【正文】 ????dd )()( ? () 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) (4) 信道的損傷 1) 信道中的噪聲與干擾 信號(hào)在信道道傳輸中過程中，會(huì)遇到各種情況的干擾和噪聲，包括各種各樣來自系統(tǒng)內(nèi)部的噪聲與外部的干擾。 ② 統(tǒng)外部的干擾。 ① 信息傳輸速率：是指在單位時(shí)間 (每秒 )傳送的信息量，也稱傳信率。 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 碼元速率可折合為信息速率進(jìn)行計(jì)算。通常用 ?來表示數(shù)字信道頻帶的利用情況，即頻帶利用率為： 頻帶寬度傳輸速率?? () 當(dāng)傳輸速率是碼元傳輸速率時(shí)，其單位為波特 /赫茲 (Baud/Hz)；當(dāng)傳輸速 率是信息傳輸速率時(shí)，其單位為比特 /秒 /赫茲 (b/s/Hz)。 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 圖 噪聲疊加在數(shù)字信號(hào)上的波形 誤碼用誤碼率來表征，其定義為： 數(shù)字通信系統(tǒng)中在一定統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)，數(shù)字信號(hào)在傳輸過程中，發(fā)生錯(cuò)誤的碼元數(shù)與傳輸?shù)目偞a元數(shù)之比，用符號(hào) Pe表示。如一個(gè)傳輸系統(tǒng)有 m個(gè)再生中繼段，則總誤碼率為： meB1PP e Bii ?? ?() 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 式中， PeB代表總誤碼率； i表示再生中繼段序號(hào)； PeBi表示第 i個(gè)再生中繼段的誤碼率。它是指某個(gè)特定的抖動(dòng)比特 的時(shí)間位置，相對(duì)于該比特抖動(dòng)時(shí)的時(shí)間位置的最大部分偏離。 平行雙線電纜是一種雙線平行導(dǎo)體傳輸線，兩個(gè)導(dǎo)體承載電流，其中一個(gè)導(dǎo)體承載發(fā)出的信號(hào)，另一個(gè)承載返回的信號(hào)，任何一對(duì)傳輸線都可以在平衡模式下工作，如圖 (b)所示。 導(dǎo)體 (a) 對(duì)稱電纜 固定絕緣體 編織物 保護(hù)套 導(dǎo)體 (b) 雙絞線電纜 圖 對(duì)稱電纜和雙絞線電纜 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 4. 同軸電纜 同軸電纜包括一個(gè)中心導(dǎo)體，直徑 5mm，周圍是同心共軸的外部導(dǎo)體，外管直徑 18mm，外部導(dǎo)體被物理隔絕，由間隔器與中心導(dǎo)體隔離，屬于不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。圖 (a)給出了一個(gè)簡化的單軌微帶線路。折射率小的稱為光疏媒質(zhì)，折射率大的稱為光密媒質(zhì)。入射光在兩種介質(zhì)面發(fā)生折射的現(xiàn)象用斯涅爾定律描述為： 2211 s ins in ?? nn ? Y X X ’ Y’ 光密介質(zhì) n 1 光疏介質(zhì) n 0 入 射角 ? 1 折射 角 ? 0 反 射角 ? 1 圖 光線折射示意圖 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 光纖結(jié)構(gòu)及剖面圖如圖 411 所示： 2 b2 a包層一次涂覆( 涂覆層)二次涂覆( 套塑)纖芯纖芯 包層 涂覆層 塑套管 （ a）光纖結(jié)構(gòu) (b) 光纖結(jié)構(gòu)剖面圖 圖 411 光纖結(jié)構(gòu)及剖面示意圖 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 無線傳輸信道 無線信道的介質(zhì)是自由空間，電磁波在大氣層、電離層或外層空間傳送，如短波電離層、散射信道、微波視距信道、衛(wèi)星遠(yuǎn)程自由空間的恒定參數(shù)信道等。 地波的傳播如圖 。 地波傳播的優(yōu)點(diǎn)如下： (1) 地波傳播可提供足夠大的功率，地用于世界上任何兩地之間的長距離通信。直射波(Direct Wave)在發(fā)射天線與接收天線之間以直線傳播。天波是朝著天空輻射并憑借電離層反射或折射回地面的。 從圖中可以看出，電離層的分層在同一天的不同時(shí)間有不同的高度和不同的電離密度。 自然界的任何非電量信息 m(t)，經(jīng)過非電 //電量變換后的通信信號(hào) f(t)，其頻率成分分布在接近 0Hz頻率到某一頻率的有限頻段范圍內(nèi)，因此稱為基帶信號(hào)。 調(diào)制 /解調(diào)技術(shù)的基本部件是調(diào)制 /解調(diào)器，結(jié)構(gòu)如圖 ，由本地振 蕩器、正弦信號(hào)發(fā)生器、低通濾波器、乘法器組成。 調(diào)幅：用電信號(hào) f(t)去調(diào)制載波信號(hào) C(t)的振幅 A0的調(diào)制技術(shù)。 C ( t ) t f ( t ) t S ( t ) t 上邊帶 U SB 下邊帶 L SB (a) 音頻信號(hào) f(t) (b) 載波信號(hào) C(t) (c) 調(diào)幅信號(hào) S(t) 圖 調(diào)幅信號(hào)波形 從圖 ，在時(shí)域上已調(diào)信號(hào) S(t)的包絡(luò)與 f(t)的波形變化一致，因此稱調(diào)幅。單邊帶調(diào)幅可以通過 DSB濾波法或移相法得到，單邊帶調(diào)幅信號(hào)如圖 (b)所示。 (6) 調(diào)相 由載波的相位分量來攜帶信源的消息，以載波相位的變化表示信號(hào) f(t)幅度的變化，在調(diào)相在模擬傳輸中一般用得少，其內(nèi)容略。 V 1 1 1 1 S( t ) 6T B 5T B 3T B T B 0 t 0 0 0 P s( f ) 功率譜 f f B 2 f B 3 f B 4 f B 圖 單極性歸零碼（ RZ）及功率譜 4) 雙極性歸零碼：雙極性波形就是二進(jìn)制符號(hào) 0、 1分別與正、負(fù)電位 對(duì)應(yīng)的波形，如圖 。 ④ 設(shè)備簡單、易于實(shí)現(xiàn)。 解 編出的 AMI碼為： 1+ 1 0 1+ 0 1。 ② 各“ V”碼必須進(jìn)行極性交替 (為保證傳號(hào)碼極性交替不引入直流成分 )。 例 已知二進(jìn)制碼 10 0001 0110 0000 0001 1010，試編出其HDB3碼。 解 按 CMI碼編碼規(guī)則，則 CMI碼為 1100010111010011。編碼規(guī)則如下：“ 1”碼用碼元持續(xù)時(shí)間中心點(diǎn)出現(xiàn)躍變來表示，即用“ 10”或“ 01”表示。 C( ? ) R( ? ) G( ? ) 基帶碼 型編碼 波形形成 傳輸 信道 接收 濾波器 再生 判決 噪聲 信息源 譯碼器 定時(shí) S( ? ) 圖 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 在圖 ，接收濾波器輸出頻譜信號(hào)為： )()()()( ???? RCGS ??? () 顯然，要在接收端得到無失真的波形 S（ ?），必須滿足下列條件： ??????????CCGKRC???????,0)(,)()( () 2. 數(shù)字頻帶傳輸 所謂頻帶傳輸，是指原始電信號(hào)在發(fā)送端先經(jīng)過調(diào)制后，再送到路上傳輸，接收端則要進(jìn)行相應(yīng)解調(diào)才能恢復(fù)出原來的基帶信號(hào)。 信道發(fā)射機(jī) 接收機(jī)基帶信號(hào)調(diào)制器( 上變頻器 )載波振蕩器( 高頻信號(hào) )解調(diào)器( 下變頻器 )基帶信號(hào)本地載波振蕩器圖 頻帶傳輸系統(tǒng)簡化框圖 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字調(diào)制方式有四種基本方式：二進(jìn)制幅移鍵控、二進(jìn)制頻移鍵控、二進(jìn)制相移鍵控，二進(jìn)制相對(duì)相移鍵控 。如圖 (b)所示 ③ 二進(jìn)制相移鍵控（ 2PSK）：相移鍵控就是數(shù)字信號(hào)相位控制，換句話說，是利用已調(diào)載波信號(hào)的相位去攜帶數(shù)字信息。 ① 2ASK調(diào)制信號(hào)的解調(diào) 二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的解調(diào)與模擬調(diào)幅信號(hào)解調(diào)一樣，分為非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）和相干解調(diào)（同步檢波）兩種， 2ASK的解調(diào)系統(tǒng)框圖如圖 。 2DPSK的相干解調(diào)與 2PSK的相干解調(diào)過程類似，但得到的是相對(duì)碼序列，需要變換成絕對(duì)碼序列，其原理框圖 (b)所示。 相移 判決 并 / 串 變換 判決 L P F 圖 QPSK相干解調(diào)器 注： LPF— 低通濾波器； I(t) — 同相支路； Q(t) — 正交支路。 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 圖 16QAM正交調(diào)制法調(diào)制器 3) 多進(jìn)制正交調(diào)幅 (MQAM)與其解調(diào)方式。多路通信的原理源于數(shù)學(xué)上信號(hào)的正交性。 數(shù)字復(fù)接主要有：按位復(fù)接、按字復(fù)接、按幀復(fù)接等各種方式。 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 圖 按位復(fù)接和按字復(fù)接示意圖 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 3. 數(shù)字傳輸信號(hào)幀結(jié)構(gòu) 幀結(jié)構(gòu)一般都由世界電信組織建議統(tǒng)一格式，為保證數(shù)字通信系統(tǒng)正常工作，在一幀的信號(hào)中應(yīng)有以下基本信號(hào)： （ 1） 幀同步信號(hào) (幀定位信號(hào) )及同步對(duì)端告警信號(hào)。 時(shí)隙信號(hào)安排為： (1) 30個(gè)話路時(shí)隙 TS1～ TS15， TS17～ TS31 (2) 幀同步時(shí)隙 TS0 偶幀 TS0發(fā)送幀同步碼 0011011；奇幀 TS0傳送幀失步告警碼。 根據(jù)幀結(jié)構(gòu)其 PCM基群 30/32路，即 2M接口結(jié)構(gòu)方框如圖 。作為第一級(jí)速率接口，通常稱為 2Mbps接口速率。 100bit/s)而各支路偏差不相同，因此各支路的瞬時(shí)數(shù)碼率會(huì)不相同。 圖 PDH異步復(fù)接二次群幀結(jié)構(gòu)按幀結(jié)構(gòu) 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) PDH三次群、四次群復(fù)接幀結(jié)構(gòu)與二次群幀結(jié)構(gòu)形式類似，即是對(duì)應(yīng)的支路比特?cái)?shù)，每幀比特?cái)?shù)等比二次群多。 SDH的速率等級(jí)如表 示，最基本的 STM1信號(hào)承載在一個(gè) 125?s的幀結(jié)構(gòu)上。 (1) 信息凈負(fù)荷（ Payload）區(qū)域是幀結(jié)構(gòu)中存放各種信息負(fù)載的地方，圖 (270?9) N，縱向第一行到第 9行的 2349 N個(gè)字節(jié)都屬此區(qū)域。 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 第 4章 習(xí)題與思考題 1 現(xiàn)在數(shù)字通信系統(tǒng)主要采用哪些傳輸信道，其主要特點(diǎn)是什么？ 2 某頻率的信號(hào)功率為 2W，經(jīng)過某信道 100km傳輸后在接收端信號(hào)功率為 ，試計(jì)算信道的傳輸損耗？ 3 香農(nóng)公式有何意義？信道容量與“三要素”的關(guān)系如何？ 4 分配的帶寬擴(kuò)大 2倍、 3倍時(shí)對(duì)通信信道的信息容量有何影響？若分配的帶寬減小一半而時(shí)間加倍時(shí)對(duì)通信信道的信息容量又有何影響？ 5 某一系統(tǒng)的信號(hào)帶寬 B＝ 4KHz，信噪比為 15，求該系統(tǒng)保證信息無差錯(cuò)通過信道的極限速率為多少（即求信道容量）？ 6 試比較市話用戶電纜、對(duì)稱電纜、家用有線電視電纜、計(jì)算機(jī)本地網(wǎng) 5號(hào)電纜的最高使用頻率。 17 什么是群時(shí)延 — 頻率特性，它與相位 — 頻率特性有何關(guān)系？ 18 什么是數(shù)字復(fù)接？ PDH系列一次群、二次群、三次群、四次群及 SDH系列各采用什么復(fù)接方式？ 19 說明 PCM30/32基群幀的概念，各幀時(shí)隙的作用是什么？同步幀如何組成？ 20 2Mb/s接口的概念是什么？ 《 通信技術(shù)基礎(chǔ) 》 第 4章 信息傳輸技術(shù)基礎(chǔ) 21 畫出 STM1幀結(jié)構(gòu)，并求各部分的信息速率及幀速率。 27 相對(duì)調(diào)相和差分調(diào)相有什么聯(lián)系？