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数字通信系统概述

《现代通信系统》
第4章 数字通信系统概述
4.1.2 1. 1) 信息传输速率 2) 码元(符号) 转换公式为
fB N1bM
(4.1.1)
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2. 1) 在数字通信中使用的是脉冲信号,即用“1”和“0”携 带信息。由于噪声、串音及码间干扰以及其他突发因素的 影响,当干扰幅度超过脉冲信号再生判决的某一门限值时, 将会造成误判成为误码,如图4.2所示。
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f1(t)
A
t1 t2 t3 T0
t
f2(t)
0 t1 t2 t3 T0
t
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图4.4 脉冲信号的正交
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对于不是连续信号,如时分制中的脉冲信号,只能用 离散和来代替以上积分,即
T0
R(T ) f1(t) f2(t)
t0
根据离散和计算有
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频带宽、衰减小、抗干扰性强的信道。现在广泛应用 光纤信道以及远程自由空间恒参信道(卫星通信信道)等 来改善信道质量。
数字解调,即完成从数字频带信号中恢复出原来的宽 带数字信号,再经过信道解码和码型反变换后分离成数字 基带信号的过程;也可以是经信源解码,即D/A变换,还 原为原始模拟用户信号或分路数字信号(不经过信源解码, 如计算机信号等)的过程。数字解调的收端相应技术与设 备是发端技术与设备的逆变换。
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信道:指传输信号的通道。根据信号特性,信道可以分 为模拟信道和数字信道;根据传输煤质的不同,可以分为有 线信道(明线、电缆、光纤信道等)和无线信道(短波电离 层、散射信道、微波视距信道和卫星远程自由空间恒参信 道)。在以上信道中,明线和电缆可以用来传输速率低的数 字基带信号,其他信道均要进行数字调制。数字信号只经信 道编码而不经调制就可以直接送到明线或电缆中去传输。我 们把不经调制的数字信号称为数字基带信号,把数字基带信 号直接送到信道中传输的数字通信方式称为基带传输方式。 经过调制后的数字信号称为数字频带信号,把调制后的数字 频带信号送到信道中去传输为数字频带传输。
(4.2.2)
R(T ) [ f1(t) f2 (t)]10 [ f1(t) f2 (t)]tt12
[
f1(t)
f
2
(t
)]tt
3 2
[
f1(t)
f2
(t
)]tt
0 3
0
(4.2.3)
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如第2章PCM脉冲编码技术所述,由抽样定理把每 路话音信号按8000次/s抽样,对每个样值编8位码,那么第 一个样值到第二个样值出现的时间,即1/8000s(=125μs), 称为抽样周期T(=125μs)。在这个T时间内可间插许多 路信号直至n路,这就是时间的可分性(离散性),就能实现 许多路信号在T时间内的传输。其多路通信模型如图 4.5所示。
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根据现在接入网的定义,用户与交换机之间的所有机线 设备称之为用户接入网。我们把信源(信源编码)与信道编 码(交换节点)之间的传输称为接入信道。接入信道也可以 分为有线和无线两类信道,此信道的显著特点是,突出了终 端业务是业务提供点与最终用户之间的连接网络。
这里讲的信道,主要是指长途或市话中继传输的数字通 道。信号在长途传输时,到达接收端的信号总是不理想的, 因为信道本身有频率响应特性及衰减,信号在传输时会受到 信道的干扰和噪声的影响。人们长期以来在研究、探讨并采 取各种措施使其衰减、干扰及噪声降到最低限度。其中,一 是采用数字信号传输------数字通信,它具有抗干扰性强、噪 声不积累等优点;二是研究特性优良的传输信道,采用传输
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4.1 数字通信系统模型 4.2 数字复接技术 4.3 数字传输信号帧结构 4.4 数字传输信号的处理 4.5 数字信号的调制与解调
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4.1 数字通信系统模型
4.1.1 数字通信系统模型结构 通信就是信息的传递。用以完成信息传递整个过程
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“ 1”码
A
A
2
0
“ 0”码 TB
判决 门限 电平U门
t
图4.2 噪声叠加在数字信号上的波形 《现代通信系统》
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在传输过程中受到干扰(叠加了噪声)的数字信号在判决点会出 现两种情况:
以单极性信号为例:可能把“1”码误判为“0”码,称为减码,也 可能把“0”码误判为“1”码,称为增码。无论减码还是增码,都称为误 码,误码用误码率来表征,定义为:数字通信系统中在一定统计时间内, 数字信号在传输过程中发生错误的码元数与传输的总码元数之比,用符 号Pe表示。
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① 发送脉冲
② 接收脉冲
③ 抖动函数
t1
t2
t3
t4
t5
t1 j(t)
t2
t3
t
t4
t5
图4.3 脉冲抖动的意义
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2) 抖动容限一般是用峰—峰抖动Jp-p来描述的。它是指 某个特定的抖动比特的时间位置相对于该比特抖动时 的时间位置的最大部分偏离。
Pe
lim
n
产生错误码元(个数) 传输的总码元(个数)
(4.1.2)
误码率Pe是统计评均值,即称为平均误码率。 《现代通信系统》
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2) 在实际的数字通信系统中,含有多个再生中继段,上面讲的误判 产生的误码率是指在一个中继段内产生的,当它继续传到下一个中继段, 也有可能再产生误判,但这种误判把原来误码纠正过来的可能性极少。
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F0帧 0 0 0 0 1 A2 1 1
复帧 同步码1复帧 对告码
F1帧 a b c d a b c d
CH1 信令 码
CH17 信令 码
码位 1 2 3 4 5 6 7 8 码字 =8比特 路时隙3.9 s
F15帧 a b c d CH15 信令 码
ab cd CH31 信令 码
图4.7 PCM30/32制式帧结构
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数字 传输系统
信 信源 息编 源码

信数
数信
道 字 信字 道
编调
解解
码 制 道调 码
器器
器器
噪声 源
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图4.1 数字通信系统模型
信 源受 解信 码者 器
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图4.1中,信息源是信息或信息序列的产生源。它泛指一 切发信者,可以是人也可以是机器。他(它)们可以产生诸 如声音、数据、文字、图像、代码等电信号。
① 帧同步信号(帧定位信号)及同步对告信号; ② 信息信号; ③ 其他特殊信号(地址、信令、纠错等信号); ④ 勤务信号。
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4.3.1 PCM30/32路基群帧结构
1) 30个话路时隙:TS1~TS15,TS17~TS31
2) 帧同步时隙:TS0
3) 信令复帧时隙:TS16
每一路时隙tc为
tc
T n
125 s
32
3.9 s
码字位数L=8,故每一位时隙tB为
tB
tc L
T nL
125 s
32 8
0.488 s
(4.3.1) (4.3.2)
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帧同 步路 TS0
1复帧=16帧(2 ms)
F15
F0
F1
F2

1帧
12 5s 32个路时隙
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信源编码:在完成多路数字信号复接为宽度数字信号之 后,把此宽带数字信号送到传输的信道中去。根据各种传输 信道的特性及对传输数字信号的要求(如有一定纠错能力、 减少误码、从信码中提取时钟等),将信号变换成所谓的传 输码型的过程程之为信道编码。如PCM基带传输码型HDB3 码,光纤传输码型NRZ码、5B6B码、4B1H码等。
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4.2 数字复接技术
4.2.1
数字多路通信也叫做时分多路通信,所谓时分多路 通信,是利用多路信号(数字信号)在信道上占有不同的 时间间隙来进行通信的。多路通信的基础源于数学上 信号的正交性:
F
t2 t1
f1(t) f2(t)dt 0
(4.2.1)
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的通信系统是由一整套技术设备硬件、软件和传输煤质 所构成的总体。第1章我们已经讲过,就信号的传递通信 系统可以分为两大类,即模拟通信系统和数字通信系统, 我们这里主要讲授数字通信系统。
完成数字信号产生、变换、传递及接收全过程的系 统称之为数字通信系统。数字通信系统的模型可用图4.1 来描述。
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25 6比特 路时隙3.9 s
8比特
话路 … 话路 … 话路 信令路 话路
TS1

TS 15
TS16
TS 17
1帧
F15
F0

话路


话路
TS 31
偶帧 1 0 0 1 1 0 1 1
帧同 步码 保留 给国际用 (目 前固定 为1)
奇帧 1 1 A1 1 1 1 1 1
保留 给国内用
帧失 步 对告
(目 前固定 为1)
P CM3 0/ 3(21 )
(b)
CH1
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