宽带通信系统与网络测量技术
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
12
（4）数字调制与解调
数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处， 形成适合在信道中传输的频带信号。 基本的数字调制方式有振幅键控ASK、频移键控 FSK、绝对相移键控PSK、相对（差分）相移键控 DPSK。 对这些信号可以采用相干解调或非相干解调还原为 数字基带信号
13
（5）同步与复接
设备，彼此作为信源和信宿。
2
信息源 发送设备 信道 接收设备 收信者
发送端
噪声源
接收端
（b）点对点单工通信系统组成
在有些情况下，通信系统只有单向通信功能，这类系 统称为单工通信系统，如图（b）所示。
3
信源是消息的产生地，其作用是把各种消息转换成原始电信 号，称之为消息信号或基带信号。
发送设备的基本功能是将信源和信道匹配起来，即将信源产 生的基带信号变换成适合在信道中传输的信号。
信道是指传输信号的物理媒质，可以是自由空间，电缆或光 纤
4
噪声: 可分为内部噪声和外部噪声 。 接收设备的基本功能是进行发送设备的反变换，即进行解
调、译码、解码等。它的任务是从携带有干扰的接收信号 中正确恢复出相应的原始基带信号 信宿是传输信息的归宿点，其作用是将复原的原始信号转 换成相应的消息。 根据信道中传输的是模拟信号还是数字信号，通信系统总 体上可分为模拟通信系统和数字通信系统。
7
模拟通信系统传输指标：
（1）有效传输带宽
对于模拟通信系统而言，有效性体现在系统的有效传 输带宽，可用B来表示。不同的调制方式对应不同的 频带宽度，带宽越小，有效性越好。
（2）输出信噪比
模拟通信系统的可靠性可以采用接收端的输出信噪比 （S/N）来衡量。信噪比是指接收端信号的平均功率 和噪声的平均功率之比。在相同的条件下，系统的输 出端的信噪比越大，则系统抗干扰的能力越大，可靠 性越好。
发射 电
信发 源射
机
wenku.baidu.com
基本光纤传输系统
光
光
发
光纤线路
接
射
收
机
机
接收 电 接信 收宿 机
电信号 输入
光信号 输出
光信号 输入
电信号 输出
14
数字通信的主要特点 ：
➢ 抗干扰能力强 ➢ 差错可控 ➢ 易于与各种数字终端接口 ➢ 易于集成化 ➢ 易于加密处理，且保密强度高。 数字通信的许多优点都是用比模拟通信占据更宽的系
统频带为代价而换取的。（4KHZ ，20－60KHZ） 设备比较复杂
15
数字通信系统传输指标
1．传输速率
有效性指通信系统传输消息的快慢，即“速率”问题 。数字通信系统的有效性可用传输速率来衡量，速率 越高，系统的有效性越好。传输速率可分为码元传输 速率和信息传输速率，二者具有一定的转换关系。
8
1.2数字通信系统组成
数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统 ， 其模型如下图所示：
信
信 源
源 编 码
器
信数
数信
道 编 码
字 调 制
信 道
字 解 调
道 译 码
器器
器器
信
源 译 码
信 宿
器
噪声源
9
（1）信源编码与译码
当信源给出的是模拟语音信号时，信源编码器将其转换 成数字信号，实现模拟信号的数字化传输，对于数字信号进 行数据压缩，提高通信效率。
2．差错率
可靠性指通信系统传输消息的“质量”，即好坏
程度。衡量数字通信系统可靠性的指标，可用信号在
传输过程中出错的概率来表述，即用差错率来衡量。
差错率越大，表明系统可靠性愈差。差错率通常有信
息差错率和码元差错率两种表示方法。
16
1.3光纤通信系统
➢ 1955年，光纤被制造出来，但损耗极大，1000dB/km， 专家结论：无论如何是不能用于光通信的
➢ 1960年，红宝石激光器发明，但室温下不能连续振荡， 1970年，激光器方获得突破
➢ 1966年，如何降低损耗的方法被提出（杂质吸收引起损耗 过大）
➢ 1970年，低损光纤被拉制出来 ➢ 1977年，光纤通信进入商用
17
光纤通信系统基本组成
光纤通信是以光纤光缆作为传输媒质，以光作为信息载 体的一种通信形式。与电通信相比，光纤通信拥有更大 的带宽和信息容量，而且抗干扰能力强。
5
模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统。
基带信号:信号的频谱从零频附近开始（语音信号为 300~3400Hz，图像信号为0~6MHz ） ，由于这种信号具有 频率很低的频谱分量，不宜直接传输.
信源
模拟调 制器
信道
模拟解 调器
信宿
噪声源
模拟通信系统模型
6
经过调制以后的信号称为已调信号。已调信号具有三 个基本特征： ➢ 携带有信息 ➢ 适合在信道中传输 ➢ 信号的频谱具有带通形式，且中心频率远离零频，因 而已调信号又称为频带信号。
第一章 通信系统测量概述
1
1.1 通信系统组成
通信即两地之间传递和交换信息。通信系统是实现信 息传递所需的一切技术设备和传输媒质的总和。
用
发送设备
接收设备
用
户
信道
户
A
接收设备
发送设备
B
（a）点对点双工通信系统组成
噪声源
图（a）是两用户双向互通信息的双工通信系统组成原
理图，在这种系统中双方都必须具备收信设备和发信
10
（2）信道编码与译码
为了减少差错，信道编码器对传输的信息码元按一定的规 则加入保护成分（监督元），组成所谓“抗干扰编码”。 接收端的信道译码器按一定规则进行解码，从解码过程中 发现错误或纠正错误，从而提高通信系统抗干扰能力，实 现可靠通信。
11
（3）加密与解密
人为将被传输的数字序列扰乱， 即加上密码，这种处理过程 称为加密。在接收端利用与发送端相同的伪随机序列对收到 的数字序列进行解密，恢复原来信息，称为解密。
数据压缩按照映射是否固定可分为静态数据压缩和动态 数据压缩。静态数据压缩(Winzip,WinRAR)是指压缩前源消 息集到码字集之间的映射是固定的，出现在被压缩数据中的 源消息每次都被映射为同一码字。动态数据压缩 (ZipMagic ,FreeSpace)是指源消息集到码字集的映射会随着 压缩进度的变化而变化。
同步是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的不 可缺少的前提条件。同步是使收、发两端的信号在时 间上保持步调一致。 按照同步的功用不同，可分为载波同步、位同步、 群同步和网同步。
数字复接就是依据一定的复用基本原理（如时分复用、 频分复用、码分复用等）把若干个数字信号合并成一 个数字信号，以扩大传输容量和提高传输效率。
（4）数字调制与解调
数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处， 形成适合在信道中传输的频带信号。 基本的数字调制方式有振幅键控ASK、频移键控 FSK、绝对相移键控PSK、相对（差分）相移键控 DPSK。 对这些信号可以采用相干解调或非相干解调还原为 数字基带信号
13
（5）同步与复接
设备，彼此作为信源和信宿。
2
信息源 发送设备 信道 接收设备 收信者
发送端
噪声源
接收端
（b）点对点单工通信系统组成
在有些情况下，通信系统只有单向通信功能，这类系 统称为单工通信系统，如图（b）所示。
3
信源是消息的产生地，其作用是把各种消息转换成原始电信 号，称之为消息信号或基带信号。
发送设备的基本功能是将信源和信道匹配起来，即将信源产 生的基带信号变换成适合在信道中传输的信号。
信道是指传输信号的物理媒质，可以是自由空间，电缆或光 纤
4
噪声: 可分为内部噪声和外部噪声 。 接收设备的基本功能是进行发送设备的反变换，即进行解
调、译码、解码等。它的任务是从携带有干扰的接收信号 中正确恢复出相应的原始基带信号 信宿是传输信息的归宿点，其作用是将复原的原始信号转 换成相应的消息。 根据信道中传输的是模拟信号还是数字信号，通信系统总 体上可分为模拟通信系统和数字通信系统。
7
模拟通信系统传输指标：
（1）有效传输带宽
对于模拟通信系统而言，有效性体现在系统的有效传 输带宽，可用B来表示。不同的调制方式对应不同的 频带宽度，带宽越小，有效性越好。
（2）输出信噪比
模拟通信系统的可靠性可以采用接收端的输出信噪比 （S/N）来衡量。信噪比是指接收端信号的平均功率 和噪声的平均功率之比。在相同的条件下，系统的输 出端的信噪比越大，则系统抗干扰的能力越大，可靠 性越好。
发射 电
信发 源射
机
wenku.baidu.com
基本光纤传输系统
光
光
发
光纤线路
接
射
收
机
机
接收 电 接信 收宿 机
电信号 输入
光信号 输出
光信号 输入
电信号 输出
14
数字通信的主要特点 ：
➢ 抗干扰能力强 ➢ 差错可控 ➢ 易于与各种数字终端接口 ➢ 易于集成化 ➢ 易于加密处理，且保密强度高。 数字通信的许多优点都是用比模拟通信占据更宽的系
统频带为代价而换取的。（4KHZ ，20－60KHZ） 设备比较复杂
15
数字通信系统传输指标
1．传输速率
有效性指通信系统传输消息的快慢，即“速率”问题 。数字通信系统的有效性可用传输速率来衡量，速率 越高，系统的有效性越好。传输速率可分为码元传输 速率和信息传输速率，二者具有一定的转换关系。
8
1.2数字通信系统组成
数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统 ， 其模型如下图所示：
信
信 源
源 编 码
器
信数
数信
道 编 码
字 调 制
信 道
字 解 调
道 译 码
器器
器器
信
源 译 码
信 宿
器
噪声源
9
（1）信源编码与译码
当信源给出的是模拟语音信号时，信源编码器将其转换 成数字信号，实现模拟信号的数字化传输，对于数字信号进 行数据压缩，提高通信效率。
2．差错率
可靠性指通信系统传输消息的“质量”，即好坏
程度。衡量数字通信系统可靠性的指标，可用信号在
传输过程中出错的概率来表述，即用差错率来衡量。
差错率越大，表明系统可靠性愈差。差错率通常有信
息差错率和码元差错率两种表示方法。
16
1.3光纤通信系统
➢ 1955年，光纤被制造出来，但损耗极大，1000dB/km， 专家结论：无论如何是不能用于光通信的
➢ 1960年，红宝石激光器发明，但室温下不能连续振荡， 1970年，激光器方获得突破
➢ 1966年，如何降低损耗的方法被提出（杂质吸收引起损耗 过大）
➢ 1970年，低损光纤被拉制出来 ➢ 1977年，光纤通信进入商用
17
光纤通信系统基本组成
光纤通信是以光纤光缆作为传输媒质，以光作为信息载 体的一种通信形式。与电通信相比，光纤通信拥有更大 的带宽和信息容量，而且抗干扰能力强。
5
模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统。
基带信号:信号的频谱从零频附近开始（语音信号为 300~3400Hz，图像信号为0~6MHz ） ，由于这种信号具有 频率很低的频谱分量，不宜直接传输.
信源
模拟调 制器
信道
模拟解 调器
信宿
噪声源
模拟通信系统模型
6
经过调制以后的信号称为已调信号。已调信号具有三 个基本特征： ➢ 携带有信息 ➢ 适合在信道中传输 ➢ 信号的频谱具有带通形式，且中心频率远离零频，因 而已调信号又称为频带信号。
第一章 通信系统测量概述
1
1.1 通信系统组成
通信即两地之间传递和交换信息。通信系统是实现信 息传递所需的一切技术设备和传输媒质的总和。
用
发送设备
接收设备
用
户
信道
户
A
接收设备
发送设备
B
（a）点对点双工通信系统组成
噪声源
图（a）是两用户双向互通信息的双工通信系统组成原
理图，在这种系统中双方都必须具备收信设备和发信
10
（2）信道编码与译码
为了减少差错，信道编码器对传输的信息码元按一定的规 则加入保护成分（监督元），组成所谓“抗干扰编码”。 接收端的信道译码器按一定规则进行解码，从解码过程中 发现错误或纠正错误，从而提高通信系统抗干扰能力，实 现可靠通信。
11
（3）加密与解密
人为将被传输的数字序列扰乱， 即加上密码，这种处理过程 称为加密。在接收端利用与发送端相同的伪随机序列对收到 的数字序列进行解密，恢复原来信息，称为解密。
数据压缩按照映射是否固定可分为静态数据压缩和动态 数据压缩。静态数据压缩(Winzip,WinRAR)是指压缩前源消 息集到码字集之间的映射是固定的，出现在被压缩数据中的 源消息每次都被映射为同一码字。动态数据压缩 (ZipMagic ,FreeSpace)是指源消息集到码字集的映射会随着 压缩进度的变化而变化。
同步是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的不 可缺少的前提条件。同步是使收、发两端的信号在时 间上保持步调一致。 按照同步的功用不同，可分为载波同步、位同步、 群同步和网同步。
数字复接就是依据一定的复用基本原理（如时分复用、 频分复用、码分复用等）把若干个数字信号合并成一 个数字信号，以扩大传输容量和提高传输效率。