【正文】 噪聲（顆粒噪聲） △ M信號(hào)是按臺(tái)階 ?來量化的，則模擬信號(hào)與階梯波形之間必定存在一定的誤差。 ?大則量化噪聲大， ?小則量化噪聲小。 2. 過載量化噪聲 量化間隔 ?和抽樣間隔 (Ts)是固定的，當(dāng) m(t)變化的斜率太大時(shí)，預(yù)測(cè)信號(hào) m‘(t)將跟蹤不上信號(hào)的變化，使差值信號(hào) eq(t)明顯增大。 2022 Copyright 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所 98 一個(gè)臺(tái)階的斜率，稱為譯碼器的最大跟蹤斜率。 ssKfT? ???不過載 條件 ? ?Sd m tKd t T?????3?5?70STt?t1 1 1 1 1 0 ??tm??tm?1 0 1 0 1 1 2022 Copyright 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所 99 為適應(yīng)信號(hào)的大動(dòng)態(tài)范圍、不發(fā)生過載現(xiàn)象，應(yīng)取大量階；為精確表示低電平信號(hào)，應(yīng)取小量階。 但是，采用大的?雖然可以減小過載噪聲，但卻 增大了一般量化噪聲。 所以， ?值應(yīng)當(dāng)適當(dāng)選取。 △ M系統(tǒng)的抽樣頻率必須選得足夠高，既能減小過載噪聲，又能降低一般量化噪聲，從而使△ M系統(tǒng)的量化噪聲減小到給定的容許數(shù)值。 一般，△ M系統(tǒng)中的抽樣頻率比 PCM系統(tǒng)的抽樣頻率要高得多。（通常高 2倍以上） 3. △ M系統(tǒng)中關(guān)于抽樣頻率的選擇！ 2022 Copyright 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所 100 增量調(diào)制的特點(diǎn)： ?增量調(diào)制的編譯碼器比 PCM簡(jiǎn)單，由于采用 1bit編碼方法，要想減小誤差，抽樣頻率要高一些，實(shí)驗(yàn)表明，增量調(diào)制的抽樣頻率至少在 16KHz以上才能使信噪比達(dá)到 15dB以上，抽樣頻率為 32KHz時(shí)， SNR約為 26dB，只能滿足一般通信要求。 ?增量調(diào)制的抗誤碼性能較好，能工作于誤比特率為 信道中，而 PCM要求誤比特率為 。 ?增量調(diào)制使語音高頻段的量化信噪比下降，因此處理信號(hào)高頻成分時(shí)效果不好。 2310 10－ －－ 4610 10－ －－目前，增量調(diào)制廣泛用于軍事通信和衛(wèi)星通信中， 有時(shí)也在高速大規(guī)模集成電路中的 A/D轉(zhuǎn)換器使用。 2022 Copyright 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所 101 ? 基本概念 時(shí)分復(fù)用 TDM 1. 時(shí)分復(fù)用 （ TDM） 為每一路信號(hào)（連接）分配一個(gè)周期性重復(fù)的時(shí)隙，不同的時(shí)隙傳輸不同連接的信號(hào)。 時(shí)隙： … 幀： … . 2. TDM， FDM 與 CDMA TDM：各路的信號(hào)在時(shí)域上分離，在頻域上重疊； FDM：各路的信號(hào)在頻域上分離，在時(shí)域上重疊； CDM: 各路的信號(hào)在頻域上、時(shí)域上均重疊。 3. TDM的特點(diǎn)： 電路形式單一，易于集成。系統(tǒng)對(duì)信號(hào)同步的要求較高。 2022 Copyright 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所 102 ? ?tm1? ?tm3? ?tm22022 Copyright 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所 103 ? 數(shù)字復(fù)接的基本原理 復(fù)接：把若干個(gè)低速的數(shù)字流復(fù)合成高速的數(shù)字流； 分接：把高速的數(shù)字流分接成若干低速的數(shù)字流。 定時(shí) 復(fù)接 碼速 調(diào)整 分接 碼速 調(diào)整 定時(shí) 同步 合路 信號(hào) 1 2 3 4 1 2 3 4 復(fù)接器 分接器 支路 2022 Copyright 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所 104 ?數(shù)字復(fù)接的類別 a. 同步復(fù)接 ： 各支路信號(hào)時(shí)鐘與合路信號(hào)時(shí)鐘是同步的； b. 異步復(fù)接 ： 各支路時(shí)鐘不同步，一般需要在復(fù)接器中加較大的緩沖器作碼速調(diào)整，常用于信道統(tǒng)計(jì)復(fù)用的場(chǎng)合； c. 準(zhǔn)同步復(fù)接 ： 各支路時(shí)鐘與復(fù)接器內(nèi)部支路時(shí) 鐘標(biāo)稱值相同，允許有一定容差。 2022 Copyright 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所 105 在通信網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸中往往有多次復(fù)用，由若干鏈路的多路時(shí)分復(fù)用信號(hào)再次復(fù)用構(gòu)成高次復(fù)用信號(hào)，將多路信號(hào)復(fù)用為一路信號(hào)的過程稱為復(fù)接過程；若信號(hào)從高次群分解為低次群的過程稱為分接。 在時(shí)分復(fù)用多路電話系統(tǒng)中，存在兩種復(fù)接系列，即準(zhǔn)同步數(shù)字系列 （ PDH） 和同步數(shù)字系列 （ SDH）。 ?PDH復(fù)接體系 ITU規(guī)定了兩種 PDH體系 ? E體系（中國(guó)和歐洲） ，采用 A律 ? T體系（美國(guó)、日本、加拿大等少數(shù)國(guó)家 2022 Copyright 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所 106 群數(shù) 比特率（ Mb/s） 話路數(shù) E體系 E1（一次群） 30 E2 120 E3 480 E4 1920 E5 7680 T體系 T1 24 T2 96 T3（日本） 480 T3（北美） 672 T4（日本） 1440 T4（北美） 4032 T5（日本） 5760 T5（北美） 8064 2022 Copyright 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所 107 以我國(guó)情況為例，每一個(gè)基本的話路符合 ITU的規(guī)定，抽樣頻率為 ，每個(gè)抽樣值的編碼個(gè)數(shù)為 8，每一路信號(hào)傳信率為 ，有時(shí)稱該值為 0次群。高次群均由 Ｅ 1復(fù)接而成， Ｅ 1（又叫一次群，基群）復(fù)用過程幀結(jié)構(gòu)安排如后圖所示。 KHz8Kbps64 一幀共有 32個(gè)時(shí)隙 ， 共 30個(gè)時(shí)隙用來傳輸話音信號(hào)。 在偶幀中主要傳輸幀同步信號(hào)，幀同步信號(hào)為0011011，奇幀時(shí)傳輸輔助信號(hào)或備用； 310 TSTS ? 151 TSTS ? 3117 TSTS ?0TS16TS 傳輸信令信號(hào)，每一路信號(hào)需要 4個(gè)比特，每一幀可以傳輸兩路信號(hào)的信令信號(hào)， 30路語音信號(hào)共需 15幀才能完成，因此，一個(gè)完整的復(fù)幀結(jié)構(gòu)為 16幀，剩下的一幀中的主要傳輸復(fù)幀同步碼 0000。 2022 Copyright 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所 108 A律 PCM基群（ E1）幀結(jié)構(gòu) (PCM32/30) F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15 16幀， 32路時(shí)隙 ， 256bit， 125?s TS0 2 1 … 16 18 15 17 … 30 29 31 話路時(shí)隙 CH1～ CH15 話路時(shí)隙 CH16～ CH29 偶幀 奇幀 1 A 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 幀同步時(shí)隙 幀同步信號(hào) 保留給 國(guó)內(nèi)通信用 話路時(shí)隙 CH30 488ns ?s 復(fù)幀 幀 a b c d a b c d 0 0 0 0 1 A2 1 1 a b c d a b c d 信令時(shí)隙 復(fù)幀同步信號(hào) 備用比特 CH1 CH16 CH15 CH30 F1 的 TS16 F15 的 TS16 F0 的 TS16 在一個(gè)復(fù)幀內(nèi)，各話路的線路信令出現(xiàn)一次 . PCM30/32系統(tǒng) : A律 PCM基群幀結(jié)構(gòu)中每幀共有 32個(gè)路時(shí)隙，其中 30個(gè)路時(shí)隙用于 30路電話信號(hào)。 2022 Copyright 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所 109 說 明 : 基群速率 :32 64Kb/s=(E1 32/30) 二次群： (4 ) 三次群： (4 ) 四次群： (4 ) PDH中只有 E1（ ） 和 T1（ ） 的基群信號(hào)采用同步復(fù)用，其余高次群信號(hào)都采用異步復(fù)用。 2022 Copyright 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所 110 ?位同步和幀同步 在時(shí)分多路復(fù)用通信系統(tǒng)中，信號(hào)的處理和傳輸都是在規(guī)定的時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行的。為了使整個(gè)通信系統(tǒng)有序、準(zhǔn)確、可靠地工作，收、發(fā)雙方必須有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)就是靠定時(shí)系統(tǒng)去完成收、發(fā)雙方時(shí)間的一致性，即同步。 在數(shù)字通信系統(tǒng)中，按照同步的功能來分，有載波同步、位同步 (碼元同步 )、群同步 (幀同步 )和網(wǎng)同步 (通信網(wǎng)中使用 )。 2022 Copyright 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所 111 位同步 數(shù)字通信系統(tǒng)的消息由一連串碼元序列構(gòu)成，碼元持續(xù)時(shí)間相同。由于傳輸信道的不理想，以一定速率傳輸?shù)浇邮斩说臄?shù)字信號(hào)，必然是混有噪聲和干擾的失真了的波形。從該波形中恢復(fù)出基帶數(shù)字信號(hào)需要對(duì)它進(jìn)行取樣判決。在接收端產(chǎn)生一個(gè)“碼元定時(shí)脈沖序列”，這個(gè)碼元定時(shí)序列的重復(fù)頻率和相位 (位置 )要與接收碼元一致，這樣才能保證接收端的定時(shí)脈沖重復(fù)頻率和發(fā)送端的碼元速率相同，并且要求取樣判決時(shí)刻對(duì)準(zhǔn)最佳取樣判決位置。這個(gè)碼元定時(shí)脈沖序列稱為“碼元同步脈沖”或“位同步脈沖”。通常，我們把位同步脈沖與接收碼元的重復(fù)頻率和相位的一致稱為 位同步或碼元同步 ，而把同步脈沖的取得稱為位同步提取 。 2022 Copyright 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所 112 在模擬通信中沒有位同步的問題，只有接收機(jī)采用相干解調(diào)時(shí)才有載波同步的問題。但是在數(shù)字通信中，位同步則是必須的。 對(duì)位同步信號(hào)的要求有兩點(diǎn)：收信端的位同步脈沖頻率和發(fā)送端的碼元速率相同；使收信端在最佳時(shí)刻對(duì)接收碼元進(jìn)行抽樣判決。在一般情況下可在碼元的中間位置抽樣判決，而在最佳接收時(shí)在碼元的終止時(shí)刻抽樣判決。 位同步信號(hào)一般可以在解調(diào)后的基帶信號(hào)中提取，只有在特殊情況下才直接從頻帶信號(hào)中提取。位同步法提取有 插入導(dǎo)頻法 (外同步法 )和 直接法 (自同步法 )兩種，直接法有濾波法和鎖相法。 2022 Copyright 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所 113 導(dǎo)頻法： 在信號(hào)的頻譜中再加入一個(gè)低功率的頻譜(其對(duì)應(yīng)的正弦波形即成為導(dǎo)頻信號(hào) )。在接收端可以容易地利用窄帶濾波器把提取出來，經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚硇纬山邮斩说南喔奢d波。導(dǎo)頻的頻率應(yīng)與載頻有關(guān)或者就是載頻。插入的導(dǎo)頻應(yīng)該插在基帶信號(hào)的零點(diǎn)處，以便提取。 自同步法： 發(fā)送端不用專門發(fā)送位同步信號(hào)，接收端可直接從接收到的數(shù)字信號(hào)中提取位同步信號(hào)。位同步鎖相法是數(shù)字通信中常采用的一種自同步方法。 2022 Copyright 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所 114 幀同步（ 群同步） 數(shù)字信號(hào)是按照一定的數(shù)據(jù)格式傳送的，一定數(shù)目的信息碼元組成一“字”，若干“字”組成一“句’，若干“句”構(gòu)成一幀，從而形成幀的數(shù)字信號(hào)序列。在接收端要正確地恢復(fù)消息，就必須識(shí)別句或幀的起始時(shí)刻。在數(shù)字時(shí)分多路通信系統(tǒng)中，各路信碼都安排在指定的時(shí)隙內(nèi)傳送，形成一定的幀結(jié)構(gòu)。在接收端為了正確地分離各路信號(hào)，必須識(shí)別出每幀的起始時(shí)刻，從而找出各路時(shí)隙的位置。接收端必須產(chǎn)生與字、句和幀起止時(shí)間相一致的定時(shí)信號(hào)，稱獲得這些定時(shí)序列為幀 (或群 )同步。 如： E1中 32路信號(hào)（時(shí)隙）一幀，該幀的同步碼在幀結(jié)構(gòu)的 中傳輸，如果連續(xù)收到 3個(gè)幀同步碼，實(shí)際上傳輸了 6幀，就認(rèn)為 E1復(fù)用幀同步。 0TS2022 Copyright 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所 115 信號(hào)和系統(tǒng)的帶寬 根據(jù)頻譜分析理論可知，若時(shí)域中是有限的信號(hào)，其頻域變換的頻率范圍是無窮的；若頻域有限的信號(hào)，其時(shí)域中的信號(hào)必定是無窮的。而實(shí)際通信系統(tǒng)中的信號(hào)，其時(shí)域多是有限的，因此帶寬有限的信號(hào)是無法實(shí)現(xiàn)的，可實(shí)現(xiàn)的波形其絕對(duì)帶寬是無限的。帶寬有限信號(hào)的數(shù)學(xué)模型是抽象的。 （ 1） 絕對(duì)帶寬： 信號(hào)的最高頻率減去最低頻率，該帶寬之外的頻譜均為零。該定義理論上非常有用。 (2)半功率帶寬： 指功率下降到峰值的 ，或比峰值下降 3dB兩個(gè)頻率點(diǎn)之間的間隔。 212022 Copyright 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所 116 （ 2） （ 4） （ 3） （ 5） （ 6） （ 1） 2022 Copyright 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)通信研究所 117 （ 3） 譜零點(diǎn)帶寬： 功率譜密度波形中主瓣的寬度，在該頻帶上包含了大部分信號(hào)功率。但是這個(gè)定義不適應(yīng)于功率譜無明顯主瓣的信號(hào)。 （ 4） 等效矩形或等效帶寬： 等效帶寬為 ，其中 為信號(hào)的總功率， 為最大值并且是帶寬中心點(diǎn)的值。這個(gè)帶寬是為了從具有寬帶噪聲輸入的放大器中快速計(jì)算輸出噪聲的功率而推廣的。 )( cx xfGPB ?xP )( cx fG（ 5） 部分功率保留帶寬： 該帶寬包含了 99％ 的信號(hào)功率，其中正負(fù)頻率各截止掉 ％ 的信號(hào)功率。該帶寬定義已被聯(lián)邦通信委員會(huì) FCC采納。 （ 6） 有界功率譜密度： 在確定帶寬之外的任意頻率處，必須比帶寬中心點(diǎn)的值低一個(gè)確定數(shù)，典型的衰減電平值為 35dB或 50dB。