【正文】 000?m范圍內(nèi)。中頻頻段內(nèi)的電磁波還是 以地面波為主要傳播方式 ，傳播損耗比長波稍大，傳播距離比較遠(yuǎn)。 3) 短波信道 短波的頻段為 3～ 30?MHz，波長為 10～ 100?m，也稱為高頻信道。這個(gè)頻段的地面?zhèn)鞑p耗已較大，地面?zhèn)鞑ゾ嚯x較短；但 借助地球上空的電離層反射 ， 可進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信 ，這種傳播方式通常稱為 天波 。 第 2 章 現(xiàn)代通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù) 短波波長比較短，因而，天線設(shè)備及天線高度可做得比較小，建立兩點(diǎn)之間通信所需費(fèi)用也較小。因?yàn)樗耐ㄐ啪嚯x遠(yuǎn)，可以在幾千公里以上，所以在衛(wèi)星通信尚未出現(xiàn)之前，短波通信是國際通信的主要手段。由于短波信道具有機(jī)動(dòng)靈活、廉價(jià)和架設(shè)比較方便的特點(diǎn)，在現(xiàn)代通信中得到了廣泛應(yīng)用，是現(xiàn)代通信網(wǎng)中較為重要的通信信道。特別是 大功率短波電臺(tái)作為遠(yuǎn)距離通信手段的補(bǔ)充和備用而備受重視 。 第 2 章 現(xiàn)代通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù) 4) 超短波信道 超短波的頻率范圍通常認(rèn)為是 30～ 3000?MHz，波長為～ 10?m。更細(xì)一些劃分，其中 30～ 300?MHz或 1～ 10?m波長稱為甚高頻 (Very High Frequency， VHF)， 300～ 3000?MHz或 ～ 1?m波長稱為特高頻 (Ultra High Frequency， UHF)。在這個(gè)頻段中，因?yàn)轭l率高，電離層已不能反射，地面損耗又較大，因此傳播的主要方式是 空間直射波和地面反射波的合成 。一般而論，這一頻段只能作為近距離的通信手段，有效通信距離不超過 100?km，這一頻段較適宜建立移動(dòng)通信網(wǎng)。 第 2 章 現(xiàn)代通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù) 5) 微波 微波的頻段范圍是 300?MHz～ 30?GHz，波長小于 ?m。因?yàn)槠洳ㄩL在毫米范圍內(nèi)，所以被稱為微波。 在這個(gè)頻段中，波長很短， 天線的方向性相當(dāng)強(qiáng) ，在自由空間傳播時(shí)，能量對(duì)一定發(fā)射方向沿直線傳播，傳播效率較高，容許調(diào)制的頻帶較寬，適用于大容量的信息傳輸，特別是作為視距范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。通常 微波中繼距離應(yīng)在 80?km范圍內(nèi) ，具體由地理?xiàng)l件、氣候等外部環(huán)境決定。 第 2 章 現(xiàn)代通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù) 微波的主要缺點(diǎn)是信號(hào) 易受環(huán)境的影響 (如降雨、薄霧、煙霧、灰塵等 )，頻率越高影響越大， 另外高頻信號(hào)也很容易衰減。 微波通信適合于地形復(fù)雜和特殊應(yīng)用需求的環(huán)境，目前主要的 應(yīng)用有專用網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)急通信系統(tǒng)、無線接入網(wǎng)、陸地蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，衛(wèi)星通信也可歸入微波通信的一種特殊形式 。 第 2 章 現(xiàn)代通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù) 6) 紅外線 紅外線指 1012～ 1014?Hz范圍的電磁波信號(hào) (在光譜中波長自 400微米的一段稱為紅外線。所有高于絕對(duì)零度（ ℃ ）的物質(zhì)都可以產(chǎn)生紅外線 )。與微波相比，紅外線最大的缺點(diǎn)是不能穿越固體物質(zhì)，因而它 主要用于短距離、小范圍內(nèi)的設(shè)備之間的通信 。由于紅外線無法穿越障礙物，也不會(huì)產(chǎn)生微波通信中的干擾和安全性等問題，因此使用紅外傳輸， 無需向?qū)ｉT機(jī)構(gòu)進(jìn)行頻率分配申請 。 紅外線通信目前 主要用于家電產(chǎn)品的遠(yuǎn)程遙控，便攜式計(jì)算機(jī)通信接口 等。 第 2 章 現(xiàn)代通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù) 多路復(fù)用 常用的多路復(fù)用技術(shù)有頻分多路復(fù)用、時(shí)分多路復(fù)用和波分多路復(fù)用等。 1．頻分多路復(fù)用 (FDM) 為了防止各路信號(hào)之間的相互干擾，相鄰兩個(gè)子頻帶之間需要留有一定的保護(hù)頻帶。頻分多路復(fù)用的原理圖如圖 所示。 其缺點(diǎn)是保護(hù)頻帶占用了一定的信道帶寬，從而大大降低了 FDM的效率；信道的非線性失真改變了它的實(shí)際頻率特性，易造成串音和互調(diào)噪聲干擾。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，F(xiàn)DM正在逐步被時(shí)分多路復(fù)用所代替 。 第 2 章 現(xiàn)代通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù) 圖 頻分多路復(fù)用示意圖 第 2 章 現(xiàn)代通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù) 2．時(shí)分多路復(fù)用 (TDM) 時(shí)分多路復(fù)用是將信號(hào)按規(guī)定的間隔在時(shí)間上相互錯(cuò)開，即復(fù)用信道每幀的時(shí)間分成 n個(gè)時(shí)隙，然后將時(shí)隙以某種方式分配給多路信號(hào)占用。這是一種按照時(shí)間區(qū)分信號(hào)的方法，只要發(fā)送端和接收端同步地切換所連接的設(shè)備，就能保證各路設(shè)備共用一條信道進(jìn)行相互通信而且彼此互不干擾。時(shí)分多路復(fù)用的工作原理圖如圖 。 時(shí)分多路復(fù)用的主要優(yōu)點(diǎn)是：不存在保護(hù)頻帶，可有效地提高信息傳輸效率；信道占用頻帶窄，容量大。 其主要缺點(diǎn)是：通信雙方時(shí)隙必須嚴(yán)格保持同步 。 第 2 章 現(xiàn)代通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù) 圖 時(shí)分多路復(fù)用的原理圖 第 2 章 現(xiàn)代通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù) 3．波分多路復(fù)用 (WDM) 波分多路復(fù)用的本質(zhì)是光域上的頻分復(fù)用 (FDM)技術(shù)，將光纖的低損耗窗口劃分成若干個(gè)信道，每一信道占用不同的光波頻率 (或波長 )，在一根光纖中可實(shí)現(xiàn)多路光信號(hào)的復(fù)用傳輸。 如在 1550?nm波長區(qū)段選用每波道相差 ?nm、 ?nm或?nm甚至更小間隔，相當(dāng)頻率間隔相差 200?GHz、 100?GHz或頻帶間隔更窄的多波道復(fù)用。由于頻率過高不便表示，因此采用波長來代表每一信道。我們稱在一個(gè)波長窗口下的多波道復(fù)用為密集型波分復(fù)用 (DWDM)。 第 2 章 現(xiàn)代通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù) 圖 雙纖單向傳輸示意圖 第 2 章 現(xiàn)代通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù) 圖 單纖雙向傳輸示意圖 第 2 章 現(xiàn)代通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù) 數(shù)字通信過程 將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的方法有多種，如脈沖編碼調(diào)制 (PCM)、差值編碼 (DPCM)、自適應(yīng)差值編碼 (ADPCM)以及增量調(diào)制 (ΔM)。其中 PCM是最常用的一種方法。 PCM數(shù)字通信過程主要包括三大部分：第一部分是發(fā)送端的模 /數(shù)變換 (A/D)，其中有抽樣、量化和編碼過程；第二部分是信道，包括信道傳輸和再生中繼；第三部分是接收端的數(shù) /模變換 (D/A)部分，主要指再生、解碼和低通濾波平滑過程。 數(shù)字通信技術(shù) 第 2 章 現(xiàn)代通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù) 圖 PCM數(shù)字通信過程示意圖 第 2 章 現(xiàn)代通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù) 1．發(fā)送端的模 /數(shù)變換 1) 抽樣 圖 模擬信號(hào)的抽樣過程 第 2 章 現(xiàn)代通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù) 語音信號(hào)的最高頻率限制在 3400?Hz，這時(shí)滿足抽樣定理的最低抽樣頻率應(yīng)為 fs=6800?Hz。 為了留有一定的防衛(wèi)帶， ITUT規(guī)定語音信號(hào)的抽樣頻率為 fs=8000?Hz， 這樣，留出 80006800?Hz=1200?Hz作為防衛(wèi)帶，信號(hào)的抽樣周期 T=125?μs。 2) 量化 由于抽樣后的樣值序列的幅度仍然是連續(xù)的，還要采用量化的辦法，將其變換成幅度離散的樣值序列。 目前我國使用的是 A律 13折線特性量化 第 2 章 現(xiàn)代通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù) 圖 A律 13折線 第 2 章 現(xiàn)代通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù) 3) 編碼 編碼是把抽樣并量化的量化值變換成一組 (8位 )二進(jìn)制碼組。此信號(hào)稱為脈沖編碼調(diào)制信號(hào)，即 PCM信號(hào)。從概念上講，編碼過程可以用天平稱某一物體重量的過程來類比。 對(duì)于一個(gè)數(shù)字話路來說，每秒鐘抽取 8000個(gè)樣值，每個(gè)樣值編為 8位二進(jìn)制代碼，則每一話路的數(shù)碼率為 8 8000=64?000?b/s。 第 2 章 現(xiàn)代通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù) 2．信道及再生中繼 1) 信道傳輸?shù)拇a型 PCM編碼后是 NRZ碼，這種碼序列的頻譜中含有豐富的直流成分和較多的低頻成分，不適合直接送入變壓器耦合的有線信道。而 RZ具有直流分量小等優(yōu)點(diǎn)，適合在金屬導(dǎo)線上傳輸。所以信道上傳輸?shù)?PCM信號(hào)需由 NRZ碼變換成 RZ碼。 2) 再生中繼 PCM數(shù)字信號(hào)在信道上傳輸?shù)倪^程中會(huì)受到衰減和噪聲干擾的影響，使得波形失真。因此在信道上每隔一段距離就要對(duì)數(shù)字信號(hào)波形進(jìn)行一次 “ 修整 ” 再生后進(jìn)行傳輸。 第 2 章 現(xiàn)代通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù) 3. 接收端的數(shù) /模轉(zhuǎn)換 1) 再生、解碼 接收端收到數(shù)字信號(hào)后，首先經(jīng)整形再生，然后將雙極性 RZ反變換成單極性 RZ，再送至解碼電路進(jìn)行數(shù) /模變換，它把二進(jìn)制碼元還原成與發(fā)送端一致抽樣后的量化值近似的重建信號(hào)。 2) 低通濾波 (平滑 ) 解碼后的量化值信號(hào)送入低通濾波器，輸出量化值信號(hào)的包絡(luò)線。此包絡(luò)線與原始的模擬信號(hào)極其相似，即還原為(或稱重建 )原始語音的模擬信號(hào)，送給接收端用戶。 第 2 章 現(xiàn)代通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù) PCM 30/32系統(tǒng)簡介 1． PCM 30/32系統(tǒng)的時(shí)隙分配和幀結(jié)構(gòu) 我國的時(shí)分復(fù)用設(shè)備采用的是典型的 PCM 30/32系統(tǒng)，稱為 一次群或基群 。 PCM 30/32的含義是把整個(gè)系統(tǒng)共分為32個(gè)路時(shí)隙，其中 30個(gè)路時(shí)隙分別用來傳送 30路語音信號(hào)，一個(gè)路時(shí)隙用來傳送幀同步碼，另一個(gè)路時(shí)隙用來傳送信令碼。 PCM 30/32系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)中時(shí)隙分配如圖 。 從圖 ， PCM 30/32每一幀占用的時(shí)間是125μs，每幀的頻率為 8000幀 /s。一幀包含 32個(gè)時(shí)隙，其編號(hào)為 TS0、 TS TS2? TS31，則 PCM 30/32系統(tǒng)的總數(shù)碼率fb=2048?kb/s，而每一路的數(shù)碼率為 64?kb/s。 第 2 章 現(xiàn)代通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù) 圖 PCM 30/32系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)中時(shí)隙分配示意圖 第 2 章 現(xiàn)代通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù) 2． PCM 30/32設(shè)備在市話通信中的應(yīng)用 PCM 30/32設(shè)備最初用于市話中繼線的擴(kuò)容 ?，F(xiàn)用的模擬電話網(wǎng)，一個(gè)話路占用一對(duì)中繼線，若拿出兩對(duì)中繼線開通一套 PCM 30/32系統(tǒng)，在這兩對(duì)線上就可以同時(shí)傳送 30個(gè)話路，線路的利用率為原來的 15倍。顯然同樣的方法也可以用于其他方面，以提高線路的利用率。 第 2 章 現(xiàn)代通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù) 作業(yè)題 2 試畫出固定電話機(jī)的組成框圖，并簡要說明各部分的作用？ 寫出交換機(jī)送給固定電話機(jī)的鈴流信號(hào)的頻率和大小，交換機(jī)送給固定電話機(jī)的饋電電壓有何作用？大小是多少？固定電話機(jī)發(fā)出的直流脈沖或雙音多頻 (DTMF)信號(hào)起什么作用，試列出 DTMF信號(hào)頻率？ 模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)需經(jīng)過哪幾步？電話信號(hào)的工作頻帶、抽樣頻率和信號(hào)速率各是多少？試畫出 PCM 30/32系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)圖。 第 2 章 現(xiàn)代通信