《電力系統(tǒng)通信技術(shù)》華南理工大學(xué)電力學(xué)院黃敏8/15/20251聯(lián)系方式：辦公室：電力實(shí)驗(yàn)樓501電話：135127669768/15/20252教學(xué)內(nèi)容緒論通信基礎(chǔ)知識(shí)PrincipleofCommunication

電力載波通信PLCC(PowerLineCarrierCommunication)光纖通信技術(shù)(FiberOpticCommunication)微波與衛(wèi)星通信技術(shù)(MicrowaveandSatelliteCommunication)移動(dòng)通信技術(shù)(MobileCommunication)8/15/20253電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的三大支柱：電力系統(tǒng)通信網(wǎng)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)電力系統(tǒng)通信技術(shù)的意義和作用：是確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段；是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)化和管理現(xiàn)代化的基礎(chǔ)；是電力系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。

第1章緒論8/15/20254第1章緒論

1.1通信、通信系統(tǒng)以及通信網(wǎng)的基本概念

1.1.1通信

通信的目的是傳送信息。即把信息源產(chǎn)生的信息(語(yǔ)言、文字、數(shù)據(jù)、圖像等)快速、準(zhǔn)確地傳到收信者。

communication:thetransmissionofinformationfromoneplaceand/ortimetoanother8/15/202551.1.2通信系統(tǒng)的基本組成

CommunicationSystemModel信源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備信宿噪聲8/15/20256

1.1.3通信網(wǎng)概念通信網(wǎng)的物理結(jié)構(gòu)或硬件設(shè)施的三大要素：終端設(shè)備：（電話機(jī)、PC機(jī)、移動(dòng)終端、手機(jī)各種數(shù)字傳輸終端PDH/SDH光端機(jī)）交換設(shè)備：（程控交換機(jī)、分組交換機(jī)、ATM交換機(jī)、移動(dòng)交換機(jī)、路由器、集線器、網(wǎng)關(guān)、交叉連接設(shè)備）傳輸鏈路：（電纜信道、光纜信道、微波、衛(wèi)星信道及其他無(wú)線傳輸信道組成）8/15/20259

現(xiàn)代通信系統(tǒng)與現(xiàn)代通信網(wǎng)

現(xiàn)代通信系統(tǒng)的特點(diǎn)：數(shù)字通信與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合現(xiàn)代通信網(wǎng)的特點(diǎn)：綜合化、智能化、（寬帶化、數(shù)字化……）8/15/2025101.2電力通信系統(tǒng)的現(xiàn)狀電力系統(tǒng)通信：是電力、電信兩大行業(yè)的一個(gè)交叉點(diǎn)。電力通信技術(shù)的發(fā)展：

20世紀(jì)70年代的電力線載波80年代的模擬微波90年代的數(shù)字微波目前光纖通信。8/15/202511電力行業(yè)發(fā)展光纖通信的優(yōu)勢(shì)：利用高壓輸電線路，可架設(shè)電力特種光纜：

地線復(fù)合光纜OPGW(OpticalPowerGroundedWaveguide）

無(wú)金屬/全介質(zhì)自承式光纜ADSS

(All

Dielectric

Self-Support)

纏繞式光纜GWWOP（GroundWireWrappedOpticalFiberCable）

光纖通信的優(yōu)點(diǎn)：具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、傳輸容量大、頻帶寬、傳輸衰耗小等8/15/202512地線復(fù)合光纜、OPGW:將通信光纜和高壓輸電線上的架空地線結(jié)合成一個(gè)整體，將光纜技術(shù)和輸電線技術(shù)相融合，成為多功能的架空地線，既是避雷線，又是架空光纜，同時(shí)還是屏蔽線，在完成高壓輸電線路施工的同時(shí)，也完成了通信線路的建設(shè)，非常適用于新建的輸電線路。常見(jiàn)于220、330、500kV電壓等級(jí)；無(wú)金屬/全介質(zhì)自承式光纜ADSS:質(zhì)輕價(jià)優(yōu)，與輸電線路獨(dú)立，且可帶電架設(shè)，不影響輸電線路的正常運(yùn)行，非常適合于已建電力線路（需復(fù)核桿塔或改造已有線路桿塔結(jié)構(gòu)）及新建電力線路，常見(jiàn)于35、110、220kV電壓等級(jí)，特別是110kV電壓等級(jí)基本上都采用ADSS光纜。纏繞式光纜GWWOP：重量很輕，將光纜纏繞在輸電線路的地線上。適合在已運(yùn)行的電力線路上架設(shè)，不需對(duì)原桿塔作改動(dòng)即可施工。工程造價(jià)最低，缺點(diǎn)是易受外界損壞。8/15/202513大力發(fā)展光纖通信，主干傳輸網(wǎng)絡(luò)以光纖為主，微波為輔，邊遠(yuǎn)地區(qū)可采用衛(wèi)星通信。電力“十二五”通信規(guī)劃的趨勢(shì)：滿足堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)運(yùn)行和公司現(xiàn)代化管理需要，提出了建設(shè)具有智能化、光纖化、網(wǎng)絡(luò)化特征的，以骨干通信電路為主，各級(jí)通信網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的，堅(jiān)強(qiáng)智能的電力通信網(wǎng)絡(luò)。全國(guó)電力“十五”通信規(guī)劃，”建設(shè)以光纖為主的主干通信傳輸網(wǎng)絡(luò)，保證信息的快速可靠傳輸?！?/15/202514全國(guó)電力“十五”通信規(guī)劃:80％的網(wǎng)公司建成電力通信光纖傳輸二級(jí)網(wǎng)絡(luò)，50％的省公司建成電力通信光纖傳輸三級(jí)網(wǎng)絡(luò)，30％的地（市）公司建成電力通信光纖傳輸四級(jí)網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)應(yīng)用和發(fā)展的需要，采用符合電力系統(tǒng)特點(diǎn)的專用通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體制，近期可采用SDH體制，遠(yuǎn)期逐步采用IP體制8/15/2025151.3電力系統(tǒng)通信網(wǎng)

電力系統(tǒng)通信網(wǎng)是國(guó)家專用通信網(wǎng)之一，是電力系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分，是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)化和電網(wǎng)管理信息化的基礎(chǔ)，是確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段。其最重要的特點(diǎn)：高度的可靠性和實(shí)時(shí)性。用戶分散、容量小、網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜。電力通信主干網(wǎng)絡(luò)：基本上成樹型與星型相結(jié)合的復(fù)合型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。8/15/202516電力系統(tǒng)通信網(wǎng)中常見(jiàn)的通信網(wǎng)絡(luò)有：電話交換網(wǎng)

電力數(shù)據(jù)網(wǎng)

(包含傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)信息網(wǎng)(SCADA系統(tǒng))、EMS、MIS)

電視電話會(huì)議網(wǎng)企業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)INTRANET等。

8/15/2025171.3.3電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)

按級(jí)別和范圍分：國(guó)家－網(wǎng)－省－市按類型分：電力調(diào)度數(shù)據(jù)通信網(wǎng)用于承載與電力自動(dòng)化生產(chǎn)直接相關(guān)的信息系統(tǒng)，用于監(jiān)控電力生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中的各種業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)及智能設(shè)備。物理：專用通道，使用獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組網(wǎng)，與其他的電力內(nèi)部數(shù)據(jù)網(wǎng)及外網(wǎng)進(jìn)行安全隔離。

電力綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)

承載眾多的業(yè)務(wù)和應(yīng)用系統(tǒng)，包括管理信息系統(tǒng)、財(cái)務(wù)自動(dòng)化系統(tǒng)和供電營(yíng)銷系統(tǒng)等；同時(shí)，電力綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)還將承載具有實(shí)時(shí)性要求的新型應(yīng)用，如視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議等。8/15/202518為了確保各調(diào)度中心之間以及調(diào)度中心與廠站之間計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信的可靠性和安全性，依照國(guó)家經(jīng)貿(mào)委令[2002]第30號(hào)《電網(wǎng)和電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)規(guī)定》，建設(shè)全國(guó)性的統(tǒng)一的國(guó)家電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，按照“統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)、統(tǒng)一技術(shù)體制、統(tǒng)一理由策略、統(tǒng)一組織實(shí)施”的原則進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)。國(guó)家電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)8/15/202519核心層corelayer由國(guó)調(diào)、6個(gè)網(wǎng)調(diào)、四川、三峽等9個(gè)節(jié)點(diǎn)組成；匯聚層

distributionlayer由除四川以外的29個(gè)省調(diào)節(jié)點(diǎn)組成；接入層Accesslayer由各接入廠站及調(diào)度中心業(yè)務(wù)網(wǎng)組成。國(guó)家電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)骨干網(wǎng)的分層：8/15/2025201.4電力系統(tǒng)通信技術(shù)

電力系統(tǒng)通信網(wǎng)主要由傳輸、交換、終端三大部分組成。

傳輸系統(tǒng)：以光纖、數(shù)字微波傳輸為主，衛(wèi)星、電力線載波、電纜、移動(dòng)通信等多種通信方式并存，

交換方式：電路交換、分組交換、ATM異步傳送模式和幀中繼。承載的業(yè)務(wù)：語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)動(dòng)、繼電保護(hù)、電力監(jiān)控、移動(dòng)通信等

8/15/202521

(PLC-PowerLineCarrier)——電力系統(tǒng)特有

利用高壓輸電線作為傳輸通路的載波通信方式，用于電力系統(tǒng)的調(diào)度通信、遠(yuǎn)動(dòng)、保護(hù)、生產(chǎn)指揮、行政業(yè)務(wù)通信及各種信息傳輸。電力線路是為輸送50Hz強(qiáng)電設(shè)計(jì)的，機(jī)械強(qiáng)度高，傳輸可靠，電力線載波通信復(fù)用電力線路進(jìn)行通信不需要通信線路建設(shè)的基建投資和日常維護(hù)費(fèi)用，是電力系統(tǒng)特有的通信方式。1．電力線載波通信8/15/202522光纖通信是以光波為載波，以光纖為傳輸媒介的一種通信方式。在我國(guó)電力通信領(lǐng)域普遍使用電力特種光纜，主要包括全介質(zhì)自承式光纜ADSS、架空地線復(fù)合光纜OPGW、纏繞式光纜GWWOP

電力特種光纜是適應(yīng)電力系統(tǒng)特殊的應(yīng)用環(huán)境而發(fā)展起來(lái)的一種架空光纜體系，它將光纜技術(shù)和輸電線技術(shù)相結(jié)合，架設(shè)在10～500kV不同電壓等級(jí)的電力桿塔上和輸電線路上，具有高可靠、長(zhǎng)壽命等突出優(yōu)點(diǎn)。2．光纖通信8/15/202523微波通信是指利用微波(射頻)作載波攜帶信息，通過(guò)無(wú)線電波空間進(jìn)行中繼（接力）的通信方式。常用微波通信的頻率范圍為1～40GHz。微波按直線傳播，若要進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，則需在高山、鐵塔或高層建筑物頂上安裝微波轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備進(jìn)行中繼通信。3．微波通信8/15/2025244．衛(wèi)星通信

衛(wèi)星通信——利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線電波，從而進(jìn)行兩個(gè)或多個(gè)地面站之間的通信。 衛(wèi)星通信主要用于解決國(guó)家電力公司至邊遠(yuǎn)地區(qū)的通信。目前電力系統(tǒng)內(nèi)已有地球站32座，基本上形成了系統(tǒng)專用的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了北京對(duì)新疆等邊遠(yuǎn)省區(qū)的通信。衛(wèi)星通信除用作話音通信外，還用來(lái)傳送調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。8/15/202525

移動(dòng)通信——通信的雙方中至少有一方是在移動(dòng)中進(jìn)行信息交換的通信方式。作為電力通信網(wǎng)的補(bǔ)充和延伸，移動(dòng)通信在電力線維護(hù)、事故搶修、行政管理等方面發(fā)揮著積極的作用。5．移動(dòng)通信技術(shù)8/15/2025266．現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換方式有電路交換、分組交換、ATM異步傳送模式、幀中繼和多協(xié)議標(biāo)記交換（MPLS）技術(shù)。電路交換和分組交換是兩種不同的交換方式，是代表兩大范疇的傳送模式，幀中繼和ATM異步傳送模式則屬于快速分組交換的范疇。8/15/202527

連接建立后，無(wú)信息傳送時(shí)也需占電路，電路利用率低；要預(yù)先建立連接，有一定的連接建立時(shí)延，通路建立后可實(shí)時(shí)傳送信息，傳輸時(shí)延一般可以不計(jì)；無(wú)差錯(cuò)控制措施。因此，電路交換：適合于電話交換、文件傳送及高速傳真，不適合突發(fā)業(yè)務(wù)和對(duì)差錯(cuò)敏感的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

電路交換——circuitswitching

固定分配帶寬的交換方式：8/15/202528它是將需要傳送的信息劃分為一定長(zhǎng)度的包，也稱為分組，以分組為單位進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的。而每個(gè)分組信息都包含源地址和目的地址的標(biāo)識(shí)，在傳送數(shù)據(jù)分組之前，必須首先建立虛電路，然后依序傳送。 分組交換最基本的思想就是實(shí)現(xiàn)通信資源的共享。適合數(shù)據(jù)通信。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)幾乎全部采用分組交換。分組交換——packetswitching存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的交換方式：8/15/202529

幀中繼(FrameRelay，F(xiàn)R)技術(shù)是在OSI第二層上用簡(jiǎn)化的方法傳送和交換數(shù)據(jù)單元的一種技術(shù)。

ATM（AsynchronousTransferMode）即異步轉(zhuǎn)移模式的縮寫，是電信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一個(gè)重要技術(shù)，是為解決遠(yuǎn)程通信時(shí)兼容電路交換和分組交換而設(shè)計(jì)的技術(shù)體系。快速分組交換：為盡量簡(jiǎn)化協(xié)議，只具有核心的網(wǎng)絡(luò)功能,以提供高速、高吞吐量和低時(shí)延服務(wù)的交換方式。8/15/202530

通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)等相結(jié)合是現(xiàn)代通信技術(shù)的典型標(biāo)志。隨著電力系統(tǒng)信息化的興起，電力系統(tǒng)通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)可概括為數(shù)字化、綜合化、寬帶化、智能化和個(gè)人化。電力系統(tǒng)通信技術(shù)大發(fā)展時(shí)代已經(jīng)開始。現(xiàn)代通信發(fā)展趨勢(shì)8/15/202531緒論小結(jié)電力系統(tǒng)通信網(wǎng)的特點(diǎn)電力數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的分層：核心層，匯聚層，接入層電力系統(tǒng)通信技術(shù)的發(fā)展歷程和主要特點(diǎn)電力特種光纜：地線復(fù)合光纜OPGW(OpticalPowerGroundedWaveguide）無(wú)金屬/全介質(zhì)自承式光纜ADSS

(All

Dielectric

Self-Support)纏繞式光纜GWWOP（GroundWireWrappedOpticalFiberCable）8/15/2025328/15/202533第二章通信基礎(chǔ)知識(shí)通信的基本概念與基本問(wèn)題信號(hào)分析基礎(chǔ)通信中的調(diào)制技術(shù)通信中的編碼技術(shù)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)通信中的復(fù)用和多址技術(shù)8/15/202534第一節(jié)通信的基本概念與基本問(wèn)題

一、通信系統(tǒng)模型通信系統(tǒng)的一般模型圖1-1模擬通信系統(tǒng)的模型圖2-18/15/2025352.數(shù)字通信系統(tǒng)模型信道中傳輸模擬信號(hào)的系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng)。信道中傳輸數(shù)字信號(hào)的系統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)。圖2-2圖2-18/15/202536信源編碼：sourcecoding

1減少碼元數(shù)目，降低碼元速率：（有效）數(shù)據(jù)壓縮2模擬信號(hào)數(shù)字化信道編碼：channelcoding降低誤碼率（準(zhǔn)確）8/15/202537二、通信系統(tǒng)的分類（二）按調(diào)制方式不同分類基帶傳輸系統(tǒng)——不經(jīng)過(guò)調(diào)制直接傳輸廣義的頻帶傳輸系統(tǒng)（或稱載波傳輸）——經(jīng)過(guò)調(diào)制，有頻譜搬移可采用表2-1所示的各種調(diào)制方式。8/15/2025388/15/202539（三）按傳輸信號(hào)的特征分類按照信道中所傳輸?shù)氖悄M信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分成模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。8/15/202540（四）按傳送信號(hào)的復(fù)用方式分類傳輸多路信號(hào)有頻分復(fù)用（FDM）、時(shí)分復(fù)用（TDM）、碼分復(fù)用（CDM）、波分復(fù)用（WDM）和空分復(fù)用（SDM）。頻分復(fù)用（FrequencyDivisionmultiplexing） ——用頻譜搬移的方法使不同信號(hào)占據(jù)不同頻率范圍；時(shí)分復(fù)用（TimeDivisionmultiplexing） ——是用脈沖調(diào)制的方法使不同信號(hào)占據(jù)不同的時(shí)間區(qū)間；碼分復(fù)用（CodeDivisionmultiplexing） ——是用正交的脈沖序列分別攜帶不同信號(hào)。8/15/202541傳統(tǒng)的模擬通信中通常采用頻分復(fù)用隨著數(shù)字通信的發(fā)展，時(shí)分復(fù)用通信系統(tǒng)的應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛碼分復(fù)用主要用于移動(dòng)通信系統(tǒng)波分復(fù)用WDM主要用于光纖通信--WavelengthDivisionmultiplexing衛(wèi)星通信中還有空分復(fù)用（SDM）--SpaceDivisionmultiplexing（四）按傳送信號(hào)的復(fù)用方式分類8/15/202542四、信息及其度量通信的目的在于傳輸信息信息進(jìn)行定量的描述——信息量（一）信息量離散消息xi攜帶的信息量為：?jiǎn)挝挥蓪?duì)數(shù)的底來(lái)確定：（1）對(duì)數(shù)以2為底時(shí)，單位為比特(bit)。（2）對(duì)數(shù)以e為底時(shí)，單位為奈特(nit)。（3）對(duì)數(shù)以10為底時(shí)，單位為哈特萊(Hartley)。其中比特使用較多。8/15/202543（二）平均信息量(也稱信源熵)離散信源的平均信息量為：對(duì)于連續(xù)信源，其信源熵為：8/15/202544五、通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)從研究信息傳輸?shù)慕嵌葋?lái)說(shuō)，主要性能指標(biāo)有兩個(gè)

有效性:速度——即給定信道內(nèi)所傳輸?shù)男畔?nèi)容多少

可靠性:質(zhì)量——即接收信息的準(zhǔn)確程度

二者是一對(duì)矛盾，兩個(gè)主要性能指標(biāo)對(duì)于不同通信系統(tǒng)，具體表現(xiàn)也不同。8/15/202545（一）模擬通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)1．有效性

每路信號(hào)所需的傳輸頻帶，(簡(jiǎn)稱帶寬B)， 傳輸信號(hào)的帶寬B越小，占用信道帶寬越少，在給定信道時(shí)容納的傳輸路數(shù)越多，有效性越好。2．可靠性

接收端的最終輸出信號(hào)噪聲功率比(簡(jiǎn)稱信噪比S/N或SNR—SignalNoiseRatio)

ro↑，系統(tǒng)可靠性能越好！r0=解調(diào)器輸出有用信號(hào)功率解調(diào)器輸出噪聲平均功率8/15/202546模擬通信系統(tǒng)主要性能指標(biāo)有效性：信號(hào)的帶寬可靠性：信噪比工程實(shí)現(xiàn)：帶寬3種定義：3dB帶寬、百分比帶寬和等效矩形帶寬對(duì)同一信號(hào)，所需的帶寬越窄，則有效性越好信噪比信噪比定義為信號(hào)功率與噪聲功率之比，即8/15/202547（二）數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)1．有效性——傳輸速率衡量（1）碼元傳輸速率(RB)。簡(jiǎn)稱傳碼率，又稱波特率，單位時(shí)間能夠傳送的碼元數(shù)，單位波特Baud。

若TB（秒，S）為每個(gè)碼元傳輸所占用的時(shí)間，則RB=1/TB(波特，Baud)?！a元/秒

碼元為二進(jìn)制，則RB對(duì)應(yīng)RB2，碼元為M進(jìn)制，則RB對(duì)應(yīng)RBM，RB2=RBM·log2M（2）信息傳輸速率(Rb)。簡(jiǎn)稱傳信率，又稱比特率，單位時(shí)間能夠傳送的平均信息量，單位為bit/s或bps。傳碼率和傳信率的關(guān)系：Rb=RB·log2M比特/秒RB<=Rb8/15/202548碼元速率和信息速率的關(guān)系

Rb=RB·log2M=2RB1001001101111000當(dāng)碼元寬度相同時(shí)，多進(jìn)制碼元比二進(jìn)制碼元傳輸?shù)男畔⒘看蟆?/p>

當(dāng)傳送的信息量相同時(shí)，多進(jìn)制碼元比二進(jìn)制碼元的碼元傳輸速率低。

8/15/202549數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性：頻帶利用率η單位頻帶內(nèi)的碼元/信息傳輸速率η=RB/B(Baud/Hz)或η=Rb/B[b/(s·Hz)]能量利用率傳輸每一比特所需的信號(hào)能量8/15/2025502．可靠性用差錯(cuò)概率衡量，分為：（1）

（2）。誤比特率（誤信率）

誤碼率（誤符號(hào)率）

注：傳輸、調(diào)制、接收方式若不同，則有不同的誤碼率和誤信率8/15/202551六、信道容量與香農(nóng)公式信道容量C——信道中無(wú)差錯(cuò)傳輸信息的最大速率bps，分為連續(xù)信道的信道容量和離散信道的信道容量。信息傳輸速率R<=C對(duì)于連續(xù)信道的信道容量，著名香農(nóng)公式（ShannonLaw）

（2-1）式中：S為信號(hào)的功率；B為信道帶寬；S/N為信道信噪比；no為噪聲功率譜密度。8/15/202552關(guān)于香農(nóng)公式的說(shuō)明式中：S為信號(hào)的功率（W）；B為信道帶寬（Hz）；no為噪聲功率譜密度——三要素。8/15/202553通信原理模擬調(diào)制系統(tǒng)8/15/202554本節(jié)提要概述線性調(diào)制振幅調(diào)制（AM）雙邊帶調(diào)制（DSB-SC）單邊帶調(diào)制（SSB）殘留邊帶調(diào)制（VSB）非線性調(diào)制角調(diào)制基本原理頻率調(diào)制（FM）相位調(diào)制（PM）modulation8/15/2025553.1概述兩類調(diào)制線性調(diào)制：已調(diào)信號(hào)頻譜與調(diào)制信號(hào)頻譜呈線性關(guān)系

注：是調(diào)制前后信號(hào)頻譜只有位置變化，呈線性搬移關(guān)系(不是線性變換)。非線性調(diào)制：

已調(diào)信號(hào)頻譜與調(diào)制信號(hào)頻譜沒(méi)有線性關(guān)系8/15/202556調(diào)制的目的實(shí)現(xiàn)信號(hào)的頻譜搬移。實(shí)現(xiàn)信道多路復(fù)用，提高信道的頻帶利用率。提高信號(hào)的抗干擾性能。8/15/2025573.1概述正弦波三要素載波：c

(t)=Acos(

0t+

0)A為幅度

0為角頻率，載波頻率

0為相位三種基本調(diào)制方法幅度調(diào)制頻率調(diào)制相位調(diào)制8/15/2025583.2線性調(diào)制乘法器輸出信號(hào)的頻譜圖下邊帶上邊帶下邊帶上邊帶OO8/15/2025593.2.1幅度調(diào)制（AmplitudeModulation,AM）

k<1，正常調(diào)幅k=1，滿調(diào)幅，也稱臨界調(diào)幅k>1，過(guò)調(diào)幅8/15/202560AM小結(jié)優(yōu)點(diǎn)：接收設(shè)備簡(jiǎn)單，解調(diào)方便（包絡(luò)檢波）；缺點(diǎn)：功率利用率低（發(fā)射功率大）抗干擾能力差，（在傳輸中如果載波受到信道的選擇性衰落，則在包絡(luò)檢波時(shí)會(huì)出現(xiàn)過(guò)調(diào)失真）信號(hào)頻帶較寬B=2fm,頻帶利用率不高（含上下邊帶）。因此AM制式用于通信質(zhì)量要求不高的場(chǎng)合，目前主要用在中波和短波的調(diào)幅廣播中。

8/15/2025613.2.2雙邊帶調(diào)幅(DSB-SC)

（Doublesideband—suppressedcarrier）雙邊帶調(diào)幅(DSB)的原理幅度調(diào)制信號(hào)的缺點(diǎn)：信號(hào)的能量利用率低雙邊帶調(diào)幅(DSB)的特點(diǎn)：沒(méi)有載波分量全稱：抑制載波的雙邊帶調(diào)制雙邊帶調(diào)幅(DSB)的優(yōu)點(diǎn)：信號(hào)的能量利用率高雙邊帶調(diào)幅(DSB)信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式8/15/2025623.2.2雙邊帶調(diào)幅(DSB)波形8/15/2025633.2.2雙邊帶調(diào)幅(DSB)雙邊帶調(diào)幅(DSB)信號(hào)的頻域表達(dá)式及頻譜下邊帶上邊帶下邊帶上邊帶OO8/15/2025643.2.2雙邊帶調(diào)幅(DSB)雙邊帶調(diào)幅(DSB)信號(hào)的調(diào)制器雙邊帶調(diào)幅(DSB)信號(hào)的解調(diào)器——相干解調(diào)器Acos(

0t)本地載波cos(

0t)低通濾波器8/15/202565(DSB－SC)的特點(diǎn)節(jié)省了載波功率，功率利用率提高（已調(diào)信號(hào)中無(wú)載波分量，抑制載波）帶寬B=2fm

雙邊帶，上下邊帶完全對(duì)稱8/15/2025663.2.3單邊帶調(diào)制(SSB)（Singlesideband）SDSB(

f

)的上下兩個(gè)邊帶對(duì)稱，這意味著一個(gè)邊帶就包含了調(diào)制信號(hào)m(t)的全部信息。單邊帶調(diào)制只發(fā)送其中一個(gè)邊帶，濾掉另一個(gè)邊帶，從而提高通信的有效性。單邊帶(SSB)調(diào)制器Acos(

0t)單邊帶濾波器8/15/2025673.2.3單邊帶調(diào)制(SSB)上邊帶調(diào)制的頻譜分析OOO8/15/2025683.2.3單邊帶調(diào)制(SSB)下邊帶調(diào)制的頻譜分析OOO8/15/202569單邊帶調(diào)制的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：具有最窄的傳輸帶寬B=fm，信道利用率最高缺點(diǎn)：電力實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，技術(shù)要求高解調(diào)是要求同步誤差要小應(yīng)用：載波通信，微波多路通信8/15/2025703.2.4殘留邊帶調(diào)制(VSB)（VestigialSideBand）殘留邊帶調(diào)制(VSB)的原理有直流分量的信號(hào)無(wú)法用單邊帶調(diào)制。殘留邊帶調(diào)制是一種SSB和DSB之間的折衷方法。殘留邊帶(VSB)調(diào)制器Acos(

0t)殘留邊帶濾波器O8/15/2025713.2.4殘留邊帶調(diào)制(VSB)殘留邊帶調(diào)制(VSB)的頻譜分析OOO8/15/2025723.2.4殘留邊帶調(diào)制(VSB)殘留邊帶濾波器系統(tǒng)函數(shù)的約束條件殘留邊帶濾波器:在載頻處互補(bǔ)對(duì)稱

OOHVSB(

f+f0)+HVSB(

f

f0)=1,|f|≤fmaxconstraint8/15/2025734殘留邊帶調(diào)制(VSB)特點(diǎn)VSB是一種SSB和DSB之間的折衷方法。通過(guò)附加足夠大載波（VSB+C）方法，就可以包絡(luò)檢波解調(diào)信號(hào)。綜合AM/SSB/VSB三者優(yōu)點(diǎn)。廣泛用于商用電視廣播系統(tǒng)。8/15/202574（二）非線性調(diào)制非線性調(diào)制：已調(diào)信號(hào)的頻譜不再僅是調(diào)制信號(hào)頻譜的線性搬移，而產(chǎn)生出許多新的頻率成分。角度調(diào)制屬于非線性調(diào)制

8/15/202575非線性調(diào)制角調(diào)制的基本概念瞬時(shí)頻率瞬時(shí)相角載波信號(hào)瞬時(shí)相角8/15/202576三、數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制：調(diào)制信號(hào)為數(shù)字形式，又稱為鍵控：狀態(tài)切換時(shí)，類似于對(duì)載波進(jìn)行開關(guān)控制。三種基本形式：調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相又稱為：幅移鍵控、頻移鍵控、相移鍵控或移幅鍵控、移頻鍵控、移相鍵控

可分為二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制和多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制。（一）二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制

8/15/2025771．二進(jìn)制幅移鍵控（2ASK）

(2Amplitudeshiftkeying）2ASK——正弦載波的幅度隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)而變化的數(shù)字調(diào)制方式?？杀硎緸?/p>

調(diào)制基帶信號(hào)：隨機(jī)脈沖序列載波信號(hào)：

已調(diào)信號(hào)：8/15/2025781．二進(jìn)制幅移鍵控（2ASK）

(2Amplitudeshiftkeying）2ASK已調(diào)信號(hào)時(shí)域波形2ASK又稱為：通斷鍵控（OOK）（OnOffkeying）8/15/2025791．二進(jìn)制幅移鍵控（2ASK）

(2Amplitudeshiftkeying）帶寬B2ASK=2Rb

8/15/2025801．二進(jìn)制移幅鍵控（2ASK）

(2Amplitudeshiftkeying）2ASK:

其它數(shù)字傳輸?shù)幕A(chǔ)早期低速傳輸中使用抗噪聲能力差（對(duì)信道衰減敏感）8/15/2025812．二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）

(2Frequencyshiftkeying）2FSK:正弦載波的頻率隨二進(jìn)制基帶信號(hào)在f1和f2兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化若二進(jìn)制基帶信號(hào)的1符號(hào)

載波頻率f1，0符號(hào)

f2，則2FSK的時(shí)域表達(dá)式為1111000數(shù)字基帶信號(hào)2FSK信號(hào)8/15/2025822．二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）

(2Frequencyshiftkeying）一個(gè)2FSK信號(hào)可表示成兩個(gè)2ASK信號(hào)之和帶寬B2FSK=2Rb+|f2-f1|2FSK信號(hào)8/15/2025833．二進(jìn)制移相鍵控2PSK

(2Phaseshiftkeying）相位不確定性——“相位模糊”;倒向；倒π

相干解調(diào)中，從PSK信號(hào)中提取本地載波（與原載波同頻同相），但由于同步不完善，存在相位偏差。初始相位可能為0，也可能為

。2PSK信號(hào)本地載波相位為0本地載波相位為

8/15/2025844．二進(jìn)制差分相位鍵控（2DPSK）

（2DifferentialPhaseshiftkeying）為了解決2PSK信號(hào)解調(diào)過(guò)程的反向工作問(wèn)題，提出了二進(jìn)制差分相位鍵控(2DPSK)。差分：絕對(duì)碼：相對(duì)碼：8/15/2025854．二進(jìn)制差分相位鍵控（2DPSK）

（2DifferentialPhaseshiftkeying）基帶信號(hào)絕對(duì)碼an10110100111相對(duì)碼

bn01101100010

12DPSK信號(hào)0

0

000

0

2DPSK信號(hào)

00

00

0

0

：——前后相鄰碼元的載波相位差0有“1”有變化信息：：0“”1“8/15/2025861001101010101011載波2DPSK信號(hào)絕對(duì)碼an相對(duì)碼bntttt8/15/202587DPSK信號(hào)的頻譜和帶寬

無(wú)論是2PSK還是2DPSK信號(hào)，就波形本身而言，它們都可以等效成雙極性信號(hào)作用下的調(diào)幅信號(hào)，無(wú)非是一對(duì)倒相信號(hào)的序列。有以下結(jié)論：（1）2DPSK與2PSK有相同的功率譜；（2）它們的帶寬和頻帶利用率均相同。

8/15/202588二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較

設(shè)碼元寬度Ts

，則：----2ASK，2PSK的頻帶利用率一致----2FSK頻帶利用率最低B2FSK=︳f2–f1︳+2/Ts＞2BbB2ASK=B2PSK=2/Ts=2Bb1頻帶利用率方面

---以已調(diào)信號(hào)有效頻帶寬度衡量8/15/202589二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較

2.誤碼率

對(duì)二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能做如下兩個(gè)方面的比較：

（1）同一調(diào)制方式不同檢測(cè)方法的比較

對(duì)于同一調(diào)制方式不同檢測(cè)方法，相干檢測(cè)的抗噪聲性能優(yōu)于非相干檢測(cè)。

8/15/202590

（2）同一檢測(cè)方法不同調(diào)制方式的比較在相同誤碼率的條件下，對(duì)信噪比的要求是：

2PSK<2DPSK<2FSK<2ASK；

6

30369121518110

110

210

310

410

510

610

7信噪比r(dB)Pe相干2DPSK非相干2DPSK相干2PSK相干FSK非相干FSK相干ASK非相干ASK8/15/202591

3.對(duì)信道特性變化的敏感性信道特性變化的靈敏度對(duì)最佳判決門限有一定的影響。

2ASK系統(tǒng)最差。2FSK系統(tǒng)和2PSK系統(tǒng)較好。

4.設(shè)備的復(fù)雜程度

相干接收機(jī)設(shè)備較復(fù)雜（因C(t)的提取困難）

2ASK<2FSK<2PSK<2DPSK8/15/202592（二）多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)

二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)是數(shù)字通信系統(tǒng)最基本的方式優(yōu)點(diǎn)：具有較好的抗干擾能力。缺點(diǎn)：頻帶利用率較低，使其在實(shí)際應(yīng)用中受到一些限制。為了提高頻帶利用率，通常采用多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)。其代價(jià)是增加信號(hào)功率和實(shí)現(xiàn)上的復(fù)雜性。信息傳輸速率Rb、碼元傳輸速率RB和進(jìn)制數(shù)M關(guān)系：RB=Rb/log2M1）Rb不變時(shí)，通過(guò)M↗，可以使RB

↙，從而使信號(hào)B↙，節(jié)約頻帶資源，提高系統(tǒng)頻帶利用率。2）RB不變時(shí)，通過(guò)M↗，可以使Rb↗，提高有效性。8/15/202593但是隨著M增大，接收端判決時(shí)信號(hào)之間距離變小，誤判可能性大，誤碼率Pe增大，可靠性變差；多進(jìn)制:提高頻帶利用率;有效性變好8/15/202594多進(jìn)制振幅鍵控（MASK）MASK信號(hào)的時(shí)間波形tA(t)ts4ASK(t)1320102301multi-levelsignal∵缺點(diǎn):抗干擾，抗衰落能力差！∴少用！8/15/202595多進(jìn)制頻移鍵控（MFSK）MFSK信號(hào)的時(shí)間波形ts

4FSK(t)tA(t)基帶信號(hào)MFSK信號(hào)8/15/202596MPSK原理MPSK信號(hào)的碼元0,1,,M

1分別用M種不同相位的正弦波表示。8/15/202597多進(jìn)制相移鍵控（MPSK）：

碼元0,1,,M

1分別用M種不同相位的正弦波表示。MPSK信號(hào)的星座圖表示M=40100111010110001方式A方式BM=81001110000100010111101010001001011111100100110018/15/2025986.7.3多進(jìn)制相移鍵控（MPSK）QPSK信號(hào)的相位選擇調(diào)制M=4串并轉(zhuǎn)換選相電路四相載波發(fā)生器帶通濾波A(t)s

QPSK(t)8/15/202599QPSK相位選擇調(diào)制各點(diǎn)波形11110000sQPSK(t)01001110tttttt8/15/2025100問(wèn)題的提出

8/15/2025101振幅相位聯(lián)合鍵控

（APK:amplitudephasekeying)基本原理

A

i和

i可取M個(gè)離散值。APK信號(hào)的正交分解

Xi和Yi

分別為同相分量和正交分量。APK信號(hào)-----

正交振幅調(diào)制QAM(QuadratureAmplitudeModulation)QPSK信號(hào)是一種最簡(jiǎn)單的QAM信號(hào)8/15/2025102（三）其它數(shù)字調(diào)制方式1．正交振幅調(diào)制(QAM)(QuadratureAmplitudeModulation)——是用兩個(gè)獨(dú)立的基帶數(shù)字信號(hào)對(duì)兩個(gè)相互正交的同頻載波進(jìn)行抑制載波的雙邊帶調(diào)制，利用這種已調(diào)信號(hào)在同一帶寬內(nèi)頻譜正交的性質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)兩路并行的數(shù)字信息傳輸是一種頻譜利用率很高的調(diào)制方式，其在數(shù)字微波通信系統(tǒng)、有線電視網(wǎng)絡(luò)高速數(shù)據(jù)傳輸、衛(wèi)星通信系統(tǒng)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。MQAM系統(tǒng)的抗干擾能力優(yōu)于MPSK（M>4)。8/15/20251031正交振幅調(diào)制(QAM)

——振幅相位聯(lián)合鍵控16PSK和16QAM信號(hào)的星座圖16PSK星座圖16QAM星座圖1種幅度16種相位3種幅度12種相位8/15/20251042．最小移頻鍵控(MSK)FSK/PSK，由于已調(diào)信號(hào)包絡(luò)恒定，因此有利于在非線性特性的信道中傳輸。由于一般移頻鍵控信號(hào)相位不連續(xù)、頻偏較大等原因，使其頻譜利用率較低。最小移頻鍵控MSK(MinimumFrequencyShiftKeying，有時(shí)也稱為快速移頻鍵控FFSK)是二進(jìn)制連續(xù)相位FSK的一種特殊形式，它比2PSK有更高的頻譜利用率，并且有更強(qiáng)的抗噪聲性能，從而得到了廣泛的應(yīng)用。8/15/20251052．最小移頻鍵控(MSK)

(MinimumFrequencyShiftKeying)

（FastFrequencyShiftKeying）最小：最小的調(diào)制指數(shù)（0.5）獲得正交信號(hào)

快速：比PSK傳送更多的比特速率8/15/20251063．高斯最小移頻鍵控(GMSK)由上面分析可知，MSK調(diào)制方式的突出優(yōu)點(diǎn)是已調(diào)信號(hào)具有恒定包絡(luò)，且功率譜在主瓣以外衰減較快。但是，在移動(dòng)通信中，對(duì)信號(hào)帶外輻射功率的限制十分嚴(yán)格，一般要求必須衰減70dB以上。從MSK信號(hào)的功率譜可以看出，MSK信號(hào)仍不能滿足這樣的要求。高斯最小移頻鍵控(GMSK)就是針對(duì)上述要求提出來(lái)的。GMSK調(diào)制方式能滿足移動(dòng)通信環(huán)境下對(duì)鄰道干擾的嚴(yán)格要求，它以其良好的性能而被泛歐數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)所采用。8/15/20251074．正交頻分復(fù)用（OFDM）前面所討論的數(shù)字調(diào)制解調(diào)方式都是屬于串行體制，和串行體制相對(duì)應(yīng)的一種體制是并行體制。它是將高速率的信息數(shù)據(jù)流經(jīng)串/并變換，分割為若干路低速率并行數(shù)據(jù)流，然后每路低速率數(shù)據(jù)采用一個(gè)獨(dú)立的載波調(diào)制并疊加在一起構(gòu)成發(fā)送信號(hào)，這種系統(tǒng)也稱為多載波傳輸系統(tǒng)。在并行體制中，正交頻分復(fù)用OFDM方式是一種高效調(diào)制技術(shù)，它具有較強(qiáng)的抗多徑傳播和頻率選擇性衰落的能力以及較高的頻譜利用率，因此得到了深入的研究。OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)系統(tǒng)已成功地應(yīng)用于接入網(wǎng)中的高速數(shù)字環(huán)路HDSL、非對(duì)稱數(shù)字環(huán)路ADSL，高清晰度電視HDTV的地面廣播系統(tǒng)。在移動(dòng)通信領(lǐng)域，OFDM是第三代、第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)準(zhǔn)備采用的技術(shù)之一。OFDM是一種高效調(diào)制技術(shù)，其基本原理是將發(fā)送的數(shù)據(jù)流分散到許多個(gè)子載波上，使各子載波的信號(hào)速率大為降低，從而能夠提高抗多徑和抗衰落的能力。為了提高頻譜利用率，OFDM方式中各子載波頻譜有重疊，但保持相互正交，在接收端通過(guò)相關(guān)解調(diào)技術(shù)分離出各子載波，同時(shí)消除碼間干擾的影響。8/15/2025108通信中的編碼技術(shù)8/15/2025109第四節(jié)通信中的編碼技術(shù)信源編碼減少碼元數(shù)目和降低碼元速率，即數(shù)據(jù)壓縮。模擬語(yǔ)音信號(hào)數(shù)字化，即模擬信號(hào)的數(shù)字化傳輸。脈沖編碼調(diào)制(PCM)和增量調(diào)(ΔM)、ADPCM等。

信道編碼差錯(cuò)控制，“抗干擾編碼”，檢錯(cuò)和糾錯(cuò)8/15/2025110一、信源編碼

模擬信號(hào)的數(shù)字化傳輸，三個(gè)步驟：（1）把模擬信號(hào)數(shù)字化，即模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）；（2）進(jìn)行數(shù)字方式傳輸；（3）把數(shù)字信號(hào)還原為模擬信號(hào)，即數(shù)模轉(zhuǎn)換（D/A）。

模擬信號(hào)數(shù)字化的兩大類編碼方法：波形編碼：比特率通常在16kb/s~64kb/s范圍內(nèi)，接收端重建信號(hào)的質(zhì)量好參數(shù)編碼：提取語(yǔ)音信號(hào)的特征參數(shù)，變換成數(shù)字代碼，其比特率在16kb/s以下，但接收端重建信號(hào)的質(zhì)量不夠好8/15/2025111常用的波形編碼方法有PCM（脈沖編碼調(diào)制）和ΔM。采用PCM的模擬信號(hào)數(shù)字傳輸系統(tǒng)如圖，8/15/2025112數(shù)字化方法抽樣：信號(hào)自變量的離散化（抽樣定理）量化：信號(hào)幅值的離散化（均勻，非均勻）編碼(碼位，碼型）數(shù)字信號(hào)···01001011···抽樣量化編碼模擬信號(hào)8/15/2025113低通模擬信號(hào)的抽樣低通抽樣定理設(shè)一個(gè)帶寬有限模擬信號(hào)s

(t)的最高頻率為fH，若抽樣頻率fs

≥2fH，則可以由其抽樣信號(hào)序列sk(t)無(wú)失真地恢復(fù)原始信號(hào)s

(t)。奈奎斯特頻率

fs

=2fH稱為奈奎斯特頻率。8/15/2025114帶通模擬信號(hào)的抽樣帶通信號(hào)設(shè)信號(hào)頻譜的高端截止頻率為fH，低端截止頻率為fL，帶寬B。帶通信號(hào)的帶寬遠(yuǎn)小于信號(hào)的中心頻率。B<<f0f8/15/2025115帶通模擬信號(hào)的抽樣帶通抽樣定理2若fH=nB+kB,0<k<1則最小抽樣頻率fs=?

滿足整數(shù)倍關(guān)系：nfs=2（nB+kB）

則可以由抽樣信號(hào)序列

sk(t)

無(wú)失真地恢復(fù)原信號(hào)

s

(t)。式中，B=fH

?

fL，

fH/

B=n+k，

n為不超過(guò)fH/

B的最大整數(shù)，0≤k<1。8/15/2025116抽樣的量化量化的基本概念量化是模擬信號(hào)數(shù)字化的第二個(gè)步驟對(duì)信號(hào)幅度進(jìn)行離散化處理的過(guò)程稱為量化量化過(guò)程必然會(huì)引入誤差，稱為量化誤差數(shù)字信號(hào)···01001011···抽樣量化編碼模擬信號(hào)8/15/2025117二、信道編碼和差錯(cuò)控制8/15/2025118概述信道編碼目的：提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃苑椒ǎ涸黾佣嘤啾忍夭铄e(cuò)控制發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤糾正錯(cuò)誤8/15/2025119差錯(cuò)控制技術(shù)的種類：檢錯(cuò)重發(fā)方式。又稱自動(dòng)請(qǐng)求重傳方式，記作ARQ(AutomaticRepeatRequest)。前向糾錯(cuò)FECforwarderrorcorrection(FEC)混合糾錯(cuò)方式HEC(HybridErrorCorrection)是FEC和ARQ方式的結(jié)合8/15/2025120糾錯(cuò)編碼的分類

（1）按照信道編碼的不同功能，可以將它分為檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼。檢錯(cuò)不一定糾錯(cuò)，糾錯(cuò)一定能檢錯(cuò)（2）按照信息碼元和監(jiān)督碼元之間的檢驗(yàn)關(guān)系，可以將它分為線性和非線性碼。

（3）按照信息碼元和監(jiān)督碼元之間的約束方式不同，可以將它分為分組碼和卷積碼。

隨著數(shù)字通信系統(tǒng)的發(fā)展，可以將信道編碼器和調(diào)制器統(tǒng)一起來(lái)綜合設(shè)計(jì)，這就是所謂的網(wǎng)格編碼調(diào)制。

8/15/2025121糾錯(cuò)編碼的基本原理1、分組碼

表示為（n，k）,n表示碼組的長(zhǎng)度；k信息的長(zhǎng)度；r=n-k表示監(jiān)督位長(zhǎng)度。幾個(gè)概念：10110碼長(zhǎng)：碼字中碼元的數(shù)目

碼重：碼字中非0數(shù)字的數(shù)目；3

碼距：兩個(gè)等長(zhǎng)碼字之間對(duì)應(yīng)位不同的數(shù)目，有時(shí)也稱作這兩個(gè)碼字的漢明距離。11000，10011d=3

最小碼距：在碼字集合中全體碼字之間距離的最小數(shù)值d0。糾錯(cuò)碼的抗干擾能力完全取決于許用碼字之間的距離，碼的最小距離越大，說(shuō)明碼字間的最小差別越大，抗干擾能力就越強(qiáng)。8/15/2025122分組碼的最小漢明距離為d02、檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力

（1）當(dāng)碼字用于檢測(cè)錯(cuò)誤時(shí)，如果要檢測(cè)e個(gè)錯(cuò)誤，則d0≥e+1；

8/15/20251232、檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力（2）當(dāng)碼字用于糾正錯(cuò)誤時(shí)，如果要糾正t個(gè)錯(cuò)誤，則d0≥2t+1；（3）若碼字用于糾t個(gè)錯(cuò)誤，同時(shí)檢e個(gè)錯(cuò)誤時(shí)（e>t），則

d0≥t+e+1。

8/15/2025124二、基帶數(shù)字信號(hào)的表示和傳輸字符的編碼方法基帶數(shù)字信號(hào)的波形基帶數(shù)字信號(hào)的碼型8/15/20251255.1概述數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)為一時(shí)間離散和幅度離散的序列在二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)中，幅度取

0

或

1

兩個(gè)值在M進(jìn)制數(shù)字信號(hào)中，幅度取0,1,…,M?1等M個(gè)值基帶數(shù)字信號(hào)基帶數(shù)字信號(hào)頻帶寬度與其中心頻率相當(dāng)基帶數(shù)字信號(hào)含有直流分量或大量的低頻分量基帶數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)囊鬄榱顺ブ绷鞣至亢皖l率很低的分量為了在接收端得到每個(gè)碼元的起止時(shí)刻信息為了使信號(hào)的頻譜和信道的傳輸特性相匹配8/15/20251265.2基帶數(shù)字信號(hào)的波形基帶數(shù)字波形的基本表示方法單極性波形：用正（負(fù)）電平和零電平分別表示1和0；雙極性波形：用正電平和負(fù)電平分別表示1和0；非歸零波形：在整個(gè)碼元周期T內(nèi)電平保持不變；歸零波形：在碼元周期T內(nèi)電平只持續(xù)一段時(shí)間，余下時(shí)間返回到零電平。四種基本數(shù)字波形單極性非歸零碼雙極性非歸零碼單極性歸零碼雙極性歸零碼8/15/20251275.2基帶數(shù)字信號(hào)的波形11111110000000+VV00?VV0+V0?V單極性非歸零碼雙極性非歸零碼單極性歸零碼雙極性歸零碼8/15/20251285.2基帶數(shù)字信號(hào)的波形差分波形用電平的跳變或不變，而不是電平值的高低，分別表示1和0。11111110000000“1”跳變差分波形“0”跳變差分波形8/15/20251295.2基帶數(shù)字信號(hào)的波形多電平波形用多種電平表示數(shù)字信號(hào)，稱為多電平波形，或多進(jìn)制波形。0010110111001001t8/15/20251305.3基帶數(shù)字信號(hào)的傳輸碼型傳輸碼型的要求低頻分量少無(wú)直流分量容易提取碼元定時(shí)信息頻帶寬度窄，或傳輸效率高抗干擾信能強(qiáng)，有一定的檢錯(cuò)能力與信源的統(tǒng)計(jì)特性無(wú)關(guān)實(shí)現(xiàn)代價(jià)低8/15/2025131二基帶數(shù)字信號(hào)的傳輸碼型AMI（傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼）AlternateMarkInversion(AMI)用三種取值的信號(hào)幅度表示二進(jìn)制碼。三種幅度的取值分別為：+V，0，?V。0用0電平表示；1交替地用+V和?V

的半占空比歸零碼表示。AMI的直流分量為零，能量集中在1/2碼元速率處，信號(hào)經(jīng)全波整流后可提取位定時(shí)信號(hào)。不足：原碼出現(xiàn)連“0”串時(shí)，提取定時(shí)信號(hào)困難。10110000000100100000018/15/2025132二基帶數(shù)字信號(hào)的傳輸碼型HDB3（3階高密度雙極性碼）HighDensityBipolar(HDB3)連續(xù)4個(gè)0，第4個(gè)0變換成V碼；V碼交替；V

碼應(yīng)與前鄰傳號(hào)碼極性相同；若無(wú)法保證極性相同，則第1個(gè)0變換成B

碼。A律PCM四次群以下的接口碼型10110000000100100000018/15/2025133HDB3（3階高密度雙極性碼）HighDensityBipolar(HDB3)HDB3碼的譯碼卻比較簡(jiǎn)單，同時(shí)它對(duì)定時(shí)信號(hào)的恢復(fù)是極為有利的。HDB3是CCITT推薦使用的碼之一。譯碼：確定V碼（與前一個(gè)非零碼同極性）；恢復(fù)4連0碼；將－1碼變成1碼。10110000000100100000018/15/2025134二基帶數(shù)字信號(hào)的傳輸碼型雙相碼biphasecode曼徹斯特碼（Manchestercode）用碼元中心正跳變表示0，負(fù)跳跳變表示1。含有位定時(shí)信息；雙極性，無(wú)直流分量；頻帶較寬；易實(shí)現(xiàn)（時(shí)鐘脈沖與單極性非歸零碼相異或）。多用于以太網(wǎng)。缺點(diǎn)：頻帶利用率低111111100000008/15/2025135二基帶數(shù)字信號(hào)的傳輸碼型CMI碼1交替地用高、低電平表示；0用碼元中心正跳變表示。因0和1的高、低電平都是交替出現(xiàn)的，故CMI碼無(wú)直流分量；易于提取位定時(shí)信號(hào)；實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。

1)有較多的電平躍變，定時(shí)信息豐富2)CCITT推薦的PCM高次群接口碼型111111100000008/15/2025136三基帶數(shù)字信號(hào)傳輸與碼間串?dāng)_奈奎斯特第一準(zhǔn)則當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的頻率響應(yīng)H(f)滿足則可在輸出的采樣點(diǎn)上消除碼間串?dāng)_。H(f)fW

W顯然，理想低通傳輸函數(shù)具有最大的頻帶利用率，其值為2Baud/Hz。8/15/2025137138第六節(jié)

多路復(fù)用和多址技術(shù)多路復(fù)用目的：多路信號(hào)同時(shí)在同一信道中傳輸3種多路復(fù)用基本方法：頻分復(fù)用（FDM：frequencydivisionmultiplexing）時(shí)分復(fù)用（TDM：timedivisionmultiplexing）碼分復(fù)用（CDM：codedivisionmultiplexing）3種多路復(fù)用新方法：空分復(fù)用(SDW：space)極化復(fù)用(PDW：polarization)波分復(fù)用(WDM：wave)8/15/2025