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Fourier 级数

1,3,5 及 7 次谐波. 全部谐波. 1,3 和 5 次谐波. Fourier 级数. s ( t ) = 0.5 c + S [ a n cos ( 2  nf t )]+ b n cos ( 2  nft )]. n=1. 1 次和 3 次谐波. Nyquist 公式：用于理想低通信道. W = 带宽 V = 信号电平级数. 2H log 2 V. C =. =. 2H Baud. V 最大数据率 (C) 2 6000 bps

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Presentation Transcript

  1. 1,3,5 及7次谐波 全部谐波 1,3 和5次谐波 Fourier 级数 • s(t) = 0.5c +S[ancos(2 nft)]+ bncos(2 nft)] n=1 1次和 3次谐波

  2. Nyquist 公式：用于理想低通信道 W = 带宽 V = 信号电平级数 2H log2 V C = = 2H Baud V 最大数据率 (C) 2 6000 bps 4 12000 bps 8 18000 bps 16 24000 bps 话音级线路的信道容量计算 (3000 Hz)

  3. Shannel公式：高斯噪声干扰信道 S N ) H log2 (1+ C = S/N 信噪比（dB分贝） S/Ndb = 10 log10 S/N

  4. 模拟传输和数字传输 模拟数据,模拟信号 模拟数据，数字信号 数字 模拟 模拟 话音 电话 CODEC 数字数据，数字信号 数字数据，模拟信号 模拟 数字 数字 数字 Modem 数字传输

  5. 编码和调制 x(t) x(t) g(t) g(t) Encoder Decoder 数字或 模拟 数字 t s(f) s(t) m(t) Modulator Demodulator m(t) 数字或 模拟 模拟 f fc fc

  6. 调制技术 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 ASK FSK PSK

  7. 多级调制方法1 10 11 00 01 +90?01 +180?11 0?00 +270?11 0 +90 +180 +270 4-PSK • 数据率 = n x 信号速率

  8. 1 多级调制方法2 45 16-QAM（正交振幅调制） ： 使用振幅和相位的16种组合

  9. 编码方法 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 时钟 NRZ Manchester 差分 Manchester

  10. 数字信号承载模拟数据 PCM 信号 采样时钟 PAM 信号 采样电路 量化和比较 数字化声音 模拟话音

  11. Nyquist理论 在理想的无噪声信道，若 f是传输媒体的最大传输频率, 采样频率为2*f时，接收方才可以从采样脉冲信号中完全恢复原信号 Nyquist, 1920

  12. PCM • 采样信号：基于nyquist理论 原始信号 3.9 4.2 3.4 3.2 2.8 PAM脉冲 1.2 4 4 PCM 脉冲 有量化差错 3 3 3 1 011 100 011 011 001 100 PCM 输出 011100011011001100

  13. A B C D PCM 转化过程 采样时钟 PCM 信号 PAM 信号 采样电路 量化和比较 模拟话音 数字化声音 D B A C

  14. 数字载波标准 • T-标准 • 北美、日本 • E-标准 • 欧洲、中国、南美

  15. T1 载波系统 PCM PCM PCM MUX DS-1 frame DEMUX PCM PCM PCM

  16. DS-1 帧 • 每个信道称为 DS0 125 ms 定帧位 channel #1 channel #2 . . . . . . . channel #24 8 bit 193 bits 数据率 = (24x8 +1 bit)/125 ms = 1.544 Mbps

  17. T - 载波 DS1:1.544Mbps DSI DSI DSIC DSIC DS1C:3.152Mbps DS2: 6.312Mbps DS2 DS2 DS2 DS2 DS2 DS2 DS2 DS3: 44.736Mbps DS3 DS3 DS3 DS3 DS3 DS3 DS4 DS4: 274.176Mbps

  18. 0 1 2 16 31 E1-帧 125 ms = 32 时隙 = 2.048 Mbps 信令信道 帧同步 30 话音信道+2 控制信道

  19. E - 载波 E1：2.048Mbps E1 E1 E1 E1 E2：8.448Mbps E2 E2 E2 E2 E3 E3 E3 E3 E3：34.368Mbps E4：139.264Mbps E4 E4 E4 E4 E5 E5：565.148Mbps

  20. 三大数字体系 E1 E2 E3 E4 E5 x31 x 4 x 4 x 4 x 4 2.048 8.448 34.368 139.264 564.992 欧洲 T1 T2 T3 T4 x24 x 4 x 7 x 6 USA 64 1.544 6.312 44.736 274.176 J1 J2 J3 J4 J5 x24 x 4 x 5 x 3 x 4 日本 1.544 6.312 32.064 97.728 397.200

  21. MUX 复用：共享使用公共信道 共享信道 DEMUX 复用器 解复用器

  22. 复用类型 • FDM (频分复用) • WDM (波分复用) • TDM (时分复用)

  23. CH1 CH1 CH2 CH2 CH2 CH3 CH1 MUX f 带宽复用 CH3 CH3 原始带宽 频分后带宽 频分复用

  24. 波分复用：FDM的变形 F1 采用无源设备，更可靠  光纤1 光纤2 F2 共享光纤 光纤3  棱柱/衍射光栅 F3 F1 F2 F3   光谱 共享光纤的光谱

  25. A1 D1 时隙 1 2 3 4 A2 D2 MUX A3 D3 复用后数据 原始信号 数字化信号 时分复用 D1 D2 D3

  26. t1 t2 t3 带宽浪费 同步 TDM C1 B2 D1 C2 A2 D2 A1 A B1 B 周期1 周期2 C D 可用带宽 统计TDM 待发数据 A1 B1 B2 C2 周期2 周期1 统计TDM

  27. 传输媒体 • 磁介质 • 金属导体 双绞线、 同轴电缆 • 光纤 • 无线介质 无线电、短波、微波、卫星、光波

  28. 双绞线 内导体芯线 绝缘 箔屏蔽 铜屏蔽 外套

  29. 屏蔽双绞线 (STP) 非屏蔽双绞线 (UTP) • 3类、5类 • 双绞线外没有任何附加屏蔽 • 以箔屏蔽以减少 干扰和串音

  30. 同轴电缆 • 基带 • 一条电缆只用于一个信道，50，用于数字传输 • 宽带一条电缆同时传输不同频率的几路模拟信号，75 ，用于模拟传输，300—450MHz，100km，需要放大器 铜芯 绝缘层 外导体屏蔽层 保护套

  31. 宽带同轴电缆系统 头端 头端 放大器 放大器 计算机 计算机 低频用于入境（PC--->头端） 高频用于出境（头端--->PC） 入境电缆 出境电缆 单电缆系统 双电缆系统

  32. 光纤 • 依靠光波承载信息 • 高传送速率，通信容量大 • 传输损耗小，适合长距离传输 • 抗干扰性能好，保密性好 • 轻便

  33. 输入电信号 芯/封套特性 h2 h1 多模 单模 光纤传送模式 输出电信号 波长 : 850,1300 nm h2 h1 光纤的直径减小到 一个光波波长 波长: 1300,1550 nm

  34. 典型的光缆 单芯光缆 玻璃封套 塑料外套 玻璃内芯 塑料外套 外壳 多芯光缆 玻璃封套 玻璃内芯

  35. 加强芯 外鞘 外套 加强芯 光纤 光纤束 剖面结构 封套 芯

  36. 光接收器 光信号 检测器 均衡器 前置放大器 后置放大器 数据 判决电路 滤波 时钟恢复

  37. 无线介质 • 使用电磁波 • 无需物理连接 • 适用于长距离

  38. 1015 1016 102 Hz 103 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 双绞线 电话业务 同轴电缆 FM 无线电和 TV 光纤 AM 无线电 地面微波接力 卫星 红外线 紫外线 无线电 可见光 微波 几种媒体的传输频带

  39. BS F3 F1 F2 F2 F2 F3 F1 F1 F3 BS F2 F1 F2 F3 无线电 基站覆盖的无线电区域 • 固定终端点（基站）和终端之间是无线链路 基站 用户计算机和终端 F1, F2, F3 = 使用的频率

  40. 地面微波接力 • 两个地面站之间传送 • 距离：50 -100 km 地面站之间的直视线路 微波传送塔 地球

  41. 卫星 • 使用微波 • 使用转发器接收和转发 C波段 4/6 GHz 上行5.925 - 6.425 GHz 下行3.7 - 4.2 GHz KU波段 12/14 GHz 上行14 - 14.5 GHz 下行11.7 - 12.2 GHz 地球 地面站 地面站

  42. 地球同步卫星 • 与地面站相对固定位置 • 使用3个卫星覆盖全球 22,300 公里 地球

  43. 红外线和毫米波 用于短距离通信，如电视、录象机等的遥控 也可用于无线LAN 缺点：不能穿透固体 光波传输 应用：在屋顶用激光连接两个建筑物的LAN 缺点：不能穿透雨和浓雾，易受天气影响

  44. 常用传输媒体的比较

  45. 物理层模型 E F C 双绞线 光纤 系统A 变换器 反变换器 系统B M 接口 电-->光 光-->电 系统连接的实际环境 系统连接的逻辑环境（物理层模型） 数据链路层实体 数据链路层实体 接口 P1 P1 物理实体 物理实体 物理实体 M C E F 与媒体接口 物理媒体连接 物理媒体连接

  46. 物理层的作用 尽可能屏蔽传输媒体的差异，透明传送和接收位流  物理层的主要任务 确定与传输媒体的接口的一些特性： 机械特性、电气特性、功能特性和规程特性  物理层向数据链路层提供的服务  物理连接  物理服务数据单元（PSDU）：串行传输方式（1位）、 并行传输方式（8位）  顺序化  故障报告 服务质量参数

  47. EIA-232-D 标准 （RS-232-C）  DTE（数据终端设备）： 具有一定数据处理能力及收发数据 能力的设备，如计算机。 DCE（数据电路端接设备）：在DTE和传输线路之间提供信号变换 和编码功能，并负责建立、保持和释放数据链路的连接，如MODEM  机械特性：25针插座  电气特性：低于-3伏表示“1”， 高于4伏表示“0”，最大速率为20Kbps, 最大电缆长度为15米。  功能特性：引脚信号的含义，如DTR表示DTE通电，DSR表示DCE通电  规程特性： 动作的顺序

  48. RS-232-C的规程特性： DTE DCE DTR DSR RS CS CD T R T R

  49. 利用虚MOEM连接两台计算机 保护地 1 1 DTE DTE T 2 2 3 R 3 4 RTS 4 5 CTS 5 6 DSR 6 7 7 CR 8 CD 8 20 DTR 20 22 RI 22

  50. RS-449标准，用于模拟信道的宽带电路 包含3个标准  RS-449：规定机械特性、功能特性和规程特性，与CCITT V.35一致  RS-423-A：规定电气特性为非平衡传输，有公共地，电缆长度10米，最大数据率为300kbps  RS-422-A：规定电气特性为平衡传输，无公共地，电缆长度超过60米，最大数据率为2Mbps

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