第六章信道及复用

第六章信道与噪声第一节信道的定义、分类与模型信道，通俗地说，是指以传输媒介（质）为基础的信号通路。一、定义二、分类按信道是否包含某些变换设备，信道可分为：狭义信道和广义信道。1、狭义信道狭义信道专指传输媒介，可分为：有线信道和无线信道。上一页下一章下一页上一章返回12、广义信道除包含传输媒介以外，还可能包含有关的转换器，可分为：调制信道和编码信道。调制器发转换器媒质收转换器解调器调制信道编码信道编码器输出译码器输入上一页下一章下一页上一章返回2三、信道模型1.调制信道

可用一个二对端（或多对端）的时变线性网络来表示调制信道。时变线性网络时变线性网络上一页下一章下一页上一章返回32.编码信道

编码信道的模型可用数字信号的转移概率来描述。对于二端网络可简单地写成根据的特性，调制信道可分为：恒参信道和随参信道。上一页下一章下一页上一章返回4第四节信道内的噪声（干扰）

（1）无线电噪声。它来源于各种用途的无线电发射机。（2）工业噪声。它来源于各种电气设备，如电力线、点火系统、电车、电源开关、电力铁道、高频电路等。根据它们的来源不同，噪声可初略地分为四类，即上一页下一章下一页上一章返回（3）天电噪声。它来源于雷电、磁暴、太阳黑子以及宇宙射线等。

（4）内部噪声。它来源于信道本身所包含的各种电子器件、转换器以及天线或传输线等。5从噪声的性质来分类可分为：（1）单频噪声。它主要指无线电干扰。（2）脉冲干扰。它包括工业干扰中的电火花，断续电流以及天电干扰中的雷电等，它的特点是波形不连续，呈脉冲性质。（3）起伏噪声。它主要指信道内部的热噪声和器件噪声以及来自空间的宇宙噪声。上一页下一章下一页上一章返回6第三节信道容量的概念一、信道容量的定义

信道无差错传输信息的最大信息速率称为信道容量，记为C。二、香农公式

设连续信道的加性高斯白噪声功率为N，信道的带宽为B，信号功率为S，则该信道的信道容量为上一页下一章下一页上一章返回7三、关于香农公式的几点讨论

由香农公式可以得出如下重要结论：（1）在给定B、S/N的情况下，信道的极限传输能力为C。（2）提高信噪比（通过减小N或增大S），可提高信道容量C。（3）增加信道带宽B，也可增加信道容量C，但做不到无限制地增加。（4）维持同样大小的信道容量，可以通过调整信道的B及S/N来达到，即信道容量可以通过系统带宽与信噪比的互换而保持不变。上一页下一章下一页上一章返回8多路复用通信方式是指：在一条信道上同时传输多路信号而互不影响的技术，常用的复用方法有频分复用、时分复用和码分复用等。频分复用：是将所给的信道频带分割成互不重叠的许多小区间，每个小区间被一路信号占用，比如：广播电台传送的信号就使频分复用信号。时分复用：是将整个工作时间（一帧）分成若干个小的时间段（时隙），每个时隙可用来传送一路信号。9频分复用与时分复用的主要不同点：频分复用是在同一时间内用不同的频率传送不同的信号；而时分复用则是用相同的频率在不同的时隙传送不同的信号。CH1CH2CH3CH1CH2CH3(a)频分复用（b）时分复用10一、PAM时分复用原理旋转开关低通低通低通传输系统低通低通低通11312312312312二、时分复用的PCM系统（TDM－PCM）一帧时隙12放大和低通滤波抽样发定时（1路）放大和低通滤波抽样发定时（2路）放大和低通滤波抽样发定时（3路）量化和编码码型变换发端定时1路2路3路话音1话音2话音3去信道发端框图13放大和低通滤波分离收定时（1路）放大和低通滤波分离收定时（2路）放大和低通滤波分离收定时（3路）译码码型反变换收端定时1路2路3路来自信道1路输出2路输出3路输出收端框图三、30／32路PCM帧结构14TS012…151617…30312932时隙256bit、125μs10011011帧定位时隙复帧定位码组保留给国际用（目前固定为1）偶帧TS0110/111111奇帧识别码帧对告码保留给国内用（目前固定为1）标志信号时隙奇帧TS0000010/111F0复帧定位码组复帧对告和备用比特abcdabcdF1第1路第16路abcdabcdF2第2路第17路abcdabcdF15第15路第30路：：：：：：15一帧含32个时隙，其中：TS0：帧同步时隙TS16：信令时隙TS1~TS15：话路时隙TS16~TS31：话路时隙1、时隙安排2、速率计算一帧含32×8=256比特，帧长为125信息速率为16四、PCM高次群为了扩大数字通信系统的容量，一种方法是采用基群编码方法，例如传送60路电话，可将60路话音信号分别用8kHZ抽样速率进行抽样，然后对每个样值用8位编码，由于每个样值的编码的时间很短，其编码速度非常高。这对电路及元器件速度要求高，不易实现。这种对各路话音信号直接编码的方法，称为PCM复用。编码器输出信息速率为，

17另一种方法是将几个（例如4个）经PCM复用后的信号（例如PCM30/32）再进行时分复用，形成PCM高次群，经复用后的数码率提高了，但对每一话音的抽样编码速度并没有提高，容易实现，因此，目前广泛采用这一方法来提高通信容量。18准同步数字系列（PDH）地区群号一次群二次群三次群四次群北美、日本系列码速率（Mb/S)1.5446.31232.06497.728话路数2424×4＝9696×5＝480480×3＝1440中国、欧洲系列码速率（Mb/S)2.0488.44834.368139.264话路数3030×4＝120120×4＝480480×4＝192019…基群30路2.048Mb/s二次群120路8.448Mb/s…480路34.368Mb/s三次群四次群五次群1920路139.264Mb/s7680路565Mb/s20随着光纤通信的发展，准同步数字系列暴露出越来越多的缺陷，已经