第六章信道及復(fù)用

第六章信道與噪聲第一節(jié)信道的定義、分類與模型信道，通俗地說，是指以傳輸媒介（質(zhì)）為基礎(chǔ)的信號(hào)通路。一、定義二、分類按信道是否包含某些變換設(shè)備，信道可分為：狹義信道和廣義信道。1、狹義信道狹義信道專指?jìng)鬏斆浇?，可分為：有線信道和無線信道。上一頁下一章下一頁上一章返回12、廣義信道除包含傳輸媒介以外，還可能包含有關(guān)的轉(zhuǎn)換器，可分為：調(diào)制信道和編碼信道。調(diào)制器發(fā)轉(zhuǎn)換器媒質(zhì)收轉(zhuǎn)換器解調(diào)器調(diào)制信道編碼信道編碼器輸出譯碼器輸入上一頁下一章下一頁上一章返回2三、信道模型1.調(diào)制信道

可用一個(gè)二對(duì)端（或多對(duì)端）的時(shí)變線性網(wǎng)絡(luò)來表示調(diào)制信道。時(shí)變線性網(wǎng)絡(luò)時(shí)變線性網(wǎng)絡(luò)上一頁下一章下一頁上一章返回32.編碼信道

編碼信道的模型可用數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)移概率來描述。對(duì)于二端網(wǎng)絡(luò)可簡(jiǎn)單地寫成根據(jù)的特性，調(diào)制信道可分為：恒參信道和隨參信道。上一頁下一章下一頁上一章返回4第四節(jié)信道內(nèi)的噪聲（干擾）

（1）無線電噪聲。它來源于各種用途的無線電發(fā)射機(jī)。（2）工業(yè)噪聲。它來源于各種電氣設(shè)備，如電力線、點(diǎn)火系統(tǒng)、電車、電源開關(guān)、電力鐵道、高頻電路等。根據(jù)它們的來源不同，噪聲可初略地分為四類，即上一頁下一章下一頁上一章返回（3）天電噪聲。它來源于雷電、磁暴、太陽黑子以及宇宙射線等。

（4）內(nèi)部噪聲。它來源于信道本身所包含的各種電子器件、轉(zhuǎn)換器以及天線或傳輸線等。5從噪聲的性質(zhì)來分類可分為：（1）單頻噪聲。它主要指無線電干擾。（2）脈沖干擾。它包括工業(yè)干擾中的電火花，斷續(xù)電流以及天電干擾中的雷電等，它的特點(diǎn)是波形不連續(xù)，呈脈沖性質(zhì)。（3）起伏噪聲。它主要指信道內(nèi)部的熱噪聲和器件噪聲以及來自空間的宇宙噪聲。上一頁下一章下一頁上一章返回6第三節(jié)信道容量的概念一、信道容量的定義

信道無差錯(cuò)傳輸信息的最大信息速率稱為信道容量，記為C。二、香農(nóng)公式

設(shè)連續(xù)信道的加性高斯白噪聲功率為N，信道的帶寬為B，信號(hào)功率為S，則該信道的信道容量為上一頁下一章下一頁上一章返回7三、關(guān)于香農(nóng)公式的幾點(diǎn)討論

由香農(nóng)公式可以得出如下重要結(jié)論：（1）在給定B、S/N的情況下，信道的極限傳輸能力為C。（2）提高信噪比（通過減小N或增大S），可提高信道容量C。（3）增加信道帶寬B，也可增加信道容量C，但做不到無限制地增加。（4）維持同樣大小的信道容量，可以通過調(diào)整信道的B及S/N來達(dá)到，即信道容量可以通過系統(tǒng)帶寬與信噪比的互換而保持不變。上一頁下一章下一頁上一章返回8多路復(fù)用通信方式是指：在一條信道上同時(shí)傳輸多路信號(hào)而互不影響的技術(shù)，常用的復(fù)用方法有頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和碼分復(fù)用等。頻分復(fù)用：是將所給的信道頻帶分割成互不重疊的許多小區(qū)間，每個(gè)小區(qū)間被一路信號(hào)占用，比如：廣播電臺(tái)傳送的信號(hào)就使頻分復(fù)用信號(hào)。時(shí)分復(fù)用：是將整個(gè)工作時(shí)間（一幀）分成若干個(gè)小的時(shí)間段（時(shí)隙），每個(gè)時(shí)隙可用來傳送一路信號(hào)。9頻分復(fù)用與時(shí)分復(fù)用的主要不同點(diǎn)：頻分復(fù)用是在同一時(shí)間內(nèi)用不同的頻率傳送不同的信號(hào)；而時(shí)分復(fù)用則是用相同的頻率在不同的時(shí)隙傳送不同的信號(hào)。CH1CH2CH3CH1CH2CH3(a)頻分復(fù)用（b）時(shí)分復(fù)用10一、PAM時(shí)分復(fù)用原理旋轉(zhuǎn)開關(guān)低通低通低通傳輸系統(tǒng)低通低通低通11312312312312二、時(shí)分復(fù)用的PCM系統(tǒng)（TDM－PCM）一幀時(shí)隙12放大和低通濾波抽樣發(fā)定時(shí)（1路）放大和低通濾波抽樣發(fā)定時(shí)（2路）放大和低通濾波抽樣發(fā)定時(shí)（3路）量化和編碼碼型變換發(fā)端定時(shí)1路2路3路話音1話音2話音3去信道發(fā)端框圖13放大和低通濾波分離收定時(shí)（1路）放大和低通濾波分離收定時(shí)（2路）放大和低通濾波分離收定時(shí)（3路）譯碼碼型反變換收端定時(shí)1路2路3路來自信道1路輸出2路輸出3路輸出收端框圖三、30／32路PCM幀結(jié)構(gòu)14TS012…151617…30312932時(shí)隙256bit、125μs10011011幀定位時(shí)隙復(fù)幀定位碼組保留給國(guó)際用（目前固定為1）偶幀TS0110/111111奇幀識(shí)別碼幀對(duì)告碼保留給國(guó)內(nèi)用（目前固定為1）標(biāo)志信號(hào)時(shí)隙奇幀TS0000010/111F0復(fù)幀定位碼組復(fù)幀對(duì)告和備用比特abcdabcdF1第1路第16路abcdabcdF2第2路第17路abcdabcdF15第15路第30路：：：：：：15一幀含32個(gè)時(shí)隙，其中：TS0：幀同步時(shí)隙TS16：信令時(shí)隙TS1~TS15：話路時(shí)隙TS16~TS31：話路時(shí)隙1、時(shí)隙安排2、速率計(jì)算一幀含32×8=256比特，幀長(zhǎng)為125信息速率為16四、PCM高次群為了擴(kuò)大數(shù)字通信系統(tǒng)的容量，一種方法是采用基群編碼方法，例如傳送60路電話，可將60路話音信號(hào)分別用8kHZ抽樣速率進(jìn)行抽樣，然后對(duì)每個(gè)樣值用8位編碼，由于每個(gè)樣值的編碼的時(shí)間很短，其編碼速度非常高。這對(duì)電路及元器件速度要求高，不易實(shí)現(xiàn)。這種對(duì)各路話音信號(hào)直接編碼的方法，稱為PCM復(fù)用。編碼器輸出信息速率為，

17另一種方法是將幾個(gè)（例如4個(gè)）經(jīng)PCM復(fù)用后的信號(hào)（例如PCM30/32）再進(jìn)行時(shí)分復(fù)用，形成PCM高次群，經(jīng)復(fù)用后的數(shù)碼率提高了，但對(duì)每一話音的抽樣編碼速度并沒有提高，容易實(shí)現(xiàn)，因此，目前廣泛采用這一方法來提高通信容量。18準(zhǔn)同步數(shù)字系列（PDH）地區(qū)群號(hào)一次群二次群三次群四次群北美、日本系列碼速率（Mb/S)1.5446.31232.06497.728話路數(shù)2424×4＝9696×5＝480480×3＝1440中國(guó)、歐洲系列碼速率（Mb/S)2.0488.44834.368139.264話路數(shù)3030×4＝120120×4＝480480×4＝192019…基群30路2.048Mb/s二次群120路8.448Mb/s…480路34.368Mb/s三次群四次群五次群1920路139.264Mb/s7680路565Mb/s20隨著光纖通信的發(fā)展，準(zhǔn)同步數(shù)字系列暴露出越來越多的缺陷，已經(jīng)