第4章數(shù)字通信系統(tǒng)概述82ppt課件

1、恩 德現(xiàn)代通信系統(tǒng)Modern Communications Systems第4章 數(shù)字通信系統(tǒng)概述 第第4章章 數(shù)字通信系統(tǒng)概述數(shù)字通信系統(tǒng)概述 4.1 數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)模型4.2 數(shù)字復接技術(shù)數(shù)字復接技術(shù)4.3 數(shù)字傳輸信號幀結(jié)構(gòu)數(shù)字傳輸信號幀結(jié)構(gòu)4.4 數(shù)字傳輸信號的處理數(shù)字傳輸信號的處理4.5 數(shù)字信號的調(diào)制與解調(diào)數(shù)字信號的調(diào)制與解調(diào) 4.1 數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)模型 4.1.1 數(shù)字通信系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)數(shù)字通信系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu) 完成數(shù)字信號產(chǎn)生、變換、傳遞及接收全過程的完成數(shù)字信號產(chǎn)生、變換、傳遞及接收全過程的系統(tǒng)稱之為數(shù)字通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)的模

2、型可用系統(tǒng)稱之為數(shù)字通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)的模型可用圖圖4.1來描述。來描述。圖4.1 數(shù)字通信系統(tǒng) 信息源信源編碼器信道編碼器數(shù)字調(diào)制器信道信道解碼器數(shù)字解調(diào)器受信者信源解碼器噪聲源數(shù)字傳輸系統(tǒng)4.1.2 數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標 1. 數(shù)字傳輸系統(tǒng)傳輸速率數(shù)字傳輸系統(tǒng)傳輸速率 1) 信息傳輸速率信息傳輸速率 2) 碼元碼元(符號符號)傳輸速率傳輸速率 轉(zhuǎn)換公式為轉(zhuǎn)換公式為 1BfN bM(4.1.1) 2.誤碼誤碼 1) 誤碼概念誤碼概念 在數(shù)字通信中是用的脈沖信號在數(shù)字通信中是用的脈沖信號,即用即用“1和和“0攜帶信息。由于噪聲、串音及碼間干擾以及其他突發(fā)攜帶

3、信息。由于噪聲、串音及碼間干擾以及其他突發(fā)因素的影響因素的影響,當干擾幅度超過脈沖信號再生判決的某一當干擾幅度超過脈沖信號再生判決的某一門限值時門限值時,將會造成誤判成為誤碼將會造成誤判成為誤碼,如圖如圖4.2所示。所示。 圖4.2 噪聲疊加在數(shù)字信號上的波形 A2A“1”碼“0”碼0TB判決門限電平U門t 2) 誤碼積累誤碼積累 在實際的數(shù)字通信系統(tǒng)中在實際的數(shù)字通信系統(tǒng)中,含有多個再生中繼段含有多個再生中繼段,上上面講的誤判產(chǎn)生的誤碼率是指在一個中繼段內(nèi)產(chǎn)生的面講的誤判產(chǎn)生的誤碼率是指在一個中繼段內(nèi)產(chǎn)生的,當它繼續(xù)傳到下一個中繼段當它繼續(xù)傳到下一個中繼段,也有可能再產(chǎn)生誤判也有可能再產(chǎn)生誤

4、判,但這但這種誤判把原來誤碼糾正過來的可能性極少。種誤判把原來誤碼糾正過來的可能性極少。 limenP產(chǎn)生錯誤碼元(個數(shù)) 傳輸?shù)目偞a元(個數(shù)) (4.1.2)1imeBeBiPP(4.1.3) ieBeBPmP(4.1.4) 3.抖動抖動 1) 抖動概念抖動概念 所謂抖動所謂抖動,是指在噪聲因素的影響下，數(shù)字信號的是指在噪聲因素的影響下，數(shù)字信號的有效瞬間相對于應生成理想時間位置的短時偏離。有效瞬間相對于應生成理想時間位置的短時偏離。 圖4.3 脈沖抖動的意義 發(fā)送脈沖 接收脈沖 抖動函數(shù)t1t2t3t4t5t1t2t3t4t5j(t)t 2) 抖動容限抖動容限 抖動容限一般是用峰抖動容限一

5、般是用峰峰抖動峰抖動Jp-p來描述的。它是指某個特定的抖動比特來描述的。它是指某個特定的抖動比特的時間位置相對于該比特抖動時的時間的時間位置相對于該比特抖動時的時間位置的最大部分偏離。位置的最大部分偏離。4.2 數(shù)字復接技術(shù)數(shù)字復接技術(shù) 4.2.1 數(shù)字多路通信原理數(shù)字多路通信原理 數(shù)字多路通信也叫做時分多路通信數(shù)字多路通信也叫做時分多路通信,所謂時分多路所謂時分多路通信通信,是利用多路信號是利用多路信號(數(shù)字信號數(shù)字信號)在信道上占有不同的在信道上占有不同的時間間隙來進行通信的。多路通信的基礎(chǔ)源于數(shù)學上時間間隙來進行通信的。多路通信的基礎(chǔ)源于數(shù)學上信號的正交性：信號的正交性： 2112( )

6、( )0ttFf tf t dt(4.2.1) 圖4.4 脈沖信號的正交 f1(t)At1t2T0tf2(t)0t1t2t3T0tt3 對于不是連續(xù)信號,如時分制中的脈沖信號,只能用離散和來代替以上積分,即 0120( )( )( )TtR Tf tf t(4.2.2) 根據(jù)離散和計算有1212012130122123( )( )( )( )( )( )( )( )( )0ttttttR Tf tftf tftf tftf tft(4.2.3) 如第如第2章章PCM脈沖編碼技術(shù)所述脈沖編碼技術(shù)所述,由抽樣定理把每由抽樣定理把每路話音信號按路話音信號按8000次次/s抽樣抽樣,對每個樣值編對每個

7、樣值編8位碼位碼,那么第那么第一個樣值到第二個樣值出現(xiàn)的時間一個樣值到第二個樣值出現(xiàn)的時間,即即1/8000s(=125s),稱為抽樣周期稱為抽樣周期T(=125s)。在這個。在這個T時間內(nèi)可間插許多時間內(nèi)可間插許多路信號直至路信號直至n路路,這就是時間的可分性這就是時間的可分性(離散性離散性),就能實就能實現(xiàn)許多路信號在現(xiàn)許多路信號在T時間內(nèi)的傳輸。其多路通信模型如圖時間內(nèi)的傳輸。其多路通信模型如圖4.5所示。所示。圖4.5 時分多路復用示意圖 m1(t)m2(t)12S1mn(t)n信道n12m1(t)mn(t)m2(t)S2 4.2.2 數(shù)字信號復接技術(shù)數(shù)字信號復接技術(shù) 數(shù)字復接數(shù)字復接

8、,就是利用時間的可分性就是利用時間的可分性,采用時隙疊加的采用時隙疊加的方法把多路低速的數(shù)字碼流方法把多路低速的數(shù)字碼流(支路碼流支路碼流),如圖如圖4.6(a)所示所示,在同一時隙內(nèi)合并成為高速數(shù)字碼流的過程。在同一時隙內(nèi)合并成為高速數(shù)字碼流的過程。 圖4.6 按位復接和按字復接示意圖(a)一次群(基群)；(b)二次群(按位數(shù)字復接)；(c)二次群(按字數(shù)字復接)CH1(第一路)10110101PCM30/32基群(1)PCM30/32基群(2)PCM30/32基群(3)PCM30/32基群(4)(a)PCM30/32基群(1)1 1 1 1 0 1 0 1 1 00 1 1 1 1 00

9、11 1 1 0 1 0 0 0 01 1 11 1(b)PCM30/32(1)CH1(c)1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 01 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1104.3 數(shù)字傳輸信號幀結(jié)構(gòu)數(shù)字傳輸信號幀結(jié)構(gòu) 幀結(jié)構(gòu)一般都采用由世界電信組織建議的統(tǒng)一格幀結(jié)構(gòu)一般都采用由世界電信組織建議的統(tǒng)一格式式,為保證數(shù)字通信系統(tǒng)正常工作為保證數(shù)字通信系統(tǒng)正常工作,在一幀的信號中應有在一幀的信號中應有以下基本信號以下基本信號: 幀同步信號幀同步信號(幀定位信號幀定位信號)及同步對告信號及同步對告信號; 信息信號信息信號; 其他特殊信號其他特殊信號(地址、信令、

10、糾錯等信號地址、信令、糾錯等信號); 勤務信號。勤務信號。4.3.1 PCM30/32路基群幀結(jié)構(gòu) 時隙信號作如下安排： 1) 30個話路時隙:TS1TS15,TS17TS31 2) 幀同步時隙:TS0 3) 信令復幀時隙:TS16 每一路時隙tc為1253.9321250.488328ccBTstsntTstsLnL碼字位數(shù)L=8,故每一位時隙tB為 (4.3.1) (4.3.2) 圖4.7 PCM30/32制式幀結(jié)構(gòu) 幀同步路話路話路信令路話路話路F15F0F1F2F15F01幀1復 幀16幀(2 ms)1幀32個路時隙125 s256比特8比特路時隙3.9 s話路話路TS0TS1TS15

11、TS16TS17TS31偶幀幀同步碼保留給國際用(目前固定為1)奇幀幀失步對告1001101111A111111保留給國內(nèi)用(目前固定為1)復幀同步碼1復幀對告碼00001 A211碼位 12345678F0幀F(xiàn)1幀 abcdabcdabcdabcdCH1信令碼CH17信令碼碼字8比特路時隙3.9 sF15幀CH15信令碼CH31信令碼同步：A10； A20失步：A11； A21數(shù)碼率 1328 80002048/BsBnLfn L fkb stT (4.3.3) 圖4.8 PCM30/32路系統(tǒng)方框圖 匯總碼型變換幀同步碼發(fā)生器發(fā)端定時分離幀同步碼檢出碼型反變換再生收端定時二線語音信號124

12、低通(發(fā))A/D低通(收)D/A單片集成編/解碼器12n信令碼數(shù)據(jù)信號發(fā)n21信令碼數(shù)據(jù)信號收四線信道 4.3.2 準同步數(shù)字復接準同步數(shù)字復接(PDH)系列幀結(jié)構(gòu)系列幀結(jié)構(gòu)(以以PCM30/32路為基礎(chǔ)路為基礎(chǔ)) 1. 準同步復接準同步復接(PDH)系列系列 根據(jù)不同需要和不同傳輸介質(zhì)的傳輸能力根據(jù)不同需要和不同傳輸介質(zhì)的傳輸能力,要有要有不同的話路數(shù)和不同的速率復接形成一個系列不同的話路數(shù)和不同的速率復接形成一個系列,由低由低向高逐級進行復接，這就是數(shù)字復接系列。倘若被復向高逐級進行復接，這就是數(shù)字復接系列。倘若被復接的幾個支路接的幾個支路(低等級支路信號低等級支路信號)是在同一高穩(wěn)定的時

13、是在同一高穩(wěn)定的時鐘控制下鐘控制下,它們的數(shù)碼率是嚴格相等的它們的數(shù)碼率是嚴格相等的,即各支路的碼即各支路的碼位是同步的。位是同步的。 表4.1 兩類速率復接系列比較表 2. 2.048Mb/s速率接口的(PDH)復接系列二次群幀結(jié)構(gòu) 圖4.9 數(shù)字復接示意圖 定時定時調(diào)整匯接分離恢復同步外時鐘(1)(2)(4)(3)(1)(2)(4)(3)低次群低次群高次群復接器分接器 在每支路復接時碼率究竟如何調(diào)整呢在每支路復接時碼率究竟如何調(diào)整呢?CCITT推薦推薦的 速 率 系 列的 速 率 系 列 P D H 二 次 群 速 率 為二 次 群 速 率 為 8 . 4 4 8 M b / s 。CCI

14、TTG.742推薦的正碼速調(diào)整推薦的正碼速調(diào)整(增加碼位增加碼位)準同步復接準同步復接系列系列PDH二次群的幀結(jié)構(gòu)中各支路的比特安排如圖二次群的幀結(jié)構(gòu)中各支路的比特安排如圖4.10(a)所示所示,它的復接幀如圖它的復接幀如圖4.10(b)所示所示,幀長幀長848比特比特,幀周期為幀周期為100.38s。 圖4.10 異步復接二次群幀結(jié)構(gòu)(a)基群支路插入碼及信息碼分配；(b)復接幀結(jié)構(gòu)636 637 638 639 640 641 642 643 644 645848429424 425 426 427 428213 214 215 216 21721210111213121234535410

15、6 107159 160 161212212比特 組53比特 組53比特 組53比特 組53比特F11F12F13信息碼50比特C11信息碼52比特C12信息碼52比特C13V1信息碼51比特(a)幀同步告警備用信息碼插入標志信息碼插入標志F11F21F23F33F43504200C11C21C31C41524208C12C22C32C42信息碼插入標志插入碼信息碼524208C13C23C33C43V1V2V3V4514204(b) 采用三位標志碼Cij便于多數(shù)判決以決定分接時“去塞與否,其正確判斷的概率為3333393(1)(1)213213 10100.999997eeeeePPPPP

16、當誤碼率Pe=10時,正確判斷的概率為 表4.2 34368kb/s復用幀結(jié)構(gòu) 表4.3 139264kb/s復用幀結(jié)構(gòu) 表4.4 PDH接口速率、碼型表 4.3.3 同步數(shù)字復接同步數(shù)字復接(SDH)系列幀結(jié)構(gòu)系列幀結(jié)構(gòu) 1. 同步數(shù)字復接系列同步數(shù)字復接系列SDH 通信容量越來越大通信容量越來越大,業(yè)務種類越來越多業(yè)務種類越來越多,傳輸?shù)男盘杺鬏數(shù)男盘枎捲絹碓綄拵捲絹碓綄?數(shù)字信號傳輸速率越來越高。這樣便會數(shù)字信號傳輸速率越來越高。這樣便會使使PDH復接的層次越來越多復接的層次越來越多,而在更高速率上的異步復而在更高速率上的異步復接接/分接需要采用大量的高速電路分接需要采用大量的高速電

17、路,這會使設(shè)備的成本、這會使設(shè)備的成本、體積和功耗加大體積和功耗加大,而且使傳輸?shù)男阅軔夯６沂箓鬏數(shù)男阅軔夯?2. SDH同步數(shù)字復接系列幀結(jié)構(gòu)同步數(shù)字復接系列幀結(jié)構(gòu) 按世界按世界ITUT2019年年G.707協(xié)議規(guī)范協(xié)議規(guī)范,SDH的數(shù)字的數(shù)字信號傳送幀結(jié)構(gòu)安排盡可能地使支路信號在一幀內(nèi)均信號傳送幀結(jié)構(gòu)安排盡可能地使支路信號在一幀內(nèi)均勻地、有規(guī)律地分布勻地、有規(guī)律地分布,以便于實現(xiàn)支路的同步復接、交以便于實現(xiàn)支路的同步復接、交叉連接、接入叉連接、接入/分出分出(上上/下下Add/Drop),并能同樣方并能同樣方便地直接接入便地直接接入/分出分出PDH系列信號。為此系列信號。為此,ITU

18、T采納采納了以字節(jié)了以字節(jié)(Byte)作為基礎(chǔ)的矩形塊狀幀結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)的矩形塊狀幀結(jié)構(gòu)(或稱頁面或稱頁面塊狀幀結(jié)構(gòu)塊狀幀結(jié)構(gòu)),如圖如圖4.11所示。所示。 圖4.11 SDH幀結(jié)構(gòu) 9270 N字節(jié)SOHAU-PTRSOH1234567893行1行5行STM-N凈負荷(含POH)傳輸方向9N261N270N例 1) 信息凈負荷區(qū)域信息凈負荷區(qū)域 信息凈負荷區(qū)域是幀結(jié)構(gòu)中存放各種信息負載的信息凈負荷區(qū)域是幀結(jié)構(gòu)中存放各種信息負載的地方。地方。 2) 段開銷區(qū)域段開銷區(qū)域 段開銷段開銷(SectionOverHead)是是STM幀結(jié)構(gòu)中為了保幀結(jié)構(gòu)中為了保證信息凈負荷正常、靈活傳送所必須的附加字

19、節(jié)證信息凈負荷正常、靈活傳送所必須的附加字節(jié),是供是供網(wǎng)絡運行、管理和維護使用的字節(jié)。網(wǎng)絡運行、管理和維護使用的字節(jié)。 3) 管理單元指針區(qū)域管理單元指針區(qū)域 管理單元指針用來指示信息凈負荷的第一個字節(jié)在管理單元指針用來指示信息凈負荷的第一個字節(jié)在STM幀中的準確位置幀中的準確位置,以便在接收端能正確地分接信息以便在接收端能正確地分接信息凈負荷信號。凈負荷信號。 4.4 數(shù)字傳輸信號的處理數(shù)字傳輸信號的處理4.4.1信道編碼變換信道編碼變換根據(jù)電纜信道的特根據(jù)電纜信道的特點及傳輸數(shù)字信號的要求點及傳輸數(shù)字信號的要求,要滿足以下幾個條件要滿足以下幾個條件:碼型中碼型中,高、低頻成分少高、低頻成分

20、少,無直流分量。無直流分量。在接收端便于定時提取。在接收端便于定時提取。碼型應具有一定的檢錯碼型應具有一定的檢錯(檢測誤碼檢測誤碼)才干。才干。設(shè)備簡單、易于實現(xiàn)。設(shè)備簡單、易于實現(xiàn)。 1.不歸零碼和歸零碼不歸零碼和歸零碼 通常通常,常見的碼型常見的碼型(脈沖波形脈沖波形)有不歸零碼有不歸零碼(NRZ)和歸和歸零碼零碼(RZ),對應波形及頻譜如圖對應波形及頻譜如圖4.12、4.13所示。所示。 圖4.12 單極性不歸零碼及功率譜A0110TB2TBs(t)101t3TB4TB5TB6TBPS(t)0fB2fB3fB4fBf圖4.13 單極性歸零碼及功率譜s(t)10110101TB2TB3TB

21、4TB5TB6TBtPS(t)02fBfB3fB4fBf2. 雙極性半占空碼(AMI) AMI碼編碼規(guī)律及頻譜如圖4.14所示。 圖4.14 AMI碼及功率譜 A010TB2TBs(t)0t3TB4TB5TB6TBPS(t)0fB2fB3fB4fBt111A 3. HDB3碼 HDB3碼是三階高密度雙極性碼的簡稱。HDB3碼保留了AMI碼的所有優(yōu)點,還可將連零碼限制在3個以內(nèi),克服了AMI碼如果長連零過多對提取定時不利的缺點。HDB3碼的功率譜與AMI碼類似。 圖4.15 HDB3編碼波形VVVV 4. CMI碼 準同步PDH四次群接口碼型采用傳號反轉(zhuǎn)碼(CMI),主要適用于光纖通信系統(tǒng)傳輸。

22、CMI碼編碼規(guī)則如表4.5所示。 表4.5 CMI碼編碼規(guī)則 4.4.2 擾碼與解擾碼擾碼與解擾碼 在數(shù)字光纖及數(shù)字衛(wèi)星通信等長途傳輸中在數(shù)字光纖及數(shù)字衛(wèi)星通信等長途傳輸中,為了保為了保證收端定時恢復證收端定時恢復,使原數(shù)字信息碼流中限制使原數(shù)字信息碼流中限制“0碼或碼或“1碼的長度碼的長度,并使并使“1與與“0出現(xiàn)的概率幾乎相出現(xiàn)的概率幾乎相等。等。 擾碼器原理實際上就是擾碼器原理實際上就是m序列與傳輸數(shù)字信息模序列與傳輸數(shù)字信息模二加二加,完成輸入數(shù)字序列的擾亂完成輸入數(shù)字序列的擾亂,這樣實現(xiàn)的擾碼器原理這樣實現(xiàn)的擾碼器原理框圖如圖框圖如圖4.16(a)所示。由圖可得擾碼器輸出序列所示。由

23、圖可得擾碼器輸出序列LK為為1122kkkknk nLdC LC LC L(4.4.1) 圖4.16 擾碼器原理方框圖 (a)擾碼器；(b)解擾器Lk1Lk2Lk iLk ndkLkC1C2CiCn(a)LknLkdkC1C2CiCn(b)Lk1Lk2Lk i 在接收端要恢復出原始數(shù)字序列在接收端要恢復出原始數(shù)字序列,需要一個結(jié)構(gòu)與需要一個結(jié)構(gòu)與發(fā)端相同的發(fā)端相同的m序列發(fā)生器與傳輸序列序列發(fā)生器與傳輸序列LK模二加實模二加實現(xiàn)解擾現(xiàn)解擾,其原理方框圖如圖其原理方框圖如圖4.16(b)所示。如圖中所示所示。如圖中所示,它它與擾碼器的反饋網(wǎng)絡相對應與擾碼器的反饋網(wǎng)絡相對應,可得到解擾方程為可得到

24、解擾方程為1122KKkknk ndLC LC LC L(4.4.2) 圖4.17 幀同步擾碼器功能圖DQSDQSDQSDQSDQSDQSDQSSTM -X時鐘幀脈沖數(shù)據(jù)輸入擾碼數(shù)據(jù)輸出 4.4.3 差錯控制差錯控制(糾錯編碼糾錯編碼) 1.差錯控制基本概念差錯控制基本概念 在數(shù)字信號傳輸過程中在數(shù)字信號傳輸過程中,由于信道受到噪聲或干擾由于信道受到噪聲或干擾的影響的影響,信號碼元的波形傳到接收端就可能會發(fā)生錯誤。信號碼元的波形傳到接收端就可能會發(fā)生錯誤。為了把這些錯誤減少到人們預期要求的最低限度為了把這些錯誤減少到人們預期要求的最低限度,人們?nèi)藗冊跀?shù)字碼流中加入一些附加碼元在數(shù)字碼流中加入一

25、些附加碼元(稱監(jiān)督碼元稱監(jiān)督碼元),并采用并采用一種特殊的編碼方式進行差錯控制。一種特殊的編碼方式進行差錯控制。 2. 差錯控制編碼基本原理差錯控制編碼基本原理 我們舉例來說明糾錯編碼的基本原理。如用兩位我們舉例來說明糾錯編碼的基本原理。如用兩位二進制碼組二進制碼組22=4可表示四種天氣情況可表示四種天氣情況:00晴晴,01云云,10陰陰,11雨雨,如果四組碼中任意錯一位碼如果四組碼中任意錯一位碼,則將一種天氣變則將一種天氣變?yōu)榱硪环N天氣。如果把碼組增加到為另一種天氣。如果把碼組增加到3位位23=8構(gòu)成碼組來構(gòu)成碼組來表示表示,則有則有 000晴晴 001云云 010陰陰 011雨雨 一般分組

26、碼用符號一般分組碼用符號(n,k)表示表示,其中其中,k是每組碼中信是每組碼中信息碼元數(shù)目息碼元數(shù)目,n為碼組的總位數(shù)為碼組的總位數(shù),又稱碼組的長度又稱碼組的長度(碼長碼長),附加碼元數(shù)為附加碼元數(shù)為r,又稱監(jiān)督碼元數(shù)。又稱監(jiān)督碼元數(shù)。r=n-k,如用如用ai表示碼表示碼位位,則糾錯編碼碼組結(jié)構(gòu)如圖則糾錯編碼碼組結(jié)構(gòu)如圖4.18所示。所示。 圖4.18 分組碼結(jié)構(gòu)圖an 1an 2an rarar 1a0k個信息碼r 個 監(jiān)督碼碼長n k r 3.差錯控制的編碼方式差錯控制的編碼方式 差錯控制的編碼方式一般分為三類差錯控制的編碼方式一般分為三類,一類稱為一類稱為“反反饋糾錯饋糾錯”,另一類稱為

27、另一類稱為“前向糾錯前向糾錯”,在此兩類基礎(chǔ)上派在此兩類基礎(chǔ)上派生出的第三類稱為生出的第三類稱為“混合糾錯混合糾錯”。 1) 反饋糾錯反饋糾錯 (1)奇偶監(jiān)督碼。奇偶監(jiān)督碼。 一般的奇偶監(jiān)督碼分兩種一般的奇偶監(jiān)督碼分兩種,一種叫奇數(shù)監(jiān)督一種叫奇數(shù)監(jiān)督,它的編它的編碼規(guī)則是在一個碼組中使碼規(guī)則是在一個碼組中使“1的數(shù)目為奇數(shù)。的數(shù)目為奇數(shù)。 123101nnnaaaaa(4.4.3) (2)行列監(jiān)督碼。行列監(jiān)督碼。 行列監(jiān)督碼是在前面奇偶監(jiān)督碼基礎(chǔ)上發(fā)展而來行列監(jiān)督碼是在前面奇偶監(jiān)督碼基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。行列監(jiān)督碼是二維奇偶監(jiān)督碼的。行列監(jiān)督碼是二維奇偶監(jiān)督碼,又稱為矩陣碼又稱為矩陣碼,它能它能用

28、以糾正突發(fā)差錯為目標的簡單編碼。矩陣碼原理如用以糾正突發(fā)差錯為目標的簡單編碼。矩陣碼原理如圖圖4.19所示。所示。圖4.19 矩陣碼原理圖(3) 自動要求重發(fā)ARQ(AntomaticRepeatRequest)。自動要求重發(fā)是一種實用的反饋糾正方法,如圖4.20所示。 圖4.20 ARQ系統(tǒng)編碼器和緩沖存儲器重發(fā)控制反饋信道正向信道輸出緩沖存儲器信源調(diào)制器解調(diào)器譯碼器收信者指令產(chǎn)生器含收/發(fā)設(shè)備、傳輸路徑與轉(zhuǎn)發(fā)器正確時輸出錯誤時刪除 2) 前向糾錯前向糾錯 (1)循環(huán)碼。循環(huán)碼。 循環(huán)碼是一種分組碼循環(huán)碼是一種分組碼,它是在嚴密的數(shù)學模型基礎(chǔ)上它是在嚴密的數(shù)學模型基礎(chǔ)上建立起來的建立起來的,

29、它有三個主要的數(shù)字特征它有三個主要的數(shù)字特征: 循環(huán)碼的碼組中循環(huán)碼的碼組中,任意兩個碼組之和任意兩個碼組之和(模二加模二加)必定必定為該碼組集合中的一個碼組。為該碼組集合中的一個碼組。 循環(huán)碼每個碼組中循環(huán)碼每個碼組中,各碼元之間存在一個循環(huán)依賴各碼元之間存在一個循環(huán)依賴關(guān)系。關(guān)系。 循環(huán)碼的碼組之間具有循環(huán)性循環(huán)碼的碼組之間具有循環(huán)性,即循環(huán)碼中任一組即循環(huán)碼中任一組循環(huán)一位循環(huán)一位(將最右端的碼移至左端或反之將最右端的碼移至左端或反之)以后仍為該碼以后仍為該碼組集合中的一個碼組。組集合中的一個碼組。 表4.6 循環(huán)碼示例 (2) 卷積碼。卷積碼。 卷積碼又稱連環(huán)碼卷積碼又稱連環(huán)碼,它與上

30、述的循環(huán)碼它與上述的循環(huán)碼(分組碼分組碼)不不同同,這種編碼也是在信碼之中插入監(jiān)督碼元這種編碼也是在信碼之中插入監(jiān)督碼元,但不實行分但不實行分組監(jiān)督組監(jiān)督,而是每一監(jiān)督碼元都要對前后的信息單元起監(jiān)而是每一監(jiān)督碼元都要對前后的信息單元起監(jiān)督作用。整個編督作用。整個編/解碼過程是一環(huán)扣一環(huán)連續(xù)地進行下解碼過程是一環(huán)扣一環(huán)連續(xù)地進行下去的去的,所以稱連環(huán)碼。所以稱連環(huán)碼。 4.數(shù)字加密技術(shù)數(shù)字加密技術(shù) 1)數(shù)字信號傳輸加密數(shù)字信號傳輸加密 在數(shù)字信息進入傳輸信道前進行加密處理在數(shù)字信息進入傳輸信道前進行加密處理,可以以可以以很小的代價很小的代價,換取對信息很大的安全保護。信息加密處換取對信息很大的安

31、全保護。信息加密處理是由各種加密算法來實現(xiàn)的。理是由各種加密算法來實現(xiàn)的。 2) 數(shù)字終端加密技術(shù)數(shù)字終端加密技術(shù) 對于特殊用戶的數(shù)字信號對于特殊用戶的數(shù)字信號,如銀行的數(shù)據(jù)信號、信如銀行的數(shù)據(jù)信號、信用卡的數(shù)字信號以及其他終端的數(shù)字信號，在加密后用卡的數(shù)字信號以及其他終端的數(shù)字信號，在加密后傳輸傳輸,收端予以認證即可。這就要求終端有一個安全模收端予以認證即可。這就要求終端有一個安全模塊塊(SM),能存放個人識別碼能存放個人識別碼IPN密鑰密鑰Ki和加密算法等信和加密算法等信息息,并帶有并帶有CPU,能執(zhí)行加密算法和認證等功能。能執(zhí)行加密算法和認證等功能。 4.5 數(shù)字信號的調(diào)制與解調(diào)數(shù)字信號

32、的調(diào)制與解調(diào) 4.5.1 數(shù)字信號的無線傳輸 數(shù)字信號通過空間以電磁波為載體傳輸?shù)綄Ψ?稱為無線傳輸。我們把要傳送的數(shù)字信號稱為數(shù)字基帶信號。攜帶數(shù)字基帶信號的電磁波為一振蕩波,通常稱為載波,最簡單的就是正弦波或余弦波f(t)=Asin(t+)。 4.5.2 數(shù)字信號的調(diào)制與解調(diào)數(shù)字信號的調(diào)制與解調(diào) 1. 三種基本調(diào)制方式三種基本調(diào)制方式 1) 幅移鍵控幅移鍵控 幅移鍵控就是數(shù)字信號振幅調(diào)制。幅移鍵控就是數(shù)字信號振幅調(diào)制。 2) 頻移鍵控頻移鍵控 頻移鍵控就是數(shù)字信號頻率鍵控。頻移鍵控就是數(shù)字信號頻率鍵控。 3) 相移鍵控相移鍵控 相移鍵控就是數(shù)字信號相位控制。相移鍵控就是數(shù)字信號相位控制。

33、圖4.21 二進制基帶碼的三種調(diào)制方式 (a)2ASK；(b)2FSK；(c)2PSK相乘器相乘器相加倒相fc1fc2相乘器(門電路)載波 fc(70 MHz)1.0s(t)基帶 f (t)1.01.0f(t)基帶信號0.1s(t)(a)(b)倒相相加相乘器相乘器載頻倒相(c)0fcs(t)輸出基帶信號(1.0)圖4.22 二進制基帶信號的調(diào)制波形1100110011ttttt數(shù)字序列bks(t)s(t)(a) 2ASK(b) 2FSK(c) 2PSK(d) 2DPSKs(t)s(t) 2. 二相相對調(diào)相與解調(diào)二相相對調(diào)相與解調(diào) 所謂相對調(diào)相所謂相對調(diào)相,不是像絕對調(diào)相那樣對應數(shù)字信號不是像絕

34、對調(diào)相那樣對應數(shù)字信號“1和和“0以固定的相位關(guān)系以固定的相位關(guān)系,而是一種相對的關(guān)系而是一種相對的關(guān)系,其調(diào)制規(guī)律為其調(diào)制規(guī)律為:當遇到基帶信號當遇到基帶信號“1碼時碼時,載波的相位載波的相位相對于前一個碼元相位改變相對于前一個碼元相位改變(即倒相即倒相)；當遇到；當遇到“0碼時碼時,載波的相位相對于前一個碼元相位不變。此規(guī)律載波的相位相對于前一個碼元相位不變。此規(guī)律也可反用之。也可反用之。 圖4.23 2DPSK信號的調(diào)制與解調(diào)(a)調(diào)制器原理方框圖；(b)解調(diào)器原理框圖碼變換電路絕對調(diào)相電路基帶信號絕對碼相對碼2DPSK已調(diào)波相乘器低通、判決碼型反變換全流整流窄帶濾波限幅二分頻(a)s(

35、t)s(t)2fc相干載波基帶信號(b) 3. 四相相對調(diào)相與解調(diào)四相相對調(diào)相與解調(diào) (1)四相相對調(diào)制四相相對調(diào)制(QPSK)方式。方式。 QPSK采用采用“反射編碼反射編碼”(格雷碼格雷碼)相位邏輯編碼方相位邏輯編碼方法法,這種方法用得較多。圖這種方法用得較多。圖4.24是是QPSK調(diào)制器的組成調(diào)制器的組成框圖框圖(圖圖(a)和工作原理矢量圖和工作原理矢量圖(圖圖(b)。圖。圖4.25為為QPSK相干解調(diào)方框圖。相干解調(diào)方框圖。 圖4.24 QPSK調(diào)制器(a)4PSK框圖；(b)矢量圖 電平產(chǎn)生載 波發(fā)生器 90電平產(chǎn)生串/并轉(zhuǎn)換I(t)ai二進制信息bkCkA cosfctA sin2

36、fctQ(t)已調(diào)信號01(1)00(0)11(2)cosct10(3)sinct相移圖4.25 QPSK相干解調(diào)器 LPF位定時恢復LPF判決判決載波恢復 90并/串變換QPSK信號I(t)Q(t)二進制信息LPF： 低通濾波相移 (2) OK-QPSK調(diào)制方式。 在衛(wèi)星通信中還使用一種OK-QPSK調(diào)制方式。 OK-QPSK調(diào)制方式是偏移四相相移調(diào)制方式,主要在衛(wèi)星通信中應用。 圖4.26 OK-QPSK的碼序列時間ss2時間同相(I)通路數(shù)據(jù)正交(Q)通路數(shù)據(jù) 采用這種調(diào)制方式后,前后碼元之間只有0、90、-90三種相位變化,從而克服了因180相位變化帶來的缺點。OK-QPSK調(diào)制器、解調(diào)器的組成方框圖如圖4.27所示。 圖4.27 OK-QPSK調(diào)制器、解調(diào)器的組成方框圖差分編碼調(diào)制器調(diào)