數(shù)字通信原理教案

《數(shù)字通信原理》教案第一章概述主要內容：模擬信號與數(shù)字信號的特點模擬通信與數(shù)字通信數(shù)字通信的特點數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標一、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)的連續(xù)信號離散信號數(shù)字信號——幅度取值是離散的二進碼多進碼連續(xù)信號離散信號數(shù)字信號與模擬信號的區(qū)別是根據幅度取值上是否離散而定的。離散信號與連續(xù)信號的區(qū)別是根據時間取值上是否離散而定的。二、模擬通信與數(shù)字通信根據傳輸信道上傳輸信號的形式不同，通信可分為模擬通信——以模擬信號的形式傳遞消息（采用頻分復用實現(xiàn)多路通信）。數(shù)字通信——以數(shù)字信號的形式傳遞消息（采用時分復用實現(xiàn)多路通信）。數(shù)字通信傳輸?shù)闹饕獙ο笫悄M話音信號等，而信道上傳輸?shù)囊话闶嵌M制的數(shù)字信號。所要解決的首要問題模擬信號的數(shù)字化，即模／數(shù)變換（A/D變換）數(shù)字通信系統(tǒng)的構成及各部分的作用 話音信號的基帶傳輸系統(tǒng)模型三、數(shù)字通信的特點抗干擾能力強，無噪聲積累對于數(shù)字通信，由于數(shù)字信號的幅值為有限的離散值（通常取二個幅值），在傳輸過程中受到噪聲干擾，當信噪比還沒有惡化到一定程度時，即在適當?shù)木嚯x，采用再生的方法，再生成已消除噪聲干擾的原發(fā)送信號。由于無噪聲積累，可實現(xiàn)長距離、高質量的傳輸。2、便于加密處理3、采用時分復用實現(xiàn)多路通信4、設備便于集成化、小型化5、占用頻帶較寬四、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——定義、公式、物理意義·符號傳輸速率——定義、公式（）、關系：·頻帶利用率——是真正用來衡量數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸效率的指標（有效性）可靠性指標·誤碼率——定義·信號抖動復習題1、設信號碼元時間長度為，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2000,求頻帶利用率為多少。解：（1）符號傳輸速率為數(shù)據傳信速率為（2）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)第二章語聲信號數(shù)字化編碼主要內容：語聲信號數(shù)字化編碼的基本概念脈沖編碼調制(PCM)自適應差值脈沖編碼調制(ADPCM)子帶編碼——SBC第一節(jié)語聲信號數(shù)字化編碼的基本概念一、語聲信號編碼的概念語聲信號編碼——模擬話音信號的數(shù)字化（信源編碼）。二、語聲信號編碼的分類波形編碼——根據語聲信號波形的特點，將其轉換為數(shù)字信號。常見的有PCM、DPCM、ADPCM、DM等。參量編碼——是提取語聲信號的一些特征參量，對其進行編碼。特點：編碼速率低，但語聲質量要低于波形編碼。LPC等聲碼器屬于參量編碼?；旌暇幋a——是介于波形編碼和參量編碼之間的一種編碼，即在參量編碼的基礎上，引入一定的波形編碼的特征。子帶編碼屬于混合編碼。第二節(jié)脈沖編碼調制(PCM)一、脈沖編碼調制(PCM)通信系統(tǒng)的構成PCM的概念——它是對模擬信號的瞬時抽樣值量化、編碼，以將模擬信號轉化為數(shù)字信號。PCM通信系統(tǒng)的構成PCM通信系統(tǒng)由三個部分構成：模／數(shù)變換——抽樣、量化、編碼信道部分——包括傳輸線路及再生中繼器數(shù)/模變換——解碼、低通二、抽樣1、抽樣的概念：模擬信號在時間上離散化PAM信號2、低通型信號（）的抽樣抽樣定理留有一定寬度的防衛(wèi)帶不滿足抽樣定理的后果——不滿足抽樣定理的后果是PAM信號產生折疊噪聲，收端就無法用低通濾波器準確地恢復原模擬話音信號。話音信號的抽樣頻率為＝8000，抽樣信號的頻譜：頻率成分有原始頻帶∽，的上、下邊帶。（排列順序）3、帶通型信號（）的抽樣抽樣定理[若n次下邊帶、(n+1)次下邊帶與原始頻帶間隔相等——默認]抽樣信號的頻譜：頻率成分有原始頻帶∽，的上、下邊帶。（排列順序）三、量化量化的概念：PAM信號（樣值）在幅度上離散化量化值量化分為均勻量化非均勻量化均勻量化[在量化區(qū)內（即從一U～十U）均分為N等份]均勻量化的特點——大小信號的量化間隔相等（）幾個要點?量化值的選取?量化誤差＝量化值一樣值（?均勻量化的缺點——在N（或）大小適當時，均勻量化小信號的量化信噪比太小，不滿足要求，而大信號的量化信噪比較大，遠遠滿足要求?為了解決這個問題，若仍采用均勻量化，不行。原因：↑→量化誤差↓→Δ↓→N↑→↑→編碼復雜信道利用率下降解決——采用非均勻量化非均勻量化非均勻量化的宗旨——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。非均勻量化的特點——小信號的量化間隔小，大信號的量化間隔大。實現(xiàn)非均勻量化的方法·模擬壓擴法——方框圖·直接非均勻編解碼法——概念（一般采用）3、量化信噪比定義式：均勻量化信噪比（忽略過載區(qū)內的量化噪聲功率）曲線非均勻量化信噪比（忽略過載區(qū)內的量化噪聲功率）?A律壓縮特性oa+ab——A律壓縮特性?A律壓縮特性的非均勻量化信噪比（信噪比改善量）oa段：ab段：?A的取值與Q的關系：在小信號區(qū)域，A愈大，則斜率愈大，Q愈大；在大信號區(qū)域，A愈大，則斜率愈小，Q愈小。一般取A=87.6?A律13折線壓縮特性表2.3各段折線的斜率及信噪比改善量段號12345678斜率161684211/21/4Q（dB）2424181260-6-12四、編碼與解碼二進制碼組及編碼的基本概念二進制碼組一般二進制碼循環(huán)二進制碼（格雷碼）特點折疊二進制碼采用折疊二進碼編碼編碼的基本概念?編碼的概念——編碼是把模擬信號樣值變換成對應的二進制碼組。?分類線性編碼與解碼——具有均勻量化特性的編碼與解碼非線性編碼與解碼——具有非均勻量化特性的編碼與解碼（根據A律13折線非均勻量化間隔的劃分直接對樣值編碼，收端再解碼。）2、A律13折線的碼字安排各量化段的電平范圍、起始電平、量化間隔表2.4量化段序號電平范圍（）段落碼起始電平（）量化間隔（）段內碼對應權值（）81024∽2048111102464512256128647512∽10241105123225612864326256∽512101256161286432165128∽25610012886432168464∽128011644321684332∽6401032216842216∽32001161842110∽16000018421過載電壓量化級數(shù)N碼字安排（段落碼與段內碼合在一起稱為幅度碼）極性碼段落碼段內碼（非線性碼）（線性碼）段內碼對應的權值權值：A律13折線編碼方法樣值電流（以為例）電壓極性碼幅度碼（2∽8）?判定值的數(shù)目?判定值的確定段落碼判定值的確定——以量化段為單位逐次對分，對分點電平依次為∽的判定值。段內碼判定值的確定——以某量化段內量化級為單位逐次對分，對分點電平依次為∽的判定值。4、碼字的對應電平碼字電平(編碼電平)——編碼器輸出的碼字所對應的電平。解碼電平——解碼器的輸出電平。編碼誤差解碼誤差5、逐次漸近型編碼器碼字判決與碼形成電路——編各位碼本地解碼器——產生判定值（1）串／并變換記憶電路——將先行碼（～）的狀態(tài)反饋回來，并行輸出～?！c反饋碼的對應關系：對于先行碼(已編好的碼)：對于當前碼(正準備編的碼)：對于后續(xù)碼(尚未編的碼)：（2）7／11變換7/11變換的作用——將7位非線性幅度碼轉換為11位線性幅度碼∽。7/11變換的目的——為了產生判定值（若干個恒流源相加），要得到11個恒流源，所以要7/11變換。7/11變換的方法——原則：（～看作～）非線性幅度碼對應的碼字電平=11位線性幅度碼∽對應的碼字電平～（看作～）對應的碼字電平為：∽對應的碼字電平為：(第一段)表2.4量化段序號電平范圍（）段落碼起始電平（）量化間隔（）段內碼對應權值（）81024∽2048111102464512256128647512∽10241105123225612864326256∽512101256161286432165128∽25610012886432168464∽128011644321684332∽6401032216842216∽32001161842110∽16000018421（3）11位線性解碼網絡——將所對應的權值(恒流源)相加，以產生相應的判定值。6、A律13折線解碼器7/12變換的目的——編碼電平等于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，在收端應加入的補差項,即解碼電平等于編碼電平加。而第1、2兩段的不在11個恒流源范圍內，要增加一個恒流源，所以應進行7/12變換。7/12變換的方法——在7/11變換的基礎上增加一個“1”。A律13折線解碼器輸出的是解碼電平，它約等于PAM信號。第三節(jié)自適應差值脈沖編碼調制(ADPCM)一、差值脈沖編碼調制(DPCM)DPCM的概念——對相鄰樣值的差值進行量化、編碼。（實際上DPCM是對樣值與過去的樣值為基礎得到的估值之間的差值進行量化編碼的）DPCM的缺點——在DPCM系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)容易，采用固定預測器。輸入信號與預測信號的差值大，從而造成誤差增大，話音質量受影響。二、自適應差值脈沖編碼調制(ADPCM)的原理ADPCM的概念——在DPCM的基礎上增加自適應量化和自適應預測，由此發(fā)展成了ADPCM。ADPCM的優(yōu)點——由于采用了自適應量化和自適應預測，ADPCM的量化失真、預測誤差均較小，因而它能在32kbit／s數(shù)碼率的條件下達到PCM系統(tǒng)64kbit／s數(shù)碼率的話音質量要求。第四節(jié)子帶編碼——SBC子帶編碼的概念首先將輸入信號頻帶分割成不同的頻帶分量(稱為子帶)，然后再分別進行編碼，這類編碼方式稱為頻域編碼。復習題1、一模擬信號頻譜如下圖所示，求其滿足抽樣定理時的抽樣頻率，并畫出抽樣信號的頻譜（設）。解：∴此信號為低通型信號滿足抽樣定理時，應有（一次下邊帶：-原始頻帶=12-（2∽6）=6∽10一次上邊帶：+原始頻帶=12+（2∽6）=14∽18二次下邊帶：-原始頻帶=24-（2∽6）=18∽22二次上邊帶：+原始頻帶=24+（2∽6）=26∽30）2、一模擬信號頻譜如下圖所示，求其滿足抽樣定理時的抽樣頻率，并畫出抽樣信號的頻譜。解：∴此信號為帶通型信號滿足抽樣定理時，應有3、畫出的均勻量化信噪比曲線（忽略過載區(qū)內的量化噪聲功率）。解：4、畫出的A律壓縮特性的非均勻量化信噪比曲線（忽略過載區(qū)內的量化噪聲功率）。解：5、A律13折線編碼器，，一個樣值為，試將其編成相應的碼字，并求其編碼誤差與解碼誤差。[量化段12345678電平范圍（）0∽1616∽3232∽6464∽128128∽256256∽512512∽10241024∽2048起始電平（）01632641282565121024量化間隔（）]解：段落碼為011，樣值在第4量化段，碼字為10110111編碼電平：編碼誤差：解碼電平：解碼誤差：6、A律13折線編碼器，，過載電壓，一個樣值為，它相當于多少？解：(同學們自行練習將其編成相應的碼字。方法同上，注意所有電流的符號改成電壓的符號)7、某7位非線性幅度碼為1101010，將其轉換為11位線性幅度碼。512解：11位線性幅度碼為01101000000B2（512）8、某11位線性幅度碼為00000110010，將其轉換為7位非線性幅度碼。32解：7位非線性幅度碼為0101001(3)9、某7位非線性幅度碼為1101010，將其轉換為12位線性幅度碼。解：12位線性幅度碼為011010100000第三章時分多路復用及PCM30/32路系統(tǒng)主要內容：時分多路復用通信PCM30/32路系統(tǒng)時分多路復用通信一、時分多路復用的概念利用各路信號在信道上占有不同時間間隔的特征來分開各路信號的。二、PCM時分多路復用通信系統(tǒng)的構成PCM時分多路復用通信的實現(xiàn)（n路復用原理類似）發(fā)端低通濾波器的作用——將模擬信號的頻帶限制在0．3～3．4以內，即防止高于3．4的信號通過，避免抽樣后的PAM信號產生折疊噪聲。保持的目的——由于編碼需要一定的時間，為了保證編碼的精度，要將樣值展寬占滿整個時隙。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話音信號。幾個概念：1幀、路時隙()、位時隙()第二節(jié)PCM30／32路系統(tǒng)PCM30／32路系統(tǒng)幀結構幾個標準數(shù)據:幀周期，幀長度32×8＝256比特（=8）路時隙位時隙數(shù)碼率位同步的目的——保證收端正確識別每一位碼元。幀同步的目的——保證收發(fā)兩端相應各話路要對準。復幀同步的目的——保證收發(fā)兩端各路信令碼在時間上對準。各時隙的作用幀同步碼型及傳輸位置、復幀同步碼型及傳輸位置、30路信令碼的傳輸（標志信號的抽樣頻率、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區(qū)分開。二、PCM30/32路定時系統(tǒng)發(fā)端定時系統(tǒng)時鐘CP、位脈沖、路脈沖、復幀脈沖的頻率及作用收端定時系統(tǒng) 對收端時鐘的要求——收端時鐘與發(fā)端時鐘頻率完全相同，且與接收信碼同頻同相。滿足 收端時鐘的獲得——定時鐘提取實現(xiàn) 位同步（時鐘同步）脈沖名稱符號重復頻率()用途時鐘脈沖CP2048總時鐘源，產生各種定時脈沖位脈沖D1∽D8256用于控制編解碼路脈沖CH1∽CH30TS0’,TS16’8用于話路抽樣、分路和TS0,TS16時隙脈沖的產生復幀脈沖F0∽F150.5用于傳送復幀同步碼和標志信號碼三、PCM30/32路幀同步系統(tǒng)幀同步的實現(xiàn)方法——對于PCM30/32路系統(tǒng)，由于發(fā)端偶幀TS0發(fā)幀同步碼（奇幀TS0時隙發(fā)幀失步告警碼），收端一旦識別出幀同步碼，便可知隨后的８位碼為一個碼字且是第一話路的，依次類推，便可正確接收每一路信號，即實現(xiàn)幀同步。對幀同步系統(tǒng)的要求幀同步建立的時間要短幀同步系統(tǒng)的穩(wěn)定性要好前、后方保護（1）前方保護·作用——為了防止假失步的不利影響。當連續(xù)次檢測不出同步碼后，才判為系統(tǒng)真正失步，而立即進入捕捉狀態(tài)，開始捕捉同步碼?！けＷo時間（公式）·前提狀態(tài)——同步狀態(tài)（2）后方保護·作用——是為了防止偽同步的不利影響。在捕捉幀同步碼的過程中，只有在連續(xù)捕捉到次幀同步碼后，才能認為系統(tǒng)已真正恢復到了同步狀態(tài)。·保護時間（公式）·前提狀態(tài)——捕捉狀態(tài)幀同步系統(tǒng)的工作流程圖四種工作狀態(tài)幀同步碼型選擇原則——由于信息碼而產生偽同步碼的概率越小越好四、PCM30/32路系統(tǒng)的構成差動變量器(差動系統(tǒng))的作用——2/4線轉換合路的PAM信號樣值的間隔標志信號發(fā)輸出的有：30路信令碼、復幀同步碼和復幀對告碼復習題1、計算PCM30/32路系統(tǒng)（）的路時隙、位時隙和數(shù)碼率。解：路時隙位時隙數(shù)碼率2、PCM30/32路系統(tǒng)（）1幀有多少bit？1幀的時間（幀周期）是多少？1秒傳多少個幀？假設=7時，數(shù)碼率B為多少？解：PCM30/32路系統(tǒng)（）1幀有256bit1幀的時間（幀周期）是1秒8000個幀若=7時，數(shù)碼率B為3、計算PCM30/32路系統(tǒng)（）1路的速率。解：基群的速率為1路的速率：4、PCM30/32路系統(tǒng)中，第23話路在哪一時隙中傳輸？第23路信令碼的傳輸位置在什么地方？解：第23話路在幀結構中的傳輸位置為TS24第23路信令碼在幀結構中的傳輸位置為F8幀TS16后4位碼5、PCM30/32路系統(tǒng)中，假設=3，=2，求前、后方保護時間分別為多少？解：圖像信號數(shù)字化主要內容：圖像信號的基本概念模擬圖像的數(shù)字化第一節(jié)圖像信號的基本概念圖像的概念——就是指景物在某種成像介質上再現(xiàn)的視覺信息圖像函數(shù)與強度圖像函數(shù)圖像函數(shù)在某一點的值稱為強度或灰度。圖像的分類黑白圖像與彩色圖像黑白靜止圖像的圖像函數(shù)靜止圖像與運動圖像模擬圖像與數(shù)字圖像在空間和灰度取值上都是離散的在空間和灰度取值上都是連續(xù)的第二節(jié)模擬圖像的數(shù)字化一、模擬圖像的數(shù)字化過程概念——將模擬圖像信號轉換成數(shù)字圖像信號的變換過程。過程采樣——圖像在空間上的離散化稱為采樣。量化——對樣本值的離散化過程稱為量化。(編碼——用二進制表示樣本值。)二、、數(shù)字圖像的特點信息量大。占用頻帶較寬。圖像中各個像素是不獨立的，其相關性大。處理后的數(shù)字圖像需要人來進行觀察和評價，因此受人的因素影響較大。準同步數(shù)字體系（PDH）和同步數(shù)字體系（SDH）主要內容：數(shù)字復接的基本概念同步復接與異步復接PCM零次群和PCM高次群SDH的基本概念SDH的速率與幀結構同步復用與映射方法SDH傳送網數(shù)字復接的基本概念準同步數(shù)字體系（PDH）PCM各次群的話路數(shù)及數(shù)碼率數(shù)字復接系列（準同步數(shù)字體系）一次群（基群）二次群三次群四次群歐洲中國30路2.048Mbit／s120路8.448Mbit／s480路34.368Mbit／s1920路139.264Mbit／s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——直接將多路信號編碼復用。（高次群的形成一般不用——原因)數(shù)字復接——將幾個低次群在時間的空隙上迭加合成高次群。三、數(shù)字復接的實現(xiàn)按位復接——優(yōu)缺點：要求復接電路存儲容量小，簡單易行。但這種方法破壞了一個字節(jié)的完整性，不利于以字節(jié)（即碼字）為單位的信號的處理和交換。按字復接——優(yōu)缺點：要求有較大的存儲容量，但保證了一個碼字的完整性，有利于以字節(jié)為單位的信號的處理和交換。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：·同步——不同步的后果：幾個低次群復接后的數(shù)碼就會產生重疊和錯位。·復接五、數(shù)字復接的方法及系統(tǒng)構成數(shù)字復接的方法·同步復接——是用一個高穩(wěn)定的主時鐘來控制被復接的幾個低次群，使這幾個低次群的數(shù)碼率（簡稱碼速）統(tǒng)一在主時鐘的頻率上（這樣就使幾個低次群系統(tǒng)達到同步的目的），可直接復接?！ぎ惒綇徒印歉鞯痛稳焊髯允褂米约旱臅r鐘，由于各低次群的時鐘頻率不一定相等，使得各低次群的數(shù)碼率不完全相同（這是不同步的），因而先要進行碼速調整，使各低次群獲得同步，再復接。PDH大多采用異步復接數(shù)字復接系統(tǒng)的構成框圖第二節(jié)同步復接與異步復接一、同步復接（需要碼速變換）碼速變換的概念——為插入附加碼留下空位（復接時再插入附加碼）且將碼速由2048kbit／s提高到2112kbit／s。二、異步復接（需要碼速調整）碼速調整與恢復碼速調整方法——插入一些碼元將各一次群的速率由2048kbit／s左右統(tǒng)一調整成2112kbit／s。碼速恢復方法——通過去掉插入的碼元，將各一次群的速率由2112kbit／s還原成2048kbit／s左右。碼速調整和碼速變換的區(qū)別·碼速變換是在平均間隔的固定位置先留出空位，待復接合成時再插入脈沖（附加碼）；·碼速調整插入脈沖要視具體情況，不同支路，不同瞬時數(shù)碼率，不同的幀，可能插入，也可能不插入脈沖（不插入脈沖時，此位置為原信息碼），且插入的脈沖不攜帶信息。2、異步復接二次群幀結構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）表5．228bit插入碼具體安排插入碼個數(shù)作用10bit二次群幀同步碼（1lll010000）lbit告警lbit備用4bit（最多）碼速調整用的插入碼4×3＝12bit插入標志碼各一次群在內插入碼及信息碼分配情況各一次群（支路）：碼速調整之前（速率2048kbit／s左右）100.38μs內約有205～206個碼元應插入6～7個碼元碼速調整之后（速率為2112kbit／s）100．38μs內應有212個碼元（bit）第一個基群支路插入碼及信息碼分配情況如圖5.11(a)所示。其它基群支路插入碼及信息碼分配情況類似。幀結構圖一次群碼速調整后100.38μs內插入碼有6～7個碼速調整用的插入碼有0～1個（最多1個）插入標志碼有3個二次群1幀內插入碼有24～28個（最多28個）碼速調整用的插入碼有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——是用來通知收端第161位有無插入，以便收端“消插”。每個支路采用三位插入標志碼的目的——是為了防止由于信道誤碼而導致的收端錯誤判決。“三中取二”，即當收到兩個以上的“1”碼時，認為有插入，當收到兩個以上的“0”碼時，認為無插入。第三節(jié)PCM零次群和PCM高次群一、PCM零次群概念——64kbit／s速率的復接數(shù)字信號。用途——一既可傳送話音亦可傳送數(shù)據。二、PCM高次群PCM高次群的形成4個二次群異步復接三次群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碼第四節(jié)SDH的基本概念一、PDH的弱點沒有世界統(tǒng)一的數(shù)字信號速率和幀結構標準；沒有世界性的標準光接口規(guī)范；復用結構缺乏靈活性；大多采用按位復接，不利于以字節(jié)為單位的現(xiàn)代信息交換；復用信號的結構中OAM比特很少等。二、SDH的概念及特點 SDH的概念——SDH網是由一些SDH的網絡單元（NE）組成的，在光纖上進行同步信息傳輸、復用、分插和交叉連接的網絡。(SDH網中無交換設備)SDH網的概念中包含幾個要點：（1）SDH網有全世界統(tǒng)一的網絡節(jié)點接口（NNI）。（2）SDH網有一套標準化的信息結構等級，稱為同步傳遞模塊，并具有一種塊狀幀結構，允許安排豐富的開銷比特用于網絡的OAM。（3）SDH網有一套特殊的復用結構，允許現(xiàn)存準同步數(shù)字體系（PDH）、同步數(shù)字體系和B-ISDN的信號都能納入其幀結構中傳輸，即具有兼容性和廣泛的適應性。（4）SDH網大量采用軟件進行網絡配置和控制。（5）SDH網有標準的光接口。（6）SDH網的基本網絡單元有終端復用器（TM）、分插復用器（ADM）、再生中繼器（REG）和同步數(shù)字交叉連接設備（SDXC）等。SDH的特點（1）有全世界統(tǒng)一的數(shù)字信號速率和幀結構標準。（2）采用同步復用方式，具有靈活的復用結構。（3）SDH幀結構中安排了豐富的開銷比特，因而使得0AM能力大大加強。（4）具有標準的光接口。（5）SDH與現(xiàn)有的PDH網絡完全兼容。（6）以字節(jié)為單位復用。最核心的特點：同步復用標準的光接口強大的網絡管理能力三、SDH網的基本網絡單元終端復用器（TM）的主要任務——是將低速支路信號納入STM-1幀結構，并經電/光轉換成為STM-1光線路信號，其逆過程正好相反。分插復用器（ADM）的主要任務——將同步復用和數(shù)字交叉連接功能綜合于一體，具有靈活地分插任意支路信號的能力，在網絡設計上有很大靈活性。（另外，ADM也具有光/電、電/光轉換功能。）數(shù)字交叉連接設備（DXC）的作用——實現(xiàn)支路之間的交叉連接。再生中繼器（REG）的作用——再生中繼器是光中繼器，其作用是將光纖長距離傳輸后受到較大衰減及色散畸變的光脈沖信號轉換成電信號后進行放大整形、再定時、再生為規(guī)劃的電脈沖信號，再調制光源變換為光脈沖信號送入光纖繼續(xù)傳輸，以延長傳輸距離。第五節(jié)SDH的速率與幀結構一、同步數(shù)字體系的速率表5．4SDH標準速率等級STM-1STM-4STM-16STM-64速率（Mbit/s）155.520622.0802488.3209953.280SDH幀結構(N=1,4,16,64)幀周期為125μs幀長度為9×270×N個字節(jié)或9×270×N×8個比特STM-N的速率=三個主要區(qū)域及作用段開銷（SOH）區(qū)域——用于存放為了保證信息凈負荷正常、靈活傳送所必需的附加字節(jié)，即供網絡運行、管理和維護（OAM）使用的字節(jié)。凈負荷區(qū)域——是幀結構中存放各種信息負載的地方。信息凈負荷的第一個字節(jié)在STM-N幀中的位置不固定。管理單元指針（AU-PTR）區(qū)域——管理單元指針用來指示信息凈負荷的第一個字節(jié)在STM-N幀中的準確位置，以便在接收端能正確的分解。SOH、AU-PTR等的容量（速率）同步復用與映射方法各種業(yè)務信號復用進STM-N幀的過程都要經歷映射、定位、和復用三個步驟。第七節(jié)SDH傳送網一、SDH傳送網的物理拓撲線形、星形、樹形、環(huán)形、網孔形二、SDH的自愈網自愈網的概念——所謂自愈網就是無需人為干預，網絡就能在極短時間內從失效故障中自動恢復所攜帶的業(yè)務，使用戶感覺不到網絡已出了故障。自愈網的實現(xiàn)手段線路保護倒換環(huán)形網保護DXC保護混合保護線路保護倒換線路保護倒換方式——1+1和1：1（1：n）線路保護倒換的特點環(huán)形網保護·自愈環(huán)的概念——采用環(huán)形網實現(xiàn)自愈的方式稱為自愈環(huán)?！ぷ杂h(huán)的種類、保護方式二纖單向通道倒換環(huán)——采用1+1方式二纖雙向通道倒換環(huán)——采用1+1方式和1：1方式（遵照APS協(xié)議）二纖單向復用段倒換環(huán)——采用1：1方式（遵照APS協(xié)議）四纖雙向復用段倒換環(huán)——采用1：1方式（遵照APS協(xié)議）二纖雙向復用段倒換環(huán)——采用1：1方式（遵照APS協(xié)議）復習題1、為什么二次群的數(shù)碼率不是一次群數(shù)碼率的四倍？解：四個一次群形成二次群時在內32個插入碼，所以二次群的數(shù)碼率不是一次群數(shù)碼率的四倍。為什么說異步復接二次群一幀中最多有28個插入碼？解：因為各一次群碼速調整之前（速率2048kbit／s左右）100.38μs內約有205～206個碼元，碼速調整之后（速率為2112kbit／s）100．38μs內應有212個碼元（bit），應插入6～7個碼元，每個一次群最多插入7個碼元，所以二次群一幀中最多有28個插入碼。3、計算二次群中一個二進制碼元的時間間隔為多少？解：因為二次群的數(shù)碼率為所以一個二進制碼元的時間間隔為4、畫出第3個基群支路插入碼及信息碼分配情況。解：5：異步復接二次群幀結構中幀同步碼和插入標志碼的容量（速率）分別為多少？解：幀同步碼的容量（速率）為插入標志碼的容量（速率）為6、由STM-1幀結構計算出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，②SOH的速率為③AU-PTR的速率為第六章數(shù)字信號的傳輸主要內容：數(shù)字信號基帶傳輸?shù)幕纠碚摶鶐鬏數(shù)木€路碼型基帶數(shù)字信號的再生中繼傳輸再生中繼傳輸性能的分析數(shù)字信號的頻帶傳輸?shù)谝还?jié)數(shù)字信號基帶傳輸?shù)幕纠碚摶鶐鬏敗唇浾{制變換的基帶數(shù)字信號直接在電纜信道上傳輸。數(shù)字信號的波形第二節(jié)基帶傳輸?shù)木€路碼型一、對基帶傳輸碼型的要求1、傳輸碼型的功率譜中應不含直流分量，同時低頻分量要盡量少2、傳輸碼型的功率譜中高頻分量應盡量少3、便于定時時鐘的提取4、傳輸碼型應具有一定的檢測誤碼能力5、對信源統(tǒng)計依賴性最小6、要求碼型變換設備簡單、易于實現(xiàn)二、常見的傳輸碼型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碼基本符合要求，適合作為基帶傳輸碼型。AMI碼的缺點——如果長連“0”過多，對定時鐘提取不利。為了克服這一缺點，引出了HDB3碼。二進碼AMI碼4、HDB3碼二進碼HDB3碼HDB3碼碼型變換規(guī)則：（1）取代節(jié)的安排順序是：先用000V，當它不能用時，再用B00V。（2）000V取代節(jié)的安排要滿足以下兩個要求：①各取代節(jié)之間的V碼要極性交替出現(xiàn)。（先滿足）②V碼要與前一個傳號碼的極性相同。（后滿足）當上述兩個要求能同時滿足時，用000V(用000V+或000V-）；當上述兩個要求不能同時滿足時，則改用B00V（B+00V+或B-00V-）（3）HDB3碼序列中的傳號碼（包括原始傳號碼“1”碼、V碼和B碼）除V碼外要滿足極性交替出現(xiàn)的原則。HDB3碼碼型反變換的原則：·接收端當遇到連著3個“0”前后“1”碼極性相同時，后邊的“1”碼（實際是V碼）還原成“0”；·當遇到連著2個“0”前、后“1”碼極性相同時，前、后2個“1”（前邊的“1”是B碼，后邊的“1”是V碼）均還原成“0”?！ち硗?，其他的±1一律還原為+1，其他的“0”不變。5、CMI碼二進碼CMI碼表6.1CMI碼變換規(guī)則輸入二元碼CMI碼00100與11交替出現(xiàn)三、傳輸碼型的誤碼增殖概念分析AMI碼、HDB3碼和CMI碼的誤碼增殖情況四、傳輸碼型特性的分析比較AMI碼HDB3碼CMI碼最大連“0”數(shù)未限3個3個定時鐘提取不利有利有利檢測誤碼能力具有具有具有誤碼增殖無有無碼型變換電路簡單較復雜簡單選擇HDB3碼作為基帶傳輸?shù)闹饕a型，AMI碼也是CCITT建議采用的基帶傳輸碼型。HDB3碼作為PCM一、二、三次群的接口碼型CMI碼則作為PCM四次群的接口碼型第三節(jié)基帶數(shù)字信號的再生中繼傳輸一、基帶傳輸信道特性由于數(shù)字信號序列經過電纜信道傳輸后會產生波形失真，為了延長通信距離，每隔一定的距離加一個再生中繼器，使已失真的信號經過整形后再向更遠的距離傳送。二、再生中繼系統(tǒng)再生中繼系統(tǒng)的構成再生中繼系統(tǒng)的特點無噪聲積累有誤碼率的累積三、再生中繼器1、三大組成部分及作用均衡放大——將接收的失真信號均衡放大成宜于抽樣判決的波形（均衡波形）。定時鐘提取——從接收信碼流中提取定時鐘頻率成份，以獲得再生判決電路的定時脈沖。抽樣判決與碼形成（判決再生）一一對均衡波形進行抽樣判決，并進行脈沖整形，形成與發(fā)端一樣的脈沖形狀。2、均衡放大加均衡放大器的目的對均衡波形的要求波形幅度大且波峰附近變化要平坦相鄰碼間干擾盡量小無碼間干擾的條件1(歸一化值)=0（本碼判決點）00（非本碼判決點）