通用-1.通信基礎(chǔ)知識(shí)

第1章通信概述通信基礎(chǔ)概 數(shù)據(jù)傳輸速率：稱為比特率，是指信道每秒鐘所能傳輸?shù)亩M(jìn)制比特?cái)?shù)，記為bps，Kbps、Mpbs、Gbps波特率：是傳輸?shù)男盘?hào)值每秒鐘變化的次數(shù)，如果被傳輸?shù)男盘?hào)周期為T，則波特率Rb=1/T。Rb稱為波形速率或調(diào)制速率。Ne表示單位時(shí)間內(nèi)接收的錯(cuò)誤碼元數(shù)；N表示單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)接收的總碼元數(shù)（信道）只適用于傳輸音頻范圍（300-3400Hz）的模擬信號(hào)，不適用于直接傳輸頻通信系統(tǒng)模1-1要傳送的信息（消息）是m（t），其表達(dá)形式可以是語(yǔ)言、文字、圖像、數(shù)據(jù)等，經(jīng)Str（t）是受到噪聲干擾的S（t），是 系統(tǒng)的性能，r（t）經(jīng)接收設(shè)備轉(zhuǎn)換成適合于輸出的形式g’（t），它是輸入數(shù)據(jù)g（t）的近似或估值。最后，輸出設(shè)備將由g’（t）傳出的信息m’（t）提交給終點(diǎn)的經(jīng)辦者，完信號(hào))，模型如圖1-2所示。1-2數(shù)字通信系統(tǒng)：數(shù)字通信系統(tǒng)在信道中傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)，模型如圖1-3所示。①信源編/ ③信道編/ ③信號(hào)易于進(jìn)行加理，性強(qiáng) 通信系統(tǒng)的分類 通 和通信標(biāo)準(zhǔn)任業(yè)展須一標(biāo)規(guī)制等信也外論是業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)還是技術(shù)的研發(fā)，包括整個(gè)企業(yè)的運(yùn)作，都要受到這些?條條框框?的限制。這制包策 和標(biāo)個(gè)：通信行業(yè)中的政策：政策主要由各國(guó)的部門制訂。這些政策規(guī)章對(duì)于下面以IEEE802系列標(biāo)準(zhǔn)的制訂過(guò)程為例，對(duì)此通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明：①首先，一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)必然會(huì)針對(duì)某個(gè)特定的市場(chǎng)，先行關(guān)注這一市場(chǎng)的公司一般也會(huì)是技術(shù)上的先行者，他們會(huì)向IEEE申請(qǐng)?jiān)O(shè)立這一標(biāo)準(zhǔn)的研究機(jī)構(gòu)；③標(biāo)準(zhǔn)的研究機(jī)構(gòu)下設(shè)多個(gè)工作組與研究組，它們針對(duì)不同的技術(shù) 第2章通信網(wǎng)的組成通信網(wǎng)的概通信網(wǎng)的分 電信網(wǎng)的組 公共電信網(wǎng)，CPN為用戶自有通信網(wǎng)，傳統(tǒng)CPN是單用戶。接入網(wǎng)的一側(cè)是網(wǎng)， ①業(yè)務(wù)網(wǎng)目前主要分語(yǔ)音網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)兩大類。語(yǔ)音網(wǎng)通常指公共網(wǎng)(PSTN)，U等接口。②傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)主要包括公用分組交換網(wǎng)(PSPDN)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(DDN)、幀中繼?其余類型的接口使用較少?，F(xiàn)有的綜合類的接入網(wǎng)大多都有上述接口，運(yùn)營(yíng)企業(yè)在選擇接口③中國(guó)電信對(duì)通信網(wǎng)的形成鮮明的對(duì)比，所以許多生產(chǎn)廠家和其它運(yùn)營(yíng)公司都看好IP市和方法各不相同。目前有關(guān)機(jī)構(gòu)正在V5.2接術(shù)規(guī)范的擴(kuò)展功能附件，該附件允許Internet業(yè)務(wù)在LE控制下，直接從接入網(wǎng)處選路至網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)器或IP網(wǎng)關(guān)，從而支持IP業(yè)務(wù)的分流。應(yīng)注意到這IP業(yè)務(wù)分流可能對(duì)一些接入網(wǎng)局端設(shè)備的業(yè)務(wù)交叉能力提綜上所述，目前網(wǎng)中仍以業(yè)務(wù)和PSTN上的增值業(yè)務(wù)為主，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)在ATMIP技術(shù)尚不成今天，仍將發(fā)揮重要作用，另一方面應(yīng)認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)是電信網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中的過(guò)渡性網(wǎng)絡(luò)。新興的INTERNET業(yè)務(wù)將對(duì)傳統(tǒng)的通信網(wǎng)格局發(fā)起沖擊，務(wù)接口適配和綜合，然后OVER在不同的物理介質(zhì)上傳送分配給用戶。承擔(dān)接入網(wǎng)建設(shè)第一方面。接入網(wǎng)三部分的有機(jī)組合承擔(dān)接入網(wǎng)建設(shè)第面。接入 ①接入系統(tǒng):接入系統(tǒng)具有設(shè)備屬性，在接入網(wǎng)中負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)的接入。通常接入設(shè)備分②傳輸系③物理介通信 第3章通信信道無(wú)線信之間的路徑。天線感應(yīng)電流而產(chǎn)生電磁振蕩并輻射出電磁波，這些電磁波在自由空間或空中，最后被接收天線所感應(yīng)并產(chǎn)生感應(yīng)電流。電磁波的路徑可能包括直射和非直射，多種路徑的存在造成了無(wú)線信號(hào)特征的變化。了解無(wú)線信道的特點(diǎn)對(duì)于理解噪比約為46dB，也就是說(shuō)，信號(hào)電平要比噪聲電平高40000倍。而且對(duì)有線信道來(lái)說(shuō)，其個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的電氣環(huán)境。有線傳輸介質(zhì)中，信噪比的波動(dòng)通常不超過(guò)l-2dB。與此相對(duì)照，陸地移動(dòng)無(wú)線信道中信號(hào)強(qiáng)度的驟然降低即所謂是經(jīng)常發(fā)生的，深度可達(dá)30dB。 電磁波的特性是研究任何無(wú)線通信系統(tǒng)首先要遇到的問(wèn)題。特性直接關(guān)系到對(duì)于不同頻段的無(wú)線電波，其方式和特點(diǎn)是不相同的。在陸地移動(dòng)系統(tǒng)中，移動(dòng)無(wú)線信號(hào)最基本的四種機(jī)制為直射、反射、繞射和散射。①直射：即無(wú)線信號(hào)在自由空間中的；（1）多種機(jī)制的存在使得任何一點(diǎn)接收到的無(wú)線信號(hào)都極少是經(jīng)過(guò)直線的原有信②陰影：即慢 ③多徑：即快 移動(dòng)無(wú)線的是隨時(shí)變化的、復(fù)雜的環(huán)境。首先，環(huán)境十分復(fù)雜，機(jī)氣候影響，但受建筑材料影響大。典型模型包括：對(duì)數(shù)距離路徑損耗模型、Ericsson室外宏蜂窩模型：當(dāng)天線架設(shè)較高、覆蓋范圍較大時(shí)所使用的一類模型。需要的是，由于移動(dòng)環(huán)境的復(fù)雜性，不可能建立單一的模型。不同的模型是從理論分析：即用電磁場(chǎng)理論或統(tǒng)計(jì)理論分析電波在移動(dòng)環(huán)境中的特性，（1）頻譜資源有限：雖然可供通信用的無(wú)線頻譜從數(shù)十MHz到數(shù)十GHz，但由于設(shè)備或民用設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生電磁波，這就對(duì)相同頻率的有用信號(hào)的形成了干擾。此外，由于射頻器件的非線性還會(huì)引入干擾，同一通信系統(tǒng)內(nèi)不同信道間的度不夠還會(huì)引入鄰微波頻段被定義為1GHz到100GHz的范圍，也有定義認(rèn)為微波頻段的上限為工作頻率高，可用帶寬大：微波通信系統(tǒng)一般工作在數(shù)G或數(shù)十GHz的頻率上。被分配的帶寬在數(shù)十MHz左右，這在無(wú)線通信中已是非常可觀；一個(gè)第三代移動(dòng)通信的運(yùn)營(yíng)商在單方向也僅被分配5MHz的帶寬；微波傳輸?shù)男诺酪脖环Q為地面視距信道，視距模型主要考慮的因素包括大氣效同的吸收衰減，對(duì)12GHz以下的低頻段影響較??；雨霧衰減：在10GHz以下頻段，雨霧衰減并不嚴(yán)重，一般只有幾dB；在資的五分之一），建設(shè)速度快，抗災(zāi)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而取得迅速的發(fā)展。204050微波傳輸。80年代中期以來(lái)，隨著頻率選擇性色散對(duì)數(shù)字微波傳輸中斷影響的發(fā)現(xiàn)以國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的微波中繼通信在長(zhǎng)途通信網(wǎng)中所占的比例最高達(dá)50%以上。我國(guó)對(duì)于微波通信的應(yīng)用也已經(jīng)取得了很大的成就，在1976年的唐山 3-13-1的用戶共享。MDS系統(tǒng)主要為個(gè)人用戶、寬帶小區(qū)和寫字樓等設(shè)施提供無(wú)線寬帶接入，它的特點(diǎn)是建網(wǎng)迅速，但資源分配不夠靈活。MDS包括覆蓋范圍較大的多信道多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)（MMDS）和覆蓋范圍較小、但提供帶寬更為充足的本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)（LMDS）。圖3-2是多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)系統(tǒng)的示意圖。MMDS和LMDS的系統(tǒng)構(gòu)成相似，一般包括、遠(yuǎn)端站和系統(tǒng)，其中和遠(yuǎn)端站又分為室內(nèi)單元（IDU）和室外單元（ODU）部分。IDU是與提供業(yè)務(wù)相關(guān)的部分，如業(yè)務(wù)的適配和匯聚、分發(fā)；ODU提供和遠(yuǎn)端站之間的射頻傳輸功能。MMDS和LMDS3-2MMDSLMDSGSM求下帶多個(gè)遠(yuǎn)端站，中心站與遠(yuǎn)端站之間的通信，下行大多使用TDM方式，上行采用FDMA或TDMA方式，一個(gè)扇區(qū)可以提供多個(gè)載頻，目前大多數(shù)產(chǎn)品可提供4個(gè)90°扇LMDS系統(tǒng)無(wú)需跨區(qū)切換和位臵更新，這明顯不同于GSM系統(tǒng)。以下分別說(shuō)明MMDS/LMDS的技術(shù)特點(diǎn)。頻段上，在20GHz～40GHz頻段上，被的頻率包括24GHz、28GHz、31GHz、38GHz等，其中以28GHz獲得的較多，該頻段具有較寬松的頻譜范圍，最有潛力提供多種業(yè)MMDS/LMDS下行主要采用FDMA方式將信號(hào)向相應(yīng)扇區(qū)廣播。自己的信號(hào)。上行多址方式為TDMA或FDMA。如果采用TDMA方式,則若干遠(yuǎn)端站可在相同頻段的不同時(shí)隙向發(fā)射信號(hào)。這種方式對(duì)支持突發(fā)型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（如Internet接入應(yīng)用）優(yōu)勢(shì)較明顯。如果采用FDMA 調(diào)制方式：MMDS/LMDS的調(diào)制方式主要采用QPSK、4QAM、16QAM和64QAM④ MDS200MHz；而LMDS的傳輸帶寬甚至可以與光纖相比擬，實(shí)現(xiàn)無(wú)線?光纖?到樓，可用頻率至少為1與接術(shù)，DSE1；專線業(yè)務(wù)，如E1、N×64K、30B+D、V.35、X.21802.11b2.4GHz；802.11a/g第4代移動(dòng)通信系統(tǒng)：未來(lái)的移動(dòng)通信系統(tǒng)要求達(dá)到數(shù)百M(fèi)Hz的帶寬，這在頻譜資源十分緊張的800MHz、900MHz、2GHz等頻段是難以。因此一個(gè)可行的解決應(yīng)性較好，但C波段的工作頻率被地面微波系統(tǒng)所共享；②Ku14GHz11GHz，它的頻段并沒有③Ka30GHz20GHz，可以提供更寬的頻譜供使用，Ka波段最容易受到天氣因素（如雨衰）的影響；④有線傳輸信①②換機(jī)，通常采用的是22~26③采用光纖替代同軸電纜，在有線電視廣播（CATV：Cableevision）中還廣泛地采用同軸電④ Fiber）和單模光纖（SMF：SingleModeFiber），單模光纖中光信號(hào)具有多種 和激光。實(shí)際應(yīng)用中使用的光波長(zhǎng)主要在1.31和1.55兩個(gè)低損耗的波長(zhǎng)窗口內(nèi)，如Ethernet網(wǎng)中的1000Base-LX物理接口采用1.31波長(zhǎng)的光信號(hào)。計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)中也出現(xiàn)了850nm波長(zhǎng)的 不同波長(zhǎng)的光信號(hào)在光纖中速度不同，因此隨著距離的增加，光信號(hào)會(huì)發(fā)生色散，造成信號(hào)的失真，限制了光纖傳輸?shù)木嚯x，因此對(duì)于長(zhǎng)距離的傳輸，每隔一段距離都需要對(duì)通信信道特性情況發(fā)生的頻率間隔被稱為相干帶寬（B）,它取決與時(shí)延擴(kuò)展。況下。慢信道是指信道沖擊響應(yīng)變化率比發(fā)送的基帶信號(hào)S(t)變化率低得多，因此可以假設(shè)在一個(gè)或若干個(gè)帶寬倒數(shù)間隔內(nèi)，信道均為靜態(tài)信道。對(duì)頻域來(lái)說(shuō)，慢意味著信道的多普勒擴(kuò)展要比基帶信號(hào)的帶寬小得多。顯然，信號(hào)經(jīng)歷的是快還是慢取決于移動(dòng)致的，信號(hào)波形沒有失真，也沒有發(fā)生碼間串?dāng)_。而當(dāng)信號(hào)帶寬大于信道相干帶寬時(shí)，該信

（相干時(shí)間）Tc（發(fā)送信號(hào)的符號(hào)周期

Bd(頻移擴(kuò)展 圖3-3信道的分(三 設(shè)一隨機(jī)過(guò)程Rp(r),則其累計(jì)概率分布函數(shù)F(RRF(R)P(rR) 0平通過(guò)率是指單位時(shí)間內(nèi)接收信號(hào)包絡(luò)一正的（或負(fù)的）斜率通過(guò)某一規(guī)定電平R的持續(xù)時(shí)間dt，在區(qū)間(R,Rd)上要求的通過(guò)包絡(luò)α的次數(shù)為Tp(R,)ddtTp(R,0所以，以正斜率通過(guò)包絡(luò)電平RNR p(R,0LRp(R,0電平通過(guò)率的實(shí)際意義：如果用接收門限作為給定包絡(luò)電平，這LCR就是單位時(shí)間平 包絡(luò)持續(xù)時(shí)間的概率密度函數(shù)是不可知的，但是AFD還是可以計(jì)算出來(lái)的。若考慮一個(gè)時(shí)間段T，設(shè)t為第i次到給定電平R以下的持續(xù)時(shí)間，則接收包絡(luò)低于電平R的概p(R) T 所以平 持續(xù)時(shí)間tt

tip(L L4章通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)信源編1個(gè)輸出，分別是消息集合X、信道基本符號(hào)集合A和代碼集合CX={x1，x2，…，xN}A={0，1C={c1，c2，…，cN 在信源編碼方面，1951年香農(nóng)證明，當(dāng)信源輸出有冗余的消息時(shí)可通過(guò)編碼改變信源的輸出，使信息傳輸速率接近信道容量。1948年香農(nóng)就提出能使信源與信道匹配的香農(nóng)編nililogp(ai)i=1,2,…,N；npa(ai)p(aj)pa(ai1)j i=i=1,2,…,Nnci香農(nóng)編碼方法特點(diǎn)：由于bi總是進(jìn)一取整，香農(nóng)編碼方法0，故它對(duì)應(yīng)的碼字總是、、、…0術(shù)。在理想意義上，它與哈夫曼編碼一樣，并未實(shí)現(xiàn)碼詞（codeword）長(zhǎng)度的最低預(yù)期。之內(nèi)。這項(xiàng)技術(shù)是香農(nóng)于1948年，在他介紹信息理論的文章?通信數(shù)學(xué)理論?中被 的編碼方法用于證明Shannon'snoiselesscodingtheorem，或與Shannon–Fano–Eliascoding又被稱作將信源消息符號(hào)按其出現(xiàn)的概率大小依次排列，即p(x1p(x2p(xn?????香農(nóng)編碼算法并非總能得到最優(yōu)編碼。1952年,DavidA.Huffman提出了一個(gè)不同的算(列ai的全部碼元作為該符號(hào)序列的碼字ci(i=1,2,…,Nn)。率1/n個(gè)比特，n越大碼率越接近熵率。對(duì)于統(tǒng)計(jì)特性已知的平穩(wěn)信源，有Huffman碼和算術(shù)碼等高效編碼方法。但是，它們用出現(xiàn)數(shù)據(jù)序列前后的相關(guān)性進(jìn)行壓縮。下面簡(jiǎn)單介紹一下通用碼中的一種LZ碼：1965年數(shù)學(xué)家Kolmogolov提出利用信源序列的結(jié)構(gòu)特性來(lái)編碼。而兩位以色列研J.Ziv和A.LempelHuffmanHuffmanLZ算法。LZ碼的基本算法：LZ碼的編碼步驟為：從第二個(gè)符號(hào)y（匹配）：若沒有匹配配開始的距離ρ最近，記為（1，L，ρ）；信道復(fù)傳統(tǒng)的頻分復(fù)型的應(yīng)用莫過(guò)于廣電HFC網(wǎng)絡(luò)電視信號(hào)的傳輸了，不管是模擬電視OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）實(shí)際是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)。OFDM全部載波頻率有相等的頻率間隔，它們是一個(gè)基本振蕩頻率的整數(shù)倍，正交指各個(gè)單個(gè)載波間無(wú)需保護(hù)頻帶，這樣使得可用頻譜的使用效率更高。另外，OFDM技術(shù)可動(dòng)態(tài)據(jù)到噪聲小的子信道上。目前OFDM技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于廣播式的音頻和領(lǐng)域以及民清晰度電視（HDTV）、無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）和第4代（4G）移動(dòng)通信系統(tǒng)等。時(shí)分復(fù)用（TDM，TimeDivisionMultiplexing）就是將提供給整個(gè)信道傳輸信息的時(shí)間閑的信道，因此會(huì)降低線路的利用率。時(shí)分復(fù)用技術(shù)與頻分復(fù)用技術(shù)一樣，有著非常廣泛的SDH，ATM，IP和HFC網(wǎng)絡(luò)中CM與CMTS的通信都是利用了時(shí)分復(fù)用的技術(shù)。頻分復(fù)用而已。WDM1（信道）1DenseWavelengthDivisionMultiplexing）。（1）1310nm1550nm相鄰信道的間距一般≥20nm，481616CWDMDFB和設(shè)備尺寸方面，CWDMDWDM系統(tǒng)更有優(yōu)勢(shì)，CWDM受。CWDM無(wú)需選擇成本昂貴的密集波分解復(fù)用器和?光放?EDFA只需采用便宜的多通道激光收發(fā)器作為中繼，因而成本大大下降。如今，不少?gòu)S家已經(jīng)能夠提供具有2~8個(gè)波長(zhǎng)的CWDM系統(tǒng)，它適合在地理范圍不是特別大、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展不是非?？斓某鞘惺姑芗ǚ謴?fù)用技術(shù)（DWDM）可以承載8～160個(gè)波長(zhǎng)，而且隨著DWDM技術(shù)的不斷波混頻現(xiàn)象）。在16波DWDM系統(tǒng)中，一般采用常規(guī)色散補(bǔ)償光纖來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償，而在40波DWDM系統(tǒng)中，必須采用色散斜率補(bǔ)償光纖補(bǔ)償。DWDM能夠在同一根光纖中把不同用DWDM技術(shù)，單根光纖可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流量高達(dá)400Gbit/s，隨著廠商在每根光纖中加碼分復(fù)用（CDM，CodeDivisionMultiplexing）是靠不同的編碼來(lái)區(qū)分各路原始信號(hào)的信道連接，是無(wú)線多址接入方式，屬于多址接入技術(shù)。CDMA（CodeDivisionMultipleAccess）就是碼分復(fù)用的式，稱為碼分多址，此外還有頻分多址（FDMA）、時(shí)分多 、中國(guó)移動(dòng)所使用的GSM移動(dòng)網(wǎng)就是采用FDMA和TDMA兩種方式的TDMA時(shí)分多址采用了時(shí)分的多址技術(shù)，將業(yè)務(wù)信道在不同的時(shí)間段分配給不同的用戶。TDMA的優(yōu)點(diǎn)是頻譜利用率高，適合支持多個(gè)突發(fā)性或低速率數(shù)據(jù)用戶的接入。除中國(guó)、中國(guó)移動(dòng)所使用的GSM移動(dòng)網(wǎng)采用FDMA和TDMA兩種方式的結(jié)合外，廣HFCCMCMTS（DOCSIS1.01.1和EruoDOCSIS1.0或1.1）。CDMA是采用數(shù)字技術(shù)的分支——擴(kuò)頻通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種嶄新而成無(wú)線通信技術(shù)，它是在FDMTDM的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。FDM源共享，每一子信道使用的頻帶互不；TDM的特點(diǎn)是獨(dú)占時(shí)隙，而信道資源共享，每一個(gè)子信道使用的時(shí)隙不；CDMA的特點(diǎn)是所有子信道在同一時(shí)間可以使用整個(gè)信道CDMA的技術(shù)原理是基于擴(kuò)頻技術(shù)，即將需傳送的具有一定信號(hào)帶寬的信息數(shù)據(jù)用一個(gè)帶帶信號(hào)換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號(hào)即解擴(kuò)，以實(shí)現(xiàn)信息通信。CDMA碼分多址技術(shù)完全適同步碼分多址（SCDMA，SynchrnousCodeDivisionMultiplexingAccess）指?jìng)坞S機(jī)碼之間通信中就用到該項(xiàng)技術(shù)，例如泰立洋公司（Terayon）和 結(jié)合ATDM（高級(jí)時(shí)分多址）和SCDMA上行信道通信（基于DOCSIS2.0或Eruo中國(guó)第3代移動(dòng)通信系統(tǒng)也采用同步碼分多址技術(shù)，它意味著代表所有用戶的偽隨機(jī)統(tǒng)容量方面將得到極大的改善，它的系統(tǒng)容量是其他第3代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的4～5倍?？辗謴?fù)用（SDM，SpaceDivisionMultiplexing）即多對(duì)電線或光纖共用1條纜的復(fù)用方541（幾十對(duì)）也是如此。能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)計(jì)復(fù)用（SDM，StatisticalDivisionMultiplexing）有時(shí)也稱為標(biāo)記復(fù)用、統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路數(shù)字電視復(fù)用器主要完成對(duì)MPEG-2傳輸流（TS）的再?gòu)?fù)用功能，形成多傳送流（MPTS），用于數(shù)字電視的傳輸任務(wù)。所謂統(tǒng)計(jì)復(fù)用是指被復(fù)用的各個(gè)傳送準(zhǔn)或增補(bǔ)）能傳多個(gè)，各個(gè)在同一時(shí)刻圖像復(fù)雜程度不一樣（一樣的概率很?。?，所以我們可以在同一頻道內(nèi)各個(gè)之間按圖像復(fù)雜程度分配碼率，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)復(fù)用。實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)復(fù)用的關(guān)鍵因素：一是如何對(duì)圖像序列隨時(shí)進(jìn)行復(fù)雜程度評(píng)估，有評(píng)估以提高壓縮效率，改進(jìn)圖像質(zhì)量，便于在1個(gè)頻道中傳輸多套，節(jié)約傳輸成本。通信，如X.25，幀中繼，DPT，SDH，GE和ATM都是分組交換的例子。分組交換是一種組為轉(zhuǎn)發(fā)。因此，它比電路交換的利用率高，比報(bào)文交換的時(shí)延小，具有實(shí)時(shí)通信的能力。分組交換利用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用原理，將1條數(shù)據(jù)鏈路復(fù)用成多個(gè)邏輯信道，最終構(gòu)成1條主叫、被叫用戶之間的信息傳送通路，稱之為虛電路（即VC，兩個(gè)用戶終端設(shè)備在開始SDH固定不變的，支持統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)的主要有幀中繼、ATM和IP，下面作分別介紹。①幀中繼X.25②此，ATM具有統(tǒng)計(jì)復(fù)用的能力，能夠適應(yīng)任何類型的業(yè)務(wù)。③DPT（DynamicPacketTransport）是Sisco公司獨(dú)創(chuàng)的新一代優(yōu)化動(dòng)態(tài)分組的傳輸技④吉位以太網(wǎng)GE（GigabitEthernet）是以太網(wǎng)技術(shù)的延伸，是第3代以太網(wǎng)，它主要處理數(shù)據(jù)業(yè)⑤在SDH（SynchronousDigitalHierarchy）中復(fù)用是指將低階通道層信號(hào)適配進(jìn)高階通SDH間插復(fù)用（BIDM，ByteIntertextureDivisionMultiplexing）SDH中低級(jí)別的同步傳送模塊（STM,SynchronousTransportModule）向高級(jí)別同步傳送模塊復(fù)用的式，高級(jí)別的STMSTM414STM-1STM-44STM-4STM-16字節(jié)間插是指有規(guī)律地分別從4個(gè)STM-1中抽出1個(gè)字節(jié)放進(jìn)STM-4中。進(jìn)行字節(jié)間插復(fù)用，一是體現(xiàn)了SDH同步復(fù)用的設(shè)計(jì)思想；二是由AU-PTR（管理單元指針）的值，再通出或插入高速信號(hào)，這也是SDH與PDH相比較的優(yōu)勢(shì)之一，由于PDH低速信號(hào)在高速信極化波復(fù)用（PolarizationWavelengthDivisionMultiplexing）是系統(tǒng)中采用的復(fù)用技數(shù)字信號(hào)的基帶傳是來(lái)自模擬信號(hào)經(jīng)數(shù)字化處理后的PCMΔM數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖4-2所示。它主要由編、信道發(fā)送濾波器、信 4-2信道：它是允許基帶信號(hào)通過(guò)的媒質(zhì)，通常為有線信道，如市話電纜、明線等。信道的傳輸特性通常不滿足無(wú)失真?zhèn)鬏敆l件，甚至是隨化的。另外信道還各階段的碼型與波形變化如圖4-3所示。其中，m(t)是輸入的基帶信號(hào)，這里是最常見的單極性非歸零信號(hào)；m`(t)是進(jìn)行碼型變換后的波形；是進(jìn)行發(fā)送濾波成型之后的波形，m1(t)是一種適合在信道中傳輸?shù)牟ㄐ?；m2(t)是信道輸出信號(hào)，顯然由于信道頻率特性不理想，波形發(fā)生失真并疊加了噪聲；r(t)為接收濾波器輸出波形,與m2(t)相比，失真和噪聲得到減弱；cp(t)是位定時(shí)同步脈沖；m3(t)為抽樣之后恢復(fù)的信息；m0(t)是譯碼之后獲得的接收信息，由于本例中的編碼較簡(jiǎn)單，因此與m3(t)相同。01，或者說(shuō)，它在一個(gè)碼元時(shí)間內(nèi)用脈沖的有或1、00、1流分量。這樣，恢復(fù)信號(hào)的電平為0，因而不受信道特性變化的影響，能力也較強(qiáng)，故雙極性波形有利于在信道中傳輸。如圖4-4中的（b）所示；如圖4-4中的（c）所示；利于同步脈沖的提取。如圖4-4中的（d）所示；差分波形：這種波形不是用碼元本身的電平表示消息代碼，而是用相鄰碼元的電平的跳變和不變來(lái)表示消息代碼。圖中，以電平跳變表示1，以電平不變表示0，當(dāng)然上4-4中的（e）所示；4-4中4-4其中，an是第n個(gè)信息符號(hào)所對(duì)應(yīng)的電平值（0、1或-1、+1等），由信息碼和編碼規(guī)律決定；Ts為碼元間隔；g(t)為某種標(biāo)準(zhǔn)脈沖波形，對(duì)于二進(jìn)制代碼序列，若令g1t代表??g2(t)代表??則：由于an是一個(gè)隨 ?傳號(hào)反轉(zhuǎn)交替碼（AMI碼）：AMI碼的編碼規(guī)則是將二進(jìn)制消息代碼?1?交替地變換為傳輸碼的?+?和?-1?而??保持不變。AMI碼對(duì)應(yīng)的基帶信號(hào)是正負(fù)極0AMI11AMI碼便于利用傳號(hào)極替規(guī)律觀察誤碼情況。鑒于這些優(yōu)點(diǎn)，AMI碼是CCITT建議采用的傳輸碼性之一。AMI碼的不足是，當(dāng)原信碼出現(xiàn)連??串時(shí)，信號(hào)的電平長(zhǎng)時(shí)間不跳變，造成提取定時(shí)信號(hào)的，解決連??碼問(wèn)題的有效方法之一是采用DB3碼。AMI碼的碼型如圖4-5中的（b）所示；三階高密度雙極性碼（HDB3碼）：HDB3碼是AMI碼的一種改進(jìn)碼型，其目的是為了保持AMI碼的優(yōu)點(diǎn)而克服其缺點(diǎn)，使連?個(gè)數(shù)不超過(guò)3個(gè)。其編碼規(guī)則如下：①當(dāng)信碼的連??個(gè)數(shù)不超過(guò)3個(gè)時(shí)，仍按AMI碼的規(guī)則，即傳號(hào) 替???稱之為破壞脈沖。相鄰V碼的極性必須交替出現(xiàn)，以確保編好的碼中無(wú)直流分量；③為了便于識(shí)別，V碼的極性應(yīng)與其前一個(gè)非??脈沖的極性相同，否則，將四連??的第一個(gè)??更改為與該破壞脈沖相同極性的脈沖，并記為+B或-B；雖然HDB3碼的編碼規(guī)則比較復(fù)雜，但譯碼卻比較簡(jiǎn)單。從上述原理看出，每一個(gè)破壞符號(hào)V總是與前一非0符號(hào)同極性（包括B在內(nèi)）。這就是說(shuō)，從收到的符號(hào)序列中可以容易地找到破壞點(diǎn)VV30復(fù)4個(gè)連0碼，再將所有-1變成+1后便得到原消息代碼。HDB3碼保持了AMI碼的優(yōu)點(diǎn)外，同時(shí)還將連?碼限制在3個(gè)以內(nèi)，故有利于位定時(shí)信號(hào)的提取。HDB3碼是應(yīng)用最為廣泛的碼型，A律PCM四次群以下的接口碼型均為HDB3碼。HDB3碼的碼型如圖4-5中的（c）所示；傳號(hào)反轉(zhuǎn)碼（CMI碼）：CMI碼的編碼規(guī)則是?1?碼交替用???0?兩位碼表示??碼固定地用?0?表示。CMI碼有較多的電平躍變，因此含有豐富的定時(shí)信息。103MICITTPM848M/sCI碼的碼型如圖4-5中的（d）所示；數(shù)字雙相碼（曼徹斯）：曼徹斯與CMI碼類似，它也是一種雙極性二電平碼。曼徹斯用一個(gè)周期的正負(fù)對(duì)稱方波表示??而用其反相波形表示?。編碼規(guī)則之一是?0?碼用?0?兩位碼表示?1?碼用?1?兩位碼表示。曼徹斯2倍。曼徹斯的碼型如圖4-54-5常見的基帶傳輸碼時(shí)更為突出。圖4-6反映了在帶寬受限的信道中信號(hào)波形的變化。??波形，或采用合適的傳輸濾波器，設(shè)法使拖尾值在時(shí)刻為0，以便在最小傳輸帶寬的條Rb（bps）。fn調(diào)制技距離傳輸?shù)挠芯€信道，特別是無(wú)線信道中，為了抵抗信號(hào)的，提高 我們稱一個(gè)波形循環(huán)周期為?符號(hào)周期?。為了提高頻譜利用率，可以采用增加電平級(jí)，端分電就因，在數(shù)率況區(qū)分電平級(jí)成為目前的一個(gè)難點(diǎn)。 其中wc為載波的角頻率、為載波的初始相位、A為載波的幅度其中化。這一過(guò)程的信號(hào)波形變化如圖4-8所示。m(tMwSmtSmw變化如圖4-9所示。htm(t雙邊帶信號(hào)。如果滿足，則稱該信號(hào)為調(diào)幅信號(hào)，其時(shí)域和頻域表達(dá)式分型。圖4-12說(shuō)明了單邊帶信號(hào)的產(chǎn)生過(guò)程中的頻譜波形變化。包絡(luò)檢波器的組成如下圖所示，其基本原理是用電容器的充放電過(guò)程來(lái)輸入的已調(diào)信號(hào)包絡(luò)的變化。當(dāng)輸入信號(hào)的正向周期時(shí)，二極管導(dǎo)通，電容C充電；當(dāng)輸入信號(hào)RC絡(luò)鋸齒濾去。圖4-13所示為調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò)檢波解調(diào)器示意圖。已調(diào)信號(hào)相乘。相干解調(diào)器的結(jié)構(gòu)如圖4-14所示。

其中， ，則圖4-16設(shè)的時(shí)域波形如圖4-17所示而，數(shù)字調(diào)制具有由數(shù)字信號(hào)帶來(lái)的一些特點(diǎn)。這些特點(diǎn)主要包括兩個(gè)方面：第一，數(shù)字調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生，除把數(shù)字的調(diào)制信號(hào)當(dāng)作模擬信號(hào)的特例而直接采用模擬調(diào)制方式產(chǎn)生數(shù)字調(diào)制信號(hào)外，還可以采用鍵控載波的方法。第二，對(duì)于數(shù)字調(diào)制信號(hào)的解調(diào)，為提高振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號(hào)而變化的數(shù)字調(diào)制，即源信號(hào)為??時(shí)，發(fā)送載波，源信號(hào)為??時(shí)，發(fā)送0電平。所以也稱這種調(diào)制為通、斷鍵控（OOK）。當(dāng)（A）AK擬幅度調(diào)制方法和鍵控方法兩種，如圖4-18所示。4-182ASK（2）2ASK與調(diào)幅信號(hào)相似，2ASK（包絡(luò)檢波法）和相干解調(diào)（同步檢測(cè)法）。2ASK系統(tǒng)組成分別如圖4-20所示。在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，若正弦載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號(hào)在和兩個(gè)頻率點(diǎn)間變受控的矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路對(duì)兩個(gè)獨(dú)立的頻率源進(jìn)行選通。如圖4-21所示。4-212FSK建議在低于1200bit/s時(shí)使用。在微波通信系統(tǒng)中也用于傳輸信息。（2）2FSK 是an的反碼，和 是第n個(gè)碼元的初始相位?？梢?，2FSK信號(hào)由兩個(gè)2ASK信號(hào)相加構(gòu)成的。方法也有相干解調(diào)方法。采用非相干解調(diào)和相干解調(diào)兩種方法的原理如圖4-23所示。其解二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號(hào)。通常使用信號(hào)載波的0°和180°相位分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的?和?。2PSK信號(hào)的產(chǎn)生也有模擬調(diào)相法和鍵控法兩種，如圖4-24所示。4-242PSKTs息。假設(shè)前后相鄰碼元的載波相位差為，可定義一種數(shù)字信息與之間的關(guān)系為4-12DPSK其信號(hào)波形如圖4-27所示。 差錯(cuò)控制 對(duì)傳輸中產(chǎn)生的差錯(cuò)進(jìn)行控制，以提高數(shù)字消息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。因?yàn)閷?shí)際線總是不完差錯(cuò)控制是在數(shù)據(jù)通信過(guò)程中能發(fā)現(xiàn)或糾正差錯(cuò),把差錯(cuò)限制在盡可能小的允許范圍內(nèi)的技術(shù)和方法。信號(hào)在物理信道中傳輸時(shí),線路本身電器特性造成的隨機(jī)噪聲、信號(hào)幅度的衰減、頻率和相位的畸變、電器信號(hào)產(chǎn)生反射造成的回音效應(yīng),相鄰線路間的串?dāng)_,際發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)位不一致,從而造成由?變成??或由??變成??的差錯(cuò)。傳(一)肯定應(yīng)答。 (三超時(shí)重發(fā)。發(fā)送器發(fā)送一個(gè)幀時(shí)就開始計(jì)時(shí)。在一定時(shí)間間隔內(nèi)沒有收到關(guān)于該附加上一定的冗余位,構(gòu)成一個(gè)碼字后再發(fā)送,這個(gè)過(guò)程稱為差錯(cuò)控制編碼過(guò)程。接收端收到該碼字后,檢查信息位和附加的冗余位之間的關(guān)系,以檢查傳輸過(guò)程中是否有差錯(cuò)發(fā)生,這個(gè)過(guò)程稱為檢驗(yàn)過(guò)程。差錯(cuò)控制方法分三類,一類是自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)(ARQ)，另一類是前向糾錯(cuò)(FEC)。再就是混合方式(HybridFEC-ARQ。在ARQ方式中,當(dāng)接收端發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)時(shí),就設(shè)法通知發(fā)送端重發(fā),直到收到正確的碼字為止。ARQ方式只使用檢錯(cuò)碼。缺點(diǎn):信息傳遞連貫性差。優(yōu)點(diǎn):接收端設(shè)備簡(jiǎn)單,只要請(qǐng)求重發(fā),無(wú)需糾正錯(cuò)誤。在FEC方式中,接收端不但能發(fā)現(xiàn)差錯(cuò),而且能確定二進(jìn)制碼元發(fā)生錯(cuò)誤的位臵,從而加以糾正。FEC方式必須使用糾ARQ)中,發(fā)送端編碼具有一定的糾錯(cuò)能力,接收端對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)。如發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)并未超過(guò)糾錯(cuò)能力,則自動(dòng)糾錯(cuò)；如超過(guò)糾錯(cuò)能力則發(fā)出反饋信息,命令發(fā)送端重發(fā)。這幾種差錯(cuò)控制方式各有其優(yōu)缺點(diǎn)和使用范圍,如果存在反饋信道,而且并不要求實(shí)時(shí)傳輸,那么ARQ方式是很好的選擇,因?yàn)锳RQ方式簡(jiǎn)單而且系統(tǒng)可靠性高。如果沒有反饋信道或者要求實(shí)時(shí)傳輸,那么只能選擇FEC方式。但FEC方式糾錯(cuò)能力有限,在信道狀況非優(yōu)時(shí),ARQ方式比FEC方式的效率高?；旌螦RQ方式在相同條件下它可以獲得很高的系統(tǒng)性能,但是顯然混合ARQ方式的系統(tǒng)復(fù)雜性要比ARQ方式和FEC方式要高。盡管如此,混合ARQ方式是主要的差錯(cuò)控制方法,未來(lái)的通信系統(tǒng)中的高速數(shù)據(jù)傳輸對(duì)混合ARQ技術(shù)提出了更高的要求,同時(shí)編碼技術(shù)(如Turbo碼)的 進(jìn)展也為混合ARQ技術(shù)的發(fā)展提供了有力卷積碼：卷積碼是一種性能優(yōu)越的信道編碼,它通常用(n,k,N)表示把k個(gè)信息比特編成n個(gè)比特的碼組,但k和n通常很小,特別適宜于以串行方式傳輸信息,延時(shí)小。N為編碼約束長(zhǎng)度,說(shuō)明編碼過(guò)程中互相約束的碼段個(gè)數(shù)。卷積碼編碼后的n個(gè)碼元不僅與當(dāng)前組的k個(gè)信息比kn2度越長(zhǎng),自由距越大糾錯(cuò)性能越好,但隨著約束長(zhǎng)度的增加,搜索復(fù)雜度快速增加。Turbo碼：Turbo碼又叫并行級(jí)聯(lián)卷積碼(ParallelConcatenatedConventionalCode),編 器把2個(gè)遞歸系統(tǒng)卷積碼并行級(jí)聯(lián),譯 在2個(gè)分量碼譯 隨機(jī)交織器結(jié)合在一起,有效地實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)性編譯碼的思想。迭代譯碼是Turbo碼性能優(yōu)異的一個(gè)關(guān)鍵因素,其分量譯分別采用MAP(umAPosteriori)或者SOVA(SoftOutputViterbiAlgorithm)算法,可使譯碼接近最大似然譯碼,從而獲得了幾乎接近香農(nóng)限的譯對(duì)Turbo碼的應(yīng)用有一定限制。所以Turbo碼適用于碼長(zhǎng)較長(zhǎng)且對(duì)時(shí)延不敏感的業(yè)務(wù),不適 )。LDPC碼：LDPC碼(低密度奇偶 義。也就是說(shuō)LDPC碼的校驗(yàn)矩陣的矩陣元除一小部分不為0外,其他絕大多數(shù)都為0。通常說(shuō)一個(gè)(n,j,k)LDPC碼是指其碼長(zhǎng)為n,其奇偶校