下載此文件數(shù)字通信原理

數(shù)字通信原理主講教師：李曉紅電話：8537264（內(nèi)線）手機(jī)一章數(shù)字通信簡(jiǎn)述第二章模擬信號(hào)的脈沖編碼調(diào)制第三章語音信號(hào)的壓縮編碼第四章差錯(cuò)控制編碼第五章PDH的數(shù)字復(fù)接原理第六章SDH的數(shù)字復(fù)接原理第七章數(shù)字信號(hào)的傳輸理論第一章數(shù)字通信簡(jiǎn)述1.1數(shù)字通信和數(shù)據(jù)通信模擬通信：一般指的是信源發(fā)出的、信宿接收的和信道傳輸?shù)亩际悄M信號(hào)的通信過程或方式。因此，模擬通信系統(tǒng)可以說是以模擬信道傳輸模擬信號(hào)系統(tǒng)。數(shù)字通信（Digitalcommunication)----指信源發(fā)出和信宿接收的是模擬信號(hào)，而信道傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)的通信過程或方式。因此，數(shù)字通信系統(tǒng)可以說是以數(shù)字信號(hào)的形式傳輸模擬信號(hào)的系統(tǒng)。數(shù)據(jù)通信：(Datacommunication)是隨計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新的通信方式，它是指信源、信宿處理的都是數(shù)字信號(hào)，而傳輸信道既可以是數(shù)字信道也可以是模擬信道的通信過程(方式)。通常，數(shù)據(jù)通信主要指計(jì)算機(jī)(或數(shù)字終端)之間的通信。下圖是三種通信系統(tǒng)(方式)的簡(jiǎn)單示意圖。

1.2數(shù)字通信系統(tǒng)1.2.1通信系統(tǒng)模型信道信源變換器反變換器信宿噪聲源鏈接1.2數(shù)字通信系統(tǒng)通信過程：變換——傳輸——反變換變換：非電信號(hào)—電信號(hào)信源編碼—A/DD/A信道編碼—a：糾錯(cuò)編碼：使接收端自動(dòng)檢出和糾正傳輸中數(shù)字信號(hào)的錯(cuò)碼。b：線路編碼：進(jìn)行碼型變換，使之適合在信道上傳輸。使數(shù)字信號(hào)與傳輸媒質(zhì)匹配加密:提高傳輸?shù)陌踩孕诺溃盒盘?hào)的傳輸通道，如電纜等(含噪聲源和再生中繼器)；

1.2數(shù)字通信系統(tǒng)1.1.2常用通信系統(tǒng)基本系統(tǒng)：1、點(diǎn)—點(diǎn)式多點(diǎn)廣播式網(wǎng)絡(luò)式2、單一業(yè)務(wù)，多種業(yè)務(wù)3、基本傳輸體制PDHSDH一、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)1.2數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成從宏觀上看，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)與通信原理中介紹的通信系統(tǒng)概念一樣具有信源、信宿和傳輸信道（介質(zhì)）三部分。如果結(jié)合數(shù)據(jù)通信的具體特點(diǎn)更深入地討論數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的話，我們認(rèn)為一個(gè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可以由7個(gè)部分構(gòu)成，它們是：(1)信源數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE，DataTerminalEquipment）；(2)信源數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)通信設(shè)備之間的接口；(3)信源的數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE，DataCommunicationEquipment）；系統(tǒng)(4)信源與信宿之間的傳輸信道（狹義信道）；(5)信宿的數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE；(6)信宿數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）之間的接口；(7)信宿數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成示意圖見下圖。在7個(gè)部分?jǐn)?shù)據(jù)電路中，DTE可以是終端設(shè)備或計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)據(jù)通通信信系系統(tǒng)統(tǒng)示示意意圖圖二、、數(shù)數(shù)字字微微波波中中繼繼傳傳輸輸系系統(tǒng)統(tǒng)微波波中中繼繼通通信信始始于于20世世紀(jì)紀(jì)60年年代代，，它它較較一一般般電電纜纜通通信信具具有有易易架架設(shè)設(shè)，，建建設(shè)設(shè)周周期期短短等等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)。。它它是是目目前前通通信信的的主主要要手手段段之之一一，，主主要要用用來來傳傳輸輸長(zhǎng)長(zhǎng)途途電電話話和和電電視視節(jié)節(jié)目目，，其其調(diào)調(diào)制制主主要要采采用用SSB/FM/FDM等等方方式式。。微波波中中繼繼通通信信的的主主要要發(fā)發(fā)展展方方向向是是數(shù)數(shù)字字微微波波，，同同時(shí)時(shí)要要不不斷斷增增加加系系統(tǒng)統(tǒng)容容量量，，增增加加容容量量的的途途徑徑是是向向多多電電平平調(diào)調(diào)制制技技術(shù)術(shù)發(fā)發(fā)展展。。目目前前采采用用的的調(diào)調(diào)制制方方式式有有16QAM和和64QAM，，并并已已出出現(xiàn)現(xiàn)256QAM、、1024QAM等等超超多多電電平平調(diào)調(diào)制制的的方方式式。。采采用用多多電電平平調(diào)調(diào)制制，，在在40MHz的的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)頻頻道道間間隔隔內(nèi)內(nèi)，，可可傳傳送送1920至至7680路路PCM數(shù)數(shù)字字電電話話圖中中繼繼通通信信示示意意圖圖圖微微波波中中繼繼通通信信網(wǎng)網(wǎng)線線路路圖圖微波波中中繼繼通通信信線線路路組組成成框框圖圖四、、衛(wèi)衛(wèi)星星通通信信系系統(tǒng)統(tǒng)衛(wèi)星星通通信信是是指指利利用用人人造造地地球球衛(wèi)衛(wèi)星星作作為為中中繼繼站站轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)無無線線電電信信號(hào)號(hào)，，在在兩兩個(gè)個(gè)或或多多個(gè)個(gè)地地面面站站之之間間進(jìn)進(jìn)行行的的通通信信過過程程或或方方式式。。衛(wèi)衛(wèi)星星通通信信屬屬于于宇宇宙宙無無線線電電通通信信的的一一種種形形式式，，工工作作在在微微波波頻頻段段。。宇宙宙通通信信是是以以宇宇宙宙飛飛行行體體或或通通信信轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)體體作作為為對(duì)對(duì)象象的的無無線線電電通通信信。。它它可可分分為為三三種種形形式式：：（1））地地球球站站與與宇宇宙宙站站間間的的通通信信；；（2））宇宇宙宙站站之之間間的的通通信信；；（3））通通過過宇宇宙宙站站的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)或或反反射射進(jìn)進(jìn)行行的的地地球球站站之之間間的的通通信信。。衛(wèi)星通通信示示意圖圖衛(wèi)星通通信線線路組組成框框圖五、移移動(dòng)通通信系系統(tǒng)移動(dòng)通通信是是現(xiàn)代代通信信中發(fā)發(fā)展最最為迅迅速的的一種種通信信手段段，它它是隨隨著汽汽車、、飛機(jī)機(jī)、輪輪船、、火車車等交交通工工具的的發(fā)展展而同同步發(fā)發(fā)展起起來的的。近近10年年來，，在在微電電子技技術(shù)和和計(jì)算算機(jī)技技術(shù)的的推動(dòng)動(dòng)下，，移動(dòng)動(dòng)通信信從過過去簡(jiǎn)簡(jiǎn)單的的無線線對(duì)講講或廣廣播方方式發(fā)發(fā)展成成為一一個(gè)把把有線線、無無線線融為為一體體，固固定、、移動(dòng)動(dòng)相互互連通通的全全國(guó)規(guī)規(guī)模，，甚至至全球球范圍圍的通通信系系統(tǒng)。。移移動(dòng)動(dòng)通信信的發(fā)發(fā)展方方向是是數(shù)字字化、、微型型化和和標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化。。20世紀(jì)紀(jì)90年代代將是是蜂窩窩電話話迅速速普及及的年年代。。但目目前世世界上上存在在八種種不同同的技技術(shù)體體制，，互不不兼容容，因因此標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化化成為為當(dāng)務(wù)務(wù)之急急。數(shù)數(shù)字化化的關(guān)關(guān)鍵是是調(diào)制制、糾糾錯(cuò)編編碼和和話音音編碼碼方式式的確確定。。微型型化的的目標(biāo)標(biāo)是研研制重重量非非常輕輕的個(gè)個(gè)人攜攜帶的的手機(jī)機(jī)。圖移移動(dòng)動(dòng)通信信系統(tǒng)統(tǒng)的組組成蜂窩網(wǎng)網(wǎng)移動(dòng)交換中心電話交換中心光纖通通信光纖通通信具具有容容量大大、成成本低低等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，，且不不怕電電磁干干擾，，與同同軸電電纜相相比可可以大大量節(jié)節(jié)約有有色金金屬和和能源源。因因此，，自1977年年世界界上第第一個(gè)個(gè)光纖纖通信信系統(tǒng)統(tǒng)在芝芝加哥哥投入入運(yùn)行行以來來，光光纖通通信發(fā)發(fā)展極極為迅迅速，，新器器件、、新工工藝、、新技技術(shù)不不斷涌涌現(xiàn)，，性能能日臻臻完善善。由由于長(zhǎng)長(zhǎng)波長(zhǎng)長(zhǎng)激光光器和和單模模光纖纖的出出現(xiàn)，，使使每芯芯光纖纖通話話路數(shù)數(shù)可高高達(dá)百百萬路路，中中繼距距離將將達(dá)到到100km，市市話中中繼光光纖成成本也也連續(xù)續(xù)大幅幅度下下降。。我國(guó)近近幾年年來光光纖通通信已已得到到了快快速發(fā)發(fā)展，，目前前光纜纜長(zhǎng)度度累計(jì)計(jì)近幾幾十萬萬km。我我國(guó)已已不再再敷設(shè)設(shè)同軸軸電纜纜，新新的工工程將將全部部采用用光纖纖通信信新技技術(shù)。。1.2.3發(fā)展展?fàn)顩r況數(shù)字通通信計(jì)計(jì)算算機(jī)技技術(shù)集集成成制造造及發(fā)發(fā)展1、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化化各各類網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)互互換互互通2、高高速化化信信息息處理理，傳傳輸，，交換換，存存儲(chǔ)高高速化化3、業(yè)業(yè)務(wù)多多元化化目目前前仍以以語言言通信信為主主，數(shù)數(shù)據(jù)業(yè)業(yè)務(wù)大大大增增加4、標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化化制制定國(guó)國(guó)際通通用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的的組織織主要要有（1））、ITU（InternationalTelecommunicationUnion)（（國(guó)國(guó)際電電信聯(lián)聯(lián)盟））I系列列--------ISDN（綜綜合業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)數(shù)字網(wǎng)網(wǎng)）有有關(guān)V系列列-------主主要提提供電電話網(wǎng)網(wǎng)（PSTN)上數(shù)數(shù)據(jù)傳傳輸?shù)牡臉?biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)其中PSTN（（Publicswitchingtelephonenetworks)(公共共交換換電話話網(wǎng))X系列列-------主主要提提供公公用數(shù)數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)上數(shù)數(shù)據(jù)傳傳輸?shù)牡臉?biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)還有Q,G系列列等（2））、國(guó)國(guó)際標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化化組織織（ISO)和和國(guó)際際電工工委員員會(huì)（（IEC)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通通信系系統(tǒng)連續(xù)信息源Continuous(analog)informationsource離散信息源Discrete(digital)informationsource模擬信信號(hào)Analogsignal非電/電變換模擬通信Analogcomm.模擬通信系統(tǒng)Analogcommunicationsystem數(shù)字信號(hào)Digitalsignal數(shù)字通信Digitalcomm.數(shù)字通信系統(tǒng)Digitalcommunicationsystem模擬信號(hào)數(shù)字化1.2.3發(fā)展展?fàn)顩r況數(shù)字通通信計(jì)計(jì)算算機(jī)技技術(shù)集集成成制造造及發(fā)發(fā)展1、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化化各各類網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)互互換互互通2、高高速化化信信息息處理理，傳傳輸，，交換換，存存儲(chǔ)高高速化化3、業(yè)業(yè)務(wù)多多元化化目目前前仍以以語言言通信信為主主，數(shù)數(shù)據(jù)業(yè)業(yè)務(wù)大大大增增加4、標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化化制制定國(guó)國(guó)際通通用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的的組織織主要要有（1））、ITU（InternationalTelecommunicationUnion)（（國(guó)國(guó)際電電信聯(lián)聯(lián)盟））I系列列--------ISDN（綜綜合業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)數(shù)字網(wǎng)網(wǎng)）有有關(guān)V系列列-------主主要提提供電電話網(wǎng)網(wǎng)（PSTN)上數(shù)數(shù)據(jù)傳傳輸?shù)牡臉?biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)其中PSTN（（Publicswitchingtelephonenetworks)(公共共交換換電話話網(wǎng))X系列列-------主主要提提供公公用數(shù)數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)上數(shù)數(shù)據(jù)傳傳輸?shù)牡臉?biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)還有Q,G系列列等（2））、國(guó)國(guó)際標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化化組織織（ISO)和和國(guó)際際電工工委員員會(huì)（（IEC)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)1.3數(shù)數(shù)字通信信的主要要技術(shù)1、傳輸輸部分-----保證證信號(hào)傳傳輸可靠靠,有效效主要技術(shù)術(shù)有：a基帶帶傳輸波波形形形成均均衡再再生生b頻帶傳傳輸二二進(jìn)進(jìn)制調(diào)制制多多進(jìn)制調(diào)調(diào)制c信源源編碼語語音音編碼（（波波形編碼碼和參數(shù)數(shù)編碼））圖像編碼碼（無失失真編碼碼和有失失真編碼碼）d信道道編碼糾糾錯(cuò)技技術(shù)加密e復(fù)接接(復(fù)用用)技技術(shù)：如如何信道道資源共共享低低速速信號(hào)復(fù)復(fù)接成高高速信號(hào)號(hào)f同步步技術(shù)：：位同步步幀幀同同步網(wǎng)網(wǎng)同步步載載波同同步信息源信源編碼非電/電變換A/D變換離散連續(xù)數(shù)據(jù)壓縮2、交換換部分-----迅速速完成各各功能層層（級(jí)））的連接接建立（（物理層層，鏈路路層，分分組層，，傳輸層層等）電路交換換（包括括空分交交換和時(shí)時(shí)分交換換）分組交換換（虛電電路和數(shù)數(shù)據(jù)報(bào)））快速分組組交換（（幀中繼繼和信之之中繼））3、接口口標(biāo)準(zhǔn)和和協(xié)議1.4數(shù)數(shù)字通信信系統(tǒng)的的主要性性能指標(biāo)標(biāo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)制制造維維護(hù)工程制造造施施工維維護(hù)護(hù)技技術(shù)指標(biāo)標(biāo)指標(biāo)：先進(jìn)性------反反映現(xiàn)代代技術(shù)水水平可行性---------可可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)可測(cè)性------利利用現(xiàn)代代的手段段，儀器器工具測(cè)測(cè)量分類：有效性-----提高高資源利利用率傳傳輸速速率，信信道利用用率可靠性----盡可能能準(zhǔn)確無無誤誤誤碼碼率，錯(cuò)錯(cuò)誤時(shí)間間率抖抖動(dòng)漂漂移移1.4.1有效效性指標(biāo)標(biāo)1、信息傳輸輸速率Rb（bit/s）2、符號(hào)號(hào)傳輸速速率（碼碼元傳輸輸速率））波波特3、頻帶帶利用率率1.4.2可靠靠性指標(biāo)標(biāo)1、錯(cuò)誤誤率衡量量（1）平平均誤碼碼率這里講的的誤碼是是指在一一個(gè)再生生中繼段段傳輸過過程中，，前一個(gè)個(gè)站的輸輸出與下下一個(gè)站站判決再再生輸出出相比而而言的一一個(gè)中繼繼段的誤誤碼，即即指的是是一個(gè)站站的誤碼碼。在一一個(gè)傳輸輸鏈路中中，經(jīng)多多次再生生中繼后后的總誤誤碼率是是以一定定方式累累積的，，在傳輸輸?shù)慕K點(diǎn)點(diǎn)以累積積的結(jié)果果作為總總的誤碼碼率。(2)平平均誤塊塊率誤塊:一一組(一塊)數(shù)據(jù)作作為整