數(shù)字通信系統(tǒng)概述82學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)(xtng)概述概述82第一頁，共81頁。圖4.1 數(shù)字通信系統(tǒng)(xtng) 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)第2頁/共81頁第二頁，共81頁。1BfN bM(4.1.1) 第3頁/共81頁第三頁，共81頁。第4頁/共81頁第四頁，共81頁。圖4.2 噪聲(zoshng)疊加在數(shù)字信號(hào)上的波形 A2A“1”碼“0”碼0TB判決門限電平U門t第5頁/共81頁第五頁，共81頁。limenP產(chǎn)生(chnshng)錯(cuò)誤碼元(個(gè)數(shù)) 傳輸(chun sh)的總碼元(個(gè)數(shù)) (4.1.2)1imeBeBiPP(4

2、.1.3) ieBeBPmP(4.1.4) 第6頁/共81頁第六頁，共81頁。第7頁/共81頁第七頁，共81頁。圖4.3 脈沖抖動(dòng)(dudng)的意義 發(fā)送脈沖 接收脈沖 抖動(dòng)函數(shù)t1t2t3t4t5t1t2t3t4t5j(t)t第8頁/共81頁第八頁，共81頁。第9頁/共81頁第九頁，共81頁。2112( )( )0ttFf tf t dt(4.2.1) 第10頁/共81頁第十頁，共81頁。圖4.4 脈沖(michng)信號(hào)的正交 f1(t)At1t2T0tf2(t)0t1t2t3T0tt3第11頁/共81頁第十一頁，共81頁。0120( )( )( )TtR Tf tf t(4.2.2)

3、根據(jù)(gnj)離散和計(jì)算有1212012130122123( )( )( )( )( )( )( )( )( )0ttttttR Tf tf tf tf tf tf tf tf t(4.2.3) 第12頁/共81頁第十二頁，共81頁。路通信模型如圖路通信模型如圖4.5所示。所示。第13頁/共81頁第十三頁，共81頁。圖4.5 時(shí)分(shfn)多路復(fù)用示意圖 m1(t)m2(t)12S1mn(t)n信道n12m1(t)mn(t)m2(t)S2第14頁/共81頁第十四頁，共81頁。第15頁/共81頁第十五頁，共81頁。 圖4.6 按位復(fù)接和按字復(fù)接示意圖(a)一次群(基群)；(b)二次群(按位數(shù)字

4、(shz)復(fù)接)；(c)二次群(按字?jǐn)?shù)字(shz)復(fù)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 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 0 110第16頁/共81頁第十六頁，共81頁。第17頁/共81頁第十七頁，共81頁。1253.9321250

5、.488328ccBTstsntTstsLnL碼字位數(shù)L=8,故每一位時(shí)隙(sh x)tB為 (4.3.1) (4.3.2) 第18頁/共81頁第十八頁，共81頁。圖4.7 PCM30/32制式(zh sh)幀結(jié)構(gòu) 幀同步路話路話路信令路話路話路F15F0F1F2F15F01幀1復(fù) 幀16幀(2 ms)1幀32個(gè)路時(shí)隙125 s256比特8比特路時(shí)隙3.9 s話路話路TS0TS1TS15TS16TS17TS31偶幀幀同步碼保留給國際用(目前固定為1)奇幀幀失步對(duì)告1001101111A111111保留給國內(nèi)用(目前固定為1)復(fù)幀同步碼1復(fù)幀對(duì)告碼00001 A211碼位 12345678F0幀

6、F1幀 abcdabcdabcdabcdCH1信令碼CH17信令碼碼字8比特路時(shí)隙3.9 sF15幀CH15信令碼CH31信令碼同步：A10； A20失步：A11； A21第19頁/共81頁第十九頁，共81頁。數(shù)碼(shm)率 1328 80002048/BsBnLfn L fkb stT (4.3.3) 第20頁/共81頁第二十頁，共81頁。圖4.8 PCM30/32路系統(tǒng)(xtng)方框圖 匯總碼型變換幀同步碼發(fā)生器發(fā)端定時(shí)分離幀同步碼檢出碼型反變換再生收端定時(shí)二線語音信號(hào)124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(hào)發(fā)n21信令碼數(shù)據(jù)信號(hào)收四線信道第21頁/

7、共81頁第二十一頁，共81頁。(號(hào)號(hào))是在同一高穩(wěn)定的時(shí)鐘控是在同一高穩(wěn)定的時(shí)鐘控制下制下,它們的數(shù)碼率是嚴(yán)格相它們的數(shù)碼率是嚴(yán)格相等的等的,即各支路的碼位是同步即各支路的碼位是同步的。的。第22頁/共81頁第二十二頁，共81頁。表4.1 兩類速率復(fù)接系列(xli)比較表 第23頁/共81頁第二十三頁，共81頁。 圖4.9 數(shù)字(shz)復(fù)接示意圖 定時(shí)定時(shí)調(diào)整匯接分離恢復(fù)同步外時(shí)鐘(1)(2)(4)(3)(1)(2)(4)(3)低次群低次群高次群復(fù)接器分接器第24頁/共81頁第二十四頁，共81頁。第25頁/共81頁第二十五頁，共81頁。 圖4.10 異步復(fù)接二次群幀結(jié)構(gòu)(a)基群支路插入(c

8、h r)碼及信息碼分配；(b)復(fù)接幀結(jié)構(gòu)636 637 638 639 640 641 642 643 644 645848429424 425 426 427 428213 214 215 216 217212101112131212345354106 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(biāo)志信息碼插入標(biāo)志F11F21F23F33F43504200C11C21C31C41524208C12C22C32C42信息碼

9、插入標(biāo)志插入碼信息碼524208C13C23C33C43V1V2V3V4514204(b)第26頁/共81頁第二十六頁，共81頁。3333393(1)(1)213213 10100.999997eeeeePPPPP 當(dāng)誤碼率Pe=10時(shí),正確判斷(pndun)的概率為第27頁/共81頁第二十七頁，共81頁。 表4.2 34368kb/s復(fù)用(f yn)幀結(jié)構(gòu) 第28頁/共81頁第二十八頁，共81頁。表4.3 139264kb/s復(fù)用(f yn)幀結(jié)構(gòu) 第29頁/共81頁第二十九頁，共81頁。表4.4 PDH接口(ji ku)速率、碼型表 第30頁/共81頁第三十頁，共81頁。,使設(shè)備的成本、體

10、積和功耗加使設(shè)備的成本、體積和功耗加大大,而且使傳輸而且使傳輸(chun sh)的的性能惡化。性能惡化。第31頁/共81頁第三十一頁，共81頁。c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)(或稱頁面塊狀幀結(jié)構(gòu)或稱頁面塊狀幀結(jié)構(gòu)),如圖如圖4.11所示。所示。第32頁/共81頁第三十二頁，共81頁。 圖4.11 SDH幀結(jié)構(gòu)(jigu) 9270 N字節(jié)SOHAU-PTRSOH1234567893行1行5行STM-N凈負(fù)荷(含POH)傳輸方向9N261N270N例第33頁/共81頁第三十三頁，共81頁。第34頁/共81頁第三十四頁，共81頁。第35頁/共81頁第三十五頁，共81頁。n設(shè)備簡

11、單、易于設(shè)備簡單、易于(yy)實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。第36頁/共81頁第三十六頁，共81頁。第37頁/共81頁第三十七頁，共81頁。圖4.12 單極性不歸零碼及功率(gngl)譜A0110TB2TBs(t)101t3TB4TB5TB6TBPS(t)0fB2fB3fB4fBf第38頁/共81頁第三十八頁，共81頁。圖4.13 單極性歸零碼及功率(gngl)譜s(t)10110101TB2TB3TB4TB5TB6TBtPS(t)02fBfB3fB4fBf第39頁/共81頁第三十九頁，共81頁。圖4.14 AMI碼及功率(gngl)譜 A010TB2TBs(t)0t3TB4TB5TB6TBPS(t)0fB2f

12、B3fB4fBt111A第40頁/共81頁第四十頁，共81頁。第41頁/共81頁第四十一頁，共81頁。 圖4.15 HDB3編碼(bin m)波形VVVV第42頁/共81頁第四十二頁，共81頁。表4.5 CMI碼編碼(bin m)規(guī)則 第43頁/共81頁第四十三頁，共81頁。圖可得擾碼器輸出序列圖可得擾碼器輸出序列LK為為1122kkkknk nLdC LC LC L(4.4.1) 第44頁/共81頁第四十四頁，共81頁。圖4.16 擾碼器原理(yunl)方框圖 (a)擾碼器；(b)解擾器Lk1Lk2Lk iLk ndkLkC1C2CiCn(a)LknLkdkC1C2CiCn(b)Lk1Lk2

13、Lk i第45頁/共81頁第四十五頁，共81頁。1122KKkknk ndLC LC LC L(4.4.2) 第46頁/共81頁第四十六頁，共81頁。圖4.17 幀同步(tngb)擾碼器功能圖DQSDQSDQSDQSDQSDQSDQSSTM-X時(shí)鐘幀脈沖數(shù)據(jù)輸入擾碼數(shù)據(jù)輸出第47頁/共81頁第四十七頁，共81頁。第48頁/共81頁第四十八頁，共81頁。n 000 001010陰陰 011雨雨第49頁/共81頁第四十九頁，共81頁。第50頁/共81頁第五十頁，共81頁。圖4.18 分組碼結(jié)構(gòu)圖an1an2anrarar1a0k個(gè)信息碼r 個(gè) 監(jiān)督碼碼長n k r第51頁/共81頁第五十一頁，共8

14、1頁。“1”的數(shù)目為奇數(shù)。的數(shù)目為奇數(shù)。123101nnnaaaaa(4.4.3)第52頁/共81頁第五十二頁，共81頁。圖4.19 矩陣(j zhn)碼原理圖第53頁/共81頁第五十三頁，共81頁。圖4.20 ARQ系統(tǒng)(xtng)編碼器和緩沖存儲(chǔ)器重發(fā)控制反饋信道正向信道輸出緩沖存儲(chǔ)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(shí)輸出錯(cuò)誤時(shí)刪除第54頁/共81頁第五十四頁，共81頁。(yli)關(guān)系。關(guān)系。n循環(huán)碼的碼組之間具循環(huán)碼的碼組之間具有循環(huán)性有循環(huán)性,即循環(huán)碼中任一組循即循環(huán)碼中任一組循環(huán)一位環(huán)一位(將最右端的碼移至左將最右端的碼移至左端或反之端或反之)

15、以后仍為該碼組集以后仍為該碼組集合中的一個(gè)碼組。合中的一個(gè)碼組。第55頁/共81頁第五十五頁，共81頁。表4.6 循環(huán)碼示例(shl) 第56頁/共81頁第五十六頁，共81頁。第57頁/共81頁第五十七頁，共81頁。第58頁/共81頁第五十八頁，共81頁。第59頁/共81頁第五十九頁，共81頁。第60頁/共81頁第六十頁，共81頁。nn相移鍵控就是數(shù)字信號(hào)相移鍵控就是數(shù)字信號(hào)相位控制。相位控制。第61頁/共81頁第六十一頁，共81頁。圖4.21 二進(jìn)制基帶碼的三種(sn zhn)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(

16、70 MHz)1.0s(t)基帶 f (t)1.01.0f(t)基帶信號(hào)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(hào)(1.0)第62頁/共81頁第六十二頁，共81頁。圖4.22 二進(jìn)制基帶信號(hào)(xnho)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)第63頁/共81頁第六十三頁，共81頁。位不變。此規(guī)律也可反用之。位不變。此規(guī)律也可反用之。第64頁/共81頁第六十四頁，共81頁。 圖4.23 2DPSK信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)(a)調(diào)制器原理(yunl)方框

17、圖；(b)解調(diào)器原理(yunl)框圖碼變換電路絕對(duì)調(diào)相電路基帶信號(hào)絕對(duì)碼相對(duì)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(t)s(t)2fc相干載波基帶信號(hào)(b)第65頁/共81頁第六十五頁，共81頁。第66頁/共81頁第六十六頁，共81頁。 圖4.24 QPSK調(diào)制器(a)4PSK框圖(kungt)；(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(jìn)制信息bkCkA cosfctA sin2fctQ(t)已調(diào)信號(hào)01(1)00(0)11(2)cosct10(3)sinct相移第67頁/共81頁第六十七頁，共81頁。圖4.25 QPSK

18、相干(xinggn)解調(diào)器 LPF位定時(shí)恢復(fù)LPF判決判決載波恢復(fù) 90并/串變換QPSK信號(hào)I(t)Q(t)二進(jìn)制信息LPF： 低通濾波相移第68頁/共81頁第六十八頁，共81頁。圖4.26 OK-QPSK的碼序列(xli)時(shí)間ss2時(shí)間同相(I)通路數(shù)據(jù)正交(Q)通路數(shù)據(jù)第69頁/共81頁第六十九頁，共81頁。第70頁/共81頁第七十頁，共81頁。圖4.27 OK-QPSK調(diào)制器、解調(diào)器的組成(z chn)方框圖差分編碼調(diào)制器調(diào)制器差分編碼串/并變換發(fā)信濾波延遲Tb并/串變換收信濾波收信濾波門限判決差分解碼載波恢復(fù)門限判決差分解碼偏移延遲Tb移相器902IQ本振數(shù)據(jù)輸入(調(diào)制器)(解調(diào)器)數(shù)據(jù)輸出第71頁/共81頁第七十一頁，共81頁。示),16個(gè)矢量端點(diǎn)不再被限制在一個(gè)圓周上,使矢量端點(diǎn)之間的距離較遠(yuǎn)。第72頁/共81頁第七十二頁，共81頁。圖4.28 16QAM和16PSK點(diǎn)群圖 (a)16QAM;(b)16PSK(a)(b)第73頁/共81頁第七十三頁，共81頁。第74頁