数字通信原理ggud

数字通信信原理第一章 概述一、通信信及通信信系统的的构成1、概念念2、构成成二、信息息、信号号及分类类1、 信息：用用来消除除不定性性的东西西。2、 信号：是是用来携携带信息息的载体体。3、 信号分类类： 模模拟信号号：强度度的取值值随时间间连续变变化，取取值个数数无限。 数字字信号：强度参参量的取取值是离离散变化化的，取取值个数数有限。PAM信信号是模模拟信号号。（时时间上离离散，但但幅度取取值不是是有限个个。）三、模拟拟通信和和数字通通信四、数字字通信的的特点及及性能指指标1、 特点：（11）抗干干扰能力力强，无无噪声积积累 （22）便于于加密处处理 （33）利于于采用时时分复用用实现多多路通信信 （44）设备备便于集集成化、小小型化 （55）占用用频带宽宽2、 性能指标标： 信信息传输输速率（bbit/s）：每秒钟钟传输的的信息量量。有效性指指标 符符号传输输速率（BBd）：单位时时间内传传输码元元的数目目。 频频带利用用率：单单位频带带内的传传输速率率。 误误码率：在传输输过程中中发生误误码的码码元个数数与传输输的总码码元数之之比。可靠性指指标 抖抖动：是是指数字字信号码码相对于于标准位位置的随随机偏移移。 MM进制信信号与二二进制信信号码元元数n的的关系为为：M = 2 因因此，信信息传输输速率与与符号传传输速率率的关系系是：RR= NN 式式中：RR为信息息传输速速率。NN为符号号传输速速率。MM为码元元（或符符号）的的进制数数。例如：四四进制码码元序列列符号传传输速率率20000Bdd，其信信息传输输速率为为多少？R= NN loog2= 20000logg2= 40000 bbit/s用来衡量量数字通通信系统统传输效效率（有有效性）的的指标应应当是单单位频带带内的传传输速率率。误码率（平平均误码码率）PP= 第二章 语声声信号数数字化编编码第一节 基本概念念A/D变变换 抽抽样：是是将模拟拟信号在在时间上上离散化化的过程程。量化：是是将信号号在幅度度上离散散化的过过程。编码：是是将每个个量化后后的样值值用一定定的二进进制代码码来表示示。D/A变变换：译译码、滤滤波（低低通）第二节 PCM编编码一、 抽样1、 抽样定义义及实现现的电路路模型 = 2、 抽样定理理（能判判断信号号的类型型，确定定抽样频频率的大大小，画画出频谱谱图）（1） 低通型信信号：是是指低端端频率从从0或某某一频率率到某一一高限频频率的带带限信号号，并有有的限定定条件。例：原01上1下122016840（2） 带通型信信号：（取整） 0 n下n+1下下gh （3） 与抽样有有关的误误差 抽样的折折叠噪声声：若 抽样展宽宽的孔径径效应失失真二、 量化1、 定义:量量化是把把信号在在幅度域域上连续续取值变变换为幅幅度域上上离散取取值的过过程。2、 均匀量化化：各量量化等级级间隔相相等的量量化方式式。量化间隔隔：量化级数数：量化值：量化误差差：（即即原信号号-量化化后信号号）。非非过载区区， ；过载区区， 。过载电压压：3、 量化噪声声的计算算非过载区区量化噪噪声功率率：说明非过过载区量量化噪声声仅与量量化间隔隔的大小小有关，或或者说，在在临界过过载电压压一定时时仅与分分级数有有关。过载区量量化噪声声功率：总的量化化噪声：量化信噪噪比。以以对数形形式表示示有：（。）4、 非均匀量量化及压压缩扩张张技术（1） 定义：量量化间隔隔不均匀匀。特点：信信号幅度度小时，量量化间隔隔小，其其量化误误差也小小；信号号幅度大大时，量量化间隔隔大，其其量化误误差也大大。可以以改善小小信号的的量化信信噪比。实现：采采用压缩缩扩张技技术。（PP24-P255）（2） A律压缩缩特性：以A为为参量的的压扩特特性。通常选AA=877.6的的压缩特特性，按按A律压压缩特性性实现非非均匀量量化的量量化量化化信噪比比为：小信号时时， ， 大信号时时， ， 结论：非非均匀量量化时，小小信号的的信噪比比会增大大；大信信号时改改善减小小，以致致信噪比比比均匀匀量化时时小。注意：对对A律113折线线量化信信噪比的的计算公公式、方方法及相相对于均均匀量化化信噪比比的改善善量，大大专不作作要求，但但仍应知知道以上上结论。三、 编码与解解码1、 二进制码码组及编编码基本本概念二进制码码，一般般二进制制码。P32 天平称称重：55.2（样样值）5（量量化）1011（编码码）。2、 非线性编编码与解解码（1） A律133折线编编码的码码字安排排极性码 段落落码 段内电电平码 段落码与与量化段段的序号号关系量化段序序号段落落码用十十进制数数表示+1 量化段序序号和段段落起始始电平的的关系 0，2，33，8 量化段序序号和段段落量化化间隔的的关系 11，1，3，8段内码，对应权权值为，。例：P337（2） A律133折线编编码方法法 极性码的的判决： 则 ；，则 。 段落码判判决：A：若落落在14段内内，；558段段内。，；5，66 7，88B：，； 11，2 33，4，； 1 22，； 3 44C：，； 55 6，；77 8 1 22 3 4 5 6 77 8 1 段内码若，则；反之，。例：P338339（3） 译码目的：把把接收的的PCMM信号还还原成相相应PAAM量化化值。 例例：求11101110111译码码后结果果？ 解解：，此此信号电电平为正正电平。段落码1101，。（为接收收端所加加半个量量化间隔隔。） 例：练习册册P5，七七大题第第2小题题。（这题一一定要理理解透）例：某A律13折线编码器，过载电压，一个样值为。试将其编成相应的码字；计算接接收端译译码器输输出的样样值大小小，并计计算量化化误差。解：，编码过程程：极性码：，；段落码：，处于于588段；，处于于5，66段；，处于于6段；起始值：，量化化间隔：。段内码：；，。；，。；，。；，。 编码结结果为：1100110000译码：。量化误差差。第三节 差值脉冲冲调制DPPCM一、 DPCMM原理及及实现原理：语语声信号号的样值值可以分分成两个个部分。 可预测部部分：可可以由过过去的一一些样值值加权得得到。 不可预测测部分：实际值值与预测测值之间间的误差差。发送：实实际值预测值值；预测值：二、 ADPCCM编码码引入自适适用量化化（量化化间隔变变化），自适适用预测测（经过一一段时间间会变化化）。（知道意意思）第三章 时分多路路复用及及PCMM 300/322路系统统第一节 时分多路路复用通通信一、 时分多路路复用的的概念1、 多路复用用的概念念：信号号沿同一一信道传传输而不不互相干干扰的通通信方式式。主要要有频分分多路复复用和时时分多路路复用两两种。2、 时分复用用的概念念：利用用各路信信号在信信道上占占有不同同的时间间间隔的的特征来来分开各各路信号号。3、 时分复用用的实现现（P667，图图3.22）二、 PCM时时分多路路通信系系统的构构成（图图3.33）几个基本本概念：帧：抽样样时各路路信号每每轮一次次抽样的的总时间间（即开开关旋转转一周的的时间），也也就是一一个抽样样周期。用用T表示示。路时隙：合路的的PAMM信号每每个样值值所允许许的时间间间隔。（为复用路数）位时隙：1位码码占用的的时间。（为码字数）（二进制制码符号号速率 = 码码速率）三、 时分多路路复用系系统同步步位同步：是使收收端的时时钟频率率与发端端的时钟钟频率相相同。又又称为时时钟同步步。帧同步：是保证证收发两两端相应应话路对对准。帧同步的的实现：发送端端在每一一帧的第第一个时时隙位置置安排标标志码，即即帧同步步码，接接收端要要首先识识别帧同同步码，从从而判定定帧开始始的地方方。第二节 PCM 30/32路路系统一、 PCM 30/32路路系统帧帧结构1、 帧结构图图话路数：30路路，信令令路：11路，帧帧同步：1路。2、 标准数据据：话音音抽样速速率；帧帧周期；路时隙；位时隙；数码率。二、 PCM 30/32路路帧同步步系统（专专科不要要求）（一） 一般帧同同步的原原理例：设，一一帧分为为4个时时隙，其其中传帧帧同步码码1000110011；1、原理理 逐步比较较移位寻寻找帧同同步码。（PP70，图图3.55） 在紧接着着的时刻刻验证同同步码。2、 帧同步的的五种状状态 同步状态态：帧同同步系统统在内检检测到帧帧同步码码。 帧失步状状态：接接收端未未检测到到帧同步步码。 捕捉状态态：由失失步检出出到重新新回到同同步状态态的过程程。（假假失步：同步码码误码引引起的误误判失步步。） 前方保护护状态：从发现现一次失失步到确确认真正正失步的的过程。当连续续次（称为为前方保保护计数数）检测测不出同同步后，才才判为系系统真正正失步，而而立即进进入捕捉捉状态，开开始捕捉捉同步码码。前方保护护状态作作用：避避免假失失步。前前方保护护状态的的前提状状态是同同步状态态。 后方保护护状态：是从捕捕捉到第第一个同同步码到到确认真真正同步步的过程程。其作作用是避避免伪同同步。其其前提状状态是捕捕捉状态态。（二） PCM 30/32路路帧同步步系统1、 码型：0001110111 集中中插入在在偶帧的的第28位。2、 前方保护护时间：。3、 后方保护护时间：。失步次数（假失步）检测到一次帧同步连续检测到同步次数（假同步）检测到次同步连续检测到次失步检测到一次失步后方保护状态捕捉状 态前方保护状态同步状 态DCBA4、 帧同步的的工作原原理第五章 准同同步数字字体系（PPDH）和和同步数数字体系系（SDDH）第一节 数字复接接的基本本概念一、准同同步数字字体系（PPDH）根据不同同的需要要和不同同的传输输介质的的传输能能力，要要有不同同话路数数和不同同速率的的复接，形形成一个个系列（或或等级），由由低向高高逐级复复接，这这就是数数字复接接系列。二、PCCM复用用和数字字复接扩大数字字通信容容量，形形成二次次群以上上的高次次群的方方法通常常有两种种：PCCM复用用和数字字复接。1、 PCM复复用概念念所谓PCCM复用用就是直直接将多多路信号号编码复复用。即即将多路路模拟话话音信号号按1225的周期分分别进行行抽样，然然后合在在一起统统一编码码形成多多路数字字信号。 PCMM复用的的不足：随着话话路的增增加，每每一路时时隙变小小，即编编码时间间缩短，编编码速度度要提高高，编码码器难以以实现。2、 数字复接接（概念念）是将几个个低次群群在时间间的空隙隙上迭加加合成高高次群信信号。步骤：将低次次群脉宽宽缩窄，留留出空隙隙复接；低次群群时间移移位，各各低次群群时间错错开；各低次次群相加加，合成成高次群群。3、两者者区别： PPCM复复用：多多路信号号抽样后后、编码码前形成成。 数数字复接接：多路路信号在在编码后后形成。三、 数字复接接的实现现：按位位复接和和按字复复接。1、 按位复接接优点：复接电电路存储储容量小小；缺点：不不利于以以字节为为单位的的信号处处理和交交换。2、 按字复接接优点：有利于于以字节节为单位位的信号号处理和和交换； 缺点点：存储储容量大大。PDH大大多采用用按位复复接；SSDH大大多采用用按字复复接。四、 数字复接接同步数字复接接要解决决两个问问题：同同步和复复接。数字复接接的同步步指的是是被复接接的几个个低次群群的数码码率相同同。不同同步则复复接后的的数码就就会产生生重叠和和错位。五、 数字复接接的方法法及系统统构成1、 数字复接接的方法法：即数数字复接接同步的的方法，分分为同步步复接和和异步复复接。（其其定义见见书P1127）2、 数字复接接系统的的构成：主要由由数字复复接器和和数字分分接器两两部分组组成。第二节 同步复接接和异步步复接一、同步步复接二、 异步复接接1、 码速调整整目的：让让复接的的各支路路具有相相同的速速率。正码速调调整：通通过向低低速支路路插入不不含信息息的插入入码，以以提高此此支路的的速率，从从而使各各支路瞬瞬时速率率相同。实现方式式：缓冲冲存储器器P1322 图55.100第一节 同步复接接和异步步复接一、同步步复接三、 异步复接接1、 码速调整整目的：让让复接的的各支路路具有相相同的速速率。正码速调调整：通通过向低低速支路路插入不不含信息息的插入入码，以以提高此此支路的的速率，从从而使各各支路瞬瞬时速率率相同。调整后输出码速调整前信号缓冲存储器实现方式式：缓冲冲存储器器P1322 图55.1002、 异步复接接二次群群帧结构构（P1133，图图5.111）读出写入帧周期：；帧长度：（）；一次群的的速率为为，在内能能传2005。因因为码速速调整后后各一次次群在内内要传，因因此，每每个一次次群要增增加6。即， 。 当支路信信号速率率比较低低，读写写相位差差小于一一个定值值，不传传信息码码，而是是插入一一位非信信息码。 支路信号号速率稍稍高，读读写相位位差较大大，则继继续传信信息码。若传非信信息码，则则；若传信息息码，则则；接收端收收到中有有两个或或以上11，则说说明位为为非信息息码。共12位位，其中中10位位二次群群帧同步步码，11位告警警，1位位备用。第四节 SDH的的基本概概念一、PDDH的弱弱点（PP1422）二、SDDH的概概念及特特点SDH网网是由一一些SDDH的网网络单元元（NEE）组成成的，在在光纤上上进行同同步信息息传输、复复用、分分插和交交叉连接接的网络络（SDDH网中中不含交交换设备备，它只只是交换换局之间间的传输输手段）。基本网络络单元：TM（终终端复用用器），AADM（分分插复用用器），RREG（再再生中继继器），SSDXCC（同步步数字交交叉连接接设备）。SDH特特点最核核心的三三条：同步复复用；标准光光接口；强大的的网络管管理能力力。三、 PDH和和SDHH比较帧结构标标准复用方式式开销光接口复用单位位PDH不统一异步少不统一位（基群群除外）SDH统一同步多统一字节第五节 SDH的的速率与与帧结构构一、SDDH的速速率同步传递递模块，其其中是基基本的模模块信号号，其速速率为：；的速率率为：；的帧周周期：。二、SDDH的帧帧结构SDH的的帧结构构是一种种以字节节为单位位的矩形形块状帧帧结构。（PP1477，图55.277）：共9行行，2770列； 帧长度度：字节节； 周期：；的速率。帧结构的的三个区区域：段段开销区区域（SSOH）；净负荷荷区域（含含少量PPOH）；管理单单元指针针区域（AAU-PPTR）123456789SOHSDH-1净负荷（含POOH）AU-PPTRSOH 9 2261第六节 同步步复用与与映射方方法（大大专不要要求）一、 复用结构构1、 复用单元元标准容器器： 虚虚容器： 分分为：低低阶虚容容器：，可进进一步复复用到高高阶虚容容器中；高阶虚容容器：； 支支路单元元：； 支支路单元元组：由由一个或或多个按按字节交交叉组合合而成； 管管理单元元：； 管管理单元元组：由由一个或或若干个个的集合合。2、 复用步骤骤 映射：形形成的过过程。（PP1555） 定位：是是一种将将帧偏移移信息收收进支路路单元或或管理单单元的过过程。（PP1611） 复用：（PP1655）我国的SSDH复复用结构构（P1154，图图5.334）第六章 数字字信号的的传输第一节 数数字信号号基带传传输的基基本理论论一、 数字信号号波形与与功率谱谱单极性半半占空脉脉冲序列列可提取取时钟。二、 基带传输输系统的的构成三、 数字信号号传输的的基本准准则1、 无码间干干扰时域域条件 1（归归一化值值），（本本码判决决点） 00 （非非本码判判决点） 奈氏第第一准则则：等效效理想低低通滤波波器截止止频率为为，若信信号以22速率传传输，则则没有码码间干扰扰。2、 理想基带带传输系系统概念：基基带传输输网络为为理想低低通。若若理想低低通带宽宽，信号号符号速速率，这这时满足足无码间间干扰传传输。 此此时频带带利用率率3、 滚降低通通传输网网络概念：（PP1922）滚降系数数。其中中是截止止频率，称为滚降部分；为等效理想低通带宽。例：书PP2222练习题题（1）以理想低低通特性性传输PPCM330/332路系系统信号号时，所所需传输输通路的的带宽为为何值？如以滚滚降系数数的滚降降特性传传输时，带带宽为何何值？解：PCCM300/322路信息息传输速速率，因因采用二二进制传传输，； 若在在理想低低通时，。时，即，。第二节 基基带传输输的线路路码型一、 对基带传传输码型型的要求求（P11931944）二、 常见的传传输码型型1、单极极性不归归零码2、单极极性归零零码3、信号号交替反反转码（码）规则：信信号码极极性交替替反转，“0”码不变。例：1001000011110001011二二进制码码+10-10000+11-1+1000-100+1码 或：10+10000-11+1-1000+100-1码4、码编码规则则：在二进进制码序序列里，当当出现44个连“0”码时，用用取代节节0000或代替。（，均为1码，它可正可负；，）。若本取取代节跟跟前取代代节之间间原始传传号码个个数即“1”个数为为奇数时时，本取取代节用用，的符号号跟前一一个传号号码极性性相同。若本取取代节跟跟前取代代节之间间原始传传号码个个数即“1”个数为为偶数时时，本取取代节用用，的符号号跟前一一个传号号码极性性相异，的符号与相同。例：练习习册P55，第八八题，11。二进制码码： 1 0 11 1 0 00 0 0 11 0 0 11 0 0 00 0 0 11 1 0 11 0 0 00 000 0 0 00 1码，11011000010001011011码特点：存在三三种传号号码（11，），相相邻的11和码满满足正负负交替的的关系，而而码总是是同前面面的1码码或码同同号，但但码本身身符合正正负交替替的原则则。5、传号号反转码码（码）：二二电平不不归零码码。规则：0001，1100，111交替替出现。例： 1 00 1 1 00 1 0 0011 001 000 111 001 000 001 001第三节 基带带数字信信号的再再生中继继传输一、 基带传输输信道特特性二、 再生中继继系统1、 目的：当当信噪比比不太大大的时候候，对失失真的波波形及时时识别判判决（识识别出11码还是是0码），只只要不误误判，经经过再生生中继后后的输出出脉冲会会完全恢恢复为原原数字信信号序列列。2、 特点：无噪声声积累有误码码积累三、 再生中继继器由三大部部分组成成：均衡放放大； 定时时时钟提取取； 抽样判判决与码码形成。均衡波形形：升余余弦波形形和有理理函数均均衡波形形。第四节 再再生中继继系统误误码率积积累总结：再再生中继继系统没没有噪声声的积累累，但是是有误码码率和相相位抖动动的积累累。最后说明明：1、红红色字体体及相关关部分希希望大家家重点复复习、理理解； 2、本本科和专专科的要要求主要要在三个个部分有有所不同同，可见见以上要要求； 3、练练习册的的题目一一定要理理解，不不要只是是死记过过程及答答案； 4、考考试题型型基本同同练习册册题型，可可能没有有判断题题，但其其内容可可能用其其它题型型体现。24