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1、第二章 信息交换与传输技术基础,2.1 信息交换技术 电路交换、报文交换和分组交换是目前信息网络技术中主要的交换技术。 2.1.1 电路交换 电路交换的特点： （1）在进行通信时必须先建立连接。 （2）连接建立成功后，双方就占用了某一电路（通路或信道），直到拆线为止。 电路交换具有实时、双向和交互性等优点。,图 2-1 电路交换,2.1.2 报文交换 报文交换：报文作为一个整体，逐结点进 行存贮与转发。 报文交换主要应用于电报通信，适于单向、 非实时、低速信息传输和交换。,图 2-2 报文交换,2.1.3 分组交换 分组交换属于存储转发交换方式，它把信息 分成若干个分组，按分组进行传送，到目的
2、地再 将分组重新装成完整地报文。 分组交换分为数据报（datagram)和虚电路（virtual circuit）方式。,1.数据报方式：在每个分组中携带详细地目 的地址，可以选择不同路由传送到目的终点。 2.虚电路方式：在发送报文前先请求建立一 条双方用户之间的虚电路，建立成功后，属于同 一报文的分组都沿该虚电路传送。但是当用户没 有分组传送时，虚电路可以供别的用户使用。,图 2-3 分组交换,2.2 语音信号的数字话方法 目前的电话网主要传送话音信号，话音信号的 数字化技术主要采用脉冲编码调制（PCM)。 脉冲编码调制：将模拟信号的抽样量化值变成 代码的过程。包括三个过程：抽样、量化、编码
3、。 （1）抽样：话音信号的频率一般在3003400Hz ，根据抽样定理，采样频率为8kHz。如图2-4所示 。,图 2-4 模拟信号的抽样,（2）量化：为了解决线性量化时小信号音质 差的矛盾，采用不均匀量化，即小信号时量化间 隔小，大信号时间隔大，如图2-5所示。通常采 用两种对数形式的压缩特性，我国采用A律。,图 2-5 压扩法基本原理,（3）编码：采用非线性逐次反馈编码。我国主 要采用A律13折线8比特编码。 除了PCM外，语音信号的数字化方法还有增量 调制、自适应差分脉码调制。,图2-6 PCM系统的构成与原理图,2.3 信道共享与多路复用技术 （1）频分复用（FDM,frequence
4、 division multiplex) 频分复用：主要用于模拟信号，将信道的可 用频带分割成若干个互不重叠的频段，每路基带 信号被调制在不同的载频上，使其频谱占用某一 频段，以实现多路相加的 FDM信号在同一信道中 传输。如图2-7所示。,图 2-7 频分多路复用,（2）时分复用（TDM,time division multiplex) 时分复用：多个用户在不同的时间段（时隙） 占用或共享信道。分为同步时分复用（STDM)和异 步时分复用（ATDM)。 同步时分复用：采用静态分配，即将信道各时 隙固定地分配给用户。 异步时分复用：采用动态分配，即按用户的需 要将信道时隙动态地分配给用户。 S
5、TDM的典型应用时PCM基群复用。,图 2-8 时分多路复用,2.4 数字信号的基带传输技术 只进行码型变换而未经调制的数字信号所占据 的频带与原数字脉冲的相同，一般从直流或低频开 始，因而称为数字基带信号。 下面介绍几种典型基带信号的波形与特点。,（1）差分码 差分码又称作相对码，利用电平跳变或不 跳变来表示数字1或0。这种码型利用电平的相 对关系来传递信息，可以解决数据通信中相位 键控解调时相位模糊问题。如图2-9所示。,图 2-9差分码的波形,（2） 曼彻斯特码 曼彻斯特码（Manchester）又称数字双相码或 分相码。它利用一个半占空对称方波（如01）表示 数据1，而用其反相波（如1
6、0）表示数据0。 利用差分码的概念和特点，可以构成差分曼彻 斯特码。曼彻斯特码不含有直流分量。如图2-10所 示,图 2-10 曼彻斯特码的波形,（3）传号交替反转码 传号交替反转码(AMI,alternative mark inversive)码中，原输入数据0变换为三电平中的0； 数据1则交替地变换为1或1电平。显然，AMI码不 含有直流分量。 （5）传号反转码 传号反转码（CMI,coded mark inversion)码与 曼彻斯特码类似，也是一种二电平码。如图2-11所示。,图 2-11 CMI的波形,（6）三阶高密度双极性码 三阶高密度双极性码（HDB3)码是三电平码， 与AMI
7、码不同之处：HDB3码流中的连0个数应保证不 多于3。当出现4个连0时，就用特点码组来替代。 如图2-12所示。,图 2-12 AMI与HDB3码的波形,（7）密勒码 密勒码（Miller）是数字双相码的一种变形， 实际上是数字双相码经触发器后等到的波形。当 两个1之间有一个0时，密勒码中呈现最大宽度， 即两个码元周期。如图2-13所示。,图 2-13 密勒码的波形,2.5 数字信号的载波传输技术 在信息网络和通信系统中，除了基带传输方式 外，常常采用载波传输技术，即将数字或数据进行 载波调制，以调制信号方式传送。 典型数据通信系统如图2-14所示。,图 2-14 典型数据通信系统,（1）频率键控（FSK） 频率键控以两个不同的频率来表示二进制数据 中的1和0，其波形调制如图2-15所示。,图 2-15 FSK信号的波形,（2）差分相位键控（DPSK） 多用4相和8相DPSK（记做4DPSK,8DPSK)。 4DPSK 分为A类调制方式和B类调制方式。 8DPSK的相位如图 2-16所示。,图 2-16 8DPSK的载波相移矢量图,作业 1.简述常用的三种信息交换技术，它们有什么特点？ 2.什么是PCM？熟悉PCM E1复帧的结构。 3.简要说明FDM和TDM的原理。 4.掌握差分码、曼彻斯特码、密勒码等几种常用码的生成方法。,
