《現(xiàn)代通信系統(tǒng)新技術(shù)(第三版) 》全套教學(xué)課件

目錄第1章

通信基礎(chǔ)第2章

數(shù)字通信第3章

微波與衛(wèi)星通信第4章

衛(wèi)星導(dǎo)航與定位第5章

移動(dòng)通信第6章

光通信第7章

寬帶接入網(wǎng)絡(luò)第8章

大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)簡(jiǎn)介全套可編輯PPT課件

第1章

通信基礎(chǔ)1.1通信概述1.2信息論基礎(chǔ)1.3通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)1.4通信信道的基本特性小結(jié)本課件是可編輯的正常PPT課件

1.1通

信

概

述1.1.1通信的定義通信(Communication)就是信息的傳遞，是指由一地向另一地進(jìn)行信息的傳輸與交換，其目的是傳輸消息。從本質(zhì)上講，通信是實(shí)現(xiàn)信息傳遞功能的一門科學(xué)技術(shù)，它要將大量有用的信息快速、準(zhǔn)確、無(wú)失真、高效率、安全地進(jìn)行傳輸，同時(shí)還要在傳輸過(guò)程中抑制無(wú)用信息和有害信息。當(dāng)今的通信不僅要能有效地傳輸信息，還要具備存儲(chǔ)、處理、采集及顯示信息等功能，通信已成為信息科學(xué)技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。本課件是可編輯的正常PPT課件

在自然科學(xué)中，“通信”一般指“電信”，即利用有線電、無(wú)線電、光和其他電磁媒質(zhì)，對(duì)消息、情報(bào)、指令、文字、圖像、聲音等進(jìn)行傳輸。電信業(yè)務(wù)可分為電報(bào)、電話、傳真、數(shù)據(jù)傳輸、可視電話等。從廣義的角度看，廣播、電視、雷達(dá)、導(dǎo)航、遙測(cè)、遙控等也可列入電信的范疇。這種通信具有迅速、準(zhǔn)確、可靠等特點(diǎn)，且?guī)缀醪皇軙r(shí)間、空間的限制，因而得到了飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。本課件是可編輯的正常PPT課件

1.1.2通信的分類

1．按傳輸媒質(zhì)分

按消息由一地向另一地傳遞時(shí)傳輸媒質(zhì)的不同，通信可分為兩大類：一類為有線通信，另一類為無(wú)線通信。

所謂有線通信，是指?jìng)鬏斚⒌拿劫|(zhì)為導(dǎo)線、電纜、光纜、波導(dǎo)等的通信形式，其特點(diǎn)是媒質(zhì)能看得見、摸得著。所謂無(wú)線通信，是指?jìng)鬏斚⒌拿劫|(zhì)看不見、摸不著(如電磁波)的通信形式。本課件是可編輯的正常PPT課件

2．按信道中傳輸?shù)男盘?hào)分

信道是個(gè)抽象的概念，這里可理解成傳輸信號(hào)的通路。通常，信道中傳輸?shù)男盘?hào)可分為數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)兩種；由此，通信也可分為數(shù)字通信和模擬通信，與它們相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)是數(shù)字通信系統(tǒng)和模擬通信系統(tǒng)。

若信號(hào)的某一參量(如連續(xù)波的振幅、頻率、相位，脈沖波的振幅、寬度、位置等)可以取無(wú)限多個(gè)數(shù)值，且直接與消息相對(duì)應(yīng)，則稱其為模擬信號(hào)。模擬信號(hào)有時(shí)也稱為連續(xù)信號(hào)，“連續(xù)”是指信號(hào)的某一參量可以連續(xù)變化(即可以取無(wú)限多個(gè)值)，而不一定在時(shí)間上也連續(xù)。本課件是可編輯的正常PPT課件

若信號(hào)的某一參量只能取有限個(gè)數(shù)值，并且常常不直接與消息相對(duì)應(yīng)，則稱其為數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)有時(shí)也稱為離散信號(hào)，“離散”是指信號(hào)的某一參量是離散(不連續(xù))變化的，而不一定在時(shí)間上也離散。本課件是可編輯的正常PPT課件

3．按工作頻段分

根據(jù)通信設(shè)備工作頻段的不同，通信通?？煞譃殚L(zhǎng)波通信、中波通信、短波通信、微波通信等。為了使讀者對(duì)通信中所使用的頻段有一個(gè)比較全面的了解，下面把通信使用的頻段及其說(shuō)明列入表1-1中作為參考。本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件

通信中，工作頻率和工作波長(zhǎng)可互換，公式為

c?=?λ·f

(1-1)

式中，λ為工作波長(zhǎng)；f為工作頻率；c為電波在自由空間中的傳播速度，通常認(rèn)為c=3?×?108m/s。本課件是可編輯的正常PPT課件

4．按調(diào)制方式分

根據(jù)消息在送到信道之前是否進(jìn)行調(diào)制，通信可分為基帶傳輸和頻帶傳輸?；鶐鬏斒侵感盘?hào)沒有經(jīng)過(guò)調(diào)制而直接送到信道中傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)；頻帶傳輸是指信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后再送到信道中傳輸，且接收端有相應(yīng)解調(diào)措施的通信系統(tǒng)。表1-2列出了一些常用的調(diào)制方式。本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件

1.1.3通信的方式

1．按消息傳送的方向與時(shí)間劃分

如果通信僅在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間或一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)之間進(jìn)行，那么按消息傳送的方向與時(shí)間，通信的方式可分為單工通信、半雙工通信和全雙工通信，如圖1-1所示。

單工通信是指消息只能單方向傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?，如廣播、遙控、無(wú)線尋呼等。本課件是可編輯的正常PPT課件圖1-1按消息傳送的方向與時(shí)間劃分的通信方式本課件是可編輯的正常PPT課件

2．按數(shù)字信號(hào)排序劃分

在數(shù)字通信中，按照數(shù)字信號(hào)排列順序的不同，通信方式可分為串序傳輸和并序傳輸。所謂串序傳輸，是指將代表信息的數(shù)字信號(hào)按時(shí)間順序一個(gè)接一個(gè)地在信道中傳輸?shù)姆绞?，如圖1-2(a)所示；若將代表信息的數(shù)字信號(hào)分割成兩路或兩路以上同時(shí)在信道上傳輸，則稱為并序傳輸，如圖1-2(b)所示。本課件是可編輯的正常PPT課件圖1-2按數(shù)字信號(hào)排序劃分的通信方式本課件是可編輯的正常PPT課件

一般的數(shù)字通信都采用串序傳輸方式，其優(yōu)點(diǎn)是只占用一條通路，缺點(diǎn)是占用通路時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)；并序傳輸方式在通信中有時(shí)也會(huì)用到，其優(yōu)點(diǎn)是傳輸時(shí)間較短，缺點(diǎn)是需要占用多條通路。本課件是可編輯的正常PPT課件

3．按通信網(wǎng)絡(luò)形式劃分

通信網(wǎng)絡(luò)形式通?？煞譃槿N：點(diǎn)到點(diǎn)通信方式、點(diǎn)到多點(diǎn)通信(分支)方式和多點(diǎn)到多點(diǎn)通信(交換)方式。它們的示意圖如圖1-3所示。本課件是可編輯的正常PPT課件圖1-3按通信網(wǎng)絡(luò)形式劃分的通信方式本課件是可編輯的正常PPT課件

1.1.4通信系統(tǒng)的模型

通信的任務(wù)是完成消息的傳遞和交換。以點(diǎn)到點(diǎn)通信為例，要實(shí)現(xiàn)消息從一地向另一地的傳遞，通信系統(tǒng)必須有三個(gè)部分，即發(fā)送端、接收端和收發(fā)兩端之間的信道，如圖1-4所示。本課件是可編輯的正常PPT課件圖1-4通信系統(tǒng)的模型本課件是可編輯的正常PPT課件

通信系統(tǒng)各部分的作用。

1．信息源和受信者

信息源簡(jiǎn)稱信源，是信息的發(fā)生源。受信者簡(jiǎn)稱信宿，是信息的歸宿。根據(jù)信源輸出信號(hào)性質(zhì)的不同，它可分為模擬信源和數(shù)字(離散)信源，如模擬電話機(jī)為模擬信源，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)及計(jì)算機(jī)為數(shù)字信源。本課件是可編輯的正常PPT課件

2．發(fā)送設(shè)備

發(fā)送設(shè)備的作用是將信源產(chǎn)生的信號(hào)變換為傳輸信道所需的信號(hào)(使信源和信道匹配)，并送往信道。

3．信道

信道是指?jìng)鬏斝盘?hào)的通道，即信號(hào)從發(fā)送設(shè)備到接收設(shè)備所經(jīng)過(guò)的媒質(zhì)。信道可以是有線的，也可以是無(wú)線的，兩者均有多種傳輸媒質(zhì)。信道既給信號(hào)提供通路，也對(duì)信號(hào)產(chǎn)生各種干擾和噪聲，直接影響通信的質(zhì)量，其干擾和噪聲的產(chǎn)生由傳輸媒質(zhì)的固有特性決定。本課件是可編輯的正常PPT課件

4．接收設(shè)備

接收設(shè)備的基本功能是完成發(fā)送設(shè)備的反變換，即進(jìn)行接收放大、解調(diào)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換、糾錯(cuò)譯碼、FDM或TDM的分路、解密等，最終從帶有干擾的信號(hào)中正確恢復(fù)出原始信號(hào)。

圖1-4僅是一個(gè)單向的通信系統(tǒng)模型，如果實(shí)際通信系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)雙向通信來(lái)保證通信雙方可以隨時(shí)交流信息，那么信源兼為信宿，且雙方都要有發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備。本課件是可編輯的正常PPT課件

1.2信

息

論

基

礎(chǔ)

1.2.1信息的量度雖然“信息”(Information)一詞在概念上與消息(Message)相似，但其含義更具普遍性、抽象性。信息可理解為消息中包含的有意義的內(nèi)容。消息有各種各樣的形式，但消息的內(nèi)容可統(tǒng)一用信息來(lái)表述，傳輸信息的多少可直觀地用“信息量”來(lái)衡量。本課件是可編輯的正常PPT課件

由概率論可知，事件的不確定程度可用事件出現(xiàn)的概率來(lái)描述。事件出現(xiàn)(發(fā)生)的可能性越小，則概率越?。环粗?，概率越大。由此可知：消息中的信息量與消息發(fā)生的概率緊密相關(guān)。消息出現(xiàn)的概率越小，則消息中包含的信息量就越大。概率為零時(shí)(不可能發(fā)生事件)，信息量為無(wú)窮大；概率為1時(shí)(必然事件)，信息量為0。本課件是可編輯的正常PPT課件

消息中所含的信息量與消息出現(xiàn)的概率之間的關(guān)系應(yīng)符合如下規(guī)律：

(1)消息中所含信息量I是消息出現(xiàn)的概率P(x)的函數(shù)，即

(1-2)

(2)消息出現(xiàn)的概率越小，它所含信息量越大；反之，信息量越小。本課件是可編輯的正常PPT課件

(3)若干個(gè)互相獨(dú)立的事件構(gòu)成的消息，所含信息量等于各獨(dú)立事件信息量的和，即

以看出，I與P(x)之間應(yīng)滿足以上三點(diǎn)，且有如下關(guān)系：

(1-3)本課件是可編輯的正常PPT課件

信息量I的單位與對(duì)數(shù)的底數(shù)a有關(guān)。當(dāng)a=?2時(shí)，I的單位為比特(bit或b)；a?=?e時(shí)，I的單位為奈特(nat或n)；a?=?10時(shí)，I的單位為笛特(Det)或稱為十進(jìn)制單位；a?=?r時(shí)，I的單位稱為r進(jìn)制單位。通常使用的單位為比特。本課件是可編輯的正常PPT課件

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對(duì)于多個(gè)信息符號(hào)的平均信息量的計(jì)算，設(shè)各符號(hào)出現(xiàn)的概率為

則每個(gè)符號(hào)所含信息的平均值(平均信息量)為

由于平均信息量與熱力學(xué)中熵的形式相似，故通常又稱其為信息源的熵。本課件是可編輯的正常PPT課件

當(dāng)離散信息源中每個(gè)符號(hào)等概率出現(xiàn)，且各符號(hào)的出現(xiàn)為統(tǒng)計(jì)獨(dú)立時(shí)，該信息源的信息量最大。此時(shí)最大熵(平均信息量)為本課件是可編輯的正常PPT課件

1.3通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)

1.3.1一般通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)包括有效性、可靠性、適應(yīng)性、保密性、標(biāo)準(zhǔn)性、維修性、工藝性等。從信息傳輸?shù)慕嵌葋?lái)看，通信的有效性和可靠性是最主要的兩個(gè)性能指標(biāo)。通信系統(tǒng)的有效性與系統(tǒng)高效率地傳輸消息相關(guān)聯(lián)，即通信系統(tǒng)怎樣才能以最合理、最經(jīng)濟(jì)的方法傳輸最大數(shù)量的消息。本課件是可編輯的正常PPT課件

通信系統(tǒng)的可靠性與系統(tǒng)可靠地傳輸消息相關(guān)聯(lián)。可靠性是一種量度，用來(lái)表示收到的消息與發(fā)出的消息之間的符合程度。因此，可靠性取決于通信系統(tǒng)的抗干擾性。

一般情況下，要增加系統(tǒng)的有效性，就得降低可靠性；反之亦然。在實(shí)際應(yīng)用中，常依據(jù)實(shí)際系統(tǒng)要求采取相對(duì)統(tǒng)一的辦法，即在滿足一定可靠性指標(biāo)的前提下，盡量提高消息的傳輸速率，即有效性；或者，在維持一定有效性的前提下，盡可能提高系統(tǒng)的可靠性。本課件是可編輯的正常PPT課件

1.3.2通信系統(tǒng)的有效性指標(biāo)

在模擬通信系統(tǒng)中，每一路模擬信號(hào)需占用一定的信道帶寬，如何在信道具有一定帶寬時(shí)充分利用它的傳輸能力？這里有幾個(gè)方面的措施，其中的兩個(gè)主要方面的措施，

一是多路信號(hào)通過(guò)頻率分割復(fù)用，即頻分復(fù)用(FDM)，以復(fù)用路數(shù)的多少來(lái)體現(xiàn)其有效性。

另一方面，要提高模擬通信的有效性，可根據(jù)業(yè)務(wù)性質(zhì)減少信號(hào)帶寬，如語(yǔ)音信號(hào)的調(diào)幅單邊帶(SSB)為4kHz，調(diào)頻信號(hào)帶寬則較其高了數(shù)倍，但其可靠性較差。本課件是可編輯的正常PPT課件

數(shù)字通信的有效性主要體現(xiàn)為單個(gè)信道通過(guò)的信息速率。數(shù)字信號(hào)基帶傳輸可以采用時(shí)分復(fù)用(TDM)以充分利用信道帶寬。數(shù)字信號(hào)頻帶傳輸可以采用多元調(diào)制來(lái)提高其有效性。數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性可用傳輸速率來(lái)衡量，傳輸速率越高，則系統(tǒng)的有效性越好。通?？蓮囊韵氯齻€(gè)角度來(lái)定義傳輸速率。本課件是可編輯的正常PPT課件

1．碼元傳輸速率RB

碼元傳輸速率通常又稱為碼元速率，用符號(hào)RB表示。碼元速率是指單位時(shí)間(每秒)內(nèi)傳輸碼元的數(shù)目，其單位為波特(Baud)。

數(shù)字信號(hào)一般有二進(jìn)制與多進(jìn)制之分，但碼元速率RB與信號(hào)的進(jìn)制無(wú)關(guān)，只與碼元寬度TB有關(guān)，即本課件是可編輯的正常PPT課件

通常在給出系統(tǒng)碼元速率時(shí)，要說(shuō)明碼元的進(jìn)制。多進(jìn)制(M)碼元速率RBM與二進(jìn)制碼元速率RB2之間，在保證系統(tǒng)信息速率不變的情況下，可相互轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換關(guān)系式為

式中，M=2k，k=2,3,4,…。本課件是可編輯的正常PPT課件

2．信息傳輸速率Rb

信息傳輸速率簡(jiǎn)稱信息速率，又可稱為傳信率、比特率等。信息傳輸速率用符號(hào)Rb表示。Rb是指單位時(shí)間(每秒)內(nèi)傳送的信息量，單位為比特/秒(bit/s)，簡(jiǎn)記為b/s。

因?yàn)樾畔⒘颗c信號(hào)進(jìn)制數(shù)M有關(guān)，所以，Rb也與M有關(guān)。本課件是可編輯的正常PPT課件

3．Rb與RB的關(guān)系

在二進(jìn)制中，碼元速率RB2同信息速率Rb2的關(guān)系在數(shù)值上相等，只是單位不同。

在多進(jìn)制中，RBM與RbM數(shù)值不同，單位也不同。它們之間在數(shù)值上有如下關(guān)系：

在碼元速率保持不變的情況下，二進(jìn)制信息速率Rb2與多進(jìn)制信息速率RbM之間的關(guān)系為本課件是可編輯的正常PPT課件

4．頻帶利用率η

頻帶利用率指?jìng)鬏斝?。不僅要關(guān)心通信系統(tǒng)的傳輸速率，還要看在這樣的傳輸速率下所占用的信道頻帶寬度。如果頻帶利用率高，則說(shuō)明通信系統(tǒng)的傳輸效率高；否則相反。

頻帶利用率的定義是單位頻帶內(nèi)碼元速率的大小(單位為Baud/Hz)，即本課件是可編輯的正常PPT課件

頻帶寬度B的大小取決于碼元速率RB，而碼元速率RB與信息速率有確定的關(guān)系。因此，頻帶利用率(單位為b·s-1/Hz)還可用信息速率Rb的形式來(lái)定義，以便比較不同系統(tǒng)的傳輸效率，即本課件是可編輯的正常PPT課件

1.3.3通信系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)

對(duì)于模擬通信系統(tǒng)，可靠性通常以整個(gè)系統(tǒng)的輸出信噪比來(lái)衡量。信噪比是指信號(hào)的平均功率與噪聲的平均功率之比。信噪比越高，說(shuō)明噪聲對(duì)信號(hào)的影響越小，信號(hào)的質(zhì)量越好。

衡量數(shù)字通信系統(tǒng)可靠性的指標(biāo)，可用信號(hào)在傳輸過(guò)程中出錯(cuò)的概率來(lái)表示，即用差錯(cuò)率來(lái)衡量。差錯(cuò)率越大，表明系統(tǒng)可靠性越差。差錯(cuò)率通常有兩種表示方法。本課件是可編輯的正常PPT課件

1．碼元差錯(cuò)率Pe

碼元差錯(cuò)率Pe簡(jiǎn)稱誤碼率，是指接收的錯(cuò)誤碼元數(shù)在傳送的總碼元數(shù)中所占的比例，更確切地說(shuō)，誤碼率就是碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率，用表達(dá)式可表示成本課件是可編輯的正常PPT課件

2．信息差錯(cuò)率Pb

信息差錯(cuò)率Pb簡(jiǎn)稱誤信率，或誤比特率，它是指接收的錯(cuò)誤信息量在傳送的總信息量中所占的比例，或者說(shuō)，它是碼元的信息量在傳輸系統(tǒng)中被丟失的概率，用表達(dá)式可表示成本課件是可編輯的正常PPT課件

3．Pe與Pb的關(guān)系

對(duì)于二進(jìn)制信號(hào)，誤碼率和誤比特率相等。而M進(jìn)制信號(hào)的每個(gè)碼元含有n=lbM比特的信息，并且一個(gè)特定的錯(cuò)誤碼元可以有M－1種不同的錯(cuò)誤樣式。當(dāng)M較大時(shí)，誤比特率為本課件是可編輯的正常PPT課件

1.4通信信道的基本特性

1.4.1信道

1．信道的定義籠統(tǒng)地說(shuō)，信道是指以傳輸媒介(質(zhì))為基礎(chǔ)的信號(hào)通路；具體地說(shuō)，信道是指由有線或無(wú)線線路提供的信號(hào)通路；抽象地說(shuō)，信道是指定的一段頻帶，它讓信號(hào)通過(guò)，同時(shí)又限制和損害信號(hào)。信道的作用是傳輸信號(hào)。信道大體可分成兩類：狹義信道和廣義信道。本課件是可編輯的正常PPT課件

狹義信道按具體媒質(zhì)類型的不同，可分為有線信道和無(wú)線信道。所謂有線信道，是指?jìng)鬏斆劫|(zhì)為明線、對(duì)稱電纜、同軸電纜、光纜、波導(dǎo)等看得見的媒質(zhì)。有線信道是現(xiàn)代通信網(wǎng)中最常用的信道之一，如對(duì)稱電纜(又稱電話電纜)，它廣泛應(yīng)用于近程(市內(nèi))傳輸。無(wú)線信道的傳輸媒質(zhì)比較多，包括短波電離層、對(duì)流層散射等。雖然無(wú)線信道的傳輸特性不如有線信道穩(wěn)定可靠，但無(wú)線信道具有方便、靈活、通信者可移動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。本課件是可編輯的正常PPT課件

廣義信道通常分成調(diào)制信道和編碼信道兩種。調(diào)制信道是根據(jù)調(diào)制與解調(diào)的基本問(wèn)題而定義的，它的范圍是從調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入端。從調(diào)制和解調(diào)的角度來(lái)看，由調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入端的所有轉(zhuǎn)換器及傳輸媒質(zhì)只是把已調(diào)信號(hào)進(jìn)行了某種變換，即只需關(guān)注變換的最終結(jié)果，而無(wú)須關(guān)注詳細(xì)過(guò)程。因此，研究調(diào)制與解調(diào)問(wèn)題時(shí)，定義一個(gè)調(diào)制信道是方便和恰當(dāng)?shù)?。本課件是可編輯的正常PPT課件

調(diào)制信道和編碼信道的示意圖如圖1-5所示。圖1-5調(diào)制信道與編碼信道示意圖本課件是可編輯的正常PPT課件

2．信道的模型

1)調(diào)制信道模型

在頻帶傳輸系統(tǒng)中，已調(diào)信號(hào)離開調(diào)制器后便進(jìn)入調(diào)制信道。對(duì)于調(diào)制和解調(diào)而言，通?？梢圆还苷{(diào)制信道包括什么樣的轉(zhuǎn)換器，也不管選用了什么樣的傳輸媒質(zhì)，以及傳輸過(guò)程如何，而僅關(guān)注已調(diào)信號(hào)通過(guò)調(diào)制信道后的最終結(jié)果。本課件是可編輯的正常PPT課件

調(diào)制信道的主要特性如下：

(1)若有一對(duì)(或多對(duì))輸入端，則必然有一對(duì)(或多對(duì))輸出端；

(2)絕大部分信道是線性的，即滿足疊加原理；

(3)信號(hào)通過(guò)信道需要一定的遲延時(shí)間；

(4)信道對(duì)信號(hào)有損耗(固定損耗或時(shí)變損耗)；

(5)即使沒有信號(hào)輸入，在信道的輸出端仍可能有一定的功率輸出(噪聲)。本課件是可編輯的正常PPT課件

由此看來(lái)，可用一個(gè)二對(duì)端(或多對(duì)端)的時(shí)變線性網(wǎng)絡(luò)替代調(diào)制信道。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)就稱作調(diào)制信道模型，如圖1-6所示。圖1-6調(diào)制信道模型本課件是可編輯的正常PPT課件

對(duì)于二對(duì)端的信道模型來(lái)說(shuō)，它的輸入和輸出之間的關(guān)系式可表示成

式中，ei(t)為信道輸入信號(hào)；eo(t)為信道輸出信號(hào)；n(t)為信道噪聲(或稱信道干擾)；f?[ei(t)]為信道對(duì)信號(hào)影響(變換)的某種函數(shù)關(guān)系。本課件是可編輯的正常PPT課件

由于f?[ei(t)]形式是個(gè)高度概括的結(jié)果，為了進(jìn)一步理解信道對(duì)信號(hào)的影響，可把f?[ei(t)]寫成k(t)·ei(t)形式。于是，式(1-16)可寫成

式中，k(t)稱為乘性干擾，它依賴于網(wǎng)絡(luò)的特性，對(duì)信號(hào)ei(t)影響較大；n(t)則稱為加性干擾(或噪聲)。本課件是可編輯的正常PPT課件

這樣，信道對(duì)信號(hào)的影響可歸納為兩點(diǎn)：一是乘性干擾k(t)的影響；二是加性干擾n(t)的影響。若了解了k(t)和n(t)的特性，則信道對(duì)信號(hào)的具體影響也就清楚了。不同特性的信道，其信道模型有不同的k(t)及n(t)參數(shù)。

通常所期望的信道(理想信道)應(yīng)是k(t)=常數(shù)，n(t)=0，即本課件是可編輯的正常PPT課件

2)編碼信道模型

編碼信道是指包括調(diào)制信道及調(diào)制器、解調(diào)器在內(nèi)的信道。編碼信道模型與調(diào)制信道模型明顯不同，調(diào)制信道對(duì)信號(hào)的影響是通過(guò)k(t)和n(t)使調(diào)制信號(hào)發(fā)生“模擬”變化的，編碼信道對(duì)信號(hào)的影響則是一種數(shù)字序列的變換，即把一種數(shù)字序列變換成另一種數(shù)字序列。故有時(shí)把編碼信道看成一種數(shù)字信道。本課件是可編輯的正常PPT課件

由此看來(lái)，編碼信道的模型可用數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)移概率來(lái)描述。例如，在最常見的二進(jìn)制數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，一個(gè)簡(jiǎn)單的編碼信道模型可通過(guò)圖1-7來(lái)表示。之所以說(shuō)這個(gè)模型是“簡(jiǎn)單的”，是因?yàn)檫@里假設(shè)解調(diào)器輸出的每個(gè)數(shù)字碼元發(fā)生的差錯(cuò)是相互獨(dú)立的。本課件是可編輯的正常PPT課件圖1-7二進(jìn)制無(wú)記憶編碼信道模型本課件是可編輯的正常PPT課件

用編碼的術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，這種信道是無(wú)記憶的(當(dāng)前碼元的差錯(cuò)與其前后碼元的差錯(cuò)沒有依賴關(guān)系)。在這個(gè)模型里，P(0/0)、P(1/0)、P(0/1)和P(1/1)稱為信道轉(zhuǎn)移概率。具體地說(shuō)，P(0/0)和P(1/1)稱為正確轉(zhuǎn)移概率，P(1/0)和P(0/1)稱為錯(cuò)誤轉(zhuǎn)移概率。根據(jù)概率性質(zhì)可知：

轉(zhuǎn)移概率完全由編碼信道的特性決定，一個(gè)特定的編碼信道有相應(yīng)確定的轉(zhuǎn)移概率。編碼信道的轉(zhuǎn)移概率一般需要對(duì)實(shí)際編碼信道進(jìn)行大量的統(tǒng)計(jì)分析才能得到。本課件是可編輯的正常PPT課件

1.4.2傳輸信道

1．有線信道

1)雙絞線

雙絞線又稱雙扭線，由若干對(duì)且每對(duì)由兩條相互絕緣的銅導(dǎo)線按一定規(guī)則絞合而成。這種絞合結(jié)構(gòu)可以減少臨近線對(duì)間的電磁干擾。雙絞線既可以傳輸模擬信號(hào)，又可以傳輸數(shù)字信號(hào)，其通信距離一般為幾千米到十幾千米。導(dǎo)線越粗，通信距離越遠(yuǎn)，但導(dǎo)線價(jià)格越高。本課件是可編輯的正常PPT課件

2)同軸電纜

同軸電纜以硬銅線為芯，外包一層絕緣材料。這層絕緣材料用密織的網(wǎng)狀導(dǎo)體環(huán)繞金屬屏蔽層，網(wǎng)外又覆蓋一層保護(hù)性材料。金屬屏蔽層能將磁場(chǎng)反射回中心導(dǎo)體，同時(shí)也使中心導(dǎo)體免受外界干擾，故同軸電纜比雙絞線具有更寬的帶寬和更好的噪聲抑制特性。

同軸電纜按特性阻抗(指電纜導(dǎo)體各點(diǎn)的電磁電壓與電流之比)數(shù)值的不同，可分為兩種：一種為50Ω同軸電纜，用于數(shù)字信號(hào)的傳輸，稱為基帶同軸電纜；另一種為75Ω同軸電纜，用于寬帶模擬信號(hào)的傳輸，稱為寬帶同軸電纜。本課件是可編輯的正常PPT課件

3)光纖

光纖即光導(dǎo)纖維，軟而細(xì)，是利用全反射原理來(lái)傳導(dǎo)光束的。由于可見光的頻率非常高，約為108MHz的數(shù)量級(jí)，故一個(gè)光纖通信系統(tǒng)的傳輸帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他各種傳輸媒質(zhì)的帶寬。

根據(jù)傳輸模式的不同，光纖有單模光纖和多模光纖之分。單模光纖纖芯比較細(xì)，光在光纖中的傳播只有一種模式；多模光纖纖芯比較粗，光纖中可有多條不同角度入射的光線同時(shí)傳播。

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2．無(wú)線信道

無(wú)線信道的傳輸載體主要是無(wú)線電波和光波。

1)地波傳播

當(dāng)接收天線距離發(fā)射天線較遠(yuǎn)時(shí)，地球表面拱起部分將兩者隔開，只有某些中低頻電波能夠沿著地球表面拱起的部分傳播出去，這種沿著地球表面?zhèn)鞑サ碾姴ň徒械夭ǎ步斜砻娌?。地波沿著地球表面?zhèn)鞑サ姆绞?，稱為地波傳播。其特點(diǎn)是信號(hào)比較穩(wěn)定，但電波頻率越高，地波隨距離的增加衰減得越快。本課件是可編輯的正常PPT課件

2)天波傳播

在大氣層中，幾十千米至幾百千米的高空有多層“電離層”，它們形成了一種天然的反射體，就像一只懸空的金屬蓋。電波射到“電離層”就會(huì)被反射回來(lái)。沿這一途徑傳播的電波就稱為天波或反射波。電波中的短波具有這種特性。

3)視距傳播

若收、發(fā)天線距離地面的高度遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)，則電波直接從發(fā)信天線傳到收信地點(diǎn)(有時(shí)有地面反射波)，這種傳播方式稱為視距傳播。此方式僅限于在視線距離以內(nèi)傳播信號(hào)。本課件是可編輯的正常PPT課件

4)散射傳播

散射傳播指利用對(duì)流層或電離層中媒質(zhì)的不均勻性或流星通過(guò)大氣時(shí)的電離余跡對(duì)電磁波的散射作用來(lái)實(shí)現(xiàn)超視距傳播。該方式主要用于超短波和微波的遠(yuǎn)距離通信。

5)對(duì)流層傳播

無(wú)線電波在對(duì)流層與平流層中的傳播，簡(jiǎn)稱為對(duì)流層傳播。

6)電離層傳播

無(wú)線電波在電離層中的傳播，簡(jiǎn)稱為電離層傳播。本課件是可編輯的正常PPT課件

1.4.3信道內(nèi)的噪聲

信道內(nèi)噪聲的來(lái)源很多，表現(xiàn)的形式也多種多樣，通常需根據(jù)噪聲的來(lái)源和噪聲的性質(zhì)進(jìn)行分類。根據(jù)噪聲的來(lái)源，可以粗略地將其分為四類。

(1)無(wú)線電噪聲：來(lái)源于各種無(wú)線電發(fā)射機(jī)。

(2)工業(yè)噪聲：來(lái)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、高頻電爐等。

(3)天電噪聲：來(lái)源于雷電、磁暴、太陽(yáng)黑子、宇宙射線等，是客觀存在的。

(4)內(nèi)部噪聲：來(lái)源于信道的各種電子器件、轉(zhuǎn)換器、天線或傳輸線等。本課件是可編輯的正常PPT課件

以上是根據(jù)噪聲的來(lái)源來(lái)分類的，比較便于理解。但是，從防止或減小噪聲對(duì)信號(hào)傳輸影響的角度來(lái)說(shuō)，根據(jù)噪聲的性質(zhì)來(lái)分類更為有利，這時(shí)噪聲可分為以下幾種。

(1)單頻噪聲：主要指無(wú)線電干擾。

(2)脈沖干擾：包括電火花、斷續(xù)電流及雷電等產(chǎn)生的干擾。

(3)起伏噪聲：主要指信道內(nèi)部的熱噪聲、器件噪聲及來(lái)自空間的宇宙噪聲。本課件是可編輯的正常PPT課件

1.4.4常見的幾種噪聲

1．白噪聲

所謂白噪聲，是指功率譜密度函數(shù)在整個(gè)頻率域(-∞?<?ω?<?+∞)內(nèi)是常數(shù)，即服從均勻分布的噪聲。稱其為白噪聲，是因?yàn)樗愃朴诠鈱W(xué)中包括全部可見光頻率在內(nèi)的白光。實(shí)際上完全理想的白噪聲是不存在的；通常，只要噪聲功率譜密度函數(shù)均勻分布的頻率范圍超過(guò)通信系統(tǒng)工作的頻率范圍很多，就可近似認(rèn)為是白噪聲。例如，熱噪聲的頻率可以高達(dá)1013Hz，且功率譜密度函數(shù)在0～1013Hz內(nèi)基本呈均勻分布，所以可將它看作白噪聲。本課件是可編輯的正常PPT課件

理想的白噪聲功率譜密度通常定義為

式中，n0是白噪聲的單邊功率譜密度，單位是W/Hz。

白噪聲的自相關(guān)函數(shù)Rn(τ)是一個(gè)位于τ?=?0處的沖激函數(shù)，強(qiáng)度為n0/2。白噪聲的Pn(ω)和Rn(τ)圖形如圖1-8所示。本課件是可編輯的正常PPT課件圖1-8理想白噪聲的功率譜密度和自相關(guān)函數(shù)本課件是可編輯的正常PPT課件

2．高斯噪聲

所謂高斯(Gaussian)噪聲，是指概率密度函數(shù)服從高斯分布(即正態(tài)分布)的一類噪聲，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為

式中，a為噪聲的數(shù)學(xué)期望值，也就是均值；σ

2為噪聲的方差；exp(x)是以e為底的指數(shù)函數(shù)。本課件是可編輯的正常PPT課件

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3．高斯型白噪聲

由前文可知，白噪聲是根據(jù)噪聲的功率譜密度是否均勻來(lái)定義的，高斯噪聲則是根據(jù)它的概率密度函數(shù)來(lái)定義的。那么什么是高斯型白噪聲呢？所謂高斯型白噪聲，是指噪聲的概率密度函數(shù)滿足正態(tài)分布統(tǒng)計(jì)特性，同時(shí)它的功率譜密度函數(shù)是常數(shù)的一類噪聲。

在通信系統(tǒng)理論分析中，特別是在分析、計(jì)算系統(tǒng)抗噪聲性能時(shí)，經(jīng)常假定系統(tǒng)信道中的噪聲為高斯型白噪聲。其中一個(gè)原因是高斯型白噪聲可用具體數(shù)學(xué)表達(dá)式表述，便于推導(dǎo)、分析和運(yùn)算；另一個(gè)原因是高斯型白噪聲反映了具體信道中的噪聲情況，比較真實(shí)地代表了信道噪聲的特性。本課件是可編輯的正常PPT課件

4．窄帶高斯噪聲

當(dāng)高斯噪聲通過(guò)以ωc為中心角頻率的窄帶系統(tǒng)時(shí)，就可形成窄帶高斯噪聲。所謂窄帶系統(tǒng)，是指系統(tǒng)的頻帶寬度B比中心頻率小很多的通信系統(tǒng)，即的系統(tǒng)。這是符合大多數(shù)信道的實(shí)際情況的：信號(hào)通過(guò)窄帶系統(tǒng)后就形成窄帶信號(hào)。其特點(diǎn)是頻譜局限在

±ωc附近很窄的頻率范圍內(nèi)，包絡(luò)和相位都在進(jìn)行著緩慢的隨機(jī)變化。本課件是可編輯的正常PPT課件

隨機(jī)噪聲通過(guò)窄帶系統(tǒng)后，可表示為

式中，φ(t)為噪聲的隨機(jī)相位；ρ(t)為噪聲的隨機(jī)包絡(luò)。本課件是可編輯的正常PPT課件

1.4.5信道容量

1．信號(hào)帶寬

帶寬這個(gè)名稱在通信系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)，而且常常代表不同的含義，在這里先作一些說(shuō)明。從通信系統(tǒng)中信號(hào)的傳輸過(guò)程來(lái)看，有兩種不同含義的帶寬：一種是信號(hào)(包括噪聲)的帶寬，也就是本節(jié)要定義的帶寬，由信號(hào)(或噪聲)能量譜密度G(ω)或功率譜密度P(ω)在頻域的分布規(guī)律確定；另一種是信道的帶寬，由傳輸電路的傳輸特性決定。信號(hào)帶寬和信道帶寬的符號(hào)都用B表示，單位為Hz。本書中在提到帶寬時(shí)將說(shuō)明是信號(hào)帶寬，還是信道帶寬。本課件是可編輯的正常PPT課件

從理論上講，除了極個(gè)別的信號(hào)外，信號(hào)的頻譜都是無(wú)窮寬分布的。如果把凡是有信號(hào)頻譜的范圍都算帶寬，那么很多信號(hào)的帶寬都變?yōu)闊o(wú)窮大了，顯然這樣定義帶寬是不恰當(dāng)?shù)?。一般信?hào)雖然頻譜很寬，但絕大部分實(shí)用信號(hào)的主要能量(功率)都集中在某個(gè)不太寬的頻率范圍內(nèi)，因此，通常根據(jù)信號(hào)能量(功率)集中的情況，恰當(dāng)?shù)囟x信號(hào)的帶寬，常用的定義有以下三種。本課件是可編輯的正常PPT課件

1)以集中一定百分比的能量(功率)來(lái)定義

對(duì)于能量信號(hào)，可由

求出B。帶寬B是指正頻率區(qū)域，不計(jì)負(fù)頻率區(qū)域。如果信號(hào)是低頻信號(hào)，那么能量集中在低頻區(qū)域，就是0～B頻率范圍內(nèi)的能量。本課件是可編輯的正常PPT課件

對(duì)于功率信號(hào)，可由

求出B。γ

的百分比取值為90%、95%或99%等。本課件是可編輯的正常PPT課件

2)以能量譜(功率譜)密度下降3dB時(shí)的頻率間隔作為帶寬

對(duì)于頻率軸上有明顯的單峰形狀(或者一個(gè)明顯的主峰)且峰值位于f=0處的能量譜(功率譜)密度的信號(hào)，信號(hào)帶寬為正頻率軸上G(ω)(或P(ω))下降到3dB(半功率點(diǎn))處對(duì)應(yīng)的頻率與f=?0的間隔，如圖1-9所示。本課件是可編輯的正常PPT課件圖1-93dB帶寬本課件是可編輯的正常PPT課件

G(ω)～f曲線中，由

或

得

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3)等效矩形帶寬

若用一個(gè)矩形的頻譜代替信號(hào)的頻譜，則矩形頻譜具有的能量與信號(hào)的能量相等，矩形頻譜的幅度為信號(hào)頻譜f=0時(shí)的幅度，如圖1-10所示。本課件是可編輯的正常PPT課件圖1-10等效矩形帶寬本課件是可編輯的正常PPT課件

由

或

得

或本課件是可編輯的正常PPT課件

2．信道容量的計(jì)算

從信息論的觀點(diǎn)來(lái)看，各種信道都可以概括為兩大類，即離散信道和連續(xù)信道。所謂離散信道，就是輸入與輸出信號(hào)都是取值離散的時(shí)間函數(shù)；而連續(xù)信道是指輸入和輸出信號(hào)都是取值連續(xù)的時(shí)間函數(shù)。信道容量是指單位時(shí)間內(nèi)信道中無(wú)差錯(cuò)傳輸?shù)淖畲笮畔⒘?。這里僅給出連續(xù)信道的信道容量。

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設(shè)連續(xù)信道(或調(diào)制信道)的輸入端加入單邊功率譜密度為n0(W/Hz)的加性高斯白噪聲，信道的帶寬為B(Hz)，信號(hào)功率為S(W)，則通過(guò)這種信道無(wú)差錯(cuò)傳輸?shù)淖畲笮畔⑺俾蔆(單位為b/s)為

式中，C值就稱為信道容量；n0B是噪聲的功率。本課件是可編輯的正常PPT課件

令N?=?n0B，則式(1-33)也可寫為

式(1-33)就是著名的香農(nóng)信道容量公式，簡(jiǎn)稱香農(nóng)公式。根據(jù)香農(nóng)公式可以得出以下重要結(jié)論。本課件是可編輯的正常PPT課件

(1)任何一個(gè)連續(xù)信道都有信道容量。在給定B、S/N的情況下，信道的極限傳輸能力為C。如果信源的信息速率R小于或等于信道容量C，那么在理論上存在著一種方法，使信源的輸出能以任意小的差錯(cuò)概率通過(guò)信道傳輸；若R大于C，則無(wú)差錯(cuò)傳輸在理論上是不可能的。因此，實(shí)際傳輸速率一般不能大于信道容量，除非允許存在一定的差錯(cuò)率。本課件是可編輯的正常PPT課件

(2)增大信號(hào)功率S可以增加信道容量C。當(dāng)信號(hào)功率S趨于無(wú)窮大時(shí)，信道容量C也趨于無(wú)窮大，即

減小噪聲功率N(N?=?n0B，相當(dāng)于減小噪聲功率譜密度n0)，也可以增加信道容量C。若噪聲功率N趨于零(或n0趨于零)，則信道容量趨于無(wú)窮大，即本課件是可編輯的正常PPT課件

增大信道帶寬B可以增加信道容量C，但不能無(wú)限增大。當(dāng)信道帶寬B趨于無(wú)窮大時(shí)，信道容量C的極限值為

由此可見，當(dāng)S和n0一定時(shí)，雖然信道容量C隨帶寬B的增大而增大，然而當(dāng)B→∞時(shí)，C不會(huì)趨于無(wú)窮大，而是趨于常數(shù)1.44S/n0。本課件是可編輯的正常PPT課件

(3)當(dāng)信道容量保持不變時(shí)，信道帶寬B、信號(hào)噪聲功率比S/N及傳輸時(shí)間三者是可以互換的。增加信道帶寬，可以換來(lái)信號(hào)噪聲功率比的降低，反之亦然。如果信號(hào)噪聲功率比不變，那么增加信道帶寬就可以換來(lái)傳輸時(shí)間的減少，反之亦然。

當(dāng)信道容量C給定時(shí)，B1、S1/N1和B2、S2/N2分別表示互換前后的帶寬和信號(hào)噪聲功率比，則有本課件是可編輯的正常PPT課件

當(dāng)維持同樣大小的信號(hào)噪聲功率比S/n0時(shí)，給定的信息量I?=?TBlb[1?+?S/(n0B)]?(C?=?I/T，T為傳輸時(shí)間)可以用不同帶寬B和傳輸時(shí)間T來(lái)互換。若T1、B1和T2、B2分別表示互換前后的傳輸時(shí)間和帶寬，則有本課件是可編輯的正常PPT課件

通常把實(shí)現(xiàn)了極限信息速率傳輸(即達(dá)到信道容量值)且能做到任意小差錯(cuò)率的通信系統(tǒng)，稱為理想通信系統(tǒng)。香農(nóng)公式只證明了理想通信系統(tǒng)的“存在性”，卻沒有指出具體的實(shí)現(xiàn)方法。因此，理想系統(tǒng)常常只作為實(shí)際系統(tǒng)的理論界限。本課件是可編輯的正常PPT課件

小

結(jié)

本章介紹了通信系統(tǒng)的概念，包括通信的定義、分類、方式、模型等。在信息論基礎(chǔ)中，介紹了信息的量度方法和平均信息量的計(jì)算。衡量通信系統(tǒng)性能的指標(biāo)主要是有效性和可靠性。通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)是貫穿全書的指標(biāo)體系，要求學(xué)習(xí)者掌握和正確運(yùn)用。信道是為信號(hào)提供的通路，既允許信號(hào)通過(guò)，又會(huì)使信號(hào)產(chǎn)生損耗；信道有狹義信道和廣義信道之分。噪聲可認(rèn)為是對(duì)有用信號(hào)產(chǎn)生影響的所有干擾的集合。香農(nóng)公式C=B1b(1+N/S)(單位為b/s)不僅在理論上有特殊的貢獻(xiàn)，在實(shí)踐中也有一定的指導(dǎo)價(jià)值。本課件是可編輯的正常PPT課件第2章

數(shù)字通信2.1數(shù)字通信系統(tǒng)模型2.2時(shí)分多路復(fù)用(TDM)2.3準(zhǔn)同步數(shù)字體系(PDH)2.4同步數(shù)字體系(SDH)小結(jié)本課件是可編輯的正常PPT課件

2.1數(shù)字通信系統(tǒng)模型

1.數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)把原始數(shù)字信號(hào)進(jìn)行簡(jiǎn)單變換，不改變信號(hào)的頻譜特性，將其送到信道中進(jìn)行傳輸，而不需調(diào)制器/解調(diào)器的數(shù)字通信系統(tǒng)稱為數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)。數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)模型如圖2-1所示。本課件是可編輯的正常PPT課件圖2-1數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)模型本課件是可編輯的正常PPT課件

2.數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)

在數(shù)字通信中，要處理好以下幾個(gè)問(wèn)題：第一，數(shù)字信號(hào)傳輸時(shí)，信道噪聲或干擾所造成的差錯(cuò)原則上是可以控制的，可通過(guò)差錯(cuò)控制編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，就需要在發(fā)送端增加一個(gè)編碼器，相應(yīng)地，在接收端就需要一個(gè)解碼器。第二，當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)保密通信時(shí)，可對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行“擾亂”(加密)，此時(shí)在接收端必須進(jìn)行解密。第三，由于數(shù)字通信是一個(gè)接一個(gè)按一定節(jié)拍傳送數(shù)字信號(hào)的，因而接收端必須與發(fā)送端有相同的節(jié)拍；否則，就會(huì)因收、發(fā)步調(diào)不一致而造成混亂。本課件是可編輯的正常PPT課件

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)模型一般如圖2-2所示。圖中，同步環(huán)節(jié)沒有示出，這是因?yàn)橥截灤┯谕ㄐ畔到y(tǒng)的整個(gè)過(guò)程，在此主要強(qiáng)調(diào)信號(hào)流程的部分。圖2-2點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)模型本課件是可編輯的正常PPT課件

3.模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸通信系統(tǒng)

上面講述的數(shù)字通信系統(tǒng)中，信源輸出的信號(hào)均為數(shù)字基帶信號(hào)。實(shí)際上，在日常生活中，大部分信號(hào)(如語(yǔ)音信號(hào))為連續(xù)變化的模擬信號(hào)。那么，要實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)在數(shù)字系統(tǒng)中的傳輸，必須在發(fā)送端將模擬信號(hào)數(shù)字化，即A/D轉(zhuǎn)換；在接收端則需進(jìn)行相反的轉(zhuǎn)換，即D/A轉(zhuǎn)換。實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)模型如圖2-3所示。本課件是可編輯的正常PPT課件圖2-3模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸通信系統(tǒng)模型本課件是可編輯的正常PPT課件

4.數(shù)字通信的主要優(yōu)、缺點(diǎn)

1)數(shù)字通信的主要優(yōu)點(diǎn)

(1)抗干擾、抗噪聲性能好。

(2)差錯(cuò)可控。

(3)易加密。

(4)易與現(xiàn)代技術(shù)結(jié)合本課件是可編輯的正常PPT課件

2)數(shù)字通信的缺點(diǎn)

(1)頻帶利用率不高。

(2)需要嚴(yán)格的同步系統(tǒng)。

隨著數(shù)字集成技術(shù)的發(fā)展，各種中、大規(guī)模集成器件的體積不斷減小，加上數(shù)字壓縮技術(shù)的不斷完善，數(shù)字通信設(shè)備的體積將會(huì)越來(lái)越小。所以隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字通信的兩個(gè)缺點(diǎn)也顯得越來(lái)越不重要了。實(shí)踐表明，數(shù)字通信是現(xiàn)代通信的發(fā)展方向。本課件是可編輯的正常PPT課件

2.2時(shí)分多路復(fù)用(TDM)

2.2.1TDM的基本原理在模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸中，抽樣定律告訴我們，一個(gè)頻帶限制在0～fx以內(nèi)的低通模擬信號(hào)x(t)可以用時(shí)間上離散的抽樣值來(lái)傳輸，抽樣值中包含x(t)的全部信息。當(dāng)抽樣速率fs≥2fx時(shí)，可以從已抽樣的輸出信號(hào)中用一個(gè)帶寬為fx≤B≤fs-fx的理想低通濾波器不失真地恢復(fù)出原始信號(hào)。本課件是可編輯的正常PPT課件

假設(shè)有N路PAM信號(hào)進(jìn)行時(shí)分多路復(fù)用，系統(tǒng)框圖如圖2-4所示。各路信號(hào)首先通過(guò)相應(yīng)的低通濾波器(LPF)變?yōu)閹扌盘?hào)，然后被送到抽樣電子開關(guān)。電子開關(guān)每Ts秒將各路信號(hào)依次抽樣一次，這樣N個(gè)樣值按先后順序錯(cuò)開插入抽樣間隔Ts之內(nèi)，最后得到的復(fù)用信號(hào)是N個(gè)抽樣信號(hào)之和，如圖2-4(e)所示。各路信號(hào)脈沖間隔為Ts，各路復(fù)用信號(hào)脈沖間隔為Ts/N。由各消息構(gòu)成單一抽樣的一組脈沖叫作一幀，一幀中相鄰兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔叫作時(shí)隙，未被抽樣脈沖占用的時(shí)隙叫作保護(hù)時(shí)間。本課件是可編輯的正常PPT課件圖2-4TDM系統(tǒng)框圖及波形本課件是可編輯的正常PPT課件圖2-4TDM系統(tǒng)框圖及波形本課件是可編輯的正常PPT課件

2.2.2TDM信號(hào)的帶寬及相關(guān)問(wèn)題

1.抽樣速率fs、抽樣脈沖寬度τ與復(fù)用路數(shù)N的關(guān)系

由抽樣定理可知，抽樣速率fs≥2fx。以語(yǔ)音信號(hào)x(t)為例，通常取fs為8?kHz，即抽樣周期Ts?=?125μs，抽樣脈沖的寬度τ要比125μs還小。

對(duì)于N路時(shí)分復(fù)用信號(hào)，在抽樣周期Ts內(nèi)要順序地插入N路抽樣脈沖，而且各脈沖間要留出一些空隙作為保護(hù)時(shí)間。若取保護(hù)時(shí)間tg和抽樣脈沖寬度τ相等，則抽樣脈沖的寬度τ?=?Ts/2N。N越大，τ就越小，但τ不能太小，因此，時(shí)分復(fù)用的路數(shù)也不能太多。本課件是可編輯的正常PPT課件

2.信號(hào)帶寬B與路數(shù)N的關(guān)系

時(shí)分復(fù)用信號(hào)的帶寬有不同的含義。一般情況下，從信號(hào)本身具有的帶寬來(lái)考慮，TDM信號(hào)是一個(gè)窄脈沖序列，它應(yīng)具有無(wú)窮大的帶寬，但其頻譜的主要能量集中在0～1/τ以內(nèi)。因此，從傳輸主要能量的觀點(diǎn)來(lái)考慮，可得

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根據(jù)抽樣定律，一個(gè)頻帶限制在fx的信號(hào)，只要有2fx個(gè)獨(dú)立的信息抽樣值，就可用帶寬B?=?fx的低通濾波器恢復(fù)其原始信號(hào)。N個(gè)頻帶都是fx的復(fù)用信號(hào)，它們的獨(dú)立對(duì)應(yīng)值為2Nfx?=?Nfs。如果將信道表示為一個(gè)理想的低通濾波器，那么為了防止組合波形丟失信息，傳輸帶寬必須滿足本課件是可編輯的正常PPT課件

3.時(shí)分復(fù)用信號(hào)仍然是基帶信號(hào)

時(shí)分復(fù)用后得到的總和信號(hào)仍然是基帶信號(hào)，只不過(guò)這個(gè)總和信號(hào)的脈沖速率是單路抽樣信號(hào)的N倍，即

這個(gè)信號(hào)可以通過(guò)基帶傳輸系統(tǒng)直接傳輸，也可以經(jīng)過(guò)頻帶調(diào)制后在頻帶傳輸信道中傳輸。本課件是可編輯的正常PPT課件

4.時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)必須嚴(yán)格同步

在TDM系統(tǒng)中，發(fā)送端的轉(zhuǎn)換開關(guān)與接收端的分路開關(guān)要嚴(yán)格同步，否則系統(tǒng)就會(huì)紊亂。實(shí)現(xiàn)同步的方法與脈沖調(diào)制的方式有關(guān)。本課件是可編輯的正常PPT課件

2.2.3時(shí)分復(fù)用的PCM通信系統(tǒng)

PCM和PAM的區(qū)別在于，PCM要在PAM的基礎(chǔ)上量化和編碼，把PAM中的抽樣值量化后編為k位二進(jìn)制代碼。圖2-5為一個(gè)只有三路PCM復(fù)用的方框圖。本課件是可編輯的正常PPT課件圖2-5TDM-PCM方框圖本課件是可編輯的正常PPT課件

2.2.4PCM30/32路典型終端設(shè)備

交換局內(nèi)，在PCM30/32路端機(jī)外加適當(dāng)?shù)氖性挸鋈胫欣^器接口，可與步進(jìn)制、縱橫制等各式交換機(jī)連接，用于市內(nèi)或長(zhǎng)途通信。

PCM30/32路端機(jī)除提供電話外，還可以通過(guò)適當(dāng)接口傳輸數(shù)據(jù)、載波電報(bào)、書寫電話等。

上述PCM30/32路端機(jī)性能是按CCITT的有關(guān)建議設(shè)計(jì)的，其主要指標(biāo)均符合CCITT標(biāo)準(zhǔn)。本課件是可編輯的正常PPT課件

1.基本特性

PCM30/32路端機(jī)的基本特性如下：

(1)話路數(shù)目：30；

(2)抽樣速率：8kHz；

(3)壓擴(kuò)特性：13折線A律壓擴(kuò)，A?=?87.6，編碼位數(shù)k?=?8，采用逐次比較型編碼器，其輸出為折疊二進(jìn)制碼；

(4)每幀時(shí)隙數(shù)：32；

(5)總的碼元速率：8?×?32?×?8000?=?2048kb/s。本課件是可編輯的正常PPT課件

2.幀與復(fù)幀結(jié)構(gòu)

幀與復(fù)幀結(jié)構(gòu)見圖2-6。1復(fù)幀等于16幀。本課件是可編輯的正常PPT課件圖2-6幀與復(fù)幀結(jié)構(gòu)本課件是可編輯的正常PPT課件

(1)時(shí)隙分配。在PCM30/32路制式中，抽樣周期為1/8000?=?125μs，稱為一個(gè)幀周期，即125?μs為一幀。一幀內(nèi)要時(shí)分復(fù)用32路，每路占用的時(shí)隙為125/32?=?3.9μs，稱為1個(gè)時(shí)隙。因此一幀有32個(gè)時(shí)隙，按順序編號(hào)為TS0、TS1、…、TS31。

時(shí)隙的使用分配為：

①?TS1～TS15、TS17～TS31為30個(gè)話路時(shí)隙；

②?TS0為幀同步碼、監(jiān)視碼時(shí)隙；

③?TS16為信令(振鈴、占線、摘機(jī)等各種標(biāo)志信號(hào))時(shí)隙。本課件是可編輯的正常PPT課件

(2)話路比特的安排。每個(gè)話路時(shí)隙內(nèi)要將樣值編為8位二元碼，每個(gè)碼元占3.9μs/8?=?488ns，稱為1比特，編號(hào)為x1～x8。第1比特為極性碼，第2～4比特為段落碼，第5～8比特為段內(nèi)碼。

(3)?TS0時(shí)隙的比特分配。為了使收、發(fā)兩端嚴(yán)格同步，每幀都要傳送一組特定標(biāo)志的幀同步碼組或監(jiān)視碼組，分偶幀和奇幀傳送。幀同步碼組為“0011011”，占用偶幀TS0的第2～8比特。第1比特供國(guó)際通信用，不使用時(shí)發(fā)送“1”碼。奇幀比特分配的第3位為幀失步告警用，以A1表示，同步時(shí)送“0”碼，失步時(shí)送“1”碼。為避免奇幀TS0的第2～8比特出現(xiàn)假同步碼組，第2比特規(guī)定為監(jiān)視碼，固定為“1”。第4～8比特為國(guó)內(nèi)通信用，目前暫定為“1”。

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(4)?TS16時(shí)隙的比特分配。若將TS16時(shí)隙的碼位按時(shí)間順序分配給各話路傳送信令，需要用16幀組成一個(gè)復(fù)幀，分別用F0、F1、…、F15表示，復(fù)幀周期為2ms，復(fù)幀頻率為500Hz。復(fù)幀中各子幀的TS16分配為如下：

①?F0幀：第1～4比特傳送復(fù)幀同步碼“0000”；第6比特傳送復(fù)幀失步對(duì)局告警信號(hào)A2，同步為“0”，失步為“1”；第5、7、8比特傳送“1”碼。

②?F1～F15各幀的TS16前4比特傳送1～15話路的信令信號(hào)，后4比特傳送16～30話路的信令信號(hào)。本課件是可編輯的正常PPT課件

準(zhǔn)同步數(shù)字體系(PDH)有兩大系列：

(1)?PCM24路系列：北美、日本使用，基群速率為1.544Mb/s；

(2)?PCM30/32路系列：歐洲、中國(guó)使用，基群速率為2.048Mb/s。

PDH系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)主要有三個(gè)：易于構(gòu)成通信網(wǎng)，便于分支與插入，具有較高的傳輸效率；可視電話、電視信號(hào)以及頻分制信號(hào)可與高次群相適應(yīng)；可與多種傳輸媒介的傳輸容量相匹配，如電纜、同軸電纜、微波、波導(dǎo)、光纖等。

2.3準(zhǔn)同步數(shù)字體系(PDH)本課件是可編輯的正常PPT課件

2.3.1數(shù)字復(fù)接的概念和方法

PDH復(fù)用方法與數(shù)字復(fù)接方法是不同的。

PCM復(fù)用方法是直接將多路信號(hào)編碼復(fù)用，如基群30/32路，但不適用于高次群。高次編碼速率快，對(duì)編碼器元件精度要求高，不易實(shí)現(xiàn)，所以，一般不采用高次群。

數(shù)字復(fù)接方法是將幾個(gè)低次群在時(shí)間的空隙上疊加合成高次群。

圖2-7是數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)的方框圖。本課件是可編輯的正常PPT課件圖2-7數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)方框圖本課件是可編輯的正常PPT課件

復(fù)接器由定時(shí)、碼速調(diào)整和同步復(fù)接單元組成；分接器由同步、定時(shí)、分接和支路碼速恢復(fù)單元組成。

在圖2-7中，碼速調(diào)整單元的作用是把各準(zhǔn)同步的輸入支路的數(shù)字信號(hào)的頻率和相位進(jìn)行調(diào)整，形成與本機(jī)定時(shí)信號(hào)完全同步的數(shù)字信號(hào)。若輸入信號(hào)是同步的，則只需調(diào)整相位。本課件是可編輯的正常PPT課件

分接器定時(shí)單元產(chǎn)生的各種控制信號(hào)與復(fù)接器定時(shí)單元產(chǎn)生的各種控制信號(hào)是類似的：同步單元從合路信號(hào)中提出幀定時(shí)信號(hào)，再用它控制分接器定時(shí)單元；同步分接單元受分接定時(shí)單元控制，把合路信號(hào)分解為支路數(shù)字信號(hào)；受分接器定時(shí)單元控制的恢復(fù)單元?jiǎng)t把分解出的數(shù)字信號(hào)恢復(fù)出來(lái)。

數(shù)字復(fù)接的特點(diǎn)是復(fù)接后速率提高了，但各低次群的編碼速率沒有變。本課件是可編輯的正常PPT課件

2.3.2同步復(fù)接與異步復(fù)接

1.數(shù)字復(fù)接的實(shí)現(xiàn)

1)按位復(fù)接

按位復(fù)接的方法是每次復(fù)接時(shí)各低次群的一位編碼形成高次群。如圖2-8(b)是四路集群信號(hào)按位復(fù)接的示意圖。本課件是可編輯的正常PPT課件圖2-8數(shù)字復(fù)接示意圖本課件是可編輯的正常PPT課件

按位復(fù)接的結(jié)果是復(fù)接后每位碼的間隔是復(fù)接前各支路的1/4，即高次群的速率提高到復(fù)接前的4倍。

其特點(diǎn)是復(fù)接電路存儲(chǔ)量小，簡(jiǎn)單易行，在PDH中大量使用；不足是破壞了一個(gè)字節(jié)的完整性，不利于以字節(jié)(即碼字)為單位的處理和交換。本課件是可編輯的正常PPT課件

2)按字復(fù)接

按字復(fù)接的方法是每次復(fù)接按低次群的一個(gè)碼字形成高次群。圖2-8(c)是四路信號(hào)按字復(fù)接的示意圖。其特點(diǎn)是每個(gè)支路都要設(shè)置緩沖存儲(chǔ)器，要求有較大的存儲(chǔ)容量，保證一個(gè)字的完整性，有利于按字處理和交換。同步SDH中大多采用這種方法。本課件是可編輯的正常PPT課件

2.數(shù)字復(fù)接的同步

數(shù)字復(fù)接同步主要解決下面兩個(gè)問(wèn)題：

(1)同步：被復(fù)接的幾個(gè)低次群數(shù)碼率相同。

(2)復(fù)接：不同系統(tǒng)的低次群往往數(shù)碼率不同，是因?yàn)楦骶w振蕩頻率不相同。

不同步帶來(lái)的問(wèn)題是如果直接將幾個(gè)低次群進(jìn)行復(fù)接，就會(huì)產(chǎn)生重疊和錯(cuò)位，在接收端不可能完全恢復(fù)。圖2-9是兩路信號(hào)不同步產(chǎn)生重疊和錯(cuò)位的示意圖。本課件是可編輯的正常PPT課件圖2-9兩路信號(hào)不同步產(chǎn)生重疊和錯(cuò)位示意圖本課件是可編輯的正常PPT課件

3.同步復(fù)接

同步復(fù)接是由一個(gè)高穩(wěn)定的主時(shí)鐘來(lái)控制被復(fù)接的幾個(gè)低次群，使這幾個(gè)低次群的數(shù)碼率統(tǒng)一在主時(shí)鐘的頻率上，可直接復(fù)接。同步復(fù)接方法的缺點(diǎn)是一旦主時(shí)鐘發(fā)生故障，相關(guān)的通信系統(tǒng)將全部中斷，所以它只限于局部地區(qū)使用。本課件是可編輯的正常PPT課件

1)碼速變換與恢復(fù)

碼速變換即為使復(fù)接器、分接器正常工作，在碼流中插入附加碼，這不僅使系統(tǒng)碼速相等，而且能夠在接收端分接。

·附加碼：如對(duì)端告警碼、鄰站監(jiān)測(cè)、勤務(wù)聯(lián)系等公務(wù)碼。

·移相：復(fù)接之前進(jìn)行延時(shí)處理。

·緩沖存儲(chǔ)器：完成碼速變換和移相。

下面以一次群復(fù)接成二次群為例進(jìn)行介紹，如圖2-10所示。本課件是可編輯的正常PPT課件圖2-10碼速變換與恢復(fù)本課件是可編輯的正常PPT課件

同步復(fù)接系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(發(fā)送部分)如圖2-11所示。圖2-11同步復(fù)接系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(發(fā)送部分)本課件是可編輯的正常PPT課件

同步復(fù)接系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(接收部分)如圖2-12所示。圖2-12同步復(fù)接系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(接收部分)本課件是可編輯的正常PPT課件

(1)復(fù)接端的作用：時(shí)鐘一致，支路時(shí)鐘、復(fù)接時(shí)鐘來(lái)自同一時(shí)鐘源；各支路碼率嚴(yán)格相等(2048kb/s)；緩沖存儲(chǔ)器完成各支路的碼速變換；復(fù)接合成完成各支路合路并在所留空位插入附加碼(包括幀同步碼)。

(2)分接端的作用：時(shí)鐘從碼流中提取，產(chǎn)生復(fù)接定時(shí)；幀同步保證收、發(fā)間步調(diào)一致；分群分接分開4個(gè)支路信號(hào)，并檢出公務(wù)碼；緩沖存儲(chǔ)器扣除各自支路附加碼，恢復(fù)原信號(hào)。本課件是可編輯的正常PPT課件

2)同步二次群的幀結(jié)構(gòu)

同步二次群的幀結(jié)構(gòu)如圖2-13所示。圖2-13同步二次群的幀結(jié)構(gòu)本課件是可編輯的正常PPT課件

4.異步復(fù)接

由于各低次群使用自己的時(shí)鐘，且各時(shí)鐘不一致，因此各低次群的數(shù)碼率不完全相同(不同步)，需要調(diào)整碼速使它們同步后再進(jìn)行復(fù)接。PDH大多采用這種復(fù)接方法。圖2-14是異步復(fù)接與分解示意圖。本課件是可編輯的正常PPT課件圖2-14異步復(fù)接與分解示意圖本課件是可編輯的正常PPT課件

其中：

(1)數(shù)字復(fù)接器：把4個(gè)低次群(支路)合成一個(gè)高次群。

(2)數(shù)字復(fù)接器組成：定時(shí)單元—提供統(tǒng)一的時(shí)鐘給設(shè)備；碼速調(diào)整單元—使各支路碼速一致，即同步(分別調(diào)整)；復(fù)接單元—將低次群合成高次群。

(3)數(shù)字分接器：把高次群分解成原來(lái)的低次群。

(4)數(shù)字分接器組成：定時(shí)單元—從接收信號(hào)中提??；同步單元—使分接器時(shí)鐘與復(fù)接器基準(zhǔn)時(shí)鐘同頻、同相，達(dá)到同步；分接單元—將合路的高次群分離成同步支路信號(hào)；恢復(fù)單元—恢復(fù)各支路信號(hào)為原來(lái)的低次群。本課件是可編輯的正常PPT課件

采用正碼速調(diào)整與恢復(fù)將2048kb/s調(diào)整為2112kb/s的原理圖如圖2-15所示，其過(guò)程說(shuō)明如下：

碼速調(diào)整裝置用于各支路單獨(dú)調(diào)整，將準(zhǔn)同步碼流變成同步碼流。

準(zhǔn)同步碼流是標(biāo)稱數(shù)碼率相同、瞬時(shí)數(shù)碼率不同的碼流。

緩沖存儲(chǔ)器是碼速調(diào)整的主體。

fl是寫入脈沖的頻率，與輸入支路的數(shù)碼率相等。

fm是讀出脈沖的頻率，與緩存器支路信碼輸出速率相等。因?yàn)槭钦a速，所以fm?>?fl。本課件是可編輯的正常PPT課件

復(fù)接過(guò)程：fl送相位比較器(與fm

比較，fm

起始滯后一個(gè)周期)；fm

復(fù)接脈沖送扣除電路(扣與不扣由插入請(qǐng)求決定，請(qǐng)求時(shí)扣，不請(qǐng)求時(shí)則不扣)，已扣的fm

復(fù)接脈沖送相位比較器(與fl比較)，且作為讀出脈沖；緩存器輸出的fm

碼流有空閑(扣除造成)，防止空讀；插入請(qǐng)求使標(biāo)志信號(hào)合成插入；合成電路將fm

和標(biāo)志信號(hào)合在一起。本課件是可編輯的正常PPT課件圖2-15正碼速調(diào)整與恢復(fù)本課件是可編輯的正常PPT課件

相位比較器在fl

和fm

相位幾乎相同時(shí)，有輸出。

碼速恢復(fù)裝置用于將分接后的每一個(gè)同步碼流恢復(fù)成原來(lái)的支路碼流。

恢復(fù)過(guò)程：標(biāo)志信號(hào)檢出單元有信號(hào)輸出時(shí)，寫入脈沖扣除扣除1?bit；扣除的寫入脈沖通過(guò)緩存器將與輸入的支路信號(hào)fm合并輸出，恢復(fù)支路信碼fl。本課件是可編輯的正常PPT課件

5.碼速調(diào)整

異步復(fù)接中的碼速調(diào)整技術(shù)可分為正碼速調(diào)整、正/負(fù)碼速調(diào)整和正/零/負(fù)碼速調(diào)整三種，其中正碼速調(diào)整應(yīng)用最為普遍。正碼速調(diào)整的含義是使調(diào)整以后的速率比任一支路可能出現(xiàn)的最高速率還要高。例如，二次群碼速調(diào)整后每一支路速率均為2112kb/s，而一次群調(diào)整前的速率在2048kb/s上下波動(dòng)，但不會(huì)超過(guò)2112kb/s。本課件是可編輯的正常PPT課件

正碼速調(diào)整的具體實(shí)施總是按規(guī)定的幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行的。例如PCM二次群異步復(fù)接時(shí)就是按圖2-16所示的幀結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。圖2-16(a)是復(fù)接前各支路進(jìn)行碼速調(diào)整的幀結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)為212bit，共分成4組，每組都是53bit，第Ⅰ組的前3個(gè)比特F11、F12、F13用于幀同步和管理控制，后3組的第一個(gè)比特C11、C12、C13作為碼速調(diào)整控制比特，第Ⅳ組第2比特V1作為碼速調(diào)整比特。本課件是可編輯的正常PPT課件圖2-16異步復(fù)接二次群幀結(jié)構(gòu)本課件是可編輯的正常PPT課件

通過(guò)圖2-17中的比較器可以做到緩存器快要讀空時(shí)發(fā)出一條指令，命令2112kHz時(shí)鐘停讀一次，使緩存器中的存儲(chǔ)量增加，而這一次停讀就相當(dāng)于使圖2-16(a)的V1比特位置沒有置入信碼，而只是一位作為碼速調(diào)整的比特。圖2-16(a)幀結(jié)構(gòu)的意義就是每212bit就比相一次，即作一次是否需要調(diào)整的判決。若判決結(jié)果需要停讀，則V1是調(diào)整比特；若不需要停讀，則V1仍然是信碼。這樣就把在2048kb/s上下波動(dòng)的支路碼流都變成了同步的2112kb/s碼流。本課件是可編輯的正常PPT課件圖2-17正碼速調(diào)整原理本課件是可編輯的正常PPT課件

在復(fù)接器中，每個(gè)支路都要經(jīng)過(guò)正碼速的調(diào)整。由于各支路的讀出時(shí)鐘都是由復(fù)接器提供的同一時(shí)鐘2112?kHz，所以經(jīng)過(guò)調(diào)整，4個(gè)支路的瞬時(shí)數(shù)碼率都會(huì)相同，即均為

2112kb/s，故一個(gè)復(fù)接幀長(zhǎng)為848bit，其幀結(jié)構(gòu)如圖2-16(b)所示。

圖2-16(b)是由圖2-16(a)所示的4個(gè)支路比特流按比特復(fù)接的方法復(fù)接起來(lái)而得到的。所謂按比特復(fù)接，就是將復(fù)接開關(guān)每旋轉(zhuǎn)一周，就在各支路取出一個(gè)比特。也有按字復(fù)接的，即開關(guān)旋轉(zhuǎn)一周，在各支路上取出一字節(jié)。本課件是可編輯的正常PPT課件

從原理上講，要識(shí)別V1是信碼還是調(diào)整比特，只要1位碼就夠了。這里用3位碼，主要是為了提高可靠性。如果用1位碼，這位碼傳錯(cuò)了，就會(huì)導(dǎo)致對(duì)V1的錯(cuò)誤處置。例如用“1”表示有調(diào)整，“0”表示無(wú)調(diào)整，經(jīng)過(guò)傳輸，若“1”錯(cuò)成“0”，就會(huì)把調(diào)整比特錯(cuò)當(dāng)成信碼；反之，若“0”錯(cuò)成“1”，就會(huì)把信碼錯(cuò)當(dāng)成調(diào)整比特而舍棄。現(xiàn)在用3位碼，采用大數(shù)判決，即“1”的個(gè)數(shù)比“0”多時(shí)認(rèn)定是3個(gè)“1”碼；反之，則認(rèn)定是3個(gè)“0”碼。這樣，即使傳輸中錯(cuò)一位碼，也能正確判別V1。本課件是可編輯的正常PPT課件

在大容量通信系統(tǒng)中，高次群失步必然引起低次群的失步。所以為了使系統(tǒng)能可靠工作，四次群異步復(fù)接調(diào)整控制比特Cj為5個(gè)，五次群的Cj為6個(gè)(二、三次群都是3個(gè)比特)。這樣安排，可使因誤碼而導(dǎo)致對(duì)V1比特的錯(cuò)誤處理的概率更小，從而保證大容量通信系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠工作。本課件是可編輯的正常PPT課件

2.3.3PCM高次群

1.?PCM三次群

PCM三次群的總話路數(shù)為120?×?4?=?480個(gè)，速率為34.368Mb/s。

三次群復(fù)接過(guò)程：

(1)將4個(gè)標(biāo)稱速率8448kb/s轉(zhuǎn)換為8592kb/s；

(2)再?gòu)?fù)接成三次群。

PCM三次群幀結(jié)構(gòu)如圖2-18所示。本課件是可編輯的正常PPT課件圖2-18PCM三次群幀結(jié)構(gòu)本課件是可編輯的正常PPT課件

2.?PCM四次群

PCM四次群幀結(jié)構(gòu)如圖2-19所示。

3.?PCM五次群

PCM五次群幀結(jié)構(gòu)如圖2-20所示。本課件是可編輯的正常PPT課件圖2-19PCM四次群幀結(jié)構(gòu)本課件是可編輯的正常PPT課件圖2-20PCM五次群幀結(jié)構(gòu)本課件是可編輯的正常PPT課件

4.高次群數(shù)字復(fù)接

國(guó)際上兩大系列的準(zhǔn)同步數(shù)字體系構(gòu)成更高速率的二、三、四、五次群，如表2-1所示。本課件是可編輯的正常PPT課件

在表2-1中，二次群(以30/32路作為一次群)的標(biāo)準(zhǔn)速率8448kb/s＞2048?×?4?=?8192kb/s。其他高次群復(fù)接速率也存在類似情況。這些多出來(lái)的碼元是用來(lái)解決幀同步、業(yè)務(wù)聯(lián)絡(luò)以及控制等問(wèn)題的。

復(fù)接后的大容量高速數(shù)字流可以通過(guò)電纜、光纖、微波、衛(wèi)星等信道傳輸，而且光纖將取代電纜，衛(wèi)星將利用微波段傳輸信號(hào)。因此，大容量的高速數(shù)字流主要是通過(guò)光纖和微波來(lái)傳輸?shù)?。?jīng)濟(jì)效益分析表明，二次群以上的數(shù)字通信用光纖、微波傳輸都是合算的。

基于30/32路系列的數(shù)字復(fù)接體系(E體系)的結(jié)構(gòu)如圖2-21所示。本課件是可編輯的正常PPT課件圖2-21PCM30/32路系列數(shù)字復(fù)接體系(E體系)結(jié)構(gòu)本課件是可編輯的正常PPT課件

5.高次群接口碼型

高次群接口碼型的要求與基帶傳輸時(shí)對(duì)碼型的要求類似。線路與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器的接口必須使用協(xié)議的同一種碼型。一至四次群接口速率與碼型如表2-2所示。本課件是可編輯的正常PPT課件

2.4同步數(shù)字體系(SDH)

2.4.1SDH的基本概念

20世紀(jì)80年代中期以來(lái)，光纖通信在電信網(wǎng)中獲得了廣泛應(yīng)用，其應(yīng)用范圍已逐步從長(zhǎng)途通信、市話局間中繼通信轉(zhuǎn)向用戶入網(wǎng)。光纖通信優(yōu)良的寬帶特性、傳輸性能和低廉價(jià)格使之成為電信網(wǎng)的主要傳輸手段。然而，隨著電信網(wǎng)的發(fā)展和用戶要求的提高，光纖通信中的傳統(tǒng)準(zhǔn)同步數(shù)字體系(PDH)暴露出一些固有的弱點(diǎn)：本課件是可編輯的正常PPT課件

(1)歐洲、北美、日本等國(guó)家規(guī)定的語(yǔ)音信號(hào)編碼率各不相同，給國(guó)際間互通造成困難。

(2)沒有世界性的標(biāo)準(zhǔn)光接口規(guī)范，導(dǎo)致各廠家自行開發(fā)的專用接口(包括碼型)只有通過(guò)光/電轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電接口(G.703建議)才能互通，從而限制了聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的靈活性，也增加了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本。

(3)低速支路信號(hào)不能直接接入高速信號(hào)通路上，例如目前低速支路多數(shù)采用準(zhǔn)同步復(fù)接，而且大多數(shù)采用正碼速調(diào)整來(lái)形成高速信號(hào)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

(4)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)、管理與維護(hù)能力受到限制。本課件是可編輯的正常PPT課件

SDH是由一些網(wǎng)絡(luò)單元(例如終端復(fù)用器TM、分插復(fù)用器ADM、同步數(shù)字交叉連接設(shè)備SDXC等)組成的在光纖上進(jìn)行同步信息傳輸、復(fù)用和交叉連接的網(wǎng)絡(luò)，其優(yōu)點(diǎn)是：

(1)具有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口(NNI)。

(2)有一套標(biāo)準(zhǔn)化的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)，稱為同步傳輸模塊(STM-1、STM-4、STM-16和STM-64)。

(3)幀結(jié)構(gòu)為頁(yè)面式，具有豐富的用于維護(hù)管理的比特。

(4)所有網(wǎng)絡(luò)單元都具有標(biāo)準(zhǔn)光接口。

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(5)有一套靈活的復(fù)用結(jié)構(gòu)和指針調(diào)整技術(shù)，允許現(xiàn)有的準(zhǔn)同步數(shù)字體系、同步數(shù)字體系和B-ISDN信號(hào)進(jìn)入其幀結(jié)構(gòu)，因而具有廣泛的適應(yīng)性。

(6)采用大量軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置和控制，使得其功能開發(fā)、性能改變較為方便，適應(yīng)將來(lái)的不斷發(fā)展。

為了比較PDH和SDH，這里以從140Mb/s碼源中分插一個(gè)2Mb/s支路信號(hào)的任務(wù)為例來(lái)加以說(shuō)明，其工作過(guò)程如圖2-22所示。本課件是可編輯的正常PPT課件圖2-22分插信號(hào)流圖的比較本課件是可編輯的正常PPT課件

由圖2-22可知，為了從140Mb/s碼源中分插一個(gè)2Mb/s支路信號(hào)，PDH需要經(jīng)過(guò)140/34Mb/s、34/8Mb/s和8/2Mb/s三次分接。

SDH的特點(diǎn)是由基本復(fù)用單元組成，有若干中間復(fù)用步驟；業(yè)務(wù)信號(hào)的種類包括兩大基本系列的各次群速率；STM-N的復(fù)用過(guò)程包括映射、定位、復(fù)用三個(gè)步驟；復(fù)用技術(shù)為指針調(diào)整定位。

SDH網(wǎng)絡(luò)最核心的特點(diǎn)是擁有同步復(fù)用、標(biāo)準(zhǔn)光接口和強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理能力。本課件是可編輯的正常PPT課件

2.4.2SDH的速率和幀結(jié)構(gòu)

在SDH網(wǎng)絡(luò)中，信息是以同步傳輸模塊(SynchronousTransportModule，STM)的結(jié)構(gòu)形式傳輸?shù)?。一個(gè)同步傳輸模塊(STM)主要由信息有效負(fù)荷和段開銷(SectionOverHead，SOH)組成塊狀幀結(jié)構(gòu)。

SDH最基本的模塊信號(hào)是STM-1，其速率是155.520Mb/s；更高等級(jí)的STM-N是將基本模塊信號(hào)STM-1同步復(fù)用、字節(jié)間插的結(jié)果。其中N是正整數(shù)，可以取1、4、16、64。ITU-TG.707建議規(guī)范的SDH標(biāo)準(zhǔn)速率如表2-3所示。本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件

STM-N的幀結(jié)構(gòu)如圖2-23所示，它有270?×?N列、9行，即幀長(zhǎng)度為270?×?N?×?9B(字節(jié)Byte簡(jiǎn)記為B)，或270?×?N?×?9?×?8bit；幀重復(fù)周期為125μs。本課件是可編輯的正常PPT課件圖2-23STM-N的幀結(jié)構(gòu)本課件是可編輯的正常PPT課件

1.段開銷

段開銷分兩個(gè)部分，第1～3行為再生段開銷(RSOH)，與再生器功能相關(guān)；第5～9行為復(fù)用段開銷(MSOH)，與管理單元群(AUG)的組合和拆解相關(guān)。SOH中所含字節(jié)主要用于網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、管理、維護(hù)和指配(OAM&P)，以保證信息正確靈活地傳輸。

2.管理單元指針