《数字通信期末复习》PPT课件

第1章,通信的概念P：1通信系统模型P：3通信系统的分类按信号特征分类：模拟通信与数字通信控调制方式分类：基带传输与频带传输按传输媒介分类：有线通信与无线通信数字通信的基本特点P：910,第1章,数字通信系统的两大性能指标有效性信息传输速率Rb码元宽度TB码元传输速率RB频带利用率可靠性误码率信号抖动,第1章计算,码元速率与码元宽度的关系RB1/TB(Band/s波特/秒,简写为B)码元速率与传输速率的转换关系Rb=RB2N(bit/s)频带利用率计算码元传输速率/系统占用的频带宽度（B/Hz)信息传输速率/系统占用的频带宽度(bit/s.Hz)误码率的计算Pe=发生误码的个数/传输的总码元数课后练习题15，16，17,例：,四进制、八进制的每一波形包含的信息量各是二进制包含信息量的多少倍？设一个数字传输系统传送二进制信号，码元速率为4800B，试求该系统的信息速率。已知一个8进制信号的符号速率为9600波特，则其对应的信息速率是()一个二进制数字信号码元时间长度为0.1s，在传输过程中平均2秒产生一个错码，则其平均误码率为(),第2章,信号的分类确知信号与随机信号P：17周期信号与非周期信号傅里叶理论P：20信号分析可以从时域或者频域上时行。时域特性P：21频域特性周期信号要用到傅里叶级数非周期信号与孤立波要用到傅里叶变换,第2章,单位冲激信号P：27与脉冲信号的区别随机过程的统计特征一般可以用均值或者方差来表示平稳过程：随机过程的数学期望是与时间无关的常数，其平均功率有界。则称为平稳过程,第2章,消息、信号、信息、信息量信息量与信息熵（平均信息量）、最大信息熵I(x)=-log2P(x)Rb=RB*H(x),第2章计算,符号集为A、B、C、D，相互独立，相应概率为1/2、1/4、1/16、1/16，求每个符号所携带的信息量和平均信息量（信息熵）；若他们等概出现，求最大信息熵,信源编码是把信源发出的信息转换成数字形式的信息序列。信源编码三步：抽样、量化、编码抽样的概念P：57,第3章,抽样定理低通型信号与带通型信号低通信号的抽样定理限带为fm的信号f(t)，若以速率fs2fm进行均匀抽样，则可无失真恢复原信号f(t)。如果抽样速率小于2fm会产生什么现象？,带通信号的抽样定理一个带通信号x(t),其频率限制在f0与fm之间，带宽为Bfm-f0，则必需的最小抽样速率：式中n是一个不超过f0/B的最大整数，n=(f0/B)，即取(f0/B)的整数。fsmin=2fm/n+1,思考,对于带通型信号，为什么不能用低通抽样定理？,量化,分为均匀量化与非均匀量化按输入信号的取值域等距离分割的量化均匀量化量化误差：在量化区内的最大量化误差emax(u)=/2；过载区内的量化误差将会大于/2量化噪声：由量化误差产生的一个噪声，不会消除；只能尽量减小，减小的方法是使量化间隔尽可能小。在小信号区，量化信比主要由非过载量化噪声决定，随着编码位数的增加而增加，每增加一位码，增加6db；均匀量化的特点：量化间隔不随信号幅度大小而改变,非均匀量化,对小信号进行精度量化，对大信号进行粗量化非均匀量化采用压扩技术实现非均匀量化U律A律13拆线，A87.6非均匀量化的特点：P：72,非均匀量化,8段长度由小到大依次为1/128，1/64，1/32，1/16，1/8，1/4和1/2。,脉冲编码调制,码型：指的是代码的编码规律在PCM中常用的二进制码型有三种：自然二进码、折叠二进码和格雷二进码（反射二进码）PCM编码位数：若用二进制进行编码，则需要的位数N应满足2NM,在13折线编码中，普遍采用8位二进制码，对应有M=28=256个量化级，即正、负输入幅度范围内各有128个量化级。这需要将13折线中的每个折线段再均匀划分16个量化级，由于每个段落长度不均匀，因此正或负输入的8个段落被划分成816=128个不均匀的量化级。按折叠二进码的码型，这8位码的安排如下：,极性码段落码段内码a1a2a3a4a5a6a7a8,练习,输入样值为300，它属于A律13折线的()A.第4量化段B.第5量化段C.第6量化段D.第7量化段某传送信号用PCM编码，分成512个量化级，试问，最少需要多少位编码？,时分多路复用,频分多路复用时分多路复用时分复用的帧同步技术帧同步的目的P：94PCM基群系统一次群（基群）：30路话路二次群：将四个一次群复接，120个话路；三次群：将四个二次群复接。480个话路四次群：。,PCM30/32帧结构图,PCM30/32特殊时隙,偶帧TS0时隙传送的是帧同步码：0011011奇帧TS0时隙传送的是失步对告码(对端告警码）：1A1sssssF0帧TS16时隙前四位为复帧同步码0000；后四位复帧对告码（1A211）F1帧F15帧的TS16时隙用来传送30条话路的信令码,PCM30/32基本特性,话路数目：30。抽样频率：8kHz。压扩特性：A=87.6/13折线压扩律，编码位数k=8，采用逐次比较型编码器，其输出为折叠二进制码。每帧时隙数：32。总数码率（传输速率、时钟频率）：8328000=2048kb/s。复帧周期2ms，一帧周期：0.125ms，路时隙：3.9us,思考,二次群的码速为多少？是一次群的四倍吗？,第4章,数字基带信号基带信号含有大量的低频分量以及直流分量。基带信号只能在具有低通特性的信道中传输。数字基带传输只适合于近距离传输，LAN采用；注意：基带信号不要调制，但需要编码才能传输。,第4章,码间干扰：对一个码元信号来说，其他码元信号在其抽样判决时刻的叠加值就称为码间干扰或者叫码间串扰。无码间干扰的条件：奈奎斯特第一准则：若系统等效网络具有理想低通特性，且截止频率为fm时，则该系统中允许的最高码元（符号）速率为2fm，这时系统输出波形在峰值上不会产生前后符号间的干扰。fm称为奈奎斯特频带(带宽B），2fm称为奈奎斯特速率,一般用fs表示，1/2fm称为奈奎斯特间隔符合此条件的基带传输系统频带利用率为2bit/s/Hz。,第4章,PCM再生中继系统均衡放大：均衡的目的P：115定时钟提取判决再生PCM再生中继系统的特点：无噪声积累有误码率的叠加,第4章,信道噪声的分类P：120白噪声再生中继的误码率如果每个站的误码率是Pe,一般来说，各个中继站误码率之间相互独立，M个中继站总的误码率为：Pm=mPe相位抖动P：125,第4章,常用码型单极性不归零码（NRZ）双极性不归零码（NRZ）单极性归零码（RZ）双极性归零码（RZ）差分码对0差分码：利用相邻前后码元电平极性改变表示“0”，不变表示“1”，也称为空号差分码。（跳变为0,不变为1）对1差分码：利用相邻前后码元极性改变表示“1”，不变表示“0”，也称为传号差分码。（跳变为1,不变为0）,第4章,曼彻斯特编码（Manchester)：计算机网络常用码型001，110CMI码（传号反转码）：PCM四次群的接口码型111、00001密勒码（Miller）：110、010：单个，00；连续0：00与11交替双极性码（AMI）三阶高密度码（HDB3）,绘图,注意：基带信号的编码绘图，是方波图,第五章,二进制调制2ASK：可靠性最差2FSK：频带利用率最低，应用于中低速数据传输中2PSK：容易产生相位模糊2DPSK：相对码是它的基础二进制调制的解调：相干解调非相干解调,第五章,四相移相调制QPSK：基本上不采用QDPSK：OQPSK：恒包络数字调制技术，偏移四相相位键控，消除180度相位跳变QAM：正交振幅调制星座图,第五章,各种调制方式的性能比较频利用率从高到低：MASK、MQAM、MPSK、FSK误码率从低到高（抗干扰能力）：QAM，PSK，FSK，ASK,绘图,注意，经调制的图形，是正弦波形,第6章,同步：载波同步：调制中应用位同步：应用最为广泛帧同步：PCM编码网同步：,第6章,位同步：外同步法插入位定时导频法双重调制导频法自同步法滤波法包络检测法,第6章,复接的概念：将低速信号合并成高速信号数字复接器与分接器的组成：P：185数字复接的三种方式P：186数字复接的三种方法按位复接：按字复接按帧复接,第6章数字复接等级,第6章,码速调整相同码速的低次群的瞬时数码率不同，如果直接复接就会产生重叠或者错位，这样的后果是导致接收端无法正确分接。复接前要使各低次群信号的数码率做到同步即进行码速调整码速调整分类：正码速调整码速调整后的速率高于调整前的速率，称正码速调整。采用慢写快读的办法负码速调整正/零/负码速调整,第6章,以2048kbit/s为一次群的PCM二次群的数码率为8448kbit/s。按理说，PCM二次群的数码率是4*2048kbit/s=8192kbit/s。当考虑到4个PCM一次群在复接时插入了帧同步码、告警码、插入码和插入标志码等码元，这些码元的插入，使每个基群的数码率由2048kbit/s调整到2112kbit/s，这样4*2112kbit/s=8448kbit/s。,第6章,复接的相位抖动复接的相位抖动是指数字信号的各有效瞬间相对其理想位置的瞬时偏离复接的相位抖动具有一定的随机性产生相位抖动的主要原因是码速调整，主要有三种结构格式引入的抖动：扣除时留下的空隙由塞入脉冲引起的基本抖动：只要有塞入脉冲的存在，这个相位抖动就一定存在由脉冲塞入等候时间抖动：需要等候到固定的时间才能插入脉冲，这个时间具有随机性。,第6章,相位抖动的处理办法在接收端消除减少抖动：锁相环在发送端设法减小复接抖动PDH：准同步数字系列SDH：同步数字系列SDH是严格同步在SDH网络中，信息是以“同步传输模块（STM）”的结构形式传输的。一个同步传输模块（STM）主要由信息有效负荷和段开销（SOH）组成块状帧结构。,第6章,SDH最基本的模块信号是STM-1，其速率是155.520Mb/s。更高等级的STM-N是将基本模块信号STM-1同步复用、字节间插的结果。其中N是正整数，可以取1、4、16、64。ITU建议规范的SDH标准速率如表所示。STM-N的帧结构如图6-26所示，它由270N列9行组成，即帧长度为9270N个字节，或98270N个比特，帧重复周期为125s。,第6章,STM-N有3个主要区域，即段开销（SOH）、管理单元指针（AU-PTR）和信息净负荷。对STM-1而言，帧长度为2709个字节，或27098=19440比特，帧周期为125s，其比特速率为27098/（12510-6）=155.520Mb/s。STM-N的比特速率为2709N8/（如：12510-6）=155.520NMb/s各种信号装入SDH帧结构的净负荷区需经过三个步骤：映射、定位、复用。同步复用与映射方法SDH最有特色的内容之一；映射结构：是指将支路信号适配装入虚容器的过程。,第7章,信道编码的实质：是通过增加冗余信息来检测或者纠正差错。常用的差错控制方式有三种：前向纠错FEC检错重发ARQ混合纠错HEC差错控制编码分类线性码与非线性码检错码与纠错码、纠删码：分组码、卷积码,第7章,码重码距编码效率要求：会计算码距、码重；会根据码距说明码的纠检错能力汉明的最小码距是多少？,第7章,已知两码组为（10111）、