第2章數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕靖拍钤炊税l(fā)送器傳輸系統(tǒng)接收器目標(biāo)端輸入數(shù)據(jù)發(fā)送信號(hào)接收信號(hào)輸出數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型例第2章數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕靖拍钤窗l(fā)傳接目輸入數(shù)據(jù)發(fā)送信號(hào)接收信1數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕靖拍?續(xù))周期信號(hào)的諧波分析

-周期信號(hào)的Fourier(傅里葉)分析 -周期信號(hào)的帶寬傳輸信道的帶寬及傳輸失真數(shù)字傳輸和模擬傳輸信道容量及Nyquist

(奈魁斯特)原理數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕靖拍?續(xù))周期信號(hào)的諧波分析2周期信號(hào)的Fourier分析通信系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通過電或電磁信號(hào)傳輸。最簡(jiǎn)單的一類信號(hào)是周期信號(hào)。周期信號(hào)：S(t+T)=S(t)，T：信號(hào)周期。任何周期函數(shù)可表示為Fourier級(jí)數(shù)：S(t)=a0+[ancos(2nf0t)+bnsin(2nf0t)],

n=1~。周期信號(hào)的Fourier分析通信系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通過電或電磁信3周期信號(hào)的Fourier分析(續(xù))一切周期信號(hào)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：f0，2f0，3f0,…,分別稱為一次、二次、三次諧波。所有這些頻率構(gòu)成

S(t)的頻譜。f0

稱為基頻，f0＝1/T，T稱為信號(hào)周期。周期信號(hào)的Fourier分析(續(xù))一切周期信號(hào)都可以由正4周期信號(hào)的Fourier分析(續(xù))例方波的Fourier級(jí)數(shù)： 1/(2k+1)sin(2(2k+1)f0t) (k=0~)從方波的Fourier級(jí)數(shù)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(shí)際上，只取前三項(xiàng)，已與方波相當(dāng)接近了。sin(2f0t)+1/3sin(2·3f0t)+1/5sin(2·5f0t)周期信號(hào)的Fourier分析(續(xù))例方波的Fourier5方波的Fourier級(jí)數(shù)取前三項(xiàng)TT/2tS'T＝1/f0方波的Fourier級(jí)數(shù)取前三項(xiàng)TT/2tS'T＝1/f06周期信號(hào)的Fourier分析(續(xù))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(hào)的振幅表示為頻率的函數(shù)，即A(f)周期信號(hào)的Fourier分析(續(xù))各次諧波的振幅反映能量大小7周期信號(hào)的Fourier分析(續(xù))0fo3fo5fofA(f)信號(hào)表示為頻率的函數(shù)周期信號(hào)的Fourier分析(續(xù))0fo3fo5fofA(f8周期信號(hào)的帶寬S(t)表示周期信號(hào)隨時(shí)間的變化，這稱為信號(hào)的時(shí)域(timedomain)表示。A(f)表示周期信號(hào)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(shù)，這稱為信號(hào)的頻域(frequency

domain)表示。利用頻域可以把構(gòu)成周期信號(hào)的各個(gè)頻率成分清楚地表示出來。周期信號(hào)的帶寬S(t)表示周期信號(hào)隨時(shí)間的變化，這稱為信號(hào)的9周期信號(hào)的帶寬(續(xù))周期信號(hào)的全部頻率(及其相應(yīng)的振幅和初始相位)稱為信號(hào)的頻譜(spectrum)。信號(hào)頻率區(qū)間的大小，即頻譜的寬度稱為信號(hào)的帶寬(bandwidth)。實(shí)際信號(hào)的帶寬一般是無窮的，但影響小的高頻成分可忽略，而認(rèn)為它們的帶寬是有限的。實(shí)際信號(hào)能量包含在較窄頻率范圍，這有效的頻率范圍稱帶寬。如話音頻率小于4000Hz。非周期信號(hào)要用Fourier積分作諧波分析。周期信號(hào)的帶寬(續(xù))周期信號(hào)的全部頻率(及其相應(yīng)的振幅和10傳輸信道的帶寬及傳輸失真任何傳輸系統(tǒng)不可能傳輸頻率過高的諧波，在傳輸中，諧波頻率在一定范圍內(nèi)才可不受影響地通過，這個(gè)頻率范圍稱為傳輸信道的帶寬。傳輸信道的帶寬與傳輸介質(zhì)的物理性質(zhì)有關(guān)。傳輸信道的帶寬與信號(hào)的傳輸失真有密切聯(lián)系。傳輸信道的帶寬及傳輸失真任何傳輸系統(tǒng)不可能傳輸頻率過高的諧波11傳輸信道的帶寬及傳輸失真(續(xù))信號(hào)在傳輸過程中會(huì)有畸變，即失真。失真即輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的波形不同。引起失真的最重要的因素是： -衰減(attenuation)

-時(shí)延(delay)

-噪聲(noise)傳輸信道的帶寬及傳輸失真(續(xù))信號(hào)在傳輸過程中會(huì)有畸變，即失12傳輸信道的帶寬及傳輸失真(續(xù))衰減與傳輸?shù)木嚯x有關(guān)，但是它還與頻率有關(guān)。信號(hào)的不同頻率成分有不同的衰減，這會(huì)導(dǎo)致信號(hào)失真。信號(hào)在介質(zhì)中傳播所需時(shí)間即時(shí)延。信號(hào)的不同頻率成分具有不同的傳播速度，就有不同的時(shí)延，這會(huì)導(dǎo)致失真。噪聲有熱噪聲、調(diào)制噪聲、串話噪聲、脈沖噪聲等。噪聲會(huì)引起信號(hào)失真。傳輸信道的帶寬及傳輸失真(續(xù))衰減與傳輸?shù)木嚯x有關(guān)，但是它還13數(shù)字傳輸和模擬傳輸模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。話音、電視、文本、數(shù)字，英文和數(shù)字的ASCII碼，漢字的中國(guó)國(guó)標(biāo)(GB)碼和臺(tái)灣的大5碼(Big5)。模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。電磁波,電壓脈沖。傳輸模擬信號(hào)的是模擬傳輸系統(tǒng)。數(shù)字信號(hào)可轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，在模擬傳輸系統(tǒng)傳輸，如何轉(zhuǎn)換？傳輸數(shù)字信號(hào)的是數(shù)字傳輸系統(tǒng)。要利用它傳輸模擬信號(hào)，首先也要轉(zhuǎn)換信號(hào)。數(shù)字傳輸和模擬傳輸模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。話音、電視、文本、數(shù)字14數(shù)字傳輸和模擬傳輸(續(xù))調(diào)制—信號(hào)轉(zhuǎn)換的基本技術(shù)－調(diào)制的概念－調(diào)制的方法數(shù)字傳輸系統(tǒng)和模擬傳輸系統(tǒng)數(shù)字傳輸和模擬傳輸(續(xù))調(diào)制—信號(hào)轉(zhuǎn)換的基本技術(shù)15調(diào)制的概念基帶(baseband)通信： 輸入信號(hào)直接進(jìn)行傳輸。載波(carrier)通信： 信號(hào)調(diào)制后再傳輸。調(diào)制：首先選定一個(gè)載波，用輸入信號(hào)來改造載波。兩種最基本的載波：正弦波、脈沖序列分別稱連續(xù)調(diào)制和脈沖調(diào)制。調(diào)制的概念基帶(baseband)通信：16調(diào)制的方法振幅調(diào)制或調(diào)幅(amplitudemodulation)：用輸入信號(hào)改造載波的振幅。 如選載波Acos(2ft+),輸入信號(hào)

S(t),把載波的振幅改變?yōu)锳S(t),調(diào)制的結(jié)果就是

AS(t)cos(2ft+)。頻率調(diào)制或調(diào)頻(frequencymodulation)相位調(diào)制或調(diào)相(phasemodulation)調(diào)制的方法振幅調(diào)制或調(diào)幅(amplitudemodulat17調(diào)制的方法(續(xù))正弦波對(duì)正弦載波的調(diào)幅：例載波：

cos(2fct)輸入信號(hào)：

S(t)=cos(2ft)調(diào)制結(jié)果：

cos(2ft)cos(2fct)=

1/2cos(2(fc+f

)t)+ 1/2cos(2(fc-

f

)t)

調(diào)制的方法(續(xù))正弦波對(duì)正弦載波的調(diào)幅：例18調(diào)制的方法(續(xù))調(diào)幅調(diào)制后，頻率搬移到載波頻率fc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(diào)制后頻率搬移到596～604KHz。不同的載波頻率用不同的信號(hào)調(diào)制后，不同信號(hào)的頻率搬移到不同位置，可以相互隔離，這就是頻分多路復(fù)用FDM

(Frequency

DivisionMultiplexing)

的基礎(chǔ)。調(diào)制的方法(續(xù))調(diào)幅調(diào)制后，頻率搬移到載波頻率fc附近。19調(diào)制的方法(續(xù))載波是正弦波，輸入是脈沖，經(jīng)調(diào)幅或調(diào)頻調(diào)制可把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。載波是脈沖序列的調(diào)幅稱為脈沖振幅調(diào)制

PAM

(PulseAmplitudeModulation)，也稱為采樣。采樣得到的脈沖值是實(shí)數(shù)。將PAM采樣值修改為整數(shù)，就是脈碼調(diào)制PCM(PulseCodeModulation)，脈碼調(diào)制可把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。調(diào)制的方法(續(xù))載波是正弦波，輸入是脈沖，經(jīng)調(diào)幅或調(diào)頻調(diào)制20調(diào)制的方法(續(xù))

—對(duì)脈沖載波的調(diào)幅PAM3.01.45.31.22.32.52調(diào)制的方法(續(xù))

—對(duì)脈沖載波的調(diào)幅PAM3.01.4521數(shù)字傳輸系統(tǒng)和模擬傳輸系統(tǒng)模擬傳輸系統(tǒng)傳輸模擬信號(hào)，模擬信號(hào)可表示模擬數(shù)據(jù)，也可表示數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。模擬傳輸系統(tǒng)中要包括放大器(amplifier),放大器放大信號(hào)能量，補(bǔ)償信號(hào)的衰減。但 (1)衰減隨頻率的不同而不同； (2)放大器放大信號(hào)也放大噪聲。 因此放大器無法避免信號(hào)失真。長(zhǎng)距離傳輸經(jīng)過多級(jí)放大器，信號(hào)的畸變會(huì)積累。抗干擾差。數(shù)字傳輸系統(tǒng)和模擬傳輸系統(tǒng)模擬傳輸系統(tǒng)傳輸模擬信號(hào)，模擬信號(hào)22數(shù)字傳輸系統(tǒng)和模擬傳輸系統(tǒng)(續(xù))數(shù)字傳輸系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號(hào)，它只要在信號(hào)中辨認(rèn)0、1。但在傳輸中信號(hào)可能失真，以至0、1都無法辨認(rèn)而導(dǎo)致誤碼。在長(zhǎng)距離數(shù)字傳輸系統(tǒng)中要包括中繼器(repeater)。中繼器根據(jù)輸入的信號(hào)，恢復(fù)其原來的0、1值，即重新生成一個(gè)新信號(hào)輸出。使用中繼器，多次(干凈)再生信號(hào)可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量遠(yuǎn)距離傳輸(畸變不積累)?？垢蓴_性強(qiáng)。數(shù)字傳輸系統(tǒng)和模擬傳輸系統(tǒng)(續(xù))數(shù)字傳輸系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號(hào)，23數(shù)字傳輸系統(tǒng)和模擬傳輸系統(tǒng)(續(xù))數(shù)字化技術(shù)遠(yuǎn)比模擬技術(shù)復(fù)雜，但由于超大規(guī)模集成電路的廣泛使用，這個(gè)問題不那么重要了。集成工藝使數(shù)字設(shè)備在體積、功耗、可靠性、經(jīng)濟(jì)性方面都比模擬系統(tǒng)更好了。傳輸系統(tǒng)的數(shù)字化已是必然趨勢(shì)，…。數(shù)字傳輸系統(tǒng)和模擬傳輸系統(tǒng)(續(xù))數(shù)字化技術(shù)遠(yuǎn)比模擬技術(shù)復(fù)雜24數(shù)字傳輸系統(tǒng)和模擬傳輸系統(tǒng)(續(xù))調(diào)制解調(diào)器modem(modulator-demodulator)將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)傳輸。modem包括兩部分： 調(diào)制器(modulator)將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，即發(fā)送用數(shù)字信號(hào)調(diào)制后的載波；

解調(diào)器(demodulator)將接收的模擬信號(hào)恢復(fù)成原數(shù)字信號(hào)，即檢測(cè)到達(dá)的已調(diào)制載波，抽取原數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。數(shù)字傳輸系統(tǒng)和模擬傳輸系統(tǒng)(續(xù))調(diào)制解調(diào)器modem(mod25調(diào)制解調(diào)器modem調(diào)制器解調(diào)器模擬信號(hào)S(f)fm(t)m(t)MODEMfcfc調(diào)制解調(diào)器modem調(diào)制器解調(diào)器模擬信號(hào)S(f)fm(t)26數(shù)字傳輸系統(tǒng)和模擬傳輸系統(tǒng)(續(xù))在電信系統(tǒng)中，通過編碼解碼器codec(coder-decoder)將話音模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳輸。codec包括兩部分： 編碼器(coder)采用脈碼調(diào)制PCM將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 在接收方的解碼器(decoder)將此數(shù)字信號(hào)重構(gòu)原模擬信號(hào)。數(shù)字傳輸系統(tǒng)和模擬傳輸系統(tǒng)(續(xù))在電信系統(tǒng)中，通過編碼解碼27編碼解碼器codec編碼器解碼器數(shù)字信號(hào)X(t)tv(t)v(t)CODEC編碼解碼器codec編碼器解碼器數(shù)字信號(hào)X(t)tv(t)28信道容量及Nyquist原理問題：一個(gè)模擬信號(hào)對(duì)脈沖載波進(jìn)行PCM

調(diào)制，就得到相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，這是采樣。從采樣得到的數(shù)字信號(hào)能否恢復(fù)原模擬信號(hào)？采樣定理：設(shè)模擬信號(hào)的帶寬是W，Ts是采樣間隔，則當(dāng)采樣率fs=1/Ts=2W時(shí)，由采樣數(shù)據(jù)就可以恢復(fù)原模擬信號(hào)。話音頻率<4000Hz，采樣率8000次/秒。信道容量及Nyquist原理問題：一個(gè)模擬信號(hào)對(duì)脈沖載波29信道容量及Nyquist原理(續(xù))從采樣定理可以得到信道帶寬與信道的數(shù)據(jù)傳輸速率的關(guān)系—Nyquist原理：設(shè)信號(hào)是M值，帶寬為W的信道傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)據(jù)的最大速率，即信道容量為

C=2Wlog2

M M=

2，C=2W信道容量及Nyquist原理(續(xù))從采樣定理可以得到信30信道容量及Nyquist原理(續(xù))Nyquist的結(jié)果是理論值，他沒有考慮噪聲，這個(gè)最大速率是達(dá)不到的。Shannon(香農(nóng))考慮了信道有熱噪聲的情況：設(shè)S/N是信噪比，S是信號(hào)功率，N是噪聲功率，則

C=Wlog2(1+S/N)信道容量及Nyquist原理(續(xù))Nyquist的結(jié)果31數(shù)據(jù)傳輸速率的單位二進(jìn)制數(shù)據(jù)傳輸速率的單位是“比特/秒”或“位/秒”，通常寫作b/s或bps(bitpersecond)。千位/秒記為kbps=103bps,k念作kilo；兆位/秒記為Mbps=106bps,M念作mega；千兆位/秒記為Gbps=109bps,G念作giga；太位/秒記為Tbps=1012bps,T念作tera。信道容量和信道帶寬數(shù)據(jù)傳輸速率的單位二進(jìn)制數(shù)據(jù)傳輸速率的單位是“比特/秒”32第2章數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕靖拍钤炊税l(fā)送器傳輸系統(tǒng)接收器目標(biāo)端輸入數(shù)據(jù)發(fā)送信號(hào)接收信號(hào)輸出數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型例第2章數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕靖拍钤窗l(fā)傳接目輸入數(shù)據(jù)發(fā)送信號(hào)接收信33數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕靖拍?續(xù))周期信號(hào)的諧波分析

-周期信號(hào)的Fourier(傅里葉)分析 -周期信號(hào)的帶寬傳輸信道的帶寬及傳輸失真數(shù)字傳輸和模擬傳輸信道容量及Nyquist

(奈魁斯特)原理數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕靖拍?續(xù))周期信號(hào)的諧波分析34周期信號(hào)的Fourier分析通信系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通過電或電磁信號(hào)傳輸。最簡(jiǎn)單的一類信號(hào)是周期信號(hào)。周期信號(hào)：S(t+T)=S(t)，T：信號(hào)周期。任何周期函數(shù)可表示為Fourier級(jí)數(shù)：S(t)=a0+[ancos(2nf0t)+bnsin(2nf0t)],

n=1~。周期信號(hào)的Fourier分析通信系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通過電或電磁信35周期信號(hào)的Fourier分析(續(xù))一切周期信號(hào)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：f0，2f0，3f0,…,分別稱為一次、二次、三次諧波。所有這些頻率構(gòu)成

S(t)的頻譜。f0

稱為基頻，f0＝1/T，T稱為信號(hào)周期。周期信號(hào)的Fourier分析(續(xù))一切周期信號(hào)都可以由正36周期信號(hào)的Fourier分析(續(xù))例方波的Fourier級(jí)數(shù)： 1/(2k+1)sin(2(2k+1)f0t) (k=0~)從方波的Fourier級(jí)數(shù)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(shí)際上，只取前三項(xiàng)，已與方波相當(dāng)接近了。sin(2f0t)+1/3sin(2·3f0t)+1/5sin(2·5f0t)周期信號(hào)的Fourier分析(續(xù))例方波的Fourier37方波的Fourier級(jí)數(shù)取前三項(xiàng)TT/2tS'T＝1/f0方波的Fourier級(jí)數(shù)取前三項(xiàng)TT/2tS'T＝1/f038周期信號(hào)的Fourier分析(續(xù))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(hào)的振幅表示為頻率的函數(shù)，即A(f)周期信號(hào)的Fourier分析(續(xù))各次諧波的振幅反映能量大小39周期信號(hào)的Fourier分析(續(xù))0fo3fo5fofA(f)信號(hào)表示為頻率的函數(shù)周期信號(hào)的Fourier分析(續(xù))0fo3fo5fofA(f40周期信號(hào)的帶寬S(t)表示周期信號(hào)隨時(shí)間的變化，這稱為信號(hào)的時(shí)域(timedomain)表示。A(f)表示周期信號(hào)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(shù)，這稱為信號(hào)的頻域(frequency

domain)表示。利用頻域可以把構(gòu)成周期信號(hào)的各個(gè)頻率成分清楚地表示出來。周期信號(hào)的帶寬S(t)表示周期信號(hào)隨時(shí)間的變化，這稱為信號(hào)的41周期信號(hào)的帶寬(續(xù))周期信號(hào)的全部頻率(及其相應(yīng)的振幅和初始相位)稱為信號(hào)的頻譜(spectrum)。信號(hào)頻率區(qū)間的大小，即頻譜的寬度稱為信號(hào)的帶寬(bandwidth)。實(shí)際信號(hào)的帶寬一般是無窮的，但影響小的高頻成分可忽略，而認(rèn)為它們的帶寬是有限的。實(shí)際信號(hào)能量包含在較窄頻率范圍，這有效的頻率范圍稱帶寬。如話音頻率小于4000Hz。非周期信號(hào)要用Fourier積分作諧波分析。周期信號(hào)的帶寬(續(xù))周期信號(hào)的全部頻率(及其相應(yīng)的振幅和42傳輸信道的帶寬及傳輸失真任何傳輸系統(tǒng)不可能傳輸頻率過高的諧波，在傳輸中，諧波頻率在一定范圍內(nèi)才可不受影響地通過，這個(gè)頻率范圍稱為傳輸信道的帶寬。傳輸信道的帶寬與傳輸介質(zhì)的物理性質(zhì)有關(guān)。傳輸信道的帶寬與信號(hào)的傳輸失真有密切聯(lián)系。傳輸信道的帶寬及傳輸失真任何傳輸系統(tǒng)不可能傳輸頻率過高的諧波43傳輸信道的帶寬及傳輸失真(續(xù))信號(hào)在傳輸過程中會(huì)有畸變，即失真。失真即輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的波形不同。引起失真的最重要的因素是： -衰減(attenuation)

-時(shí)延(delay)

-噪聲(noise)傳輸信道的帶寬及傳輸失真(續(xù))信號(hào)在傳輸過程中會(huì)有畸變，即失44傳輸信道的帶寬及傳輸失真(續(xù))衰減與傳輸?shù)木嚯x有關(guān)，但是它還與頻率有關(guān)。信號(hào)的不同頻率成分有不同的衰減，這會(huì)導(dǎo)致信號(hào)失真。信號(hào)在介質(zhì)中傳播所需時(shí)間即時(shí)延。信號(hào)的不同頻率成分具有不同的傳播速度，就有不同的時(shí)延，這會(huì)導(dǎo)致失真。噪聲有熱噪聲、調(diào)制噪聲、串話噪聲、脈沖噪聲等。噪聲會(huì)引起信號(hào)失真。傳輸信道的帶寬及傳輸失真(續(xù))衰減與傳輸?shù)木嚯x有關(guān)，但是它還45數(shù)字傳輸和模擬傳輸模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。話音、電視、文本、數(shù)字，英文和數(shù)字的ASCII碼，漢字的中國(guó)國(guó)標(biāo)(GB)碼和臺(tái)灣的大5碼(Big5)。模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。電磁波,電壓脈沖。傳輸模擬信號(hào)的是模擬傳輸系統(tǒng)。數(shù)字信號(hào)可轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，在模擬傳輸系統(tǒng)傳輸，如何轉(zhuǎn)換？傳輸數(shù)字信號(hào)的是數(shù)字傳輸系統(tǒng)。要利用它傳輸模擬信號(hào)，首先也要轉(zhuǎn)換信號(hào)。數(shù)字傳輸和模擬傳輸模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。話音、電視、文本、數(shù)字46數(shù)字傳輸和模擬傳輸(續(xù))調(diào)制—信號(hào)轉(zhuǎn)換的基本技術(shù)－調(diào)制的概念－調(diào)制的方法數(shù)字傳輸系統(tǒng)和模擬傳輸系統(tǒng)數(shù)字傳輸和模擬傳輸(續(xù))調(diào)制—信號(hào)轉(zhuǎn)換的基本技術(shù)47調(diào)制的概念基帶(baseband)通信： 輸入信號(hào)直接進(jìn)行傳輸。載波(carrier)通信： 信號(hào)調(diào)制后再傳輸。調(diào)制：首先選定一個(gè)載波，用輸入信號(hào)來改造載波。兩種最基本的載波：正弦波、脈沖序列分別稱連續(xù)調(diào)制和脈沖調(diào)制。調(diào)制的概念基帶(baseband)通信：48調(diào)制的方法振幅調(diào)制或調(diào)幅(amplitudemodulation)：用輸入信號(hào)改造載波的振幅。 如選載波Acos(2ft+),輸入信號(hào)

S(t),把載波的振幅改變?yōu)锳S(t),調(diào)制的結(jié)果就是

AS(t)cos(2ft+)。頻率調(diào)制或調(diào)頻(frequencymodulation)相位調(diào)制或調(diào)相(phasemodulation)調(diào)制的方法振幅調(diào)制或調(diào)幅(amplitudemodulat49調(diào)制的方法(續(xù))正弦波對(duì)正弦載波的調(diào)幅：例載波：

cos(2fct)輸入信號(hào)：

S(t)=cos(2ft)調(diào)制結(jié)果：

cos(2ft)cos(2fct)=

1/2cos(2(fc+f

)t)+ 1/2cos(2(fc-

f

)t)

調(diào)制的方法(續(xù))正弦波對(duì)正弦載波的調(diào)幅：例50調(diào)制的方法(續(xù))調(diào)幅調(diào)制后，頻率搬移到載波頻率fc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(diào)制后頻率搬移到596～604KHz。不同的載波頻率用不同的信號(hào)調(diào)制后，不同信號(hào)的頻率搬移到不同位置，可以相互隔離，這就是頻分多路復(fù)用FDM

(Frequency

DivisionMultiplexing)

的基礎(chǔ)。調(diào)制的方法(續(xù))調(diào)幅調(diào)制后，頻率搬移到載波頻率fc附近。51調(diào)制的方法(續(xù))載波是正弦波，輸入是脈沖，經(jīng)調(diào)幅或調(diào)頻調(diào)制可把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。載波是脈沖序列的調(diào)幅稱為脈沖振幅調(diào)制

PAM

(PulseAmplitudeModulation)，也稱為采樣。采樣得到的脈沖值是實(shí)數(shù)。將PAM采樣值修改為整數(shù)，就是脈碼調(diào)制PCM(PulseCodeModulation)，脈碼調(diào)制可把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。調(diào)制的方法(續(xù))載波是正弦波，輸入是脈沖，經(jīng)調(diào)幅或調(diào)頻調(diào)制52調(diào)制的方法(續(xù))

—對(duì)脈沖載波的調(diào)幅PAM3.01.45.31.22.32.52調(diào)制的方法(續(xù))

—對(duì)脈沖載波的調(diào)幅PAM3.01.4553數(shù)字傳輸系統(tǒng)和模擬傳輸系統(tǒng)模擬傳輸系統(tǒng)傳輸模擬信號(hào)，模擬信號(hào)可表示模擬數(shù)據(jù)，也可表示數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。模擬傳輸系統(tǒng)中要包括放大器(amplifier),放大器放大信號(hào)能量，補(bǔ)償信號(hào)的衰減。但 (1)衰減隨頻率的不同而不同； (2)放大器放大信號(hào)也放大噪聲。 因此放大器無法避免信號(hào)失真。長(zhǎng)距離傳輸經(jīng)過多級(jí)放大器，信號(hào)的畸變會(huì)積累?？垢蓴_差。數(shù)字傳輸系統(tǒng)和模擬傳輸系統(tǒng)模擬傳輸系統(tǒng)傳輸模擬信號(hào)，模擬信號(hào)54數(shù)字傳輸系統(tǒng)和模擬傳輸系統(tǒng)(續(xù))數(shù)字傳輸系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號(hào)，它只要在信號(hào)中辨認(rèn)0、1。但在傳輸中信號(hào)可能失真，以至0、1都無法辨認(rèn)而導(dǎo)致誤碼。在長(zhǎng)距離數(shù)字傳輸系統(tǒng)中要包括中繼器(repeater)。中繼器根據(jù)輸入的信號(hào)，恢復(fù)其原來的0、1值，即重新生成一個(gè)新信號(hào)輸出。使用中繼器，多次(干凈)再生信號(hào)可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量遠(yuǎn)距離傳輸(畸變不積累)?？垢蓴_性強(qiáng)。數(shù)字傳輸系統(tǒng)和模擬傳輸系統(tǒng)(續(xù))數(shù)字傳輸系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號(hào)，55數(shù)字傳輸系統(tǒng)和模擬傳輸系統(tǒng)(續(xù))數(shù)字化技術(shù)遠(yuǎn)比模擬技術(shù)復(fù)雜，但由于超大規(guī)模集成電路的廣泛使用，這個(gè)問題不那么重要了。集成工藝使數(shù)字設(shè)備在體積、功耗、可靠性、經(jīng)濟(jì)性方面都比模擬系統(tǒng)更好了。傳輸系統(tǒng)的數(shù)字化已是必然趨勢(shì)，…。數(shù)字傳輸系統(tǒng)和模擬傳輸系統(tǒng)(續(xù))數(shù)字化技術(shù)遠(yuǎn)比模擬技術(shù)復(fù)雜56數(shù)字傳輸系統(tǒng)和模擬傳輸系統(tǒng)(續(xù))調(diào)制解調(diào)器modem(modulator-demodulator)將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)傳輸。modem包括兩部分： 調(diào)制器(modulator)將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，即發(fā)送用數(shù)字信號(hào)調(diào)制后的載波；

解調(diào)器(demodulator)將接收的模擬信號(hào)恢復(fù)成原數(shù)字信號(hào)，即檢測(cè)到達(dá)的已調(diào)制載波，抽取原數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。數(shù)字傳輸系統(tǒng)和模擬傳輸系統(tǒng)(續(xù))調(diào)制解調(diào)器modem(mod57調(diào)制解調(diào)器modem調(diào)制器解調(diào)器模擬信號(hào)S(f)fm(t)m(t)MODEMfcfc調(diào)制解調(diào)器modem調(diào)制器解調(diào)器模擬信號(hào)S(f