數(shù)字通信總復習(第3版教材)2013春

....第1章概括一、模擬信號與數(shù)字信號的特點模擬信號——幅度取值是連續(xù)的數(shù)字信號——幅度取值是離散的二、模擬通信與數(shù)字通信模擬通信——以模擬信號的形式傳達消息（采用頻分復用實現(xiàn)多路通信）。數(shù)字通信——以數(shù)字信號的形式傳達消息（采用時分復用實現(xiàn)多路通信）。三、數(shù)字通信的組成各部分的作用分別是什么？比如：發(fā)端低通、收端低通。四、數(shù)字通信的特點1、抗擾亂能力強，無噪聲積累2、便于加密辦理3、采用時分復用實現(xiàn)多路通信4、設(shè)施便于集成化、小型化5、占用頻帶較寬五、數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標有效性指標信息傳輸速率、符號傳輸速率、頻帶利用率可靠性指標誤碼率、信號顫動例1、設(shè)信元時間長度為6107s，當（1）采用4電平傳輸時，求信息傳輸速率和符號傳輸速率。（2）若系統(tǒng)的帶寬為2000kHz,求頻帶利用率為多少bit/s/Hz。解：（1）符號傳輸速率為NB111.67106BdtB6107數(shù)據(jù)傳信速率為RbNBlog2M1.67106log243.34Mbit/s（2）信息傳輸速率3.341061.67bit/s/Hz頻帶寬度2000103例2、接上題，若傳輸過程中2秒誤1個比特，求誤碼率（誤比特率）。解：誤碼率（誤比特率）＝差錯比特數(shù)／傳輸總比特數(shù)211061.51073.341/15....第2章語音信號編碼——脈沖編碼調(diào)制(PCM)2.1語音信號編碼的基本觀點一、語聲信號編碼的觀點語聲信號編碼——模擬語音信號的數(shù)字化二、語聲信號編碼的分類波形編碼——根據(jù)語音信號波形的特點，將其變換為數(shù)字信號。常有的有PCM、DPCM、ADPCM、DM等。參量編碼——提取語音信號的一些特點參量，對其進行編碼。LPC等聲碼器屬于參量編碼?；煜幋a——介于波形編碼和參量編碼之間的一種編碼。子帶編碼屬于混淆編碼。2.2脈沖編碼調(diào)制(PCM)一、脈沖編碼調(diào)制(PCM)通信系統(tǒng)的組成PCM的觀點——對模擬信號的剎時抽樣值量化、編碼，以將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。PCM通信系統(tǒng)的組成二、抽樣1、抽樣的觀點：模擬信號f(t)在時間上離散化PAM信號fs(t)2、低通型信號（f0B）的抽樣抽樣定理fs2fM留有一定寬度的防衛(wèi)帶fs2fM不知足抽樣定理的結(jié)果——不知足抽樣定理的結(jié)果是PAM信號產(chǎn)生折疊噪聲，收端就無法用低通濾波器正確地恢復原模擬語音信號。語音信號的抽樣頻次為fs＝8000Hz，T125s抽樣信號的頻譜：頻次成分有原始頻帶f0∽fM，nfs的上、下邊帶。例一模擬信號頻譜如以下列圖所示，求其知足抽樣定理時的抽樣頻次，并畫出抽樣信號的頻譜（設(shè)fs2fM）。2/15....解：f02kHz,fM6kHz,BfMf0624kHzf0B∴此信號為低通型信號知足抽樣定理時，應有fs2fM2612kHz（一次下邊帶：fs-原始頻帶=12-（2∽6）=6∽10一次上邊帶：fs+原始頻帶=12+（2∽6）=14∽18二次下邊帶：2fs-原始頻帶=24-（2∽6）=18∽22二次上邊帶：2fs+原始頻帶=24+（2∽6）=26∽30）3、帶通型信號（f0B）的抽樣2fM2f0f0抽樣定理fsnn(B)In1若n次下邊帶、(n+1)次下邊帶與原始頻帶間隔相等，則2(f0fM)fs2n1抽樣信號的頻譜：頻次成分有原始頻帶f0∽fM，nfs的上、下邊帶。3/15....三、量化量化的觀點：PAM信號（樣值）在幅度上離散化量化值量化分為平均量化非平均量化1、平均量化量化特性：量化器的輸出（量化值）與量化輸入（樣值）之間是一個平均的階梯關(guān)系。即在量化區(qū)（即從一U～十U）均分為N等份。2U平均量化的特點——大小信號的量化間隔相等（）N平均量化的缺點——在N（或l）大小適合時，平均量化小信號的量化信噪比太小，不知足要求，而大信號的量化信噪比較大，遠遠知足要求為認識決這個問題，若仍采用平均量化，則編碼復雜、信道利用率下降。解決方法——采用非平均量化2、非平均量化非平均量化的宗旨——在不增大量化級數(shù)N的前提下，利用降低大信號的量化信噪比來提高小信號的量化信噪比。非平均量化的特點——小信號的量化間隔小，大信號的量化間隔大。實現(xiàn)非平均量化的方法·模擬壓擴法·直接非平均編解碼法——觀點（一般采用）3、量化信噪比（1）定義式：(S/Nq)dB10lgS(dB)Nq（2）平均量化信噪比（忽略過載區(qū)的量化噪聲功率）(S/Nq)平均20lg3N20lgxe曲線例、畫出l9的平均量化信噪比曲線（忽略過載區(qū)的量化噪聲功率）。解：l9,N29512(S/Nq)平均20lg3N20lgxe20lg351220lgxe5920lgxe4/15....3）非平均量化信噪比（忽略過載區(qū)的量化噪聲功率）①A律壓縮特性oa+ab——A律壓縮特性②A律壓縮特性的非平均量化信噪比例、畫出l8,A87.6的A律壓縮特性的非平均量化信噪比曲線（忽略過載區(qū)的量化噪聲功率）。解：l8,N256,A87.6(S/Nq)平均20lg3N20lgx20lg325620lgx5320lgxQ20lgA20lg87.624(20lgx39dB)lnA11ln87.6Q20lg120lgx2011520lgxlnA20lgx11ln87.6(39dB20lgx0)5/15....(oa段：0120lgx139dBx20lg1A87.6ab段：x139dB20lgx0)A（4）A律13折線壓縮特性P37圖2-23四、編碼與解碼1、二進制碼組與編碼的基本觀點1）二進制碼組：一般二進制碼、循環(huán)二進制碼（格雷碼）、折疊二進制碼2）編碼的基本觀點編碼是把模擬信號樣值變換成對應的二進制碼組。2、A律13折線的碼字安排（采用折疊二進碼編碼）各量化段的電平圍、開端電平、量化間隔P38表2-5過載電壓U2048碼字安排a1a2a3a4a5a6a7a8（段落碼與段碼合在一同稱為幅度碼）6/15....極性碼段落碼段碼（非線性碼）（線性碼）3、A律13折線編碼方法例1：A律13折線編碼器，l8，一個樣值為iS93，試將其編成相應的碼字。例2：某A律13折線編碼器，l8，一個樣值為us301，試將其編成相應的碼字。（注：樣值寫成uS，取絕對值后為US）4、碼字的對應電平（絕對值）碼字電平(編碼電平)——編碼器輸出的碼字所對應的電平。ICIBi(a523a622a721a820)i解碼電平——解碼器的輸出電平。IDiIC2編碼誤差eCICIS解碼誤差eDIDIS例：接上題求其編碼誤差與解碼誤差。編碼電平：ICIB4(23a522a621a720a8)464(80412111)492編碼誤差：eCICIS9293解碼電平：IDIC49242942解碼誤差：eDIDIS94935、逐次漸近型編碼器（1）基本構(gòu)造由兩部分組成：碼字裁決與碼形成電路——編各位碼本地解碼器——產(chǎn)生判斷值7/15....（2）本地解碼器①串／并變換記憶電路——將先行碼（a2～a7）的狀態(tài)反應回來，并行輸出M2～M8。M2～M8與反應碼的對應關(guān)系：關(guān)于先行碼(已編好的碼)：Miai關(guān)于目前碼(正準備編的碼)：Mi1關(guān)于后續(xù)碼(尚未編的碼)：Mi0②7／11變換7/11變換的作用——將7位非線性幅度碼M2～M8變換為11位線性幅度碼B1∽B11。7/11變換的目的——為了產(chǎn)生判斷值（若干個恒流源相加），要獲得11個恒流源，所以要7/11變換。7/11變換的方法例1、某7位非線性幅度碼為1101010，將其變換為11位線性幅度碼。512解：11位線性幅度碼為B2（512）6、A律13折線解碼器7/12變換的目的——編碼電同等于11個恒流源中的若干個恒流源相加,為了保證收端解碼后的量化誤差不超過i，在收端應加入i的補差項,即解碼電同等于編碼電平加22i。而第1、2兩段的i不在11個恒流源圍，要增加一個恒流源B12()，所以應進222行7/12變換。7/12變換的方法——在7/11變換的基礎(chǔ)上增加一個“1”。A律13折線解碼器輸出的是解碼電平，它約等于PAM信號。例1、某7位非線性幅度碼為1101010，將其變換為12位線性幅度碼。解：12位線性幅度碼為08/15....第4章時分多路復用與PCM30/32路系統(tǒng)4.1時分多路復用通信一、時分多路復用的觀點利用各路信號在信道上占有不同時間間隔的特點來分開各路信號的。二、PCM時分多路復用通信系統(tǒng)的組成P100發(fā)端低通濾波器的作用保持的目的抽樣門的作用——抽樣、合路。分路門的作用——分路。接收低通濾波器的作用——重建或近似地恢復原模擬語音信號。幾個觀點：1幀、路時隙(tcTtc))、位時隙(tBln4.2PCM30/32路系統(tǒng)一、PCM30/32路系統(tǒng)幀構(gòu)造P106圖4-9位同步的目的——保證收正直確辨別每一位碼元。幀同步的目的——保證收發(fā)兩頭相應各話路要瞄準。復幀同步的目的——保證收發(fā)兩頭各路信令碼在時間上瞄準。各時隙的作用幀同步碼型與傳輸?shù)攸c、復幀同步碼型與傳輸?shù)攸c、30路信令碼的傳輸（標志信號的抽樣頻次、抽樣周期）[標志信號抽樣后，編4位碼{abcd}]信令碼{abcd}不能同時編為0000碼，否則就無法與復幀同步碼劃分開。例1、計算PCM30/32路系統(tǒng)（l8）的路時隙、位時隙和數(shù)碼率。T125s解：路時隙tc323.91sntc3.91s位時隙tB80.488sl數(shù)碼率fBfsnl80003282048kbit/s例2、PCM30/32路系統(tǒng)中，第25話路在哪一時隙中傳輸？第25路信令碼的傳輸?shù)攸c在什么地方？TS解：第25話路在幀構(gòu)造中的傳輸?shù)攸c為26第25路信令碼在幀構(gòu)造中的傳輸?shù)攸c為F幀TS后4位碼1016二、PCM30/32路準時系統(tǒng)發(fā)端準時系統(tǒng)時鐘CP、位脈沖、路脈沖、復幀脈沖的頻次與作用收端準時系統(tǒng)收端時鐘的獲得——準時鐘提取9/15....三、PCM30/32路幀同步系統(tǒng)1、幀同步的實現(xiàn)方法P112對幀同步系統(tǒng)的要求幀同步成立的時間要短幀同步系統(tǒng)的穩(wěn)定性要好2、前、后方保護1）前方保護·作用P112·保護時間（公式）·前提狀態(tài)——同步狀態(tài)2）后方保護·作用·保護時間（公式）·前提狀態(tài)——捕捉狀態(tài)3、幀同步系統(tǒng)的工作原理P113圖4-15四、PCM30/32路系統(tǒng)的組成P119圖4-20差動變量器(差動系統(tǒng))的作用——2/4線變換標志信號發(fā)輸出的有：30路信令碼、復幀同步碼和復幀對告碼第5章數(shù)字信號復接5.1準同步體系-PDH數(shù)字復接的基本觀點一、準同步數(shù)字體系（PDH）基本觀點二、PCM復用和數(shù)字復接形成二以上的高次群的方法PCM復用——觀點P123（高次群的形成一般不用——原因)數(shù)字復接——觀點三、數(shù)字復接的實現(xiàn)按位復接按字復接PDH大多采用按位復接。四、數(shù)字復接的同步數(shù)字復接要解決兩個問題：10/15....·同步·復接五、數(shù)字復接的方法與系統(tǒng)組成數(shù)字復接的方法·同步復接·異步復接——觀點P129PDH大多采用異步復接同步復接與異步復接一、同步復接（需要碼速變換）觀點P127二、異步復接（需要碼速調(diào)整）1、碼速調(diào)整與恢復碼速調(diào)整和碼速變換的區(qū)別P1312、異步復接二次群幀構(gòu)造異步復接二次群的幀周期為100．38μs幀長度為848bit4×205＝820bit（最少）為信息碼28bit的插入碼（最多）28bit插入碼詳細安排P131表5-2各一次群在100.38s插入碼與信息碼分派情況第一個基群支路插入碼與信息碼分派情況如P131圖5-9(a)所示。幀構(gòu)造圖圖5-9(b)一次群碼速調(diào)整后100.38μs插入碼有6～7個碼速調(diào)整用的插入碼有0～1個（最多1個）插入標志碼有3個二次群1幀插入碼有24～28個（最多28個）碼速調(diào)整用的插入碼有0～4個（最多4個）插入標志碼有12個信息碼最少為820個插入標志碼的作用P132每個支路采用三位插入標志碼的目的5.1.3PCM零次群和PCM高次群一、PCM零次群觀點——64kbit／s速率的復接數(shù)字信號。用途——一既可傳送語音亦可傳送數(shù)據(jù)。二、PCM高次群PCM高次群的形成4個二次群異步復接三次群11/15....4個三次群按位復接四次群高次群的接口碼型PCM一、二、三次群的接口碼型為HDB3碼PCM四次群的接口碼型為CMI碼5.2同步數(shù)字體系(SDH)5.2.1SDH的基本觀點1、SDH的觀點P1402、SDH的特點P140——最核心的特點5.2.2SDH的速率體系P141表5-45.2.3SDH的基本網(wǎng)絡單元終端復用器（TM）分插復用器（ADM）數(shù)字交錯連結(jié)設(shè)施（DXC）SDH網(wǎng)元單元在SDH網(wǎng)中的連結(jié)方式，P145圖5-22，幾個觀點：重生段、復用段、通道5.2.4SDH的幀構(gòu)造P146圖5-24幀周期為125μs幀長度為9×270×N個字節(jié)或9×270×N×8個比特9270N8STM-N的速率=(Mbit/s)三個主要地區(qū)與作用P147SOH、AU-PTR等的容量（速率）的計算例、由STM-1幀構(gòu)造計算出①STM-1的速率。②SOH的速率。③AU-PTR的速率。解：①STM-1的幀周期為125μs幀長度為9×270×8比特，92708125

155.520Mbit/s②SOH的速率為898125

4.608Mbit/sAU-PTR的速率為98125

0.576Mbit/s12/15....第6章數(shù)字信號傳輸6.1數(shù)字信號傳輸基本理論基帶傳輸——未經(jīng)調(diào)制變換的基帶數(shù)字信號直接在電纜信道上傳輸。頻帶傳輸——P1816.2傳輸碼型一、對基帶傳輸碼型的要求P189二、常有的傳輸碼型1、單極性不歸零碼（即NRZ碼）——不適合基帶傳輸2、單極性歸零碼（即RZ碼）——不適合基帶傳輸3、AMI碼AMI碼基本切合要求，適合作為基帶傳輸碼型。AMI碼的缺點——如果長連“0”過多，對準時鐘提取不利。為了戰(zhàn)勝這一缺點，引出了HDB3碼。二進碼AMI碼例、二進碼序列如下，將其變換為AMI碼。二進碼序列：01AMI碼：+1-10+10-100+1-1+10-14、HDB3碼二進碼HDB3碼HDB3碼碼型變換規(guī)則P192HDB3碼碼型反變換的原則193例1、二進碼序列如下，將其變換為HDB3碼。二進碼序列：碼：V+解：二進碼序列HDB3碼：V+-10+1B-00V-+1-1+1000V+B-00V-0+1例2、設(shè)接收到的HDB3碼如下（不包括參照點），將其復原為二進碼序列。HDB3碼：+1000+10-1+100-1000-1+100+10-1解：HDB3碼+1000+10–1+100–1000–1+100+10-1二進碼序列5、CMI碼二進碼CMI碼13/15....CMI碼變換規(guī)則P193表6-1例1、二進碼序列如下，將其變換為CMI碼。二進碼序列：解：二進碼序列1101010011101CMI碼00110001110100010111001