一、信號

1．數字信號轉模擬信號(調制解調)

2．摸擬信號轉數字信號(調制解調)

3．數字信號表示

二、單信道傳輸

1．串行傳輸和并行傳輸

2．同步傳輸和異步傳輸

3．基帶傳輸和模擬傳輸

三、多信道傳輸

1．多路復用

2．載波（T1和E1）

3．脈沖

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1．1數字數據轉模擬信號編碼

為了利用廉價的公共電話交換網實現計算機之間的遠程通信，必須將發送端的數字信號變換成能夠在公共電話網上傳輸的音頻信號，經傳輸后再在接收端將音頻信號逆變換成對應的數字信號。實現數字信號與模擬信號互換的設備稱作調制解調器(Modem)。公共電話交換網是一種頻帶模擬信道，音頻信號頻帶為300Hz～3400Hz，而數字信號頻寬為0Hz～幾千兆Hz。若不加任何措施利用模擬信道來傳輸數字信號，必定出現極大的失真和差錯。

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模擬信號傳輸的基礎是載波，載波具有三大要素：幅度、頻率和相位，數字數據可以針對載波的不同要素或它們的組合進行調制。

數字調制的三種基本形式：移幅鍵控法ASK、移頻鍵控法FSK、移相鍵控法PSK。

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⑴ ?在ASK方式下，用載波的兩種不同幅度來表示二進制的兩種狀態。ASK方式容易受增益變化的影響，是一種低效的調制技術。在電話線路上，通常只能達到1200bps的速率。
⑵ ?在FSK方式下，用載波頻率附近的兩種不同頻率來表示二進制的兩種狀態。在電話線路上，使用FSK可以實現全雙工操作，通常可達到1200bps的速率。
⑶ ?在PSK方式下，用載波信號相位移動來表示數據。PSK可以使用二相或多于二相的相移，利用這種技術，可以對傳輸速率起到加倍的作用。
⑷?由PSK和ASK結合的相位幅度調制PAM，是解決相移數已達到上限但還要提高傳輸速率的有效方法。?

1．2模擬信號轉數字信號

⑴?脈碼調制PCM。
　　脈碼調制是以采樣定理為基礎，對連續變化的模擬信號進行周期性采樣，利用≥有效信號最高頻率或其帶寬２倍的采樣頻率，通過低通濾波器從這些采樣中重新構造出原始信號。
　　采樣定理表達公式:Fs(=1/Ts)≥Fmax 或 Fs≥2Bs
　　式中　Ts為采樣周期
　　　　　Fs為采樣頻率
　　　　　Fmax為原始信號的最高頻率
　　　　　Bs(=Fmax-Fmin)為原始信號的帶寬

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⑵?模擬信號數字化的三步驟
　　1)采樣，以采樣頻率Fs把模擬信號的值采出；
　　2)量化，使連續模擬信號變為時間軸上的離散值；
　　3)編碼，將離散值變成一定位數的二進制數碼。

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1．3數字信號表示

數字信號可以直接采用基帶傳輸。基帶傳輸就是在線路中直接傳送數字信號的電脈沖，它是一種最簡單的傳輸方式，近距離通信的局域網都采用基帶傳輸。

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a)單極性脈沖??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? ??????? b)雙極性脈沖

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??? c)單極性歸零脈沖????????????????????????????????????????????d)雙極性歸零脈沖

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??????????????????????? e)交替雙極性歸零脈沖????????????????????????????????????f) 曼徹斯特編碼與差分曼徹斯特編碼

a)單極性不歸零碼，無電壓表示"0"，恒定正電壓表示"1"，每個碼元時間的中間點是采樣時間，判決門限為半幅電平。
　　b)雙極性不歸零碼，"1"碼和"0"碼都有電流，"1"為正電流，"0"為負電流，正和負的幅度相等，判決門限為零電平。
　　c)單極性歸零碼，當發"1"碼時，發出正電流，但持續時間短于一個碼元的時間寬度，即發出一個窄脈沖；當發"0"碼時，仍然不發送電流。
　　d)雙極性歸零碼，其中"1"碼發正的窄脈沖，"0"碼發負的窄脈沖，兩個碼元的時間間隔可以大于每一個窄脈沖的寬度，取樣時間是對準脈沖的中心。

f) 曼徹斯特編碼（Manchester Encoding），也叫做相位編碼(PE)，是一個同步時鐘編碼技術，被物理層使用來編碼一個同步位流的時鐘和數據。曼徹斯特編碼，常用于局域網傳輸。在曼徹斯特編碼中，每一位的中間有一跳變，位中間的跳變既作時鐘信號，又作數據信號；從低到高跳變表示"0"，從高到低跳變表示"1"。還有一種是差分曼徹斯特編碼，每位中間的跳變僅提供時鐘定時，而用每位開始時有無跳變表示"0"或"1"，有跳變為"0"，無跳變為"1"。

特點:

不歸零碼在傳輸中難以確定一位的結束和另一位的開始，需要用某種方法使發送器和接收器之間進行定時或同步；歸零碼的脈沖較窄，根據脈沖寬度與傳輸頻帶寬度成反比的關系，因而歸零碼在信道上占用的頻帶較寬。
　　單極性碼會積累直流分量，這樣就不能使變壓器在數據通信設備和所處環境之間提供良好絕緣的交流耦合，直流分量還會損壞連接點的表面電鍍層；雙極性碼的直流分量大大減少，這對數據傳輸是很有利的。

http://www.huibo.org.cn/NetworkTheory/22.htm?http://baike.baidu.com/view/489804.htm

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2.1串行傳輸和并行傳輸

通俗地講，并行傳輸的通路猶如一條多車道的寬闊大道，而串行傳輸則是僅能允許一輛汽車通過的鄉間公路。那么，為何現在的串行傳輸方式會更勝一籌？

并行數據傳輸技術向來是提高數據傳輸率的重要手段，但是，進一步發展卻遇到了障礙。首先，由于并行傳送方式的前提是用同一時序傳播信號，用同一時序接收信號，而過分提升時鐘頻率將難以讓數據傳送的時序與時鐘合拍，布線長度稍有差異，數據就會以與時鐘不同的時序送達另外，提升時鐘頻率還容易引起信號線間的相互干擾。因此，并行方式難以實現高速化。另外，增加位寬無疑會導致主板和擴充板上的布線數目隨之增加，成本隨之攀升。

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2.2同步傳輸和異步傳輸

⑴?所謂異步傳輸是指字符與字符(一個字符結束到下一個字符開始)之間的時間間隔是可變的，并不需要嚴格地限制它們的時間關系。異步傳輸將比特分成小組進行傳送，小組可以是8位的1個字符或更長, 每個小組都要附加 1 位起始位和 1 位停止位,以標記一個字符的開始和結束，并以此實現數據傳輸同步。起始位對應于二進制值 0，以低電平表示，占用 1 位寬度。停止位對應于二進制值 1，以高電平表示，占用 1~2 位寬度。一個字符占用 5~8位，具體取決于數據所采用的字符集。例如，電報碼字符為 5 位、ASCII碼字符為 7 位、漢字碼則為8 位。此外，還要附加 1 位奇偶校驗位，可以選擇奇校驗或偶校驗方式對該字符實施簡單的差錯控制。例如在鍵盤上數字“1”，按照8比特位的擴展ASCII編碼，將發送“00110001”，同時需要在8比特位的前面加一個起始位，后面一個停止位。

異步傳輸的實現比較容易，但卻產生了較多的開銷。在上面的例子，每8個比特要多傳送兩個比特，總的傳輸負載就增加25%。對于數據傳輸量很小的低速設備來說問題不大，但對于那些數據傳輸量很大的高速設備來說，25%的負載增值就相當嚴重了。因此，異步傳輸常用于低速設備。

⑵?所謂同步傳輸是指數據塊與數據塊之間的時間間隔是固定的，必須嚴格地規定它們的時間關系。通常，同步傳輸是以數據塊(幀)為傳輸單位。每個數據塊(幀)的頭部和尾部都要附加一個特殊的字符或比特序列，標記一個數據塊(幀)的開始和結束，一般還要附加一個校驗序列(如16位或32位CRC校驗碼)，以便對數據塊(幀)進行差錯控制。同步傳輸開銷小，例如，一個典型的幀可能有500字節（即4000比特）的數據，其中可能只包含100比特的開銷。這時，增加的比特位使傳輸的比特總數增加2.5%，這與異步傳輸中25 %的增值要小得多。隨著數據幀中實際數據比特位的增加，開銷比特所占的百分比將相應地減少。另外，幀越大，它占據傳輸媒體的連續時間也越長。在極端的情況下，這將導致其他用戶等得太久。

同步是指：發送方發出數據后，等接收方發回響應以后才發下一個數據包的通訊方式。 ?
異步是指：發送方發出數據后，不等接收方發回響應，接著發送下個數據包的通訊方式。?

打電話是同步，發消息是異步。

http://blog.csdn.net/liuyuan_jq/archive/2007/10/18/1831202.aspx

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2.3基帶傳輸和模擬傳輸

基帶傳輸又叫數字傳輸，是指把要傳輸的數據轉換為數字信號，使用固定的頻率在信道上傳輸。例如計算機網絡中的信號就是基帶傳輸的。 和基帶相對的是頻帶傳輸，又叫模擬傳輸，是指信號在電話線等這樣的普通線路上，以正弦波形式傳播的方式。我們現有的電話、模擬電視信號等，都是屬于頻帶傳輸

http://baike.baidu.com/view/783.htm

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3.1多路復用

多路復用技術就是把許多個單個信號在一個信道上同時傳輸的技術。頻分多路復用FDM和時分多路復用TDM是兩種最常用的多路復用技術。

頻分多路復用 FDM技術原理:

多路原始信號在步分復用前，先要通過頻譜搬移技術將各路信號的頻譜搬移到物理信道頻譜的不同段上，使各信號的帶寬不相互重疊，然后用不同的頻率調制每一個信號，每個信號要一個樣以它的載波頻率為中心的一定帶寬的通道。為了防止互相干擾，使用保護帶來隔離每一個通道。

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(a)??? 頻分多路復用????????????????????????????????? (b)時分多路復用

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時分多路復用 TDM技術原理:

若媒體能達到的位傳輸速率超過傳輸數據所需的數據傳輸速率，可采用時分多路復用 TDM技術，即將一條物理信道按時間分成若干個時間片輪流地分配給多個信號使用。每一時間片由復用的一個信號占用，這樣，利用每個信號在時間上的交叉，就可以在一條物理信道上傳輸多個數字信號。

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3.2載波(T1和E1)

⑴?T1載波是美國、加拿大、日本和新加坡使用的標準載波。

T1載波是專用電話連接、時分多路數字傳輸設施。T1 線路實際上是由24個單獨的通道組成的，每個通道支持 64K 比特/秒的傳輸速度,其中數據速率為56Kb/s。

【工作原理】：Bell系統的T1載波利用脈碼調制PCM和時分TDM技術，使24路采樣聲音信號復用一個通道。（1）當T1系統用于模擬傳輸時，多路復用24路話音信道，每條話音信道輸出：7bit數據+1bit控制復用（2）當T1系統完全用于數字傳輸時，僅23條信道用于數據傳輸，第24條信道用于同步模式。
【幀結構】：24路采樣聲音信號，每路采樣用7位編碼，再加上1位控制信號（即每路占用8位），24路后再增加1位幀同步位；因此每一個幀包含 193位，且每一幀用 125us時間傳送。則：
（1） T1載波支持的數據傳輸速率為1.544Mbps （即 193bit/125us=1.544Mbps)
（2）每個通道支持 的數據速率為 56Kb/s ，傳輸速度為64Kb/s
因為傳輸速度= 1.544Mbps/24=64Kb/s；而每路的8位中，只要7位是用于用戶數據，所以數據速率=7/8*64=56Kb/s
（3）T1載波開銷所占比例為13% 。
因為一幀193bit中，168bit（24×7）用于用戶數據，25bit（193-168）用于開銷。所以開銷所占比例=25bit/193bit≈13%
【其他】： T1 載波開發于20世紀60年代，其現在以未屏蔽的雙絞線電纜上，以成對的方式執行全雙工通訊制。T1是4線電路，兩條線用于發送，兩條線用于接收。T1線路 上電壓為-135V。T1電路可以承載話音或數據。它的使用決定了不同的T1業務、幀格式和線路格式。T1信號由100Ω平衡雙絞線傳送。

E1(歐洲國家)都采用E1載波作為標準載波

E1載波是一種2.048Mbps速率的PCM載波。所謂的同步時分復用是：每個子通道按照時間片輪流占用帶寬，但每個傳輸時間劃分固定大小的周期，即使子通道不使用也不能夠給其他子通道使用。
【幀結構】：每一幀開始處有8位作同步用,中間有8位用作信令,在組織30路8位數據,全幀包含256位,且每一幀用 125us時間傳送。(一幀32個時隙中，30個用于用戶數據，2個用于開銷；其中時隙0和時隙15是傳輸控制信令用，所以一條E1可以傳30路話音。這里要注意：在路由器上的E1是不能劃分時隙的，只能做2M線使用）。
（1） E1載波支持的數據傳輸速率為2.048Mbps （即 256bit/125us=2.048Mbps)
（2）每個通道支持 的傳輸速度（或數據速率）為 64Kb/s
因為每個時隙在E1幀中占8bit，8*8k=64k，即一條E1中含有32個64K，則 2.048Mbps/32=64Kb/s
（3）T1載波開銷所占比例為6.25% 。因為一幀32個時隙中，30個用于用戶數據，2個用于開銷。所以開銷所占比例=2/32=6.25%

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?http://files.cnblogs.com/Ewin/數字模擬信號單雙信道傳輸.rar

轉載于:https://www.cnblogs.com/Ewin/archive/2009/01/11/1373768.html

總結

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