數(shù)字通信原理課件

數(shù)字通信原理主講教師：李曉紅電話：8537264（內(nèi)線）手機一章數(shù)字通信簡述第二章模擬信號的脈沖編碼調(diào)制第三章語音信號的壓縮編碼第四章差錯控制編碼第五章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)字信號的傳輸理論第一章數(shù)字通信簡述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，而信道傳輸?shù)氖菙?shù)字信號的通信過程或方式。因此，數(shù)字通信系統(tǒng)可以說是以數(shù)字信號的形式傳輸模擬信號的系統(tǒng)。數(shù)據(jù)通信：(Datacommunication)是隨計算機和計算機網(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，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)通信主要指計算機(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—電信號信源編碼—A/DD/A

信道編碼—a：糾錯編碼：使接收端自動檢出和糾正傳輸中數(shù)字信號的錯碼。

b：線路編碼：進行碼型變換，使之適合在信道上傳輸。使數(shù)字信號與傳輸媒質(zhì)匹配加密:提高傳輸?shù)陌踩孕诺溃盒盘柕膫鬏斖ǖ?，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—點式多點廣播式網(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)通信的具體特點更深入地討論數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的話，我們認為一個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可以由7個部分構(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個部分數(shù)據(jù)電路中，DTE可以是終端設(shè)備或計算機，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)示意圖二、數(shù)字微波中繼傳輸系統(tǒng)微波中繼通信始于20世紀(jì)60年代，它較一般電纜通信具有易架設(shè)，建設(shè)周期短等優(yōu)點。它是目前通信的主要手段之一，主要用來傳輸長途電話和電視節(jié)目，其調(diào)制主要采用SSB/FM/FDM等方式。微波中繼通信的主要發(fā)展方向是數(shù)字微波，同時要不斷增加系統(tǒng)容量，增加容量的途徑是向多電平調(diào)制技術(shù)發(fā)展。目前采用的調(diào)制方式有16QAM和64QAM，并已出現(xiàn)256QAM、1024QAM等超多電平調(diào)制的方式。采用多電平調(diào)制，在40MHz的標(biāo)準(zhǔn)頻道間隔內(nèi)，可傳送1920至7680路PCM數(shù)字電話圖中繼通信示意圖圖微波中繼通信網(wǎng)線路圖微波中繼通信線路組成框圖四、衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號，在兩個或多個地面站之間進行的通信過程或方式。衛(wèi)星通信屬于宇宙無線電通信的一種形式，工作在微波頻段。宇宙通信是以宇宙飛行體或通信轉(zhuǎn)發(fā)體作為對象的無線電通信。它可分為三種形式：（1）地球站與宇宙站間的通信；（2）宇宙站之間的通信；（3）通過宇宙站的轉(zhuǎn)發(fā)或反射進行的地球站之間的通信。衛(wèi)星通信示意圖衛(wèi)星通信線路組成框圖五、移動通信系統(tǒng)移動通信是現(xiàn)代通信中發(fā)展最為迅速的一種通信手段，它是隨著汽車、飛機、輪船、火車等交通工具的發(fā)展而同步發(fā)展起來的。近10年來，在微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的推動下，移動通信從過去簡單的無線對講或廣播方式發(fā)展成為一個把有線、無線融為一體，固定、移動相互連通的全國規(guī)模，甚至全球范圍的通信系統(tǒng)。移動通信的發(fā)展方向是數(shù)字化、微型化和標(biāo)準(zhǔn)化。20世紀(jì)90年代將是蜂窩電話迅速普及的年代。但目前世界上存在八種不同的技術(shù)體制，互不兼容，因此標(biāo)準(zhǔn)化成為當(dāng)務(wù)之急。數(shù)字化的關(guān)鍵是調(diào)制、糾錯編碼和話音編碼方式的確定。微型化的目標(biāo)是研制重量非常輕的個人攜帶的手機。圖移動通信系統(tǒng)的組成蜂窩網(wǎng)移動交換中心電話交換中心光纖通信光纖通信具有容量大、成本低等優(yōu)點，且不怕電磁干擾，與同軸電纜相比可以大量節(jié)約有色金屬和能源。因此，自1977年世界上第一個光纖通信系統(tǒng)在芝加哥投入運行以來，光纖通信發(fā)展極為迅速，新器件、新工藝、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，性能日臻完善。由于長波長激光器和單模光纖的出現(xiàn)，使每芯光纖通話路數(shù)可高達百萬路，中繼距離將達到100km，市話中繼光纖成本也連續(xù)大幅度下降。我國近幾年來光纖通信已得到了快速發(fā)展，目前光纜長度累計近幾十萬km。我國已不再敷設(shè)同軸電纜，新的工程將全部采用光纖通信新技術(shù)。1.2.3發(fā)展?fàn)顩r數(shù)字通信計算機技術(shù)集成制造及發(fā)展1、網(wǎng)絡(luò)化各類網(wǎng)絡(luò)互換互通2、高速化信息處理，傳輸，交換，存儲高速化3、業(yè)務(wù)多元化目前仍以語言通信為主，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)大大增加4、標(biāo)準(zhǔn)化制定國際通用標(biāo)準(zhǔn)的組織主要有（1）、ITU（InternationalTelecommunicationUnion)（國際電信聯(lián)盟）I系列--------ISDN（綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)）有關(guān)V系列-------主要提供電話網(wǎng)（PSTN)上數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)其中PSTN（Publicswitchingtelephonenetworks)(公共交換電話網(wǎng))X系列-------主要提供公用數(shù)據(jù)網(wǎng)上數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)還有Q,G系列等（2）、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO)和國際電工委員會（IEC)標(biāo)準(zhǔn)

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

連續(xù)信息源Continuous(analog)informationsource離散信息源Discrete(digital)informationsource模擬信號Analogsignal非電/電變換模擬通信Analogcomm.模擬通信系統(tǒng)Analogcommunicationsystem數(shù)字信號Digitalsignal數(shù)字通信Digitalcomm.數(shù)字通信系統(tǒng)Digitalcommunicationsystem模擬信號數(shù)字化1.2.3發(fā)展?fàn)顩r數(shù)字通信計算機技術(shù)集成制造及發(fā)展1、網(wǎng)絡(luò)化各類網(wǎng)絡(luò)互換互通2、高速化信息處理，傳輸，交換，存儲高速化3、業(yè)務(wù)多元化目前仍以語言通信為主，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)大大增加4、標(biāo)準(zhǔn)化制定國際通用標(biāo)準(zhǔn)的組織主要有（1）、ITU（InternationalTelecommunicationUnion)（國際電信聯(lián)盟）I系列--------ISDN（綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)）有關(guān)V系列-------主要提供電話網(wǎng)（PSTN)上數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)其中PSTN（Publicswitchingtelephonenetworks)(公共交換電話網(wǎng))X系列-------主要提供公用數(shù)據(jù)網(wǎng)上數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)還有Q,G系列等（2）、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO)和國際電工委員會（IEC)標(biāo)準(zhǔn)

1.3數(shù)字通信的主要技術(shù)1、傳輸部分-----保證信號傳輸可靠,有效主要技術(shù)有：

a基帶傳輸波形形成均衡再生

b頻帶傳輸二進制調(diào)制多進制調(diào)制

c信源編碼語音編碼（波形編碼和參數(shù)編碼）圖像編碼（無失真編碼和有失真編碼）d信道編碼糾錯技術(shù)加密e復(fù)接(復(fù)用)技術(shù)：如何信道資源共享低速信號復(fù)接成高速信號

f同步技術(shù)：位同步幀同步網(wǎng)同步載波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、交換部分-----迅速完成各功能層（級）的連接建立（物理層，鏈路層，分組層，傳輸層等）電路交換（包括空分交換和時分交換）分組交換（虛電路和數(shù)據(jù)報）快速分組交換（幀中繼和信之中繼）3、接口標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議1.4數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)產(chǎn)品設(shè)計制造維護工程制造施工維護技術(shù)指標(biāo)指標(biāo)：先進性------反映現(xiàn)代技術(shù)水平可行性---------可以實現(xiàn)可測性------利用現(xiàn)代的手段，儀器工具測量分類：有效性-----提高資源利用率傳輸速率，信道利用率可靠性----盡可能準(zhǔn)確無誤誤碼率，錯誤時間率抖動漂移1.4.1有效性指標(biāo)1、

信息傳輸速率

Rb（bit/s）

2、符號傳輸速率（碼元傳輸速率）波特3、頻帶利用率

1.4.2可靠性指標(biāo)1、錯誤率衡量（1）平均誤碼率這里講的誤碼是指在一個再生中繼段傳輸過程中，前一個站的輸出與下一個站判決再生輸出相比而言的一個中繼段的誤碼，即指的是一個站的誤碼。在一個傳輸鏈路中，經(jīng)多次再生中繼后的總誤碼率是以一定方式累積的，在傳輸?shù)慕K點以累積的結(jié)果作為總的誤碼率。(2)平均誤塊率誤塊:一組(一塊)數(shù)據(jù)作為整體,若其中一個比特或更多比特出錯,則稱為塊出錯.單位時間內(nèi),錯誤塊數(shù)/總塊數(shù)=平均誤塊率2.錯誤時間率:定義為在一個相當(dāng)長的時間(TL)

內(nèi),錯誤超過某一門限的時間間隔(T0)占總時間的百分比再細分為:錯誤秒比嚴(yán)重錯誤秒比錯誤時間分類:誤