【文章內(nèi)容簡介】 同步的定時(shí)電路。通常有外同步定時(shí)法和自同步定時(shí)法兩種辦法來產(chǎn)生接收端的定時(shí)時(shí)鐘信號(hào) 。 再生中繼系統(tǒng)和再生中繼器 ? 外同步定時(shí)法：發(fā)送端在發(fā)送 PCM信號(hào)序列的同時(shí)用另外的信道同時(shí)發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)，以供各中繼器和接收端使用。此方法可在各中繼器和接收端獲得與發(fā)端完全同頻同相的定時(shí)時(shí)鐘，但需要有一條附加的信道，所以在實(shí)際中很少采用 。 ? 自同步定時(shí)法：從傳送的 PCM信號(hào)序列中提取定時(shí)信號(hào)，由于不需要附加信道傳送定時(shí)信號(hào)，所以，目前一般采用這種方法 。 再生中繼系統(tǒng)和再生中繼器 ? 再生判決由判決和脈沖形成兩部分組成 ， 其功能有三個(gè)： 1） 在最佳門限帶電壓下判決 2） 在最佳判決時(shí)刻取樣 3）再生形成所需要的碼型 中繼傳輸性能的分析 數(shù)字信號(hào)傳輸系統(tǒng)中反映傳輸質(zhì)量的指標(biāo)是誤碼和時(shí)鐘抖動(dòng)，這兩者是由于數(shù)字信號(hào)傳輸時(shí)信道特性的不理想以及信道中的噪聲和干擾造成的。關(guān)于信道的特性已在前面討論過，這里要討論的是信道噪聲和干擾特性及其對(duì)傳輸性能的影響。 回第四章首頁 4.. 信道噪聲及干擾 電纜信道中的傳輸噪聲和干擾主要有兩個(gè)方面： ? 信道噪聲； ? 電纜線對(duì)之間的相互串?dāng)_ 誤碼率及誤碼率的積累 PCM系統(tǒng)中的誤碼主要發(fā)生在傳輸信道（含再生中繼器）中，產(chǎn)生的原因是多方面的，包含噪聲、干擾、串音以及碼間干擾等，當(dāng)總干擾幅度超過判決電平時(shí)將產(chǎn)生誤判而出現(xiàn)誤碼。傳輸系統(tǒng)產(chǎn)生的誤碼在接收端解碼后，必然使重建的 PAM信號(hào)發(fā)生偏離，造成信號(hào)的失真 。 誤碼率及誤碼率的積累 為便于分析，假設(shè)接收的單極性碼是矩形脈沖，幅度為 A，判決門限電平為 A/2；隨機(jī)噪聲是疊加在信碼脈沖上，如圖 43所示。由圖可知，在判決時(shí)刻，當(dāng)噪聲電壓 ?A/2時(shí)，將使“ 1”碼誤判為“ 0”碼，即產(chǎn)生誤碼；當(dāng)噪聲電壓 ?A/2時(shí)，將使“ 0”碼誤判為“ 1”碼，即產(chǎn)生誤碼。 誤碼率及誤碼率的積累 A A/2 0 TB t 判決門限 圖 43 噪聲疊加在數(shù)字信號(hào)上的波形 誤碼率及誤碼率的積累 如果每個(gè)中繼站的誤碼率為，而且各中繼站誤碼率之間相互獨(dú)立，兩終端之間的中繼站數(shù)目為個(gè)，則總誤碼率為： em mPp ? 相位抖動(dòng) PCM信號(hào)的脈沖碼流經(jīng)過信道傳輸，各中繼站和終端站接收的脈沖在時(shí)間上不再是等間隔的，而是隨時(shí)間變動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為相位抖動(dòng)。相位抖動(dòng)不僅使再生判決時(shí)刻的時(shí)鐘偏離信號(hào)的最大值而產(chǎn)生誤碼，而且由于解碼后重建的 PAM信號(hào)脈沖發(fā)生相位抖動(dòng)，使重建后的信號(hào)產(chǎn)生波形失真。 相位抖動(dòng) 引起相位抖動(dòng)的原因是多方面的，包含定時(shí)電路的不理想、信道干擾及噪聲以及碼元組合方式的變化等。其中，信道噪聲及干擾引起的相位抖動(dòng)稱為非系統(tǒng)性抖動(dòng)，它將按 關(guān)系積累，顯然其影響是不大的。而系統(tǒng)性抖動(dòng)是由于中繼器和終端站采用自定時(shí)方式而產(chǎn)生的，其來源包括碼間干擾、有限脈沖寬度效應(yīng)、碼元組合方式的變化等。 41N 數(shù)字基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型 ? 碼型設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是提高通信的可靠性指標(biāo)。 回第四章首頁 數(shù)字基帶傳輸?shù)拇a型設(shè)計(jì) ? 碼型設(shè)計(jì)的原則： 1）能在接收端獲取同步信息。即為了接收端能夠與發(fā)送端同步，從而保證接收機(jī)在最佳的時(shí)刻對(duì)所接收的信號(hào)進(jìn)行判決，需要從接收的信碼中獲取位同步信息。 2）由于信道不適合傳輸直流成分，所以基帶信號(hào)中應(yīng)無直流成分或極小的低頻成分。 3）盡量減小基帶信號(hào)頻譜中的高頻分量。這樣可以節(jié)省傳輸頻帶，提高信道的頻譜利用率，還可以減小干擾 4）在信源信碼的統(tǒng)計(jì)特性發(fā)生變化時(shí)，不會(huì)因此而使系統(tǒng)傳輸受到影響。如當(dāng)信源信碼中出現(xiàn)連 0或連 1碼時(shí)，接收端不會(huì)因此而失步 。 數(shù)字基帶傳輸?shù)拇a型設(shè)計(jì) ? 碼型設(shè)計(jì)的原則： 5)能提高系統(tǒng)的可靠性 。 6)系統(tǒng)的有效性指標(biāo)不能下將過多。 7)對(duì)于某些基帶傳輸碼型，信道中產(chǎn)生的單個(gè)誤碼會(huì)擾亂一段譯碼過程，從而導(dǎo)致譯碼輸出信息中出現(xiàn)多個(gè)錯(cuò)誤，這種現(xiàn)象稱為誤碼增值（或誤碼擴(kuò)散）。總是希望誤碼增值越少越好 。 常用碼型 ? 數(shù)字基帶信號(hào)的波形及其特點(diǎn) 1)單極性非歸零碼 2）雙極性非歸零碼 3）單極性歸零碼 4）差分碼 5）數(shù)字雙相碼 常用碼型 ? 常用傳輸碼 1）信號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼 2）三階高密度雙極性碼 常用碼型 ? 傳輸碼型變換的誤碼增值 數(shù)字信號(hào)在電纜中傳輸時(shí)由于信道的不理想和噪聲干擾 ， 接收端會(huì)出現(xiàn)誤碼 ， 當(dāng)線路傳輸碼中出現(xiàn)一位錯(cuò)碼時(shí) ， 在碼型反變換后的數(shù)字碼中出現(xiàn)一個(gè)以上的數(shù)字碼錯(cuò)誤的現(xiàn)象稱為誤碼增值 。 擾碼和解擾 減少連“ 0”碼以保證位定時(shí)恢復(fù)質(zhì)量是數(shù)字基帶信號(hào)傳輸?shù)囊粋€(gè)重要問題。將二進(jìn)制數(shù)字信息先作“隨機(jī)化”處理，變?yōu)閭坞S機(jī)序列，也能限制連“ 0”碼的長度。這種對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行的“隨機(jī)化”處理稱為“擾碼” 。 回第四章首頁 m序列 ?m序列是最常用的一種偽隨機(jī)序列 ， 它是最長先性反饋移位寄存器序列的簡稱 。 ?帶線性反饋邏輯的移位設(shè)定各級(jí)寄存器的初始狀態(tài)后，在時(shí)鐘觸發(fā)下，每次移位后各級(jí)積存器狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化。觀察其中一級(jí)寄存器（通常為末級(jí)）的輸出，隨著移位時(shí)鐘節(jié)拍的推移會(huì)產(chǎn)生一個(gè)序列，稱為移位寄存器序列。移位寄存器序列是一個(gè)周期性序列，其周期不但與移位寄存器的級(jí)數(shù)有關(guān)，而且還與線性反饋邏輯有關(guān) 。 ?如某遵從 的 4級(jí) m序列發(fā)生器如圖 44所示。 014aaa ?? m序列 輸出 D D D D 圖 44 遵從的 4級(jí) m序列發(fā)生器 4a3a 2a 1a? 該 m序列可以得到 ＝ 100010011010111， 周期＝ 15的序列 。 0a0a 擾碼與解擾原理 擾碼原理是以線性反饋移位寄存器理論為基礎(chǔ)的 。擾碼的一般原理框圖如圖 45 所示 。 分析擾碼器的工作原理時(shí)引入一個(gè)運(yùn)算符號(hào) “ D” ， D表示將序列延時(shí)一位 ， DkS表示將序列延時(shí) k位 。 采用延時(shí)運(yùn)算符后 ， 可得到擾碼原理的表達(dá)式： ????niii DCSG0 擾碼與解擾原理 C0=1 C3 Cn1 C n=1 an2 an3 a1 a0 S G C1 C2 輸出 圖 45 擾碼器的一般形式 ?????an1 擾碼與解擾原理 解擾原理： C0=1 an1 C3 Cn1 Cn=1 an2 an3 a1 a0 G S C1 C2 圖 46 解擾器的一般形式 ????? 擾碼與解擾原理 ?采用擾碼和解擾能使包括連 “ 0” 碼 （ 或連 “ 1” 碼 ） 內(nèi)的任何輸入序列變?yōu)閭坞S機(jī)碼 ， 因而可以在基帶傳輸系統(tǒng)中代替旨在限制連 “ 0” 碼的各種復(fù)雜的碼型變換 。 ?采用擾碼和解擾的主要缺點(diǎn)是對(duì)系統(tǒng)的誤碼率有影響；另一個(gè)缺點(diǎn)是當(dāng)輸入序列為某些偽隨機(jī)碼形式時(shí)，擾碼器的輸出可能是全 0碼或全 1碼。但對(duì)于實(shí)際的輸入數(shù)據(jù)序列，出現(xiàn)這種碼組的可能性很小 PCM中繼傳輸系統(tǒng)的測(cè)量 ?誤碼率是 PCM中繼傳輸系統(tǒng)衡量質(zhì)量的重要指標(biāo) ， 它對(duì)數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和日常維護(hù)是很必要的 。 ?PCM中繼傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)氖?PCM信碼，它是一個(gè)隨機(jī)的數(shù)字信號(hào)，通常采用 m序列碼（偽隨機(jī)碼）作為測(cè)試信號(hào) 回第四章首頁 PCM中繼傳輸系統(tǒng)的測(cè)量 ?PCM再生中繼系統(tǒng)中再生中繼器的數(shù)目很多 ， 且都采用無人值守方式 ， 一旦再生中繼器發(fā)生故障 ， 必須立即判斷故障點(diǎn)的具體位置 ， 以便迅速采取措施 ， 使傳輸系統(tǒng)正常工作 。 ?再生中繼系統(tǒng)的故障位置的測(cè)定是在終端局進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)試，再生中繼器的故障分為兩種，一種是全中斷，中繼無輸出；另一種是由于部件變質(zhì)或接觸不良，雖然還未到全中斷的程度，但誤碼已大增，通信質(zhì)量明顯下降。 差錯(cuò)控制編碼 ?由于通信線路上總有噪聲存在 ， 噪聲和有用信息中的結(jié)果 ， 就會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò) 。 噪聲可分為兩類 ， 一類是熱噪聲 ，另一類是沖擊噪聲 ， 熱噪聲引起的差錯(cuò)是一種隨機(jī)差錯(cuò) ， 亦即某個(gè)碼元的出錯(cuò)具有獨(dú)立性 ， 與前后碼元無關(guān) 。 ?沖擊噪聲是由短暫原因造成的 ， 例如電機(jī)的啟動(dòng) 、 停止 ， 電器設(shè)備的放弧等 ， 沖擊噪聲引起 的差錯(cuò)是成群的 ， 其差錯(cuò)持續(xù)時(shí)間稱為突發(fā)錯(cuò)的長度 。 ?衡量信道傳輸性能的指標(biāo)之一是誤碼率 。 ?誤碼率 =錯(cuò)誤接收的碼元數(shù) /接收的總碼元數(shù) 。 回第四章首頁 差錯(cuò)控制方式 ? 差錯(cuò)控制方式基本上分為兩類 ， 一類稱為 “ 反饋糾錯(cuò) ” ， 另一類稱為 “ 前向糾錯(cuò) ” 。 在這兩類基礎(chǔ)上又派生出一種稱為 “ 混合糾錯(cuò) ” 。 1） 反饋糾錯(cuò) 2） 前向糾錯(cuò) 3） 混合糾錯(cuò) 糾錯(cuò)編碼原理 ?糾錯(cuò)編碼的基本原理 ?差錯(cuò)控制編碼的分類 1）按照誤碼控制的不同功能分類 2）按照誤碼產(chǎn)生的原因不同分類 3）按照信息碼元與監(jiān)督附加碼元之間的約束方式不同分類 4）按照信息碼元在編碼之后是否保持原來的形式是否不變分類 糾錯(cuò)編碼原理 ? 有關(guān)誤碼控制編碼的幾個(gè)基本概念 1）信息碼元與監(jiān)督碼元 2）許用碼組與禁用碼組 3）碼重與碼距 常用差錯(cuò)控制編碼 ? 奇偶校驗(yàn)碼 ? 正反碼 ? 線性分組碼 ? 糾錯(cuò)原理 回第四章首頁 第 5章 數(shù)字信號(hào)的載波傳輸 ? 二進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制 ? 二進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制 ? 二進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制 ? 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 ? 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 二進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制 二進(jìn)制振幅鍵控 ASK(Amplitude Shift Keying)系統(tǒng)所用的基帶信號(hào)是表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)的原始矩形脈沖信號(hào)。設(shè)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)為單極性不歸零脈沖，以 s(t)表示，載波以 Acosωct表示。那么，二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)由 s(t)與載波信號(hào)相乘而得到，圖 51示出了 2ASK信號(hào)的波形。 回第五章首頁 二進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制 0 0 1 1 0 1 0 0 1 Acos ω c t S(t)Acos ω c t t t t S(t) (a) (b) (c) (a) 基帶調(diào)制信號(hào) (b) 載波信號(hào) (c) 已調(diào)信號(hào) (ASK 信號(hào) ) e(t) 回第五章首頁 圖 51 2ASK信號(hào)波形 二進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制 從圖 51中看出，基帶信號(hào) s(t)相當(dāng)于開關(guān)，當(dāng)其值取“ 1”時(shí)，載波原樣輸出，當(dāng)其為“ 0”時(shí)，則沒有載波輸出。整個(gè)過程相當(dāng)于一個(gè)電子開關(guān)的開關(guān)控制，因此這種調(diào)制稱為振幅鍵控調(diào)制。圖 5－ 1所示的調(diào)制波形僅僅是 2ASK信號(hào)中典型的一種， 2ASK調(diào)制信號(hào)為基帶信號(hào)與載波信號(hào)的乘積。 回第五章首頁 二進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制 ? 一個(gè)典型的二進(jìn)制 ASK信號(hào)為 即 ， 發(fā) “ 1” 碼； ， 發(fā)“ 0”碼。 ? ?ccASK tAtste ?? ??? cos)()( ? ?cc tAte ?? ?? cos)(1 0)(2 ?te回第五章首頁 二進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制 調(diào)制： ? 二進(jìn)制 ASK信號(hào)的功率譜由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成。 ? 二進(jìn)制 ASK信號(hào)的帶寬是原基帶信號(hào)帶寬的兩倍，故頻帶利用率僅有直接傳輸基帶信號(hào)的一半。 回第五章首頁 二進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制 解調(diào)： ? 從已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)基帶信號(hào)的過程叫解調(diào)，解調(diào)是調(diào)制的逆過程。二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的解調(diào)方法主要有兩種：非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波法）和相干解調(diào)（同步檢波法）。相應(yīng)的接收系統(tǒng)方框圖如圖