第一章 通信网概论.doc

第一章 通信网概论 1.1 通信基本概念 一、通信系统（几个基本概念） 1、信息：人认识到或感觉到的一切有价值的相互之间的影响。（有用的消息） 2、通信：传递消息（广义的定义）。最基本形式是点与点之间建立的通信系统。（狭义的定义） 3、通信系统 图1-1 通信系统基本模型示意图 其中图中的各部分： a,信源：发信息端（者）；可以是人或机器 b,信宿：收信息端（者）；也可以是人或机器 c,变换器：把信源发出的信息转换成适合在信道上传输的信号。 如：A/D转换、加密、放大、纠错等 d,反变换器：是变换器的逆过程 e,信道：信息传输通路，不完全等于传输介质。分有线信道和无线信道。 f,噪声源：干扰噪声、电磁噪声（客观存在，不可避免） 4、通信信号 概念：被传递的消息在通信系统中被变换成某种形式的物理量，如光、电等。 （1）模拟信号：代表消息的电信号及其参数（如幅度、频率、相位等）随消息连续变化的信号。 特点：幅度值是连续的。（取值可无限多个） 如：电话、传真、电视信号都是模拟信号。 模拟信号波形如： （2）数字信号：是一系列电脉冲，时间和幅值上都是离散的。 特点：幅度值是离散的（取值有限多个）。 5、通信系统 （1）模拟通信系统：信道中传输模拟信号的系统。 比如：电话通信、有线电视。 （2）数字通信系统：利用数字信号传递消息的通信系统。 比如：电报通信。 二、A/D变换（模拟信号数字化处理） 问题：为什么要进行A/D转换？ 答：因在现实通信中，信源发出的待传输信息很多是模拟的（如：语音），而我们要进行数字通信，就必须先进行A/D转换。 1.1 通信基本概念 方法：一般用PCM（脉冲编码调制） 三个步骤：抽样、量化、编码。 （1）抽样 模拟信号不仅在幅度取值上是连续的，而且在时间轴上也是连续的，首先要在时间上对模拟信号进行离散化处理，这一过程叫抽样。 模拟信号经抽样后，是时间上离散的PAM信号。 注意：PAM信号仍是模拟信号 问题：T（或f）为多少才合适？ 奈奎斯特抽样定理： 要从抽样信号中无失真地恢复原信号，抽样频率应大于2倍信号最高频率。 即T≤1/2fM 如：语音信号频率为300～3400Hz，抽样频率应该选多少才合适呢? 解：∵ =2*3400=6800HZ 国际上采用8000HZ作为电话通话的抽样频率。 （2）量化：将PAM信号变成幅度离散的信号。 分 均匀量化：采用固定量化间隔。 如： 幅度值 0~0.5 0.5~1 1~1.5 1.5~2 2~2.5 2.5~3 量化值 0.25 0.75 1.25 1.75 2.25 2.75 量化误差 0~0.25 0~0.25 0~0.25 0~0.25 0~0.25 0~0.25 可见：均匀量化时小信号的失真比大信号要大 非均匀量化：量化间隔不固定。 即：大信号的量化间隔大 小信号的量化间隔小 幅度值 0~0.5 0.5~1 1~1.5 1.5~2.5 2.5~3.5 3.5~4.5 量化值 0.25 0.75 1.25 2 3 4 量化误差 0~0.25 0~0.25 0~0.25 0~0.5 0~0.5 0~0.5 在现实中，实现非均匀量化的方法： 对抽样后的幅度值先进行非线性压缩，（即小信号幅度增益大，大信号幅度增益小），再进行均匀量化。这样，相当于进行了非均匀量化。 如：A律13折线的压缩特性 （3）编码 用一组特定的二进制代码来表示每个量化电平值。 如：量化值有128个，需用几位二制代码来表示？ 需用7位二进制代码来表示。 常用的二进制码型有很多：自然二进制、循环二进制、折叠二进制  三、译码与滤波(收端） 译码：在接收端进行与发送端相反的处理，利用译码将接收到的数字编码信号转换成脉冲幅度。 滤波：滤除不需要的高频分量，还原出原来的信号。 四、多路复用技术 1、概念： 复用技术：在同一信道上多路信号进行互不干扰的传输技术。 2、复用技术三个过程：复用、传输、分离三个过程。 3、目前常用的复用技术：频分复用（FDM）、时分复用（TDM）、码分复用（CDM）、波分复用（WDM） 频分复用（FDM）：多路信号分占不同的频带进行传输。 （1）频分复用（FDM）：把一条公共信道上可用的传输频段分割成多个较窄的频带，并使每个窄带都变成为一个独立信道的复用技术。 FDM的特点 FDM的主要优点是容易实现，技术成熟，能较充分地利用信道带宽。但其缺点也是明显的。因为，保护频带占用了一定的信道带宽，从而大大降低了FDM的效率；信道的非线性失真改变了它的实际频率特性，易造成串音和互调噪声干扰；所需设备随输入路数增加而增多，