【正文】 這里的信道加性噪聲既包括實(shí)際信道中的噪聲，也包括接收設(shè)備噪聲折算到信道中的等效噪聲。 ?采用包絡(luò)檢波法的系統(tǒng)誤碼率取決于系統(tǒng)輸入信噪比和歸一化門(mén)限值。 ?在相同的大信噪比下， 2ASK信號(hào)同步檢測(cè)的誤碼率總是低于包絡(luò)檢波時(shí)的誤碼率，但兩者的誤碼性能相差并不大。然而，前者不需要穩(wěn)定的本地相干載波信號(hào)，故在電路上要比后者簡(jiǎn)單得多。 二進(jìn)制頻移鍵控（ 2FSK）系統(tǒng)的抗噪聲性能 ?在大信噪比下，頻移鍵控的包絡(luò)檢波系統(tǒng)和同步檢測(cè)系統(tǒng)相比，在性能上相差是很小的，但采用同步檢測(cè)時(shí)設(shè)備卻要復(fù)雜得多。因此，在能夠滿(mǎn)足輸入信噪比要求的場(chǎng)合，包絡(luò)檢波法比同步檢測(cè)法更為常用。 ?應(yīng)該指出，對(duì)頻移鍵控信號(hào)的解調(diào)，除上述兩種方式外，在實(shí)際中還可采用鑒頻法。由于此時(shí)數(shù)學(xué)分析較為復(fù)雜，限于篇幅，就不再討論它的性能。 二進(jìn)制絕對(duì)移相（ 2PSK）及相對(duì)移相鍵控（ 2DPSK）系統(tǒng)的抗噪聲性能 ?當(dāng)要求系統(tǒng)的誤碼率不大于 104時(shí)，采用差分相干解調(diào)接收機(jī)輸入端所需的信號(hào)功率僅比采用相干解調(diào)一碼變換時(shí)多 0． 5dB左右，但前者的解調(diào)電路卻比后者要簡(jiǎn)單得多。因此， 2DPSK系統(tǒng)中大都采用差分相干解調(diào)。 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) ?二進(jìn)制載波數(shù)字調(diào)制，其基帶數(shù)字信號(hào)只有兩種可能的狀態(tài) 0或 + 1。隨著數(shù)字通信的發(fā)展，對(duì)頻帶利用率的要求不斷提高，多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 ?用 M進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)調(diào)制載波的幅度、頻率和相位，可分別產(chǎn)生出 MASK、 MFSK和 MPSK三種多進(jìn)制載波數(shù)字調(diào)制信號(hào) 。 回第五章首頁(yè) MASK系統(tǒng) ?多進(jìn)制數(shù)字報(bào)幅調(diào)制又稱(chēng)為多電平調(diào)幅。它用具有多個(gè)電平的隨機(jī)基帶脈沖序列對(duì)載波進(jìn)行振幅調(diào)制。已調(diào)波一般可表示為 ?其波形示意圖如圖 516所示。 ? ? tcosnTtga)t(e 0nsnMASK ??????? ?? ????????????????? 1M210nP,1MP,2P,1P,0a概率為概率為概率為概率為?? MASK系統(tǒng) f ( t ) 1 3 2 2 1 1 0 0 0 3 t t t t t ( a) ( b) e1( t ) eM A S K(t) e2( t ) e3( t ) ( c) TS 圖 516 MASK系統(tǒng)波形 a）多電平隨機(jī)基帶脈沖序列 b） ASK已調(diào)信號(hào) c）各電平對(duì)應(yīng)的 ASK已調(diào)信號(hào) MFSK系統(tǒng) ? 多進(jìn)制頻移鍵控簡(jiǎn)稱(chēng)多頻制。是用多個(gè)頻率不同的正弦波分別代表不同的數(shù)字信號(hào)，在某一碼元時(shí)間內(nèi)只發(fā)送其中一個(gè)頻率。 ? 一般的 MFSK系統(tǒng)，可由圖 517所示框圖表示。 ? MFSK系統(tǒng)占據(jù)較寬的頻帶，因而頻帶利用率低，多用于調(diào)制速率不高的傳輸系統(tǒng)中，以便頻帶不至于過(guò)寬。 ? MFSK帶寬為 ? 其中 fH為最高載頻， fL為最低載頻， fs為碼元速率 。 sLHMF S K fffB 2??? MFSK系統(tǒng) 串 /并 變換 輸入 邏 輯 電 路 1 2 k … f1 f1 fM 門(mén)電路 門(mén)電路 門(mén)電路 … M 1 2 … … 相加 信道 BPF 抽 樣 判 決 帶通 f1 帶通 f2 帶通 fM … … 包絡(luò)檢波 包絡(luò)檢波 包絡(luò)檢波 … 邏 輯 電 路 并 /串 變換 1 2 k … 1 2 M … 1 2 M 定時(shí)抽樣 輸出 圖 517 MFSK系統(tǒng)方框圖 MPSK系統(tǒng) ? MPSK利用具有多個(gè)相位狀態(tài)的正弦波來(lái)代表多組二進(jìn)制信息碼元。即用載波的一個(gè)相位對(duì)應(yīng)于一組二進(jìn)制信息碼元。如果載波有 2k個(gè)相位，它可代表 K位二進(jìn)制碼元的不同組合的碼組。多進(jìn)制相移鍵控也分為多進(jìn)制絕對(duì)相移鍵控和多進(jìn)制相對(duì)相移鍵控。 ? 4PSK信號(hào) ? 4DPSK信號(hào) 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能 ?進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能通常低于二進(jìn)制系統(tǒng)的抗噪聲性能 。 ?多進(jìn)制系統(tǒng)的性能推導(dǎo)較繁瑣，有興趣的讀者可參考有關(guān)文獻(xiàn)。 ?將各種多進(jìn)制系統(tǒng)的誤碼率公式列于書(shū) 137頁(yè)表 54中以供讀者參考。 第 6章 同步與數(shù)字復(fù)接 ? 同步原理 ? 數(shù)字復(fù)接原理 同步原理 ? 發(fā)、收端設(shè)備各部分電路的動(dòng)作都由定時(shí)脈沖分別控制，保證嚴(yán)格正確的時(shí)間關(guān)系，這就是定時(shí)的概念。 ? 發(fā)端和收端分別有了自身的定時(shí)脈沖是不夠的，為了保證整個(gè)傳輸過(guò)程準(zhǔn)確可靠，還必須使發(fā)、收兩端的定時(shí)脈沖在時(shí)間上保持一致，這就稱(chēng)之為“同步” 。 ? 數(shù)字通信系統(tǒng)的同步，按照作用的不同一般分為：載波同步、位同步 (碼元同步 )、幀同步 (群同步 ）和網(wǎng)同步。 回第六章首頁(yè) 載波同步 ? 在高速、高可靠性的數(shù)字通信系統(tǒng)中，為了獲得較高的頻帶利用率和良好的抗干擾性能，經(jīng)常采用相干解調(diào)，而這種解調(diào)方式要求接收端必須產(chǎn)生一個(gè)與接收到的被調(diào)載波信號(hào)相干（即同頻同相）的本地參考載波信號(hào)（基準(zhǔn)信號(hào)）。這個(gè)過(guò)程即稱(chēng)為載波同步。 ? 載波同步一般有兩類(lèi)方法：插入導(dǎo)頻法（外同步法）、直接提取法（自同步法）。 載波同步 在抑制載波的傳輸系統(tǒng)（如 DSB雙邊帶信號(hào)、 SSB單邊帶信號(hào)等）中，信號(hào)中沒(méi)有載波成分，接收端無(wú)法從接收到的信號(hào)中直接提取載波；而有的信號(hào)（如 VSB殘留邊帶信號(hào)）雖然含有載波但不易取出；為了獲取載波同步信息，就要采用插入導(dǎo)頻的方法。 插入導(dǎo)頻的方法就是發(fā)送端除了發(fā)送有用的信號(hào)外，還在適當(dāng)?shù)奈恢蒙喜迦胍粋€(gè)供接收端恢復(fù)相干載波之用的正弦波信號(hào)（這個(gè)信號(hào)通常稱(chēng)為導(dǎo)頻信號(hào)）。插入導(dǎo)頻信號(hào)的方法可分為兩種：一種是在頻域插入導(dǎo)頻，另一種是在時(shí)域插入導(dǎo)頻 。 載波同步 ? 頻域插入導(dǎo)頻法是指在已調(diào)信號(hào)的頻譜中加入一個(gè)低功率的線譜，該線譜對(duì)應(yīng)的正弦波即稱(chēng)為導(dǎo)頻信號(hào)。 ? 時(shí)域插入導(dǎo)頻法在時(shí)分多址通信衛(wèi)星中應(yīng)用較多，在一般數(shù)字通信中也有應(yīng)用，插入導(dǎo)頻信號(hào)與傳輸?shù)男畔⒃跁r(shí)間上加以區(qū)別。 載波同步 ? 有些接收信號(hào)（如 DSB信號(hào)、 PSK信號(hào)等）本身就含有載波分量或載波的諧波分量，如果對(duì)這些信號(hào)在接收端經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理，就可以從中提取出所需要的相干載波。直接提取法就是據(jù)此而提出的。 ? 直接提取法的常用方式有：平方變換法、反調(diào)制環(huán)法、同相正交環(huán)法和判決反饋法。 載波同步 ?判斷一個(gè)載波同步系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)主要有如下兩個(gè)： (1)效率：所謂提高效率是指在能夠獲得載波的情況下 ，盡量減少發(fā)送載波的功率 。 (2)精度：所謂提高精度是指提取到的相干載波與發(fā)送端載波之間的相位誤差要越小越好?？梢钥闯?，載波同步系統(tǒng)的精度越高，則傳輸系統(tǒng)誤碼率就越小。這是影響傳輸系統(tǒng)誤碼率的主要因素 除了以上指標(biāo)，還有同步建立時(shí)間 ts（越短越好）、同步保持時(shí)間 tc （越長(zhǎng)越好）、相位抖動(dòng)（越小越好）等。 位同步 ? 位同步又稱(chēng)為碼元同步，它是數(shù)字通信中最基本最重要的一種同步。 ? 傳統(tǒng)的位同步方法與載波同步方法類(lèi)似，本節(jié)主要介紹直接法（自同步法）和插入導(dǎo)頻法（外同步法）兩種。 ? 隨著 DSP技術(shù)的發(fā)展，某些與常規(guī)同步方法大不一樣的新型技術(shù)如內(nèi)插同步技術(shù)開(kāi)始得到日益廣泛的應(yīng)用。有興趣的讀者可以查閱相關(guān)資料。 位同步 ? 外同步法是指在發(fā)送數(shù)字信息的同時(shí)，還發(fā)送位同步信號(hào)的一種同步方法。 ? 外同步法常采用插入位定時(shí)導(dǎo)頻法和雙重調(diào)制導(dǎo)頻插入法 兩種方法。 ? 自同步法也稱(chēng)作直接提取位同步法，是指發(fā)端不傳送專(zhuān)門(mén)的位同步信息，而直接從接收信號(hào)或解調(diào)后的數(shù)字基帶信號(hào)中提取位同步信號(hào)。這種方法在數(shù)字通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，具體實(shí)現(xiàn)直接提取位同步的方法有三種：濾波法、脈沖鎖相法和數(shù)字鎖相法。 位同步 衡量數(shù)字通信設(shè)備的位同步性能，通常有以下幾項(xiàng)指標(biāo)： ? 相位誤差 ? 同步建立時(shí)間 ts ? 同步保持時(shí)間 t0 ? 同步門(mén)限信噪比 幀同步 ? 在進(jìn)行多路信息傳輸時(shí)，需要將各路信息的碼字或碼組在時(shí)間上進(jìn)行周期性的劃分和排列，而每一個(gè)這樣的周期就稱(chēng)為一幀。 ? 幀同步的作用就是確定每一幀的起始位置。 ? 由于幀內(nèi)部的碼元數(shù)目和排列規(guī)律都是事先約定好的，所以只要確定了一幀的開(kāi)始，再加上正確的位同步、載波同步，就能從接收到的信號(hào)中提取正確的信息。 幀同步 ? 為實(shí)現(xiàn)幀同步，一般采用插入同步碼法，即在發(fā)送端的數(shù)字信息中插入約定好的特殊碼組，在接收端如能檢測(cè)到這些碼組即為同步。 ? 具體插入的方法分為集中插入和間隔插入兩種 。 幀同步 ? 在目前的通信系統(tǒng)中，普遍采用集中插入幀同步碼法來(lái)實(shí)現(xiàn)幀同步。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是一旦失步后即能迅速恢復(fù)，即只要收到下一幀同步碼組就能恢復(fù)同步；而間隔插入法的缺點(diǎn)也恰在于此：失步后它必須逐位調(diào)整本地幀同步碼相位，也就是說(shuō)，同步恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，這一點(diǎn)不符合現(xiàn)代通信的要求。集中插入法也有缺點(diǎn)，由于幀同步碼需要一定的長(zhǎng)度，故而占用了信道資源，降低了傳輸效率；另外，設(shè)備相對(duì)比較復(fù)雜。間隔插入法占用碼位少，且設(shè)備簡(jiǎn)單，在一些對(duì)同步性能要求不高的場(chǎng)合可以采用。 幀同步 ?幀同步碼的選擇應(yīng)滿(mǎn)足： ① 能快速準(zhǔn)確地識(shí)別； ② 假同步和假失步的概率越小越好； ③幀同步碼的長(zhǎng)度應(yīng)盡量短。 ?幀同步碼應(yīng)有良好的相位鑒別能力，即具有尖銳的自相關(guān)函數(shù)特性。 幀同步 幀同步系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) ： ? 捕捉時(shí)間 ? 概率與假同步概率 ? 有效信息傳輸速率 網(wǎng)同步 隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展 ， 通信的目的越來(lái)越傾向于各種信息資源的共享 。 能夠?qū)崿F(xiàn)這種共享的通信網(wǎng)必須具備以下條件： 1)網(wǎng)中傳送的信息形式以及信號(hào)格式必須是多種多樣的； 2)通信網(wǎng)的頻帶寬度必須滿(mǎn)足各種信息傳遞的要求； 3)通信網(wǎng)的終端設(shè)備類(lèi)型必須多樣化 。 數(shù)字復(fù)接原理 隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)通信的需求越來(lái)越大，而信道資源卻始終是有限的，這就使多路復(fù)用成為現(xiàn)代通信的必要手段。 ? 所謂復(fù)用，就是指利用一條信道同時(shí)傳送多路信號(hào)的一種技術(shù)。 ? 復(fù)用分為頻分復(fù)用（ FDM）和時(shí)分復(fù)用（ TDM） 回第六章首頁(yè) PCM復(fù)用與數(shù)字復(fù)接 數(shù)字復(fù)接也就是數(shù)字信號(hào)的時(shí)分復(fù)用，參與復(fù)接的信號(hào)稱(chēng)為支路信號(hào)，而復(fù)接以后的信號(hào)稱(chēng)為合路信號(hào)或群路信號(hào)。把群路信號(hào)分離成各個(gè)支路信號(hào)的過(guò)程稱(chēng)為數(shù)字分接。數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)由數(shù)字復(fù)接器和數(shù)字分接器組成，通常所說(shuō)的數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)既包括數(shù)字復(fù)接設(shè)備，也包括數(shù)字分接設(shè)備，其方框圖如圖 61所示。 PCM復(fù)用與數(shù)字復(fù)接 發(fā)定時(shí) 收定時(shí) 低次群 1 低次群 2 低次群 3 低次群 4 碼速調(diào)整 碼速調(diào)整 碼速調(diào)整 碼速調(diào)整 同步 復(fù)接 分接 支路復(fù)原 支路復(fù)原 支路復(fù)原 支路復(fù)原 低次群 1 低次群 2 低次群 3 低次群 4 復(fù)接器 分接器 圖 61 數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)框圖 PCM復(fù)用與數(shù)字復(fù)接 ? 為了擴(kuò)大數(shù)字通信系統(tǒng)的容量，一種方法是采用基群編碼方法，例如傳送 60路電話，可將 60路話音信號(hào)分別用8kHz抽樣頻率進(jìn)行抽樣，然后對(duì)每個(gè)樣值用 8bit編碼，其數(shù)碼率為 8000? 8 ? 60 =3840kb/s，由于每個(gè)樣值的編碼時(shí)間很短，其編碼速度非常高。 ? 復(fù)接后的高次群數(shù)碼率并不等于對(duì)應(yīng)低次群數(shù)碼率的整數(shù)倍，這是考慮在復(fù)接的過(guò)程中還需要加入幀同步碼、對(duì)端告警碼等。 PCM復(fù)用與數(shù)字復(fù)接 數(shù)字復(fù)接的方法主要有按位復(fù)接、按字復(fù)接和按幀復(fù)接三種。 ? 按位復(fù)接 ? 按字復(fù)接 ? 按幀復(fù)接 數(shù)字復(fù)接中的碼速變換 幾個(gè)低次群數(shù)字信號(hào)復(fù)接成一個(gè)高次群數(shù)字信號(hào)時(shí)，如果各個(gè)低次群的時(shí)鐘是各自產(chǎn)生的，即使它們的標(biāo)稱(chēng)數(shù)碼率都相同，但它們