苏州大学计算机科学与技术学院计算机通信与网络课件第二章 物理层（4）.pptVIP

2.3 模拟数据、数字数据的传输与调制技术 术 语 模拟传输系统 vs. 数字传输系统 模拟传输系统： 在模拟传输系统中采用模拟信号传送数据，该系统的特点是使用放大器来补偿信号在传输过程中的衰减 数字传输系统： 在数字传输系统中既可采用数字信号、也可采用模拟信号传送数据。该系统的特点是在传输介质中插入转发器（Repeater，或叫中继器）以补偿传输过程中信号的衰耗和抑止干扰。 数据编码（调制）： 就是将数据转换为适合于在信道上传输的某种电或光信号形式(模拟或数字信号)。 基带传输 vs. 频带传输 基带传输： 按照原始信号的固有频带传输 频带传输（宽带传输）： 用基带数据信号对某个频率的载波进行调制，将其变换成适合于在某个频段上传输的模拟信号 数据通信系统模型 “数据 ? 信号” 转换的四种组合 数据编码（调制） （1）连续波数字调制 调幅，幅移键控ASK（Amplitude Shift Keying） 用载波的不同振幅来表示不同的二进制值，如用载波的有无分别表示“1”和“0”。 调频，频移键控FSK（Frequency Shift Keying） 用载波频率附近的两个不同频率来表示两个二进制值。 调相，相移键控PSK（Phase Shift Keying） 用载波的相位移动来表示数据。在下图中，信号相位与前面信号串同相的信号表示“0”，信号相位与前面信号串反相的信号表示“1”，这是相对相移键控。也可用载波初相为π表示“1”，初相0表示“0”，这是绝对相移键控。 ASK （调幅） ASK：用载波的两个不同振幅表示 0 (0v)和 1 (+5v) FSK （调频） FSK：用载波两个不同频率表示 0 (如1.2KHz)和 1 (如2.4KHz) PSK （绝对调相） PSK：用载波的初相位0表示 0 ，初相位π表示1 PSK 星座图 PSK （相对调相） PSK：用载波的起始相位是否变化表示 0 (同相) 1(反相) 多级调制方法1 -单参量多级调制（续） 多级调制方法1 -单参量多级调制（续） 8-PSK 单参量多级调制 多级调制方法2 –多参量多级调制 The 4-QAM and 8-QAM 星座图 8－QAM 信号图 16-QAM 星座图 多级调制后比特、波特对比图 多级调制方法应用举例 模拟传输系统 电信干线上最初采用模拟传输，因而使用频分复用 FDM 的传 输方式 目前我国长途通信线路、市内电话交换局间的中继线(下图的红色线)上都已实现了数字化，采用时分多路复用TDM，因而现在的模拟通信电路(下图的白色线)就只剩下从用户电话机到电话交换局之间的这一段几公里长的用户线上。 调制解调器 数据经过模拟传输系统后会出现差错 为什么要用调制解调器？ (1) 发送的数字基带信号包含各种频率成分，其中一部分已落到模拟电话通信系统所能通过的频率范围(300-3400Hz)之外，因而通不过去，有失真； (2) 即使能通过电话线路的那部分频率成分中，各频率成分经受的衰减和时延也可能不同，有失真； (3) 电话线路中存在噪声和各种干扰信号，有失真。 失真或干扰严重时会出现差错，即产生误码。若所传送的码元速率越高，信号的失真就越严重。 为解决(1)(2)，必须将数字信号转换为频率范围为300 -3400Hz之间的模拟信号来传输，即再模拟信道两端各加上一个调制解调器；为解决(3)，则要利用差错检测和纠正技术。 调制解调器 调制解调器 (MODEM) 包括： 调制器 (MOdulator)：把要发送的数字信号转换为频率范围在 300~3400 Hz 之间的模拟信号，以便在电话用户线上传送； 解调器 (DEModulator)：把电话用户线上传送来的模拟信号转换为数字信号。。 这里的调制解调器是指使用在标准的二线模拟话路（3.1 kHz 的标准话路带宽）上提供全双工的异步数字通信的调制解调器 调制解调器的作用 调制器的主要作用就是个波形变换器，它把基带 数字信号的波形变换成适合于模拟信道传输的波 形; 解调器的作用就是个波形识别器，它将经过调制 器变换过的模拟信号恢复成原来的数字信号. 若识别不正确，则产生误码 在调制解调器中还要有差错检测和纠正的设施 调制解调器的速率 目前调制解调器的信息传输速率已很接近于香 农的信道容量极限了： C = W log2(1 + S/N) ，其中W为电话信道带宽