信源發(fā)送設備信宿噪聲信源編碼信道編碼調(diào)制信源譯碼信道譯碼解調(diào)

12、傳輸媒介信道 把信源發(fā)出的模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號。另外為了降低數(shù)碼率而進行壓縮編碼。信源編碼的逆處理信道編碼的逆處理 為了提高通信抗干擾能力，進行波形編碼和糾錯編碼。調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相調(diào)制的逆變換模擬通信系統(tǒng)如圖所示（見投影模擬通信系統(tǒng)）。調(diào)制為了解決無線信道傳輸中，信號頻率低時天線尺寸大和頻率混疊的問題，把信息加載到高頻信號（載波上）進行傳遞，調(diào)制的方式有調(diào)頻(AF)、調(diào)幅(AM)、調(diào)相(PM)。混頻放大把收到的高頻信號變換到中頻進行放大。解調(diào)是調(diào)制的逆過程。從中頻信號中提取有用信息。數(shù)字通信系統(tǒng)如圖所示（見投影數(shù)字通信系統(tǒng)）。信源編碼把信源發(fā)出的模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號，另外為了降低數(shù)碼率而進行壓

13、縮編碼。信源譯碼是信源編碼的逆處理。信道編碼信道傳輸中會出現(xiàn)誤碼，為了能夠自動檢出錯誤和糾正錯誤，采用糾錯編碼，又叫信道編碼。信道譯碼是信道編碼的逆處理。調(diào)制用數(shù)字信號控制載波的某個參數(shù)（幅度ASK、頻率FSK、相位PAK)。解調(diào)同前。單向點點通信系統(tǒng)模型信源信宿傳輸信道發(fā)送設備接收設備雙向點點通信系統(tǒng)模型交換的概念信源信宿傳輸信道發(fā)送設備接收設備用戶終端通信線路用戶終端點點通信用戶終端用戶終端通信線路123456交換系統(tǒng)網(wǎng)絡通信多點通信中繼線用戶線用戶終端交換局交換的概念多路復用技術 根據(jù)用戶終端的請求建立和拆除用戶之間連接的過程稱為交換 我們用 表示一個雙向的點點的通信，其中 表示信源和信

14、宿，稱之為用戶終端。兩點之間的連線表示發(fā)送設備和信道，稱之為通信線路。那么對于多個用戶終端之間進行通信，最簡單的辦法是將多個用戶相互之間成對的連接起來。如6個用戶之間能相互通信最簡單的方法如圖，需要6（6-1）/2=15對通信線路。如果N個用戶之間需要相互傳遞信息需要N(N-1)/2通信線路。這種連接，當N很小時還算可行，若N較大時就難以實現(xiàn)。例如將1000個用戶用這種方式連接，則需要10009992=499500，約50萬對通信線路顯然不經(jīng)濟，且無法實現(xiàn)。因為一個用戶不可能同時與其他所有用戶通信，而且在一天24小時內(nèi)，也并非時時刻刻都需要通信，所以這種接法十分浪費。 上面介紹的模型是單向的點

15、點的通信系統(tǒng)模型，它只能為一對用戶提供單方向的信息傳送，如果要構成雙向相互傳送信息，還需要一套相同的設備進行反方向傳送（見投影雙向通信系統(tǒng)）。電視信號、廣播信號、GPS信號都屬于單方向傳送的信息，而電話、通信電臺、手機.都是雙向傳送信息。 交換的作用就是用有限的通信線路將用戶終端連接起來。如圖所示，在多個用戶之間設立交換局，每個用戶只需要一對用戶通信線路與交換局連接即可。交換系統(tǒng)根據(jù)用戶終端的請求建立用戶之間的連接，如“1”與“5”、“3”與“6”之間，帶用戶通信完畢后，這種連接將拆除。根據(jù)用戶終端的請求建立用戶之間的連接的過程稱為交換。 在用戶數(shù)量多，服務區(qū)域大的地方，單獨一個交換局是不能滿

16、足要求的，而需要若干個交換局按一定方式組成交換網(wǎng)來完成眾多用戶的連接，如圖所示（投影）。這就是利用通信網(wǎng)絡交換信息的概念。 為了有效利用信道，在通信網(wǎng)中常常把多個用戶的信息用某種方式連接在一起，用同一信道傳輸，這就是多路復用或稱為信息復接。 通信系統(tǒng)的分類按傳輸信號的特征分類模擬通信數(shù)字通信按傳輸媒介分類有線通信無線通信按通信業(yè)務分類話務通信計算機通信圖像通信按傳輸手段分類微波接力通信衛(wèi)星通信網(wǎng)絡通信按技術特點分類跳頻通信擴頻通信保密通信按調(diào)制方式分類非線性調(diào)制線性調(diào)制數(shù)字調(diào)制脈沖調(diào)制按復用方式分類頻分復用時分復用碼分復用根據(jù)信號傳輸方向與傳輸時間的不同，任意兩點間的通信方式可分為：單工通信(

17、Simplex)在任何一個時刻，信號只能從甲方向乙方單向傳輸，甲方只能發(fā)信，乙方只能收信。 比如廣播電臺與收音機、電視臺與電視機的通信(點到多點)、遙控玩具、航模(點到點)、尋呼等均屬此類。 半雙工通信(HalfDuplex)：在任何一個時刻，信號只能單向傳輸，或從甲方向乙方，或從乙方向甲方，每一方都不能同時收、發(fā)信息。比如對講機、收發(fā)報機以及問詢、檢索等之間的通信。雙工通信(FullDuplex)：在任何一個時刻，信號能夠雙向傳輸，每一方都能同時進行收信與發(fā)信工作。比如普通電話、手機。132通信方式1、對于點與點之間的通信，按消息傳遞的方向與時間關系，通信方式可分為單工、半雙工及全雙工通信三

18、種。單工通信， 是指消息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞?發(fā)端信 道收端(a)單工半雙工通信，是指通信雙方都能收發(fā)消息， 但不能同時進行收和發(fā)的工作方式。發(fā)端信 道收端發(fā)端收端(b)半雙工全雙工通信， 是指通信雙方可同時進行收發(fā)消息的工作方式。發(fā)端信 道收端發(fā)端收端信 道(c)全雙工按通信終端之間的連接方式可劃分為兩點間直通方式和交換方式。直通方式是通信雙方直接用專線連接；而交換式的通信雙方必須經(jīng)過一個稱為交換機的設備才能連接起來，如電話系統(tǒng)。按數(shù)字信號傳輸?shù)捻樞颍跀?shù)據(jù)通信中(主要指計算機通信)，通信方式又有串行通信與并行通信之分。按同步方式的不同，又分為同步通信和異步通信。Modes of tra

19、nsmissionParallel transmissionSerial transmission串行傳輸是指數(shù)據(jù)中的各位分時傳送，此時只需要一條數(shù)據(jù)線，外加一條公共信號地線和若干條控制信號線。因為一次只能傳送一位，所以對于一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，至少要分8位才能傳送完畢。如圖（b）所示。 串行通信的必要過程是：發(fā)送時，要把并行數(shù)據(jù)變成串行數(shù)據(jù)發(fā)送到線路上去，接收時，要把串行信號變成并行數(shù)據(jù)，才能被計算機及其它設備處理。 the types of transmission medium雙絞線twisted-pair同軸電纜coaxial-cable光纖電纜Optical fiber cables無線與

20、衛(wèi)星通信信道wireless and satellite communication coaxial-cable：由內(nèi)導體銅質(zhì)芯線、絕緣層、網(wǎng)狀編織的外導體屏蔽層以及保護塑料外層所組成。50 同軸電纜75 同軸電纜外導體屏蔽層絕緣層絕緣保護套層內(nèi)導體同軸電纜分類通常按特性阻抗數(shù)值的不同，將同軸電纜分為兩類：（1）50 同軸電纜又稱為基帶同軸電纜。在傳輸基帶數(shù)字信號時，可以有多種不同的編碼方法。常用的兩種編碼方法，即：曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼。（2）75 同軸電纜又稱為寬帶同軸電纜。 在計算機通信中，“寬帶系統(tǒng)”是指采用了頻分復用和模擬傳輸技術的同軸電纜網(wǎng)絡。Large stray ear

21、th currents flow from point to point, which in turn cause severe interference problems to telecommunication circuits that are ground referenced. Typical unbalanced transmission lines are single wire, earth return systems, and coaxial cables. Twisted Pair Cable：把兩根互相絕緣的銅導線并排放在一起，然后用規(guī)則的方法絞合起來就構成了雙絞線。屏

22、蔽雙絞線 STP (Shielded Twisted Pair)無屏蔽雙絞線 UTP (Unshielded Twisted Pair) 銅線銅線聚氯乙烯 套層聚氯乙烯套層屏蔽層絕緣層絕緣層無屏蔽雙絞線 UTP屏蔽雙絞線 STPThe underground system uses twisted pair conductors bundled together into cables. The benefits provided by a balanced transmission system include a much greater signal to noise ratio due

23、 to the omission of ground current noise from the system.Other noise which may be induced into the transmission line by adjacent signalling lines is also significantly rejected in a balanced system.When the wires are twisted, any noise induced into a pair of wires will be again induced into the same

24、 pair of wires at the next twist, but will be of opposite polarity and hence self cancelling. The end of a twisted pair Ethernet cable with an RJ-45 connector. A 10/100 megabit twisted pair Ethernet interface in a personal computer. The link indicator is illuminated照亮 indicating that the interface i

25、s connected to an active Ethernet network. The 10 Mbit/s indicator is lit, while the 100 Mbit/s indicator is not. This shows that the network is operating in the slower 10 megabit mode. fibre-optic cable 光纜通常由非常透明的石英玻璃拉成細絲，主要由纖芯和包層構成雙層通信圓柱體。纖芯很細，其直徑只有8 100 m。正是這個纖芯用來傳導光波。包層較纖芯有較低的折射率。當光線從高折射率的媒體射向低折

26、射率的媒體時，其折射角將大于入射角，如果入射角足夠大，就會出現(xiàn)全反射，即光線碰到包層時就會折射回纖芯。這個過程不斷重復，光也就沿著光纖傳輸下去。光纖折射角入射角 包層（低折射率的媒體） 包層（低折射率的媒體） 纖芯（高折射率的媒體） 包層纖芯Optical fiber cables connected to an ATM switch. Optical fiber connections into an ATM NIC; this computer also has an AUI Ethernet connection just below the orange optical fiber c

27、able. Optical fiber and connectors; the small black covers protect the end of the connector when the connector is not in use. A closeup of four copper twisted pair to fiber optic converters. These devices allow a twisted pair network to extend to distances further than copper twisted pair cabling al

28、lows by converting the electrical signals to optical signals. 光纖的特點1、通信容量大。2、傳輸損耗小，中繼距離長，遠距離傳輸經(jīng)濟。3、抗雷電和電磁干擾性能好。這在有大電流脈沖干擾的環(huán)境下尤為重要。4、無串音干擾，保密性好，也不易被竊聽或截取數(shù)據(jù)。5、體積小，重量輕。6、光纖對接需專用設備，光電接口也較貴。 Cables running through conduit管道; individual cables can be added, replaced or removed without disturbing other cab

29、les or the building walls and floors; one conduit can carry more than one type of cable such as thick Ethernet, voice telephone, 10Base-T and optical fiber. 非導向傳輸媒體 無線傳輸所使用的頻段很廣。 短波通信主要是靠電離層的反射，但短波信道的通信質(zhì)量較差。 微波在空間主要是直線傳播。 地面微波接力通信 衛(wèi)星通信 地面微波接力通信優(yōu)點： 微波波段頻率很高，其頻段范圍也很寬，因此其通信信道的容量很大；微波傳輸質(zhì)量較高；建設投資少，見效快。缺點

30、：相鄰站之間必須直視，不能有障礙物；微波的傳播有時也會受到惡劣氣候的影響；與電纜通信系統(tǒng)比較，微波通信的隱蔽性和保密性較差； 對大量中繼站的使用和維護要耗費一定的人力和物力。微波通信 視距傳播電離層反射衛(wèi)星通信 通信方法是在地球站之間利用位于約36000公里高空的人造同步地球衛(wèi)星作為中繼器的一種微波接力通信。 衛(wèi)星通信的最大特點是通信距離遠，且通信費用與通信距離無關。 衛(wèi)星通信的另一特點就是具有較大的傳播時延。衛(wèi)星通信 其它網(wǎng)絡傳輸技術蜂窩無線電（Cellular Radio）單方向的尋呼系統(tǒng)尋呼過程打電話給尋呼公司，輸入尋呼機號碼；尋呼公司的計算機收到請求，通過線路傳到山頂?shù)奶炀€；天線直接廣

31、播信號（本地尋呼），或傳遞給衛(wèi)星（異地尋呼），衛(wèi)星再廣播。單向系統(tǒng)需要很小的帶寬無繩電話其它網(wǎng)絡傳輸技術模擬蜂窩電話早期用于軍事通信，push-to-talk system，一個信道，半雙工；60年代，IMTS（Improved Mobile Telephone System），雙頻，全雙工；1982年，AMPS（Advanced Mobile Phone System）使用小的蜂窩（cell）；在附近（不相鄰）的蜂窩中重用傳輸頻率；發(fā)射功率小，設備小而便宜；當某個蜂窩內(nèi)的用戶超過系統(tǒng)容量時，將蜂窩劃分成幾個更小的蜂窩，以便重用頻率，并將發(fā)射功率減弱；在蜂窩中心，有一個基站（base stat

32、ion），基站包括一個計算機和與天線相連的收發(fā)器；其它網(wǎng)絡傳輸技術所有的基站通過包交換網(wǎng)絡與MTSO（Mobile Telephone Switching Office）或MSC（Mobile Switching Center）相連；MTSO與電話系統(tǒng)相連；安全問題：竊聽、盜用。數(shù)字蜂窩電話 第一代：模擬蜂窩電話；第二代：數(shù)字蜂窩電話；3G / 4G。個人通信服務 PCS/PCN多址接入方法：頻分多址接入（FDMA）時分多址接入（TDMATime Division Multiple Address）碼分多址接入（CDMA Code Division Multiple Access） 模擬傳輸與

33、數(shù)字傳輸傳統(tǒng)的模擬傳輸電話通信數(shù)字信號在模擬信道中傳輸產(chǎn)生失真解決方案：模擬信道兩端加調(diào)制解調(diào)器將模擬信道改造為數(shù)字信道數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬傳輸（頻帶傳輸）頻帶傳輸：指在一定頻率范圍內(nèi)的線路上，進行載波傳輸。用基帶信號對載波進行調(diào)制，使其變?yōu)檫m合于線路傳送的信號。調(diào)制（Modulation）：用基帶脈沖對載波信號的某些參量進行控制，使這些參量隨基帶脈沖變化。解調(diào)（Demodulation）：調(diào)制的反變換。調(diào)制解調(diào)器MODEM（modulation-demodulation)數(shù)字信號的調(diào)制與解調(diào)信息、數(shù)據(jù)和信號(1)信息（Information）是客觀事物屬性和相互聯(lián)系特性的表征，它反映了客觀事物的存

34、在形式和運動狀態(tài)。 (2)數(shù)據(jù)（Data）一般可以理解為“信息的數(shù)字化形式”或“數(shù)字化的信息形式”。狹義的“數(shù)據(jù)”通常是指具有一定數(shù)字特性的信息，如統(tǒng)計數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、測量數(shù)據(jù)及計算機中區(qū)別于程序的計算數(shù)據(jù)等。但在計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)通常被廣義地理解為在網(wǎng)絡中存儲、處理和傳輸?shù)亩M制數(shù)字編碼。 (3)信號（Signal）簡單地講就是攜帶信息的傳輸介質(zhì)。在通信系統(tǒng)中我們常常使用的電信號、電磁信號、光信號、載波信號、脈沖信號、調(diào)制信號等術語就是指攜帶某種信息的具有不同形式或特性的傳輸介質(zhì)。 Information 、Data and signal模擬信號（analog signal）的信號電平是

35、連續(xù)變化的；數(shù)字信號（digital signal）是用兩種不同的電平去表示0、1比特序列的電壓脈沖信號；Information 、Data and signalAnalog signal wave Digital signal wave 模擬信號表示數(shù)據(jù) convert analog data to analog signal 將模擬數(shù)據(jù)表示為模擬信號的方式主要有兩種：以信號的原始頻率表示稱為基帶信號（base band signal），或以另一種頻率表示。 convert digital data to analog signal 通過在發(fā)送端改變（也就是調(diào)制）連續(xù)的模擬信號（如，載波）完

36、成 （2）數(shù)字信號表示數(shù)據(jù) Convert analog data to digital signal 最常用的方案時稱為脈沖編碼調(diào)制（Pulse-Code Modulation, PCM）的過程，它包含兩個步驟：采樣sampling 和編碼encoding。Convert digital data to digital signal 三種常用編碼技術是曼徹斯特編碼（Manchester coding）、差分曼徹斯特編碼（differential Manchester coding）和不歸零遇1翻轉（nonreturn to zero, invert on ones, NRZI）編碼。 模擬數(shù)

37、據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)都轉換為模擬信號和數(shù)字信號，在相應的信道上傳輸，有4種組合，每一種相應地需要進行不同的編碼處理。data：模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字數(shù)據(jù)signal：模擬信號、數(shù)字信號 channel：模擬信道、數(shù)字信道Data encoding technic話音放大調(diào)制器模擬數(shù)字模擬模擬PCM數(shù)字數(shù)字數(shù)字編碼數(shù)字模擬數(shù)據(jù)，模擬信號數(shù)字數(shù)據(jù)，模擬信號數(shù)字數(shù)據(jù)，數(shù)字信號模擬數(shù)據(jù)，數(shù)字信號10101010ModemAnalogue Transmission模擬數(shù)據(jù)編碼方法傳統(tǒng)的電話通信信道是為傳輸語音信號設計的，只適用于傳輸音頻范圍（300Hz3400Hz）的模擬信號，無法直接傳輸計算機的數(shù)字信號；為了利用模擬

38、語音通信的電話交換網(wǎng)實現(xiàn)計算機的數(shù)字數(shù)據(jù)信號的傳輸，必須首先將數(shù)字信號轉換成模擬信號；將發(fā)送端數(shù)字數(shù)據(jù)信號變換成模擬數(shù)據(jù)信號的過程稱為調(diào)制，將調(diào)制設備稱為調(diào)制器（modulator）；將接收端模擬數(shù)據(jù)信號還原成數(shù)字數(shù)據(jù)信號的過程稱為解調(diào)，將解調(diào)設備稱為解調(diào)器（demodulator）；同時具備調(diào)制與解調(diào)功能的設備稱為調(diào)制解調(diào)器（modem）。在調(diào)制過程中，選擇音頻范圍內(nèi)的某一角頻率的正（余）弦信號作為載波，該正（余）弦信號可以寫為： u（t）= umsin（t+0）3個可以改變的電參量： 振 幅 um 角頻率 相 位 可以通過變化3個電參量，來實現(xiàn)模擬數(shù)據(jù)信號編碼的目的。振幅鍵控（ASK） u

39、msin（1t+0） 數(shù)字1 u（t）= 0 數(shù)字0 振幅鍵控ASK信號實現(xiàn)容易，技術簡單，但抗干擾能力較差。 Frequency Shift Keying (FSK)FSK modulation technique uses two frequencies; one frequency represents a 0 and the second frequency represents a 1. The digital signal causes the output of an FSK system to switch between the two frequencies as the

40、data changes from a 0 output to a 1 output. This type of modulation technique is rarely used any more as it is only suitable for comparatively low-speed transmission of data at 1200 bps and 2400 bps.移頻鍵控（ FSK ） umsin（1t+0） 數(shù)字1 u（t）= umsin（2t+0） 數(shù)字0 移頻鍵控FSK信號實現(xiàn)容易，技術簡單，抗干擾能力較強，是目前最常用的調(diào)制方法之一。 Phase Shi

41、ft Keying (PSK)PSK Varies the phase (time displacement) of the carrier signal. Depending on how many different displacements are used, more than 1 bit can be represented in a single modulated signal. For example, by using four shift amounts (such as 0, 90, 180, and 270 degrees), 2 bits can be represented at a time. This method is used in older medium- and high-speed (2,400 and 4,800 bps) modems and is also known as binary phase shift keying (BPSK).移相鍵控（PSK）絕對調(diào)相 umsin（t+0） 數(shù)字1 u（t）= umsin（t+ ） 數(shù)字0移相鍵控可以分為：