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1、第1章绪论、主要内容1 .消息与信息的关系消息是信息的表现形式，而信息是消息中所包含的有意义的内容。2 .信号的时域和频域特性信号的时域特性和频域特性分别从时间和频率两个角度对同一个信号的描述。通过“傅里叶分析理论”实现时域与频域的相互转换。3 .信号的带宽一个信号所包含的最高频率 品与最低频率之差，称为信号的带宽，它反映了信号所拥有的频率范 围。4 .电平通信中常用电平表示某点信号的强弱，它是一个相对的概念。某点的功率电平定义为该点信号的功 率与一个基准参考点的功率的比值。5 .信号的衰减与增益衰减与增益通常用分贝（dB）的形式来表示，定义为:d =10lg其中，Pin为输入端信号功率；Po
2、ut为输出端信号功率。【例】把10mW功率信号加到输入端并在输出端测得功率5mW,衰耗约为d =10lg3(dB)。6 .信息及其度量信息是消息中包含的有意义的内容。它可以度量，用 信息量”来表示。（1）信息量的定义信息量I与消息出现的概率 P（X）有关，I =loga =-lOga P（X）。消息出现的概率越大，信息量 P（X）越小。（2）信息量的单位信息量的单位是由信息量计算公式中对数底数决定的。当底数为 2时信息量的单位为比特（bit）。（3）信息量的计算1单一付万的信息重：I =log2 p（）=-log2P （x）等概离散消息的信息量：M进制的符号等概独立发送，则传送每一符号的信息量
3、为：=log2 M (bit b11I = log2 - =log2 P1/M、噪声源、接收设备和信宿。7 .通信系统可分为信源、发送设备、传输媒介（信道） 信源的作用是把各种消息转换成原始电信号。即完成信源发送设备的任务是把信源发出的原始电信号变换成适合在传输媒介上传输的传输信号 与传输媒介之间的匹配。传输媒介用以传送信息。噪声源不是人为加入的设备，而是通信系统中各种设备以及信道中所固有的。接收设备的作用是完成发送设备的反变换处理，以便恢复原始电信号。信宿的作用是将原始电信号转换成相应的消息。8 .通信系统的质量指标（1）主要指标一个是有效性（指信息传输的速度），另一个是可靠性（指信息传输的
4、质量）。对于数字系统，有效性可用传输速率来度量，传输速率一般用码元传输速率（传码率）和信息传输 速率（传信率）表征。可靠性可用差错率来度量，一般用误码率和误信率表征。（2）码元传输速率、信息传输速率、误码率、误信率码元传输速率：每秒钟传输码元的数目，单位是波特（ Baud）。信息传输速率：每秒钟传输白M言息量，单位是比特/秒（bit/s）。RM进制的码兀速率与信息速率4的关系：RBM=lOg7M或Rb=RBM皿M（bit/S）、口疝虫 D 错误接收码元数、口 一牙 口 错误接收信息量反码率：r =- 误信率：Pb =e 传输总码元数b 传输信息总量9 .通信系统的分类及传输方式（1）按传输媒介
5、可以分为有线通信系统和无线通信系统两大类。如微波中继通信系统、短波通信 系统、卫星通信系统、移动通信系统都属于无线通信系统；而光纤通信系统属于有线通信系统。（2）根据传输媒介（信道）中传输的信号不同，可分为：模拟通信系统与数字通信系统模拟通信系统：信道中传输的是模拟信号。数字通信系统：信道中传输的是数字信号。（区分是模拟通信系统还是数字通信系统的标准是信道中传输的是什么信号）。根据基带信号的不同种类，数字通信可以分为两类：数据通信和模拟信号数字化通信。数字通信系统的特点（至少掌握三点）：1）抗干扰能力强。在中继通信中，数字信号通过再生，可以消除噪声积累；2）传输差错可以控制。通过信道编码技术使
6、误码率降低，提高传输质量；3）占用较宽频带：同样一路电话信号，模拟系统需要4kHz带宽而数字系统需要 64kHz; 4）易于加密处理，且保密性强；5）技术较复杂（3）按照消息传递的方向与时间的关系，通信可以分为单工；半双工；全双工。单工通信是指消息只能单方向传输的工作方式，因此只占用一个信道。半双工通信是指通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发。全双工通信是指通信双方可以同时进行收发消息的工作方式。（4）按收、发双方保持步调的方法，通信分为异步传输和同步传输。异步传输：收发双方的时钟各自独立并允许有一定的误差。同步传输：要求双方时钟严格一致。为求收发时钟严格一致，发送方的编码中隐含着供接收
7、方提取 的同步时钟频率。异步传输和同步传输的区别：1）异步传输的单位是字符而同步传输的单位是帧；2）异步传输对时钟要求较低，技术简单，但需要很多起始位和终止位，所以效率低，主要适用于低速数据传输。同步传 输对双方时钟要求较高，技术实现较为复杂，但具有较高的传输效率，常用于高速数据传输。10 .多路复用技术所谓“复用”，指将若干个彼此独立的信号合并为一个可在同一信道上传输的信号。多路复用可以提高线路利用率。多路复用技术可以分为频分复用系统（ Frequency Division Multiplexing , FDM ,不用 的信号占用不同的频率段进行传输）；时分复用系统（Time Divisio
8、n Multiplexing , TDM ,不用的信号占用不同的时间段进行传输）；码分复用系统（Code Division Multiplexing , CDM ,不用的信号占用不同的 地址码进行传输）。11 .调制与解调调制（modulation）就是用基带信号去控制高频载波的某个参数，使其随着基带信号的变化而变化。调制两点目的：（1）把基带信号调制成适合在信道中传输的信号；（2）实现信道的多路复用，提高线路利用率。原基带信号称为调制信号，高频信号称为载波信号，经过调制后的信号称为已调信号。第 4 章 光纤通信系统一、主要内容1 光的本质：光波是一种频率较高的电磁波，紫外线、可见光、红外线都
9、属于光波。光通信：凡是利用光波作为载波的通信方式，均称为光通信。光纤通信：采用光导纤维（光纤）作为传输媒介的光通信。光纤通信的特点（至少掌握三点） ： （ 1）频率高，频带宽，传输容量大；（ 2 ）损耗小、中继距离长；（ 3 ）保密性能好，泄露小； （ 4 ）抗干扰能力强；（ 5）线径细，重量轻；（ 6 ）不怕高温，防爆、防火性能强；（ 7 ）成本低、寿命长。2 光纤的结构和导光原理光纤由纤芯、包层和涂敷层三部分组成，核心部分是纤芯和包层，称为裸光纤。纤芯和包层的材料都是高纯度SiO2 ， 并掺杂有微量的其他材料。 对纤芯的掺杂是为了提高光折射率，对包层的掺杂是降低光折射率。纤芯的折射率比包层
10、稍高。光纤的导光原理：利用光的全反射来传输光信号。因此必须使得纤芯为光密媒质，而包层为光疏媒质，使进入光纤的光有可能全部限制在纤芯内部传输。3 光纤的类型（ 1）按折射率分布不同，光纤可以分为阶跃型光纤（ Step-Index Optical Fiber, SIF）和渐变型光纤 （ Graded-Index Optical Fiber ， GIF） 。在阶跃型光纤中，纤芯和包层的折射率各自沿半径方向保持一定，且在纤芯和包层交界处折射率呈 阶跃型变化。在渐变型光纤中，纤芯的折射率随半径增大而逐渐减小，包层的折射率保持均匀，并且在纤芯与包 层的交界处，两者的折射率相等。（ 2）按传输模式不同，光纤
11、可以分为多模光纤和单模光纤。多模光纤是指能传输多个模式的光纤，其折射率可以是阶跃型也可以是渐变型，单模光纤是指光纤中只传输一种模式的光纤，其折射率分布为阶跃型的。（ 3）按使用波长分类：短波长光纤、长波长光纤和超长波长光纤等短波长光纤是指波长为850nm 的光纤。长波长光纤是指波长为1310nm 的光纤。超长波长光纤是指波长为 1550nm 的光纤。（ 4）按ITU-T 标准分类： G.651、 G.652、 G.653、 G.654、 G.655。G.652 光纤是常规的单模光纤，零色散点在 1310nm 处，因此称为非色散位移单模光纤。G.653 光纤是第二代的单模光纤， 它的零色散点使用
12、特殊技术从1310nm 处移至 1550nm 处， 称为色散位移单模光纤又称为 1550nm 波长性能最佳单模光纤。 G.653 光纤的缺点是不支持波分复用系统。G.654 光纤的设计重点是如何降低 1550nm 波长处的衰减，称为 1550nm 波长衰减最小单模光纤。G.654光纤的零色散点仍然位于1310nm波长处，在1550 nm波长处光纤的色散值仍然较高。G655光纤的零色散点不在 1550nm，而是移至1585nm或1525nm波长附近，从而使 1550nm波长处虽然具有一定的色散，（1色散值较小。因此 G.655光纤又称为非零色散位移单模光纤。G.655 光纤同时克服了 G.652
13、 光纤在 1550nm 波长色散大和G.653 光纤不支持波分复用的缺点。4 光纤的传输特性 损耗和色散是光纤最重要的两个传输特性。 损耗限制系统的传输距离；色散限制系统的传输容量。光纤的损耗是指光波在光纤中传输，随着传输距离的增加，光功率逐渐减少的现象，分为吸收损耗和散射损耗。光纤的色散是指光信号在光纤中传输时，随着传输距离的增加，信号产生畸变和展宽的一种物理现象。光纤的色散主要由模式色散，材料色散和波导色散组成。三种色散中一般是模式色散最大。模式色散是指在光纤中由于各模式的传播路径不同，使得到达终点的时间也不相同，从而引起的脉冲展宽。阶跃型多模光纤的模式色散较严重，而渐变型多模光纤的模式色
14、散很小材料色散是指由于构成光纤的材料的折射率随传输光波的波长变化， 导致模内不同波长信号的传输速度不同而引起的色散。波导色散是指由于光纤的纤芯与包层折射率相差很小，光线在其交界面上产生全反射时，有可能一部分光进入包层之内传输。这部分光在传输一定距离后，又有可能返回纤芯中。由于包层折射率小于纤芯折射率，导致模内各信号传输速度不同而引起的色散。三种色散的比较：对于多模光纤，模式色散占主导地位。对于理想单模光纤，无模式色散，只有材料色散和波导色散。在 1310nm 处，材料色散和波导色散彼此抵消，出现无色散传输的零色散波长点。5光缆光缆的结构：缆芯、加强元件和护套（外保护层）构成。光缆的种类：层绞式
15、光缆；单位式光缆；骨架式光缆；带状式光缆。6 光纤通信系统的组成光纤通信系统可归结为 “电-光-电”的模型。光纤通信系统是由电发射机、电接收机、光发射机、光接收机、光中继器以及光缆等。电发射机主要完成电信号的处理，如调制，编码等。电接收机的作用同电发送机的作用正好相反，如调制 解调、编码 解码、加密 解密等等。光发射机是将发送电端机送来的电信号转换为光信号，并送进光缆中进行传输。光接收机是将接收到的光信号还原为电信号。光中继器是将传输一段距离后的光信号进行放大，以实现远距离传输。目前常用的中继方式是光 / 电 / 光再生方式，直接进行光放大的掺铒光纤放大器也开始使用。光缆作为传输媒介，主要任务是将来自光发射机的光信号以尽可能小的畸变（失真）和衰减传输到光接收机。7 光纤通信新技术光波分复用（ Wavelength Division Multiplexing ， WDM ）类似于电通信中的频分复用，是指把具有不同波长的光信号复用到一根光纤中进行传输的技术。光时
