《系統分析與設計》PPT课件

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1、第4章WLAN的通訊技術8/7/2021@08/20041本章的學習重點了解資料與訊號之間的關係。認識無線電頻道承載資料的方式與能力。了解無線電頻道共用的方式。將相關的理論延伸到WLAN的領域中探討。8/7/20212前言(1)早在二十世紀初期，類比式的廣播系統－調幅、調頻，由於傳播的範圍廣闊，逐漸成為人們生活中接收資訊的一種方式。西元1948年，雪農（ClaudeE.Shannon）發表了「通訊的數學理論」之後，隨著時間演進，通訊系統與通訊理論逐漸發展成熟，也因此拓展了資訊傳遞的距離，改變人類生活模式。直至今日，數位式通訊依照用途不同，有線、無線與通道特性，各式各樣的系統於焉誕生。雖然種類

2、繁多，用途亦有所不同，但是萬變不離其宗，這些系統的使命，即在透過電磁波傳遞訊息。然而如何透過電磁波完成這樣的使命呢？答案就是調變！8/7/20213前言(2)對於整個通訊系統而言，輸入的訊號可以是類比或數位的，將此訊號先經過調變，再送入通道，而通道就是傳送端與接收端間的媒介。若是在有線的環境中，以光纖為例，訊號透過發光二極體或雷射將光源射入光纖中，光纖便是通道。通常我們以機率模型模擬訊號在通道中受到的干擾或衰減，因此只要知道通道的機率模型，便能以數學的方式模擬或分析訊號在通道中的變化。經過通道，接收端將訊號解調變，訊號的傳遞便完成了8/7/20214前言(3)8/7/20215訊號裡的玄機認

3、識生活環境裡的資料與訊號傳輸(transmission)常見的資料與訊號的型式及轉換8/7/202168/7/20217編碼(encoding)與調變(modulation)的技術8/7/20218頻率領域的特徵輸入訊號:x(t)=Aicos()輸出訊號:8/7/20219數位通訊頻道的基本限制基頻傳輸(basebandtransmission)Nyquistsignalingrate薛南容量(ShannonCapacity)公式訊號雜訊比(SNR，signal-to-noiseratio)的觀念通訊頻道的資料速率有一些難以克服的限制8/7/202110資料與訊號的轉換技術數位資料轉換成數位

4、訊號編碼技術(1)以目前狀態：NRZ-L；NRZI(2)以狀態轉變：Manchester；DifferentialManchester數位資料轉換成類比訊號數位調變(DigitalModulation)類比資料轉換成數位訊號脈衝碼調變(PCM)類比資料轉換成類比訊號基頻訊號(BasebandSignal)8/7/202111PCM的原理8/7/202112調變技術簡介無線通訊裡頭的電磁波算是類比訊號將數位資料轉換成類比訊號將類比資料轉換成類比訊號類比調變(analogmodulation)數位調變(digitalmodulation)8/7/202113振幅調變(AM,amplitu

5、demodulation)8/7/202114頻率調變(FM,frequencymodulation)8/7/202115數位通訊系統的架構8/7/2021164-1何謂調變(1)調變是將訊號轉換為一種適合於通道的波形，解調變則是利用調變後的訊號特性，把訊號從一團混亂中解析出來。至於轉換的方式將依據振幅、相位與頻率等特性。因此，如何轉換訊號，並且應用這些特性完成訊號的傳輸，就是調變有趣的地方。8/7/2021174-1何謂調變(2)調變可區分為基頻調變與帶通調變兩種帶通調變頻率較低的來源訊號稱為基頻（Baseband）訊號，與基頻訊號互相結合的高頻率傳輸電波，稱為載波（Carrier）訊號，

6、例如：在IEEE802.11技術中所採用的載波訊號的頻率為2.4GHz。帶通調變的目的是將基頻訊號提升到一個較高的頻率－載波頻率，以此載波頻率震盪的正旋函數形成電磁波傳播於通道中。換句話說，訊號頻率的位準由零轉換到一個較高的位準。通訊系統傳輸來源訊號（sourcemessage）時，為增加訊號的傳輸效能以及減少傳輸後的衰減，通常必須將低頻率的來源訊號與更高的頻率互相結合，結合後成為高頻的無線電波訊號。這個高頻無線電波內的相位與頻率變化，隱含了來源訊號的內容，此種程序稱為帶通調變。基頻調變不需要轉換位準，直接轉換波形即可傳送至通道。8/7/2021184-1何謂調變(3)基頻調變比帶通調變要簡

7、單而且直接多了，為何還要使用帶通調變呢？因為許多的應用都要在同一個通道中傳輸，如果每一種應用都把自己的訊號直接往通道傳送，所接收到的訊號便會混成一團，訊號種類越繁多，能夠正確接收訊號的機率就越低。所以，我們把各種應用分別提升到規定好的載波頻率上，也就是所謂的頻率分工，達成通道共享的目的。以帶通調變為例，當接收端收到載波訊號後，再依照反向過程來將來源基頻訊號由載波中分離，此種程序稱為解調變（De-modulat