信息传输基础.pptx
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1、第第3 3章章 电力系统远动技术电力系统远动技术 3.1 3.1 信息传输基础信息传输基础 点与点之间建立的通信系统是通信的最基本点与点之间建立的通信系统是通信的最基本形式,其模型如下图所示形式,其模型如下图所示 。通信系统模型通信系统模型3.1.13.1.1模拟通信和数字通信模拟通信和数字通信1 1、定义:、定义:v模拟通信一般指的是信源发出的、信宿接收的和模拟通信一般指的是信源发出的、信宿接收的和 信道传输的等都是模拟信号的通信过程或方式。信道传输的等都是模拟信号的通信过程或方式。v数字通信一般是指以数字信号的形式传输信号的数字通信一般是指以数字信号的形式传输信号的 系统。系统。2 2、数
2、字通信具有的特点:、数字通信具有的特点:v 抗干扰能力强。抗干扰能力强。v 便于进行信号加工与处理。便于进行信号加工与处理。v 传输中出现的差错传输中出现的差错(误码误码)可以设法控制,提高可以设法控制,提高 了传输质量。了传输质量。v 数字信息易于加密且保密性强。数字信息易于加密且保密性强。v 能够传输语音、电视和数据等多种信息,增加能够传输语音、电视和数据等多种信息,增加 了通信系统的灵活性和通用性。了通信系统的灵活性和通用性。3.1.23.1.2数字通信传输方式数字通信传输方式 传输方式:并行传输,串行传输传输方式:并行传输,串行传输并行传输并行传输串行传输串行传输当然,根据不同的分类方
3、法,还有其他传输类型:当然,根据不同的分类方法,还有其他传输类型:按通信对象数量的不同,可分为:点到点通信、点按通信对象数量的不同,可分为:点到点通信、点到多点通信和多点到多点通信。到多点通信和多点到多点通信。按信号传输的方向和传输时间的不同,可分为:单按信号传输的方向和传输时间的不同,可分为:单工方式、半双工方式和双工方式。工方式、半双工方式和双工方式。按通信终端的连接方式,可分为:直通方式和按通信终端的连接方式,可分为:直通方式和交换方式交换方式 (需交换机)。(需交换机)。按同步方式的不同,可分为:同步通信和异步按同步方式的不同,可分为:同步通信和异步通信。通信。3.1.33.1.3信息
4、传输速率与码误率信息传输速率与码误率 1.1.信息传输速率信息传输速率 数字信号由码元组成,定义单位时间传输的码数字信号由码元组成,定义单位时间传输的码元数为码元速率元数为码元速率Rs,单位为码元,单位为码元s,又称波特,又称波特(baud),简记为,简记为Bd,所以码元速率也称,所以码元速率也称波特率波特率。定义单位时间传输的信息量为信息速率定义单位时间传输的信息量为信息速率Rb,单,单位为位为bit/s(比特秒(比特秒),所以信息速率又称,所以信息速率又称比特率比特率。码元可以是二进制的,也可以是多进制的,进制码元可以是二进制的,也可以是多进制的,进制不同的码元携带的信息量不同。一个二进制
5、码元的不同的码元携带的信息量不同。一个二进制码元的信息量为信息量为1 1bit,一个,一个M进制码元的信息量为进制码元的信息量为 bit,所以码元速率,所以码元速率Rs和信息速率和信息速率Rb之间的关系为之间的关系为 如每秒钟传送如每秒钟传送24002400个码元,则码元速率为个码元,则码元速率为24002400baud采用二进制时,信息速率为采用二进制时,信息速率为24002400bit/s;若采用四进制时,信息速率为若采用四进制时,信息速率为48004800bit/s。或或2.2.误码率误码率误码率越小,通信质量越高。误码率越小,通信质量越高。数字信号在信道传输过程中,有可能发生错误,数字
6、信号在信道传输过程中,有可能发生错误,即发生误码。误码的多少用误码率来衡量,一即发生误码。误码的多少用误码率来衡量,一般用般用 来表示:来表示:3.1.43.1.4异步传输和同步传输异步传输和同步传输1.1.异步通信异步通信异步通信数据传输格式异步通信数据传输格式优点优点:异步传输方式实质上仅是一个字符的较短:异步传输方式实质上仅是一个字符的较短时间内保持着收、发时序的同步,而在空闲时间时间内保持着收、发时序的同步,而在空闲时间内则可以是异步的。这样对两端时钟的精度和稳内则可以是异步的。这样对两端时钟的精度和稳定性要求较宽。定性要求较宽。缺点缺点:传输时每个字符都加了起始位和终止位,:传输时每
7、个字符都加了起始位和终止位,使有效信息位降低了,因此通信效率也降低了。使有效信息位降低了,因此通信效率也降低了。2.2.同步通信同步通信 接收端的时钟严格保持与发送端一致,同步接收端的时钟严格保持与发送端一致,同步通信时一个数据帧中包含有如下几个部分通信时一个数据帧中包含有如下几个部分 :同步字、控制字、数据字。同步字、控制字、数据字。同步通信数据传输格式同步通信数据传输格式 同步字为一帧开始的标志,是一种很特别的同步字为一帧开始的标志,是一种很特别的码元组合,通常选择在数据码中极少出现的码型。码元组合,通常选择在数据码中极少出现的码型。同步字后面是控制字,对本帧长度、发送地址、同步字后面是控
8、制字,对本帧长度、发送地址、目的地址、信息类别等加以说明。接着是数据字。目的地址、信息类别等加以说明。接着是数据字。3.2 3.2 电力系统远动通信系统简介电力系统远动通信系统简介3.2.13.2.1数字信号传输系统基本结构数字信号传输系统基本结构信源:信源:电网中的各种信息源,如电压、电流、功率、频率、开关信号等。电网中的各种信息源,如电压、电流、功率、频率、开关信号等。信源编码:信源编码:把各种信源转换成易于传输的数字信号。把各种信源转换成易于传输的数字信号。信道编码:信道编码:是为了保护所传输的信息,增加保护码元。是为了保护所传输的信息,增加保护码元。调制器:调制器:将输入的数字基带信号
9、经过载波调制,变换为适合信道传输的将输入的数字基带信号经过载波调制,变换为适合信道传输的 频带信号的器件。频带信号的器件。信道:信道:传输信号的通道。根据传输介质的不同,可分为传输信号的通道。根据传输介质的不同,可分为 有线信道和无线信道。有线信道和无线信道。解调器:解调器:它是调制器的逆过程,用以恢复基带信号。它是调制器的逆过程,用以恢复基带信号。信道解码:信道解码:它是编码器的逆过程,除去保护码元,获得它是编码器的逆过程,除去保护码元,获得 发送侧的二进制数字序列。发送侧的二进制数字序列。信源解码:信源解码:它是将数字信号恢复到模拟信号的过程。它是将数字信号恢复到模拟信号的过程。信宿:信宿
10、:信息的接收者,如显示器,模拟屏等。信息的接收者,如显示器,模拟屏等。3.2.23.2.2数字信号的调制与解调数字信号的调制与解调1 1、数字信号的调制、数字信号的调制数字调制过程数字调制过程:用数字基带信号控制载波(正弦:用数字基带信号控制载波(正弦波)的某一参量波)的某一参量幅度、频率或相位,使载波的幅度、频率或相位,使载波的幅度、频率或相位随数字基带信号的变化而变化。幅度、频率或相位随数字基带信号的变化而变化。调制:调制:将输入的数字基带信号经过载波调制,变换将输入的数字基带信号经过载波调制,变换为适合信道传输的频带信号。为适合信道传输的频带信号。下面讲一下数字信号的三种调制方式。下面讲
11、一下数字信号的三种调制方式。用数字基带信号控制载波的幅度,称为振幅调制或用数字基带信号控制载波的幅度,称为振幅调制或振幅键控振幅键控(ASK)。用数字基带信号控制载波的频率,称为频率调制或用数字基带信号控制载波的频率,称为频率调制或频率键控频率键控(FSK)。用数字基带信号控制载波的相位,称为相位调制或用数字基带信号控制载波的相位,称为相位调制或相位键控相位键控(PSK)。2 2、数字信号的解调、数字信号的解调振幅键控非相干解调原理框图振幅键控非相干解调原理框图振幅键控非相干解调过程各点波形图振幅键控非相干解调过程各点波形图(1)频率键控非相干解调原理框图频率键控非相干解调原理框图频率键控非相
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