數(shù)字通信總復(fù)習(xí)(第3版教材)春

1、第1章概述一、模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn) 模擬信號(hào)一一幅度取值是連續(xù)的 數(shù)字信號(hào)一一幅度取值是離散的、模擬通信與數(shù)字通信-模擬通信一一以模擬信號(hào)的形式傳遞消息采用頻分復(fù)用實(shí)現(xiàn)多路通信 數(shù)字通信一一以數(shù)字信號(hào)的形式傳遞消息采用時(shí)分復(fù)用實(shí)現(xiàn)多路通信三、數(shù)字通信的構(gòu)成各局部的作用分別是什么？例如：發(fā)端低通、收端低通。四、數(shù)字通信的特點(diǎn)1、抗干擾能力強(qiáng)，無噪聲積累2、便于加密處理3、采用時(shí)分復(fù)用實(shí)現(xiàn)多路通信4、設(shè)備便于集成化、小型化5、占用頻帶較寬五、數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)有效性指標(biāo)信息傳輸速率、符號(hào)傳輸速率、頻帶利用率可靠性指標(biāo)誤碼率、信號(hào)抖動(dòng)例1、設(shè)信號(hào)碼元時(shí)間長度為 6 10 7s，當(dāng)1采用4

2、電平傳輸時(shí)，求信息傳輸速率和符 號(hào)傳輸速率。2假設(shè)系統(tǒng)的帶寬為 2000 kHz ,求頻帶利用率為多少 bit /s/Hz。解：1符號(hào)傳輸速率為Nb丄tB6 10 71.67 106 Bd數(shù)據(jù)傳信速率為Rb NBlog2M 1.67 106 log24 3.34Mbit /s信息傳輸速率頻帶寬度3.34 10632000 101.67bit /s/ Hz例2、接上題，假設(shè)傳輸過程中 2秒誤1個(gè)比特，求誤碼率誤比特率 解：誤碼率誤比特率=過失比特?cái)?shù)/傳輸總比特?cái)?shù)12 3.34 1061.5 10第2章語音信號(hào)編碼一一脈沖編碼調(diào)制 PCM語音信號(hào)編碼的根本概念一、語聲信號(hào)編碼的概念語聲信號(hào)編碼一一

3、模擬語音信號(hào)的數(shù)字化二、語聲信號(hào)編碼的分類波形編碼一一根據(jù)語音信號(hào)波形的特點(diǎn)，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。常見的有PCM DPCMADPCM DM等。參量編碼一一提取語音信號(hào)的一些特征參量，對(duì)其進(jìn)行編碼。LPC等聲碼器屬于參量編碼。混合編碼一一介于波形編碼和參量編碼之間的一種編碼。子帶編碼屬于混合編碼。2.2脈沖編碼調(diào)制PCM、脈沖編碼調(diào)制PCM通信系統(tǒng)的構(gòu)成PCM的概念一一對(duì)模擬信號(hào)的瞬時(shí)抽樣值量化、編碼，以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。PCMi!信系統(tǒng)的構(gòu)成話音抽PAM倍號(hào)樣信號(hào)M 量優(yōu)值媒PCM 再生PCM 再 懈PAW佰號(hào)低恬育 化 碼中醛生I碼晅f通石/複酸蕓換<A/D孌換信道一»

4、;-模/數(shù)喪換尸“ D/A變換*hl 2.2 PCM週信罷統(tǒng)援芾傳輛二、抽樣1、 抽樣的概念：模擬信號(hào)ft在時(shí)間上離散化PAM信號(hào)fst2、 低通型信號(hào)f0B的抽樣抽樣定理 fs 2fM 留有一定寬度的防衛(wèi)帶fs 2fM不滿足抽樣定理的后果一一不滿足抽樣定理的后果是PAM信號(hào)產(chǎn)生折疊噪聲，收端就無法用低通濾波器準(zhǔn)確地恢復(fù)原模擬語音信號(hào)。語音信號(hào)的抽樣頻率為fs = 8000 Hz , T 125 s抽樣信號(hào)的頻譜：頻率成分有原始頻帶f0s fM , nfs的上、下邊帶。例一模擬信號(hào)頻譜如以下圖所示，求其滿足抽樣定理時(shí)的抽樣頻率，并畫出抽樣信號(hào)的頻譜設(shè) fs 2fM。Fs(n02 6解：f0 2

5、kHz, fM 6kHz, BfMf0 6 2 4kHzfo B此信號(hào)為低通型信號(hào)滿足抽樣定理時(shí)，應(yīng)有fs 2fM 2 6 12kHzFs(r)/_下一上N /二下/I n02 (J10 141&22 2&30'一次下邊帶：fs-原始頻帶=12-2S6=6s 10一次上邊帶：fs+原始頻帶=12+ 2 s 6=14s 18二次下邊帶：2 fs-原始頻帶=24-2s6=18s22二次上邊帶：2 fs+原始頻帶=24+ 2 s 6=26s 303、帶通型信號(hào)f0 B的抽樣抽樣定理勺叢 fs 經(jīng)n (fo)In 1nB假設(shè)n次下邊帶、(n +1)次下邊帶與原始頻帶間隔相等，那

6、么2(fo fM)f s2n 1抽樣信號(hào)的頻譜：頻率成分有原始頻帶f0 s fM , nfs的上、下邊帶。三、量化量化的概念：PAM言號(hào)樣值在幅度上離散化量化值量化分為一均勻量化1、均勻量化均勻量化的特點(diǎn)一一大小信號(hào)的量化間隔相等2U"N量化特性：量化器的輸出量化值與量化輸入樣值之間是一個(gè)均勻的階梯關(guān)系。即在 量化區(qū)內(nèi)即從一 U十U均分為N等份。均勻量化的缺點(diǎn)一一在N或|丨大小適當(dāng)時(shí)，均勻量化小信號(hào)的量化信噪比太小，不滿足要求，而大信號(hào)的量化信噪比擬大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足要求為了解決這個(gè)問題，假設(shè)仍采用均勻量化，那么編碼復(fù)雜、信道利用率下降。解決方法一一采用非均勻量化2、非均勻量化非均勻量化的

7、宗旨一一在不增大量化級(jí)數(shù)N的前提下，禾U用降低大信號(hào)的量化信噪比來提高小信號(hào)的量化信噪比。非均勻量化的特點(diǎn)一一小信號(hào)的量化間隔小，大信號(hào)的量化間隔大。 實(shí)現(xiàn)非均勻量化的方法模擬壓擴(kuò)法直接非均勻編解碼法一一概念一般采用3、量化信噪比1定義式：S(S/Nq)dB 10lg(dB)2均勻量化信噪比忽略過載區(qū)內(nèi)的量化噪聲功率(S/Nq)均勻 20lg 3N 20lg Xe曲線例、畫出I 9的均勻量化信噪比曲線忽略過載區(qū)內(nèi)的量化噪聲功率 解：9I 9,N2512(S/Nq)均勻 20lg -3 N 20lgXe20Ig 3 512 20lgxe 59 20lg xeJ/.60S9©/-30/-

8、2Q-'：!/J1111II-10-60-50-40 QD -20-1003非均勻量化信噪比忽略過載區(qū)內(nèi)的量化噪聲功率 A律壓縮特性oa+ab A律壓縮特性A律壓縮特性的非均勻量化信噪比例、畫出丨8, A 87.6的A律壓縮特性的非均勻量化信噪比曲線忽略過載區(qū)內(nèi)的量化噪聲功率。解:丨 8,N256, A 87.6(S/Nq)均勻 20lg . 3 N 20lgx20 Ig 3 256 20lg x 53 20 lg xAln A20©187.6ln 87.624(20lg x 39dB)11 ln A20lgx201Jln 87.620lg x15 20lg x(39dB 2

9、0lgx 0)(oa 段：020lgx20lg87.639dBab 段：丄 x 1 39dB 20lg x 0)A4A律13折線壓縮特性 P37圖2-23四、編碼與解碼1、二進(jìn)制碼組及編碼的根本概念、折疊二進(jìn)制碼1二進(jìn)制碼組：一般二進(jìn)制碼、循環(huán)二進(jìn)制碼格雷碼2編碼的根本概念編碼是把模擬信號(hào)樣值變換成對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼組。2、A律13折線的碼字安排采用折疊二進(jìn)碼編碼各量化段的電平范圍、起始電平、量化間隔P38表2-5過載電壓U 2048碼字安排82939435363738段落碼與段內(nèi)碼合在一起稱為幅度碼極性碼 段落碼段內(nèi)碼非線性碼線性碼3、A律13折線編碼方法例1: A律13折線編碼器，| 8，一個(gè)

10、樣值為is 93 ，試將其編成相應(yīng)的碼字。注:例2：某A律13折線編碼器，I 8，一個(gè)樣值為 比301 ，試將其編成相應(yīng)的碼字。樣值寫成Us,取絕對(duì)值后為Us4、碼字的對(duì)應(yīng)電平絕對(duì)值 碼字電平編碼電平編碼器輸出的碼字所對(duì)應(yīng)的電平。IcI Bi(a5 23a622a721a820)解碼電平解碼器的輸出電平。編碼誤差ec解碼誤差eDId Is例：接上題求其編碼誤差與解碼誤差。 編碼電平：1 B4(23a522a621a720a8)64(81)92編碼誤差:IcIs9293解碼電平:92942解碼誤差:eD94935、逐次漸近型編碼器1根本結(jié)構(gòu)由兩局部組成：碼字判決與碼形成電路一一編各位碼本地解碼器

11、一一產(chǎn)生判定值2本地解碼器 串/并變換記憶電路一一將先行碼a2a7丨的狀態(tài)反應(yīng)回來，并行輸出M 2M 8M 2M 8與反應(yīng)碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系:對(duì)于先行碼已編好的碼：Mjai對(duì)于當(dāng)前碼正準(zhǔn)備編的碼：Mj 1對(duì)于后續(xù)碼尚未編的碼：Mi 0 7 /11變換7/11變換的作用一一將 7位非線性幅度碼 M2M 8轉(zhuǎn)換為11位線性幅度碼 Bi s Bn。7/11變換的目的一一為了產(chǎn)生判定值假設(shè)干個(gè)恒流源相加，要得到11個(gè)恒流源，所以要7/11變換。7/11變換的方法例1、某7位非線性幅度碼為1 1 0 1 0 1 0，將其轉(zhuǎn)換為11位線性幅度碼。512解：11位線性幅度碼為0 1 1 0 1 0 0 0 0 0

12、 0B 2 5126、A律13折線解碼器7/12變換的目的一一編碼電平等于11個(gè)恒流源中的假設(shè)干個(gè)恒流源相加，為了保證收端解碼后的量化誤差不超過，在收端應(yīng)參加 的補(bǔ)差項(xiàng)，即解碼電平等于編碼電平加2 2。而第1、2兩段的 二不在11個(gè)恒流源范圍內(nèi)，要增加一個(gè)恒流源B12，所以2 2 2應(yīng)進(jìn)行7/12變換。7/12變換的方法一一在 7/11變換的根底上增加一個(gè)“1 。A律13折線解碼器輸出的是解碼電平，它約等于PAM信號(hào)。例1、某7位非線性幅度碼為1 1 01 0 1 0，將其轉(zhuǎn)換為12位線性幅度碼。解：12位線性幅度碼為0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0第4章時(shí)分多路復(fù)用及PCM30

13、/32路系統(tǒng)4.1時(shí)分多路復(fù)用通信一、時(shí)分多路復(fù)用的概念利用各路信號(hào)在信道上占有不同時(shí)間間隔的特征來分開各路信號(hào)的。二、PCM寸分多路復(fù)用通信系統(tǒng)的構(gòu)成P100發(fā)端低通濾波器的作用保持的目的抽樣門的作用一一抽樣、合路。分路門的作用一一分路。接收低通濾波器的作用一一重建或近似地恢復(fù)原模擬語音信號(hào)幾個(gè)概念：1幀、路時(shí)隙tc 1、位時(shí)隙tB LnI4.2 PCM30/32 路系統(tǒng)、PCM30/32路系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu) P106 圖4-9位同步的目的一一保證收端正確識(shí)別每一位碼元。幀同步的目的一一保證收發(fā)兩端相應(yīng)各話路要對(duì)準(zhǔn)。復(fù)幀同步的目的一一保證收發(fā)兩端各路信令碼在時(shí)間上對(duì)準(zhǔn)。各時(shí)隙的作用幀同步碼型及傳輸位

14、置、復(fù)幀同步碼型及傳輸位置、30路信令碼的傳輸標(biāo)志信號(hào)的抽樣頻率、抽樣周期標(biāo)志信號(hào)抽樣后，編 4位碼abed信令碼abed不能同時(shí)編為0000碼，否那么就無法與復(fù)幀同步碼區(qū)分開。例1、計(jì)算PCM30/32路系統(tǒng)I8丨的路時(shí)隙、位時(shí)隙和數(shù)碼率。T 125 s解：路時(shí)隙tc T 竺？ 3.91 sn 32t 3 91 s位時(shí)隙tB 乞 39丄蘭 0.488 sl 8數(shù)碼率fBfs n l 8000 32 8 2048kbit/s例2、PCM30/32路系統(tǒng)中，第25話路在哪一時(shí)隙中傳輸？第25路信令碼的傳輸位置在什么地方？解：第25話路在幀結(jié)構(gòu)中的傳輸位置為T&6第25路信令碼在幀結(jié)構(gòu)中的

15、傳輸位置為F10幀TSI6后4位碼、PCM30/32路定時(shí)系統(tǒng)發(fā)端定時(shí)系統(tǒng)時(shí)鐘CP、位脈沖、路脈沖、復(fù)幀脈沖的頻率及作用 收端定時(shí)系統(tǒng)收端時(shí)鐘的獲得一一定時(shí)鐘提取三、PCM30/32各幀同步系統(tǒng)1、幀同步的實(shí)現(xiàn)方法 P112 對(duì)幀同步系統(tǒng)的要求幀同步建立的時(shí)間要短 幀同步系統(tǒng)的穩(wěn)定性要好2、前、前方保護(hù)1前方保護(hù)作用 P112保護(hù)時(shí)間公式前提狀態(tài)同步狀態(tài)2前方保護(hù)作用保護(hù)時(shí)間公式前提狀態(tài)捕捉狀態(tài)3、幀同步系統(tǒng)的工作原理P113 圖 4-15四、PCM30/32路系統(tǒng)的構(gòu)成P119 圖 4-20差動(dòng)變量器差動(dòng)系統(tǒng)的作用一一2/4線轉(zhuǎn)換標(biāo)志信號(hào)發(fā)輸出的有：30路信令碼、復(fù)幀同步碼和復(fù)幀對(duì)告碼第5章

16、數(shù)字信號(hào)復(fù)接準(zhǔn)同步體系-PDH數(shù)字復(fù)接的根本概念、準(zhǔn)同步數(shù)字體系PDH根本概念、PCMt用和數(shù)字復(fù)接形成二以上的高次群的方法PCM復(fù)用一一概念 P123高次群的形成一般不用一一原因數(shù)字復(fù)接概念、數(shù)字復(fù)接的實(shí)現(xiàn)按位復(fù)接按字復(fù)接PDH大多采用按位復(fù)接。四、數(shù)字復(fù)接的同步數(shù)字復(fù)接要解決兩個(gè)問題:-同步-復(fù)接五、數(shù)字復(fù)接的方法及系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)字復(fù)接的方法同步復(fù)接 異步復(fù)接概念 P129PDH大多采用異步復(fù)接5.1.2 同步復(fù)接與異步復(fù)接一、同步復(fù)接需要碼速變換概念P127二、異步復(fù)接需要碼速調(diào)整1、碼速調(diào)整與恢復(fù)碼速調(diào)整和碼速變換的區(qū)別P1312、異步復(fù)接二次群幀結(jié)構(gòu)異步復(fù)接二次群的幀周期為100. 38

17、卩s幀長度為848bit 4 X 205= 820bit 最少為信息碼丫 28bit的插入碼最多28bit插入碼具體安排 P131表5-2各一次群在100.38 s內(nèi)插入碼及信息碼分配情況第一個(gè)基群支路插入碼及信息碼分配情況如P131圖5-9(a)所示。幀結(jié)構(gòu)圖圖5-9(b)卩s內(nèi)插入碼有67個(gè) “ 碼速調(diào)整用的插入碼有01個(gè)最多1個(gè)I插入標(biāo)志碼有3個(gè)二次群1幀內(nèi)插入碼有2428個(gè)最多28個(gè)碼速調(diào)整用的插入碼有 04個(gè)最多4個(gè)插入標(biāo)志碼有12個(gè)信息碼最少為820個(gè)插入標(biāo)志碼的作用P132每個(gè)支路采用三位插入標(biāo)志碼的目的5.1.3 PCM零次群和PCM高次群、PCM零次群概念64kbit / s

18、速率的復(fù)接數(shù)字信號(hào)用途一一一既可傳送語音亦可傳送數(shù)據(jù)。、PCM高次群PCM高次群的形成異步復(fù)接三次群4 個(gè)二次群4個(gè)三次群按位復(fù)接 * 四次群高次群的接口碼型PCM一、二、三次群的接口碼型為 HDB3碼PCM四次群的接口碼型為 CMI碼5.2同步數(shù)字體系(SDH)521 SDH的根本概念1、SDH的概念 P1402、SDH的特點(diǎn) P140 最核心的特點(diǎn)5.2.2 SDH的速率體系P141 表 5-45.2.3 SDH的根本網(wǎng)絡(luò)單元終端復(fù)用器TM分插復(fù)用器ADM數(shù)字交叉連接設(shè)備DXCP145圖5-22，幾個(gè)概念:SDH網(wǎng)元單元在SDH網(wǎng)中的連接方式, 再生段、復(fù)用段、通道5.2.4 SDH的幀結(jié)

19、構(gòu)P146 圖 5-24幀周期為幀長度為125 卩 s9X 270 X N個(gè)字節(jié)或 9X 270 X NX 8個(gè)比特9 270 N 8STM-N的速率=(Mbit / S)125三個(gè)主要區(qū)域及作用P147SOH AU-PTR等的容量速率的計(jì)算例、由STM-1幀結(jié)構(gòu)計(jì)算出STM-1的速率。SOH的速率。AU-PTR的速率。 解：STM-1的幀周期為125卩s幀長度為9X 270 X 8比特，9 270 8155.520Mbit/s125 SOH的速率為8 9 84.608Mbit /s125 AU-PTR的速率為9 80.576Mbit / s125第6章數(shù)字信號(hào)傳輸6.1數(shù)字信號(hào)傳輸根本理論基

20、帶傳輸一一未經(jīng)調(diào)制變換的基帶數(shù)字信號(hào)直接在電纜信道上傳輸。頻帶傳輸一一P1816.2傳輸碼型一、對(duì)基帶傳輸碼型的要求P189二、常見的傳輸碼型1、 單極性不歸零碼即 NRZ碼不適合基帶傳輸2、 單極性歸零碼即 RZ碼一一不適合基帶傳輸3、AMI 碼AMI碼根本符合要求，適合作為基帶傳輸碼型。AMI碼的缺點(diǎn)一一如果長連“ 0過多，對(duì)定時(shí)鐘提取不利。 為了克服這一缺點(diǎn)，引出了HDB3碼。二進(jìn)碼+血I碼例、二進(jìn)碼序列如下，將其轉(zhuǎn)換為AMI碼。二進(jìn)碼序列：1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1AMI 碼： +1-10+1 0-1 0 0+1-1 + 1 0-14、HDB3碼二進(jìn)碼 HDB3

21、碼HDB3碼碼型變換規(guī)那么 P192HDB3碼碼型反變換的原那么193例1、二進(jìn)碼序列如下，將其轉(zhuǎn)換為HDB3碼。二進(jìn)碼序列：1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1HDB3碼：V+ 解： 二進(jìn)碼序列 ：1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1HDB3碼：V+ -1 0+1 B-0 0V-+1-1+1 0 0 0V+B-0 0 V-0 +1例2、設(shè)接收到的HDB3碼如下不包括參考點(diǎn)，將其復(fù)原為二進(jìn)碼序列。HDB3碼：+1 0 0 0+1 0-1+1 0 0-1 0 0 0-1+1 0 0+1 0-1解：HDB3碼+1：0 0 0+1 0-1 + 1 0 0 - 0 0 0 -1 + 1 0 0+1 0-1! IU I二進(jìn)碼序列 ：1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 15、CMI碼二進(jìn)碼 CMI碼CMI碼變換規(guī)那么 P193表6-1例1、二進(jìn)碼序列如下，將其轉(zhuǎn)換為CMI碼。二進(jìn)碼序列：1 1 0 1 0 1 0 0