2學(xué)習(xí)完本章，你應(yīng)重點(diǎn)掌握以下內(nèi)容：

信源編碼的概念和目的差錯(cuò)控制編碼的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)原理線性分組碼及漢明碼的編解碼（監(jiān)督矩陣和生成矩陣）卷積碼的編碼及圖解表示本章學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)指南3

通過漢明碼的編碼理論引出數(shù)學(xué)家理查德漢明發(fā)現(xiàn)漢明碼的故事，引導(dǎo)學(xué)生勤于思考、善于思考，培養(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣，不畏困難，迎難而上的學(xué)習(xí)精神。

堅(jiān)持學(xué)生為主體的教學(xué)理念，在老師指導(dǎo)下，學(xué)生以合作學(xué)習(xí)小組的方式尋找和信道編碼知識(shí)相關(guān)的中國(guó)新技術(shù)應(yīng)用，以學(xué)生的視角講好通信領(lǐng)域的中國(guó)故事，在沉浸式的教育活動(dòng)中，讓學(xué)生體會(huì)到國(guó)家的強(qiáng)大和科技發(fā)展的動(dòng)力，將社會(huì)使命和思想體悟根植于學(xué)生心目中。本章素質(zhì)目標(biāo)學(xué)習(xí)指南2025/12/244

信道編碼（channelcoding）是為了提高通信系統(tǒng)傳輸可靠性而進(jìn)行的一種信號(hào)變換。

差錯(cuò)控制編碼糾錯(cuò)編碼可靠性編碼抗干擾編碼

教學(xué)要點(diǎn)

差錯(cuò)控制編碼概念差錯(cuò)控制的基本方式差錯(cuò)控制編碼分類

差錯(cuò)控制編碼基本原理差錯(cuò)控制編碼概述信號(hào)傳輸如何達(dá)到一定的誤比特率要求？合理設(shè)計(jì)基帶信號(hào)選擇調(diào)制解調(diào)方式時(shí)頻域均衡

但如果不能滿足誤比特率的要求，就必須采用信道編碼。差錯(cuò)編碼

附加監(jiān)督位：在數(shù)據(jù)塊中加入一些冗余信息，使數(shù)據(jù)塊中的各個(gè)比特建立起某種形式的關(guān)聯(lián)，接收端通過驗(yàn)證這種關(guān)聯(lián)關(guān)系是否存在，來判斷數(shù)據(jù)在傳輸過程中有沒有出錯(cuò)。

差錯(cuò)編碼：在數(shù)據(jù)塊中加入冗余信息的過程。數(shù)字通信中引入差錯(cuò)控制機(jī)制的原因

在實(shí)際信道上傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)，由于信道傳輸特性的不理想及加性噪聲的影響，接收端所收到的數(shù)字信號(hào)不可避免地會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。為了在已知信噪比情況下達(dá)到一定的誤比特率指標(biāo)，首先應(yīng)該合理設(shè)計(jì)基帶信號(hào)，選擇調(diào)制解調(diào)方式，采用時(shí)、頻域均衡，使誤比特率盡可能降低。但若誤比特率仍不能滿足要求，則必須采用信道編碼（即差錯(cuò)控制編碼），才能將誤比特率進(jìn)一步降低，以滿足通信系統(tǒng)的指標(biāo)要求。

術(shù)語(yǔ)

檢錯(cuò)碼碼字只有檢錯(cuò)的功能，接收方只能判斷數(shù)據(jù)塊有錯(cuò)，但不能確切知道錯(cuò)誤的位置，從而也不能糾正錯(cuò)誤。

糾錯(cuò)碼碼字具有一定的糾錯(cuò)功能，接收方不僅能檢出錯(cuò)，還知道錯(cuò)在什么地方，這時(shí)只需將數(shù)據(jù)位取反即能獲得正確的數(shù)據(jù)。差錯(cuò)控制的基本方式檢出錯(cuò)誤后怎么辦？

前向糾錯(cuò)(FEC)

自動(dòng)糾錯(cuò)：發(fā)送端使用糾錯(cuò)碼，接收端檢出并糾正錯(cuò)，但監(jiān)督碼比較復(fù)雜、效率低，一般用于沒有反饋信道的單工通信中。

缺點(diǎn)：

1．冗余碼多，譯碼復(fù)雜

2．適用于單工信道發(fā)送方使用檢錯(cuò)碼，接收方對(duì)收到的信號(hào)進(jìn)行檢錯(cuò)。接收方使用應(yīng)答向發(fā)送方進(jìn)行信號(hào)反饋：發(fā)送方若收到肯定應(yīng)答：信號(hào)已被正確接收；發(fā)送方若收到否定應(yīng)答：傳輸有錯(cuò)，則重發(fā)，直至正確接收。為防止信號(hào)幀丟失導(dǎo)致發(fā)送方收不到應(yīng)答，發(fā)送方發(fā)完一幀后，會(huì)啟動(dòng)一個(gè)超時(shí)定時(shí)器，若定時(shí)到仍未收到應(yīng)答，便進(jìn)行重發(fā)。

自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求

(AutomaticRepeatRequest,ARQ)差錯(cuò)控制的基本方式（續(xù)）差錯(cuò)控制的基本方式（續(xù)）

混合糾錯(cuò)

結(jié)合上述兩種方式，能夠糾錯(cuò)的則自動(dòng)改正，否則請(qǐng)求重發(fā)。差錯(cuò)控制的基本方式信源編碼器緩沖控制正向信道譯碼器緩沖控制反向信道用戶編碼器譯碼器正向信道反向信道正向信道ARQFECFECARQ用戶信源（1）前向糾錯(cuò)方式（2）檢錯(cuò)反饋重發(fā)方式（3）混合[（1）+（2）]方式差錯(cuò)控制控制編碼分類差錯(cuò)控制編碼有很多分類方法：1按照信息碼元和附加的監(jiān)督碼元之間的檢驗(yàn)關(guān)系差錯(cuò)控制編碼線性碼非線性碼

信息碼元與監(jiān)督碼元之間的關(guān)系為線性關(guān)系，則稱為線性碼。反之，若兩者不存在線性關(guān)系，則稱為非線性碼。差錯(cuò)控制控制編碼分類差錯(cuò)控制編碼有很多分類方法：2按照信息碼元在編碼后是否保持原來的形式不變

差錯(cuò)控制編碼分組碼卷積碼

分組碼的監(jiān)督碼元僅與本碼組的信息碼元有關(guān)，而與其他碼組的信息碼元無關(guān)。卷積碼的監(jiān)督碼元不但與本組信息碼有關(guān)，而且與前面碼組的信息碼元也有約束關(guān)系。差錯(cuò)控制控制編碼分類差錯(cuò)控制編碼有很多分類方法：3按照糾正錯(cuò)誤的類型不同差錯(cuò)控制編碼糾正隨機(jī)錯(cuò)誤的編碼糾正突發(fā)錯(cuò)誤的編碼

前者主要用于發(fā)生零星獨(dú)立錯(cuò)誤的信道，如衛(wèi)星信道容易出現(xiàn)隨機(jī)性錯(cuò)誤；而后者則用于對(duì)付以突發(fā)錯(cuò)誤為主的信道，如短波信道或存儲(chǔ)系統(tǒng)。差錯(cuò)類型隨機(jī)性差錯(cuò)（例如衛(wèi)星信道傳輸數(shù)據(jù)）突發(fā)性差錯(cuò)（例如計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)）注意：實(shí)際數(shù)據(jù)通信中，以上兩種差錯(cuò)通常會(huì)同時(shí)存在。沒有一定的關(guān)系成片錯(cuò)誤

有一定的關(guān)系差錯(cuò)控制編碼基本原理在信息碼元序列中加入監(jiān)督碼元就稱為差錯(cuò)控制編碼，有時(shí)也稱為糾錯(cuò)編碼。不同的編碼方法，有不同的檢錯(cuò)或糾錯(cuò)能力。一般說來，編碼中增加的監(jiān)督碼元越多，檢（糾）錯(cuò)的能力就越強(qiáng)。差錯(cuò)控制編碼原則上是以降低信息傳輸速率為代價(jià)來?yè)Q取傳輸可靠性的提高。檢錯(cuò)和糾錯(cuò)的基本原理例子：000(晴)001(云)010(陰)011(雨)100(雪)101(霜)110(霧)111(雹)000(晴)011(云)101(陰)110(雨)000(晴)111(雨)

許用碼組禁用碼組碼重碼距冗余度分組碼涉及到的基本概念減少許用碼組個(gè)數(shù)許用碼組許用碼組糾錯(cuò)和檢錯(cuò)中的基本術(shù)語(yǔ)冗余度將無冗余度的信息碼分組，為每組信息碼附加若干監(jiān)督碼的編碼，稱為分組碼。分組碼及結(jié)構(gòu)設(shè)碼長(zhǎng)，信息位，監(jiān)督位，則有。分組碼的結(jié)構(gòu)如下圖所示。糾錯(cuò)和檢錯(cuò)中的基本術(shù)語(yǔ)碼組重量分組碼的一個(gè)碼組中“1”的數(shù)目。碼距兩個(gè)碼組對(duì)應(yīng)位上數(shù)字不同的位數(shù)稱為碼組的距離，簡(jiǎn)稱碼距。編碼效率通常用碼率R=k/n表示碼組中信息碼所占的比例。海明距離（碼距）※

海明距離：

兩個(gè)碼字的對(duì)應(yīng)比特取值不同的比特?cái)?shù)

[例]1000100110110001

編碼集的海明距離：一個(gè)有效編碼集中，任意兩個(gè)碼字的海明距離的最小值。海明距離＝3(一個(gè)碼字必須錯(cuò)3位才能變成另一碼字）最小碼距與糾檢錯(cuò)能力檢錯(cuò)能力設(shè)要檢測(cè)的錯(cuò)碼個(gè)數(shù)為，則要求最小碼距≥糾錯(cuò)能力設(shè)要糾正的錯(cuò)碼個(gè)數(shù)為，則要求最小碼距

≥。同時(shí)能糾錯(cuò)和檢錯(cuò)的能力≥（）若能滿足這個(gè)條件，就可以同時(shí)糾正個(gè)錯(cuò)誤，檢出個(gè)錯(cuò)誤。

最小碼距（d0）決定一種編碼的抗干擾能力的大小。因此，最小碼距（d0）是信道編碼的一個(gè)重要參數(shù)。糾錯(cuò)碼如何工作？

※

設(shè)編碼集＝{000000,000111,111000,111111}∵海明距離＝3

如接收端收到碼字010111，為無效碼字

∴有錯(cuò)

問題：由哪一個(gè)有效碼字錯(cuò)來？

000000

010111000111010111

111000

010111

111111010111∴接收端將其恢復(fù)為000111（糾錯(cuò)將無效碼字恢復(fù)成距離它最近的有效碼字，但這種方法并不是100％正確）由其錯(cuò)的概率最大!關(guān)于糾錯(cuò)的重要結(jié)論※

如果要能糾正d個(gè)位差錯(cuò)，則編碼集的海明距離至少應(yīng)為2d＋1[證]∵海明距離為2d＋1編碼集中的有效碼字相距遠(yuǎn)，

∴某有效碼字盡管有d位發(fā)生了變化，但變化后的碼字與原有效碼字的距離仍然比其與任何別的有效碼字更靠近。

∴距離最近的有效碼字能被唯一地確定。

只要糾正該d位錯(cuò)，使其恢復(fù)為那個(gè)距離最近的有效碼字即可。

檢/糾錯(cuò)碼的檢/糾錯(cuò)能力與編碼集的海明距離有關(guān)海明距離－＞檢/糾錯(cuò)能力－＞所需冗余信息－＞編碼效率要檢測(cè)/糾正同樣比特?cái)?shù)的錯(cuò)誤，糾錯(cuò)碼比檢錯(cuò)碼要求更大的海明距離大多數(shù)場(chǎng)合，使用檢錯(cuò)碼，檢出錯(cuò)誤，反饋給發(fā)送方，要求重發(fā)。在一些單工信道，由于沒有反向反饋信道，可以使用糾錯(cuò)碼。

推論

※5.2幾種常用的檢錯(cuò)碼

五種差錯(cuò)編碼（1）奇偶校驗(yàn)碼

先將要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊分組，且在每一組的數(shù)據(jù)碼元后面附加一個(gè)冗余位，使得該組連冗余位在內(nèi)的碼字中“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)（偶校驗(yàn)）或奇數(shù)（奇校驗(yàn)）。在接收端按同樣的規(guī)則檢查，如發(fā)現(xiàn)不符，就說明傳輸有誤。奇偶校驗(yàn)碼在實(shí)際使用時(shí)可分為垂直奇偶校驗(yàn)碼、水平奇偶校驗(yàn)碼和水平垂直奇偶校驗(yàn)碼等幾種。水平奇偶校驗(yàn)碼

發(fā)送時(shí)按列的次序進(jìn)行，因此能發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)度≤n（每列長(zhǎng)度）的單個(gè)突發(fā)錯(cuò)。

設(shè)一個(gè)字符對(duì)應(yīng)的ASCII碼為C7C6C5C4C3C2C1，校驗(yàn)位為C8在下面的例子中，假定采用偶校驗(yàn)。檢錯(cuò)能力：可檢出某列(一字符)的所有奇數(shù)個(gè)錯(cuò),即檢出率僅50%垂直奇偶校驗(yàn)碼

（2）水平垂直奇偶校驗(yàn)源數(shù)據(jù)水平校驗(yàn)位垂直校驗(yàn)位最后發(fā)送的數(shù)據(jù)水平垂直奇偶校驗(yàn)碼（二維碼）檢錯(cuò)能力：可檢出某行、某列的所有奇數(shù)個(gè)錯(cuò)；能發(fā)現(xiàn)大部分偶數(shù)個(gè)錯(cuò)；可以糾正不能同時(shí)滿足行、列校驗(yàn)關(guān)系的一位錯(cuò)不能檢出某些互相補(bǔ)償?shù)呐紨?shù)個(gè)錯(cuò)。（3）群計(jì)數(shù)碼

把信息碼元中“1”的個(gè)數(shù)用二進(jìn)制數(shù)字表示，并作為監(jiān)督碼元放在信息碼元的后面，這樣構(gòu)成的碼稱為群計(jì)數(shù)碼。101011101110“1”的個(gè)數(shù)6110

監(jiān)督碼

群計(jì)數(shù)碼有較強(qiáng)的檢錯(cuò)能力，除了同時(shí)出現(xiàn)碼組中“1”變?yōu)椤?”和“0”變?yōu)椤?”的成對(duì)錯(cuò)誤外它能糾正所有形式的錯(cuò)誤。恒比碼碼字中“1”的數(shù)目與“0”的數(shù)目保持恒定比例的碼稱為恒比碼。國(guó)際無線電報(bào)碼就是一種恒比碼，又稱為“7”中取“3”碼。恒比碼的主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，適用于電傳機(jī)及其他產(chǎn)生固定字符的鍵盤設(shè)備。ISBN國(guó)際統(tǒng)一圖書編號(hào)國(guó)際統(tǒng)一圖書編號(hào)也是一種檢錯(cuò)碼，主要目的是為了防止書號(hào)在通信過程中發(fā)生誤傳。圖書編號(hào)的格式有統(tǒng)一的規(guī)定。例題講解【例5-2】已知某通信系統(tǒng)傳送ASCII碼（7位信息碼元，設(shè)為a6a5a4a3a2a1a0），采用偶校驗(yàn)。試回答：（1）發(fā)送信息碼為0001100時(shí)，監(jiān)督碼元PE為何值？發(fā)送信息碼為0101100時(shí)，監(jiān)督碼元PE為何值？（2）若校驗(yàn)器的輸出時(shí)，則當(dāng)傳送正確時(shí)，收端校驗(yàn)器的輸出PE為何值？為什么？第5章信道編碼

（差錯(cuò)控制編碼）39學(xué)習(xí)完本章，你應(yīng)重點(diǎn)掌握以下內(nèi)容：

信源編碼的概念和目的差錯(cuò)控制編碼的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)原理線性分組碼及漢明碼的編解碼（監(jiān)督矩陣和生成矩陣）卷積碼的編碼及圖解表示本章學(xué)習(xí)重點(diǎn)學(xué)習(xí)指南2025/12/2440一、線性分組碼的基本概念3、線性分組碼：按照一組線性方程構(gòu)成的分組碼，應(yīng)用廣泛。4、漢明碼：能夠糾正一位錯(cuò)碼且編碼效率較高的一種線性分組碼。信息位監(jiān)督位二、漢明碼的構(gòu)造原理在接收端譯碼時(shí)，實(shí)際上是計(jì)算若S=0，則認(rèn)為無錯(cuò)；若S=1，則認(rèn)為有錯(cuò)。上式稱為監(jiān)督關(guān)系式，S稱為校正子。由于S取值有兩種，因此只能代表有錯(cuò)和無錯(cuò)兩種信息，但不能指出錯(cuò)碼的具體位置。二、漢明碼的構(gòu)造原理二、漢明碼的構(gòu)造原理S1

S2

S3錯(cuò)碼位置S1

S2

S3錯(cuò)碼位

置001a0101a4010a1110a5100a2111a6011a3000無錯(cuò)碼三個(gè)校正子的值指示了8種不同的錯(cuò)誤圖樣二、漢明碼的構(gòu)造原理同理，可得其他兩個(gè)監(jiān)督關(guān)系式監(jiān)督位應(yīng)使以上三式中的S1、S2和S3的值為零（即無錯(cuò)碼），即

（5-11）已知信息碼元，就可計(jì)算出監(jiān)督位的值。二、漢明碼的構(gòu)造原理已知信息碼元后，就可直接按前面的式子計(jì)算出監(jiān)督位，結(jié)果如下表示。信息碼元a6

a5

a4

a3監(jiān)督碼元a2

a1

a0信息碼元a6

a5

a4

a3監(jiān)督碼元a2

a1

a00000000100100011010001010110011100001110111011010101100010001001101010111100110111101111111100010001001010100111例如，若接收碼組為0000011，則S1=0，S2=1，S3=1。由于S1S2S3=011，查教材156頁(yè)的表5-4可知a3位有一位錯(cuò)碼。三、線性分組碼的一般原理三、線性分組碼的一般原理三、線性分組碼的一般原理三、線性分組碼的一般原理三、線性分組碼的一般原理三、線性分組碼的一般原理B·HT=S結(jié)論：三、線性分組碼的一般原理復(fù)習(xí)：乘法矩陣算法示例講解例題1教材159頁(yè)例5-3、5-4例題2補(bǔ)充例題

設(shè)一線性分組碼的錯(cuò)誤圖樣如下表所示。解答下面問題：錯(cuò)碼位置S1

S2

S3a6a5a4a3a2a1a0無錯(cuò)110101011111100010001000（1）確定（n，k）中n、k值。（2）求監(jiān)督矩陣H；（3）求生成矩陣G；（4）寫出全部碼組；（5）求最小碼距dmin；（6）若接收碼組B=（01111111），試糾正之；（7）畫出該線性分組碼的編碼器框圖。第5章信道編碼

（差錯(cuò)控制編碼）57學(xué)習(xí)完本章，你應(yīng)重點(diǎn)掌握以下內(nèi)容：

信源編碼的概念和目的差錯(cuò)控制編碼的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)原理線性分組碼及漢明碼的編解碼（監(jiān)督矩陣和生成矩陣）卷積碼的編碼及圖解表示本章學(xué)習(xí)重點(diǎn)學(xué)習(xí)指南2025/12/2458一、循環(huán)碼的基本概念循環(huán)碼是一種特殊的線性分組碼，也是目前研究最為透徹的一類碼，大多數(shù)有實(shí)用價(jià)值的糾錯(cuò)碼都是循環(huán)碼。循環(huán)碼與一般的線性分組碼相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：循環(huán)碼的編碼及譯碼易于用簡(jiǎn)單的具有反饋連接的移位寄存器來實(shí)現(xiàn)。二、循環(huán)碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)循環(huán)碼的定義將任一碼字的7個(gè)碼元排在一個(gè)圓周上，則從圓周的任一碼元開始，按順時(shí)針方向移動(dòng)一周，都將構(gòu)成該碼的一個(gè)碼字，這就是循環(huán)碼的由來。二、循環(huán)碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)（1-1）三、循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式和生成矩陣三、循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式和生成矩陣三、循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式和生成矩陣三、循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式和生成矩陣在系統(tǒng)碼中，編碼后的信息碼元保持原樣不變！四、循環(huán)碼的編譯碼過程四、循環(huán)碼的編譯碼過程補(bǔ)充題已知一個(gè)循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式為g(x)=(x+1)(x4+x+1)，若編碼效率為R=2/3。計(jì)算碼長(zhǎng)n和信息位數(shù)k。若信息碼組為1010110110時(shí)，求系統(tǒng)循環(huán)編碼器的編碼輸出。已知（15,7）循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式的八進(jìn)制表示為（721）8，試寫出其生成多項(xiàng)式g(x)。

已知（7，4）循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式為

。（1）求其生成矩陣G。（2）求其監(jiān)督矩陣H。已知（7，3）循環(huán)碼的一個(gè)碼字為1001011。（1）寫出生成多項(xiàng)式；（2）寫出生成矩陣（典型陣）；（3）寫出所有碼字；（4）畫出循環(huán)碼編碼器。第5章

信道編碼

——數(shù)字通信的“糾錯(cuò)鎧甲”5.5卷積碼70學(xué)習(xí)完本章，你應(yīng)重點(diǎn)掌握以下內(nèi)容：

信源編碼的概念和目的差錯(cuò)控制編碼的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)原理線性分組碼及漢明碼的編解碼（監(jiān)督矩陣和生成矩陣）卷積碼的編碼及圖解表示本章學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)指南一、卷積碼（有人比喻為記憶未來的編碼）卷積碼由埃利斯(Elias)于1955年提出。1957年，伍成克拉夫（J.M.Wozencraft）提出了序列的譯碼法。1963年，梅西（J.L.Massey）提出效果稍差但易于實(shí)現(xiàn)的門限譯碼法。1967年，維特比（Viterbi）提出最大似然的Viterbi譯碼法。卷積碼是一種非分組碼，與分組碼的主要差別是它是一種有記憶的編碼，即在任意時(shí)段，編碼器的個(gè)輸出不僅與此時(shí)段的個(gè)輸入有關(guān)，而且還與存貯其中的前若干個(gè)時(shí)段的輸入有關(guān)，因此可以把分組碼視為記憶長(zhǎng)度等于零的卷積碼。卷積碼的性能優(yōu)于分組碼。卷積碼編碼電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，在以計(jì)算機(jī)為中心的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)以及數(shù)字通信系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。核心特征：約束長(zhǎng)度（記憶前N-1段信息）編碼器結(jié)構(gòu)：移位寄存器+模2加法器記法：卷積碼記為(n,k,N)，其編碼效率為R=k/n。圖形描述：樹圖、網(wǎng)格圖、狀態(tài)圖一、卷積碼（有人比喻為記憶未來的編碼）假設(shè)該移位寄存器的起始狀態(tài)全為零，編碼器的輸出比特c1c2表示為：c1=m1+m2+m3c2=m1+m3其中，m1表示當(dāng)前的輸入比特，而m1m2表示存儲(chǔ)的以前的信息。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)輸入比特為1時(shí)，即m1=1，因m3m2=00，所以輸出c1c2=11，這時(shí)m1=1，m3m2=01，c1c2=01，依此類推，為保證輸入的信息[11010]都能通過移位寄存器，還必須在輸入信息位后填加3個(gè)0。二、卷積碼編碼的基本原理二、卷積碼編碼的基本原理二、卷積碼編碼的基本原理m111010000m3m20001111001100000c1c21101010010110000狀態(tài)表示abdcbcaa

增加3個(gè)0結(jié)論：

輸入序列[11010]經(jīng)過(2,1,3)卷積碼編碼器的輸出序列為[1101010010110000]，即表中的第3行。三、卷積碼編碼的圖形描述樹形圖描述

網(wǎng)格圖描述

狀態(tài)圖描述四、維特比譯碼——最優(yōu)路徑選擇卷積碼的譯碼方式：維特比譯碼、序列譯碼和門限譯碼。算法本質(zhì)：最大似然譯碼+路徑度量

關(guān)鍵操作：保留幸存路徑，丟棄高誤差路徑

譯碼優(yōu)勢(shì)：高效糾正隨機(jī)錯(cuò)誤，適合卷積碼

維特比譯碼像極了“迷宮尋寶”，每條路徑都有需要付出代價(jià)，譯碼器會(huì)始終選擇最省力的那條。即使中途有干擾（誤碼），最終也能找到正確出口！四、維特比譯碼——最優(yōu)路徑選擇維特比譯碼像極了“迷宮尋寶”，每條路徑都有需要付出代價(jià)，譯碼器會(huì)始終選擇最省力的那條。即使中途有干擾（誤碼），最終也能找到正確出口！四、維特比譯碼——最優(yōu)路徑選擇維特比譯碼像極了“迷宮尋寶”，每條路徑都有需要付出代價(jià)，譯碼器會(huì)始終選擇最省力的那條。即使中途有干擾（誤碼），最終也能找到正確出口！第5章

信道編碼

——數(shù)字通信的“糾錯(cuò)鎧甲”5.6交織編碼一、交織編碼（打破突發(fā)錯(cuò)誤）設(shè)計(jì)思想：將突發(fā)錯(cuò)誤分散為隨機(jī)錯(cuò)誤

分組交織器：矩陣行列置換（圖1）

卷積交織器：移位寄存器延遲鏈（圖2）

典型應(yīng)用：移動(dòng)通信抗多徑衰落

x=(x1x2x3…x24x25)（圖1）圖1圖2二、交織編碼的原理假設(shè)待發(fā)送的一串碼字為x=(x1x2x3…x24x25)交織存儲(chǔ)器為一行列交織矩陣，它按列寫入按行讀出，即

則交織存儲(chǔ)器輸出并送入突發(fā)信道的信息為

二、交織編碼的原理假設(shè)假設(shè)突發(fā)信道產(chǎn)生兩個(gè)突發(fā)錯(cuò)誤：第一個(gè)突發(fā)產(chǎn)生于x1至x21連續(xù)錯(cuò)5位；第二個(gè)突發(fā)產(chǎn)生于x13至x4連續(xù)錯(cuò)4位。將經(jīng)突發(fā)信道輸出的信息表示為交織存儲(chǔ)器為一行列交織矩陣，它按列寫入按行讀出，即

x進(jìn)入去交織存儲(chǔ)器，按行寫入，按列讀出，即則去交織存儲(chǔ)器的輸出為

紅色橫線表示突發(fā)錯(cuò)碼第5章

信道編碼

——數(shù)字通信的“糾錯(cuò)鎧甲”5.8Turbo碼Turbo碼——編碼中的迭代力量編碼結(jié)構(gòu)：并行級(jí)聯(lián)卷積碼+交織器（圖3）

譯碼原理：軟輸入/輸出迭代譯碼（圖4）

性能突破：逼近香農(nóng)極限，時(shí)延換可靠性

5G應(yīng)用：eMBB場(chǎng)景高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)圖3

圖4第5章

信道編碼

——數(shù)字通信的“糾錯(cuò)鎧甲”5.9極化碼極化碼——5G的“中國(guó)芯”數(shù)學(xué)基礎(chǔ)：信道極化理論（好信道/壞信道分離）

華為突破：首個(gè)5G標(biāo)準(zhǔn)信道編碼方案

優(yōu)勢(shì)：理論可達(dá)香農(nóng)極限，硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單

極化碼是數(shù)學(xué)家的浪漫！通過信道極化，讓優(yōu)質(zhì)信道傳輸關(guān)鍵信息，劣質(zhì)信道棄用。華為憑借它，在5G標(biāo)準(zhǔn)爭(zhēng)奪中“一劍封喉”！編碼技術(shù)對(duì)比與5G選擇LDPC碼：高吞吐，適合eMBB。極化碼：高可靠，適合控制信道

。Turbo碼：逐步退出，4G里仍在應(yīng)用。設(shè)計(jì)哲學(xué)：根據(jù)具體的場(chǎng)景決定技術(shù)選型。數(shù)字通信第六章數(shù)字信號(hào)的調(diào)制傳輸?shù)?章信道復(fù)用與多址技術(shù)

數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)，它們以碼元序列的形式從發(fā)送端經(jīng)過信道傳輸?shù)竭_(dá)接收端。本章討論數(shù)字信號(hào)的傳輸方法——已經(jīng)應(yīng)用或得到廣泛應(yīng)用的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，主要討論各種基本的數(shù)字調(diào)制方式的工作原理、實(shí)現(xiàn)方法，以及已調(diào)信號(hào)的頻譜特性和信號(hào)帶寬等。引言91二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理及頻譜特征二進(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)現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)簡(jiǎn)介和發(fā)展趨勢(shì)1234內(nèi)容提要92本章學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)指南數(shù)字調(diào)制技術(shù)的分類基本數(shù)字調(diào)制技術(shù)的原理（信號(hào)波形、功率譜密度、電路原理圖）QAM調(diào)制技術(shù)的原理數(shù)字調(diào)制技術(shù)的比較93本章素質(zhì)目標(biāo)學(xué)習(xí)指南通過縱向?qū)Ρ日{(diào)制技術(shù)的性能，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用類比法思考問題，培養(yǎng)學(xué)生歸納和總結(jié)能力。引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟調(diào)制技術(shù)不斷改進(jìn)和進(jìn)階的原因，向?qū)W生普及科技創(chuàng)新觀，以課外延伸活動(dòng)方式，鼓勵(lì)學(xué)生查閱資料和文獻(xiàn)，了解通信領(lǐng)域更加尖端的技術(shù)，使學(xué)生樹立創(chuàng)新意識(shí)。數(shù)字調(diào)制解調(diào)所在位置信源信源編碼信道編碼數(shù)字調(diào)制信道噪聲源數(shù)字解調(diào)信道譯碼信源譯碼信宿數(shù)字通信系統(tǒng)框圖二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理及頻譜特征二進(jìn)制幅移鍵控(2ASK)（1）2ASK波形(2)2ASK表達(dá)式(3)2ASK的調(diào)制模擬法[把s(t)當(dāng)成模擬信號(hào)進(jìn)行調(diào)幅處理]×(3)2ASK的調(diào)制鍵控法（用數(shù)字開關(guān)控制載波的通斷）鍵控法具體實(shí)現(xiàn)電路舉例(1)鍵控法具體實(shí)現(xiàn)電路舉例(2)(4)2ASK的解調(diào)2ASK可以采用2種解調(diào)方法相干解調(diào)非相干解調(diào)2ASK的相干解調(diào)×t低通濾波抽樣判決tt2ASK的非相干解調(diào)t包絡(luò)檢波低通濾波抽樣判決(5)2ASK的功率譜密度單極性不歸零波功率譜2ASK功率譜(6)2ASK的帶寬和頻帶利用率二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK)（1）2FSK波形原始信息ttt2ASK2FSK(2)2FSK的表達(dá)式t2FSK可分解成tt可見2FSK可看作是2個(gè)2ASK信號(hào)之和(2)2FSK的表達(dá)式(3)2FSK的調(diào)制直接調(diào)制法2FSK直接調(diào)制具體電路舉例(3)2FSK的調(diào)制間接實(shí)現(xiàn)間接實(shí)現(xiàn)(續(xù))(4)2FSK的解調(diào)相干解調(diào)非相干解調(diào)包絡(luò)檢波法過零檢測(cè)法2FSK相干解調(diào)法2FSK包絡(luò)檢波法(屬于非相干解調(diào))2FSK過零檢測(cè)法(屬于非相干解調(diào))(5)2FSK的功率譜密度P2FSK(f)=P1(f)+P2(f)

P1(f)=[Ps(f+f1)+Ps(f-f1)]

P2(f)=[Ps(f+f2)+Ps(f-f2)]

(5)2FSK的功率譜密度基帶信號(hào)功率譜密度2FSK信號(hào)功率譜密度(6)2FSK信號(hào)的帶寬和頻帶利用率二進(jìn)制相移鍵控(2PSK)(1)2PSK波形原始信息tt2PSKt載波100110(2)2PSK的表達(dá)式從上圖可以看出2PSK可以看作是雙極性數(shù)字基帶信號(hào)與載波直接相乘的結(jié)果(3)2PSK的調(diào)制(4)2PSK的解調(diào)注意:2PSK只能采用相干解調(diào),因?yàn)榘l(fā)”0”或發(fā)”1”時(shí),采用相位變化攜帶信息。具體地說：其振幅不變(無法提取不同的包絡(luò))頻率也不變(無法用濾波器分開)此知識(shí)點(diǎn)經(jīng)常在各類考試中出現(xiàn)!2PSK相干解調(diào)框圖（與2ASK相干解調(diào)基本一樣）只不過低通濾波器的輸出是雙極性的×低通濾波抽樣判決2PSK的“相位模糊”現(xiàn)象二進(jìn)制差分相移鍵控(2DPSK)為了解決2PSK解調(diào)中的“相位模糊”問題，人們發(fā)明了2DPSK(1)波形t2PSKt載波100110t2DPSK初始相位(2)差分編碼與2DPSK的關(guān)系100110t差分編碼初始電平000110t如果我們對(duì)差分編碼以后的碼進(jìn)行直接2PSK調(diào)制…差分編碼后的2PSK就是原碼的2DPSK又稱“絕對(duì)碼”又稱“相對(duì)碼”(3)2DPSK信號(hào)的產(chǎn)生方法絕對(duì)碼相對(duì)碼2PSK調(diào)制(4)2DPSK的解調(diào)相干解調(diào)先對(duì)2DPSK進(jìn)行2PSK解調(diào)，得到相對(duì)碼，再進(jìn)行差分譯碼，得到絕對(duì)碼差分相干解調(diào)采用延時(shí)和乘法器電路，使前后波形相同和不同時(shí)，輸出的結(jié)果不同，從而實(shí)現(xiàn)直接解調(diào)，無須進(jìn)行差分譯碼2DPSK的相干解調(diào)×t低通濾波抽樣判決t2DPSKt載波000110(1)10差分譯碼0101100110差分譯碼器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2DPSK的差分相干解調(diào)×延遲Tbt2DPSK2DPSK延遲Tbt低通濾波抽樣判決(低電平判1)100101t100110(5)2PSK和2DPSK的功率譜2(D)PSK的功率譜雙極性不歸零碼的功率譜(6)2(D)PSK的帶寬和頻帶利用率二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能2ASK的抗噪聲性能非相干解調(diào)的誤碼率相干解調(diào)的誤碼率2FSK的抗噪聲性能非相干解調(diào)的誤碼率相干解調(diào)的誤碼率2PSK相干解調(diào)的誤碼率（也只能相干解調(diào)）2DPSK差分相干解調(diào)的誤碼率2ASK,2FSK,2(D)PSK比較誤碼率在相同解調(diào)方式下(例如都用相干解調(diào))，誤碼率由大（壞）到?。ê茫┡帕袨?/p>

2ASK誤碼率>2FSK誤碼率>2PSK對(duì)于同一系統(tǒng)（例如2ASK），相干和非相干解調(diào)的誤碼率關(guān)系為非相干解調(diào)誤碼率>相干解調(diào)誤碼率2ASK,2FSK,2(D)PSK比較頻帶寬度和頻帶利用率由前面的分析可知多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)采用多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)大大提高了傳信率和頻帶利用率缺點(diǎn)降低了噪聲容限，需要更好信道或更高功率設(shè)備復(fù)雜度大大提高M(jìn)ASK（多進(jìn)制數(shù)字調(diào)幅）調(diào)制原理（1）波形,以4ASK為例4進(jìn)制基帶信號(hào)4ASK信號(hào)可見MASK信號(hào)可由單極性多進(jìn)制基帶信號(hào)乘以載波得到（2）MASK波形的分解可見MASK信號(hào)可看作多個(gè)2ASK信號(hào)的疊加，因此功率譜為（3）MASK的功率譜（4）MASK帶寬和頻帶利用率[例題]求傳碼率為1000波特的16進(jìn)制ASK系統(tǒng)的帶寬和頻帶利用率；若采用2進(jìn)制ASK，傳碼率不變，帶寬和頻帶利用率又是多少？可見2ASK只不過是MASK的一種特殊情況MFSK（多進(jìn)制數(shù)字調(diào)頻）調(diào)制原理波形，以4FSK為例t4FSK302130要注意在實(shí)際中4個(gè)載波頻率都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于碼元速率(2)MFSK的調(diào)制二進(jìn)制111113-8譯碼器10012ASK開關(guān)電路無信號(hào)無信號(hào)fm信號(hào)fm信號(hào)(3)MFSK的解調(diào)濾除帶外噪聲與2FSK原理一樣，只不過變成多路8-3編碼器fm信號(hào)無信號(hào)無信號(hào)fm信號(hào)001111111從整個(gè)調(diào)制解調(diào)過程可以看到，MFSK基本上繼承了2FSK的思想，把波形分解成M個(gè)ASK來分別處理(4)MFSK的功率譜和帶寬(5)MFSK的頻帶利用率所以MFSK在實(shí)際中并不常用MPSK（多進(jìn)制數(shù)字調(diào)相）調(diào)制原理星座圖的概念和物理意義參考相位（在這里可以認(rèn)為是載波相位）發(fā)“1”時(shí)與載波同相發(fā)“0”時(shí)與載波反相原點(diǎn)可以看出，如果確定了原點(diǎn)和參考方向，這些矢量可以分別用1個(gè)星座點(diǎn)來表示，如圖104PSK（π/2系統(tǒng)）的星座圖同理，對(duì)2PSK進(jìn)行推廣，當(dāng)采用4PSK時(shí)我們可以令發(fā)“00”時(shí)，使產(chǎn)生波形與載波同相（相位差=0）發(fā)“11”時(shí)，使產(chǎn)生波形與載波反相（相位差=π）發(fā)“10”時(shí)，使產(chǎn)生波形與載波相位差=π/2發(fā)“01”時(shí)，使產(chǎn)生波形與載波相位差=-π/2參考相位001110014PSK（π/2系統(tǒng)）的波形2302014進(jìn)制數(shù)據(jù)2進(jìn)制數(shù)據(jù)101100100100參考載波tt2進(jìn)制數(shù)據(jù)與載波相位差00010π/211π01-π/24PSK（π/2系統(tǒng)）的調(diào)制屬于模擬選通電路（例如CD4051等）4PSK（π/4系統(tǒng)）的星座圖如果令發(fā)“11”時(shí)，使產(chǎn)生波形與載波相位差=π/4發(fā)“10”時(shí)，使產(chǎn)生波形與載波相位差=-π/4發(fā)“01”時(shí)，使產(chǎn)生波形與載波相位差=3π/4發(fā)“00”時(shí)，使產(chǎn)生波形與載波相位差=-3π/4參考相位11100100各種MPSK星座圖舉例4PSK（π/4系統(tǒng)）的波形2302014進(jìn)制數(shù)據(jù)2進(jìn)制數(shù)據(jù)101100100100參考載波t2進(jìn)制數(shù)據(jù)與載波相位差00-3π/410-π/411π/4013π/4t4PSK(π/4系統(tǒng))的調(diào)制把星座圖的數(shù)據(jù)改稱雙極性就容易理解了例如發(fā)“11”（記為ab）時(shí)，發(fā)送波形應(yīng)為參考相位1，11，-1-1，1-1，-1當(dāng)發(fā)其他數(shù)據(jù)時(shí)同樣有這個(gè)規(guī)律也可以用矢量分解來理解上述過程參考相位1，11，-1-1，1-1，-1參考相位（即載波）的同相分量，為+1，即a位{a,b}參考相位（即載波）的正交分量，為+1，即b位{a,b}{a,b}{a,b}可見任意一個(gè)星座點(diǎn)都可以用同相分量+正交分量得到，而這兩個(gè)分量的系數(shù)由{a,b}來確定4PSK(又稱QPSK)的調(diào)制框圖上圖中輸入一串?dāng)?shù)據(jù)時(shí)的波形4PSK的解調(diào)4DPSK的原理與2DPSK類似，根據(jù)要發(fā)的數(shù)據(jù)，在前一個(gè)碼元的波形基礎(chǔ)上進(jìn)行相位移動(dòng),而不是與載波比較;這時(shí)候相位關(guān)系表格中的相位意義是本碼元相位與上一個(gè)碼元相位之差。4DPSK（π/2系統(tǒng)）的波形2302014進(jìn)制數(shù)據(jù)2進(jìn)制數(shù)據(jù)101100100100t2進(jìn)制數(shù)據(jù)與前1碼元相位差00010π/211π01-π/2初始相位4DPSK（又稱QDPSK）的調(diào)制與2DPSK類似，只要先把“絕對(duì)碼”變成“相對(duì)碼”，再進(jìn)行4PSK調(diào)制即可但是要注意，這里的碼變換不是簡(jiǎn)單的差分碼變換，因?yàn)樯婕暗絳a,b}2位的運(yùn)算4DPSK碼變換舉例原始數(shù)據(jù)101100100100參考載波t碼變換后（00）100101000101t2進(jìn)制數(shù)據(jù)與載波相位差00010π/211π01-π/2可見對(duì)變換后碼進(jìn)行PSK調(diào)制，相當(dāng)于對(duì)原始碼進(jìn)行DPSK調(diào)制4DPSK的調(diào)制框圖上圖中輸入一串?dāng)?shù)據(jù)后的波形8PSK簡(jiǎn)介星座圖參考相位000001011010110111101100另一種8PSK參考相位000001011010110111101100后一種8PSK的調(diào)制實(shí)現(xiàn)電平產(chǎn)生電路可以由多路選擇開關(guān)實(shí)現(xiàn)，其輸入/輸出對(duì)應(yīng)關(guān)系見右表b1b3(輸入)輸出電平11cos(π/8)10sin(π/8)00﹣sin(π/8)01﹣cos(π/8)MPSK的解調(diào)4PSK的解調(diào)（只能采用相干解調(diào)）8PSK的解調(diào)LPLPLPLP現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正交幅度調(diào)制(QAM)對(duì)4PSK正交調(diào)制的一種擴(kuò)展應(yīng)用于ADSL接入最小頻移鍵控(MSK)頻差最小的2FSK應(yīng)用于GSM網(wǎng)基站與手機(jī)之間的調(diào)制正交頻分復(fù)用(OFDM)應(yīng)用于最新的ADSL設(shè)備中第3~4代移動(dòng)通信的主流調(diào)制方式§8.4.1正交幅度調(diào)制(QAM)16QAM的星座圖和對(duì)應(yīng)編碼參考方向0000000100110010010001010111011011001101111111101000100110111010QAM的編碼與星座坐標(biāo)的關(guān)系如果將4位編碼記為{a1a2,b1b2}則觀察上圖可發(fā)現(xiàn)(1)任意相鄰2點(diǎn)的編碼的歐式距離(即碼距,也就是不同位的個(gè)數(shù))達(dá)到最小值1(2)凡是橫坐標(biāo)相同的點(diǎn)其a1a2編碼必相同(3)凡是縱坐標(biāo)相同的點(diǎn)其b1b2編碼必相同利用上述規(guī)律進(jìn)行向量分解參考方向101010001001101111

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11觀察上圖矢量分解的坐標(biāo)與編碼關(guān)系可發(fā)現(xiàn)a1a2同相分量的振幅10+3V11+1V01-1V00-3VQAM的調(diào)制串/并2-L電平轉(zhuǎn)換2-L電平轉(zhuǎn)換同相矢量振幅正交矢量振幅××+矢量合成QAM的頻帶利用率§8.4.2最小頻移鍵控(MSK)MSK就是最小頻差的2FSK在實(shí)現(xiàn)MSK有2大原則使頻差最小,從而減小帶寬,提高頻帶利用率使波形連續(xù),從而減小高頻分量一、頻差最小原則我們?cè)趯W(xué)習(xí)2FSK的時(shí)候,有結(jié)論(1)濾波器法如果采用濾波器法，2個(gè)主瓣不能重疊，則最小頻差(從圖中可以看出)為(2)正交法兩個(gè)信號(hào)正交的定義(2)正交法當(dāng)兩個(gè)信號(hào)正交時(shí),在接收端可以通過乘法器和積分器來識(shí)別接收到的到底是哪個(gè)信號(hào),這是因?yàn)?2)正交法我們現(xiàn)在分析:當(dāng)2FSK中2個(gè)頻率差別最小是多少時(shí),這2個(gè)信號(hào)滿足正交條件(2)正交法若使發(fā)”0”和發(fā)”1”時(shí)的2信號(hào)正交,則根據(jù)正交的定義,有(2)正交法(2)正交法（結(jié)論）可見正交法把頻差減低到了濾波法的1/4但是，對(duì)于這樣的頻差，不能再使用濾波器分離，只能采用“相乘再積分”的方法識(shí)別即MSK決不能使用圖8.6中的普通2FSK方式進(jìn)行解調(diào)。二、相位連續(xù)原則畫圖示意11010如何保證相位連續(xù)？理論計(jì)算（1）MSK的表達(dá)式額外加入這一項(xiàng)是為了保證相位連續(xù)為了保證相位連續(xù)，需要：保證相位連續(xù)的條件11010三、MSK的表達(dá)式及其分解MSK的表達(dá)式分解四、MSK信號(hào)的產(chǎn)生差分編碼串/并變換××××+五、MSK的相位路徑圖相位路徑圖中的“相位”指的是MSK信號(hào)與載波fc的相位差，所以要先畫出載波11010MSK載波OFDM(正交頻分復(fù)用)可以看作是MFSK與另一種多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制（如MPSK或QAM）的結(jié)合首先,有多個(gè)載頻(MFSK),各載頻兩兩相互正交其次,每個(gè)載頻都采用多進(jìn)制傳輸（如QPSK或QAM，甚至可以彼此不同）根據(jù)信道的傳輸特性（工作能力）分配傳輸數(shù)據(jù)量（工作量）；在衰減大的載頻點(diǎn)降低傳信率在衰減小的載頻點(diǎn)加大傳信率一、基本原理1、與MSK的異同相同點(diǎn)都要使載波頻點(diǎn)之間的頻差最小，從而達(dá)到降低帶寬和提高頻帶利用率的目的因此，各載波頻率之間兩兩正交不同點(diǎn)MSK只有2個(gè)載頻，這2個(gè)載頻不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，而且每個(gè)載波的附加相位不是0就是πOFDM的各載波可能同時(shí)出現(xiàn)，而且每個(gè)載波都可能是一個(gè)MPSK載體，隨意其附加相位不固定2、各載波之間關(guān)系根據(jù)正交條件請(qǐng)注意：理解為什么有這2項(xiàng)對(duì)于理解“為什么OFDM的各載波頻差與MSK頻差不一樣”這個(gè)問題很關(guān)鍵正是由于這兩個(gè)相位的存在，使得在0~Tb內(nèi)三角函數(shù)的半個(gè)周期信號(hào)不一定能滿足積分等于0！，但在0~Tb內(nèi)整周期的三角函數(shù)信號(hào)積分仍然必等于02、OFDM各載波之間關(guān)系3、OFDM的功率譜示意圖4、OFDM的表達(dá)式（對(duì)于理解調(diào)制實(shí)現(xiàn)方法很有用）與離散反付立葉變換(IDFT)表達(dá)式形式完全一樣二、OFDM的（一種）調(diào)制實(shí)現(xiàn)串/并變換編碼映射IFFT并/串變換D/A變換LPF(低通)上變頻三、OFDM的頻帶利用率可見OFDM是QAM調(diào)制頻帶利用率的2倍本章重點(diǎn)2進(jìn)制調(diào)制(2ASK,2FSK,2PSK,2DPSK)原理2進(jìn)制調(diào)制波形畫法調(diào)制波形給定一解調(diào)框圖，各點(diǎn)輸出波形2進(jìn)制調(diào)制帶寬和頻帶利用率各種2進(jìn)制調(diào)制誤碼率的大小排列規(guī)律4PSK和4DPSK的波形畫法及相關(guān)計(jì)算數(shù)字通信206第7章信道復(fù)用與多址技術(shù)208前面各章節(jié)所討論的內(nèi)容是針對(duì)傳輸單路信號(hào)而言的，但實(shí)際上信道往往要傳輸多路信號(hào)，這就是信道復(fù)用問題。

多址技術(shù)是指多個(gè)用戶可以共享通信信道，多址技術(shù)使信道的通信資源被互相通信的大量用戶所共享。因此，多址技術(shù)也是在通信系統(tǒng)內(nèi)信道復(fù)用的一種方法。

多路復(fù)用技術(shù)和多址技術(shù)都是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。本章主要討論這兩種技術(shù)的基本原理。引言209頻分多路復(fù)用的概念和特點(diǎn)時(shí)分多路復(fù)用的概念與工作原理

PCM30/32系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)數(shù)字復(fù)接的概念多址通信方式的分類、原理及其特點(diǎn)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)指南210引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)難以掌握的知識(shí)時(shí)，尋找現(xiàn)實(shí)生活相關(guān)場(chǎng)景與新技術(shù)對(duì)比的思維方式，培養(yǎng)學(xué)生問題導(dǎo)向意識(shí)，以及尋找解決問題的辦法。本章素質(zhì)目標(biāo)學(xué)習(xí)指南211多路復(fù)用與多址技術(shù)頻分復(fù)用（FDM）時(shí)分復(fù)用（TDM）與數(shù)字復(fù)接多址通信方式1234內(nèi)容提要數(shù)字通信系統(tǒng)構(gòu)成回顧2126.1多路復(fù)用與多址技術(shù)第6章信道復(fù)用與多址技術(shù)214內(nèi)容提要信道復(fù)用技術(shù)應(yīng)用背景多路復(fù)用與多址的基本概念12早期的傳輸線路一對(duì)線只能傳送一路電話后來發(fā)明了載波電話，上述情況有了突破。單路載波電話在一對(duì)線上可以通兩路電話，線路的利用率提高了一倍。后來陸續(xù)開發(fā)出3路、12路、60路載波電話等，使電信線路的傳輸能力提高了幾倍、幾十倍。同軸電纜載波系統(tǒng)更使通信的容量從幾百路提高到幾千路、上萬路20世紀(jì)70年代后期，開始大量使用光纖通信。一條光纖就可以通幾百上千路電話。20世紀(jì)80年代，模擬調(diào)頻微波通信的容量已達(dá)1800~2700路。到20世紀(jì)90年代中期，一根光纖可以開通幾萬路電話?！安ǚ謴?fù)用技術(shù)（WDM）”的應(yīng)用，使一根光纖已能開通幾十萬路電話，而且還在繼續(xù)提高，其通信容量發(fā)展之快令人驚嘆。

這些都是“多路復(fù)用技術(shù)”的成果。6.1.1信道復(fù)用技術(shù)應(yīng)用背景215在無線通信方面，多路復(fù)用技術(shù)也得到廣泛的應(yīng)用。早在20世紀(jì)30年代初期，在無線電通信中就使用了多路復(fù)用技術(shù)。20世紀(jì)40年代以后，微波通信中更是廣泛地應(yīng)用了多路復(fù)用技術(shù)。到20世紀(jì)80年代，模擬調(diào)頻微波通信的容量已經(jīng)高達(dá)1

800～2

700路20世紀(jì)80年代末發(fā)展起來的數(shù)字微波通信，多路復(fù)用的容量更高。1965年以后，衛(wèi)星通信發(fā)展很快，20世紀(jì)90年代，新的衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)用多路復(fù)用技術(shù)，可以承載約35

000路電話和多個(gè)頻道電視節(jié)目的傳輸。6.1.1信道復(fù)用技術(shù)應(yīng)用背景216217內(nèi)容提要信道復(fù)用技術(shù)應(yīng)用背景多路復(fù)用與多址的基本概念12實(shí)現(xiàn)在同一條通信線路上傳送多路信號(hào)的技術(shù)叫做多路復(fù)用技術(shù)。采用多路復(fù)用技術(shù)可以提高電信線路的傳輸效率，降低成本。通常將多路信號(hào)在發(fā)送端合并后通過信道傳輸，然后在接收端分開并恢復(fù)各路信號(hào)的過程分別稱為復(fù)接和分接。根據(jù)信號(hào)分割技術(shù)，多路復(fù)用技術(shù)可以分為頻分復(fù)用、時(shí)分多路復(fù)用和碼分多路復(fù)用等方式。6.1.2多路復(fù)用與多址的基本概念2181．多路復(fù)用頻分復(fù)用是將各路信號(hào)分別調(diào)制到不同的頻段進(jìn)行傳輸，多用于模擬通信。從本質(zhì)上來說，波分復(fù)用技術(shù)（WDM）是一種頻分復(fù)用技術(shù)。光波的頻率發(fā)生變化時(shí)，波長(zhǎng)也相應(yīng)變化。因此波分復(fù)用技術(shù)是一種專用于光纖通信技術(shù)的特殊的頻分復(fù)用技術(shù)。在現(xiàn)階段可以應(yīng)用的光纖窗口為0.85

m，1.31m和1.55m。6.1.2多路復(fù)用與多址的基本概念2191．多路復(fù)用時(shí)分復(fù)用技術(shù)是利用時(shí)間上離散的脈沖組成相互不重疊的多路信號(hào)，廣泛應(yīng)用于數(shù)字通信。因各種原因，時(shí)分復(fù)用技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)未能統(tǒng)一，存在著兩種不同制式，三套不同的標(biāo)準(zhǔn)，這種現(xiàn)象極大地影響了時(shí)分復(fù)用技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。為此，ITU-T制定了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來解決這一問題，這套標(biāo)準(zhǔn)即為數(shù)字復(fù)接等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。在時(shí)分復(fù)用技術(shù)中，每個(gè)終端用戶都被固定分配了一條信道，即使有的終端用戶并沒有有效數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，仍然要占據(jù)一條信道，這種現(xiàn)象造成了信道的浪費(fèi)，導(dǎo)致信道的低效率使用。為解決這一問題，在傳統(tǒng)的時(shí)分復(fù)用技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，發(fā)展了統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用技術(shù)。與傳統(tǒng)時(shí)分復(fù)用技術(shù)不同的是，在統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用技術(shù)下，終端用戶的信道是動(dòng)態(tài)分配的，只有那些確實(shí)有數(shù)據(jù)要傳送的終端才能分配到信道，有效地提高了線路的使用效率。碼分復(fù)用？6.1.2多路復(fù)用與多址的基本概念2201．多路復(fù)用對(duì)于有線通信（針對(duì)電話交換網(wǎng)），多用戶相互通信問題是通過交換技術(shù)來解決的。而早期的無線通信主要是以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信為主。當(dāng)衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信和計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)等新的通信方式發(fā)展以后，用戶位置分布廣泛，需要采用多址方式實(shí)現(xiàn)多用戶間的相互通信。6.1.2多路復(fù)用與多址的基本概念2212．多址技術(shù)（多用戶通信）目前有多種類型的多用戶通信系統(tǒng)，一種多用戶通信系統(tǒng)是如圖6-1（a）所示的多址系統(tǒng)，該系統(tǒng)中的大量用戶共用通信信道以傳送信息到接收機(jī)。這個(gè)共用信道可以是衛(wèi)星通信系統(tǒng)的上行鏈路，也可以是與接入中心計(jì)算機(jī)的一組終端連接的電纜，還可以是與某一無線接收機(jī)相聯(lián)系供多個(gè)用戶使用的無線頻譜的某個(gè)頻帶。例如，在蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)中，用戶是該系統(tǒng)中任一特定小區(qū)中的移動(dòng)臺(tái)（手機(jī)），接收機(jī)在給定小區(qū)的基站中。第二種類型的多用戶通信系統(tǒng)是廣播網(wǎng)。在該網(wǎng)絡(luò)中，一部發(fā)射機(jī)發(fā)送信息到多個(gè)接收機(jī)，如圖6-1（b）所示。廣播系統(tǒng)包括普通的無線電和TV電視系統(tǒng)，以及衛(wèi)星系統(tǒng)的下行鏈路。多址系統(tǒng)和廣播網(wǎng)絡(luò)是最常用的多用戶通信系統(tǒng)。第三種類型的多用戶系統(tǒng)是存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)，如圖6-1（c）所示。第四種類型是如圖6-1（d）所示的雙向通信系統(tǒng)。6.1.2多路復(fù)用與多址的基本概念2222．多址技術(shù)（多用戶通信）6.1.2多路復(fù)用與多址的基本概念2232．多址技術(shù)（多用戶通信）多路復(fù)用和多址方式兩者都是解決信道的復(fù)用問題。它們?cè)谕ㄐ胚^程中都包括多個(gè)信號(hào)的復(fù)合、復(fù)合信號(hào)在信道上的傳輸以及信號(hào)的分離三個(gè)過程，如圖6-2所示。通過信道復(fù)用，多個(gè)終端能共享一條高速信道，從而達(dá)到節(jié)省信道資源、提高信道使用效率的目的。多址技術(shù)與多路復(fù)用有幾點(diǎn)細(xì)微差別，主要表現(xiàn)在：（1）多路復(fù)用通常使信道（例如電話信道）被局部范圍內(nèi)的用戶所共享，多個(gè)信號(hào)在基帶信道上復(fù)合和分離，信號(hào)直接來自話路。（2）多址技術(shù)使通信信道（或通信資源），例如衛(wèi)星無線信道等，被分布在不同位置上的用戶遠(yuǎn)程共享，多個(gè)信號(hào)在射頻信道上復(fù)用，信號(hào)來自不同的站址。6.1.2多路復(fù)用與多址的基本概念2242．多址技術(shù)（多用戶通信）信號(hào)的復(fù)合與分離小結(jié)1．信道復(fù)用的基本概念復(fù)用——若干路彼此獨(dú)立的信號(hào)，先組合成一個(gè)復(fù)合信號(hào)，再在同一信道上傳輸?shù)募夹g(shù)。常用的復(fù)用方式分類如下：225數(shù)字通信226數(shù)字通信系統(tǒng)構(gòu)成回顧2276.2頻分復(fù)用（FDM）第6章信道復(fù)用與多址技術(shù)229內(nèi)容提要頻分復(fù)用的概念頻分復(fù)用在電話系統(tǒng)中的應(yīng)用頻分復(fù)用技術(shù)特點(diǎn)1237.2.1頻分復(fù)用的概念230頻分復(fù)用（FDM）是將傳輸頻帶分成N個(gè)部分，每一個(gè)部分均可作為一個(gè)獨(dú)立的傳輸信道使用。這樣在一對(duì)傳輸線路上可有N路信息傳送，而每一路信息所占用的只是其中的一個(gè)頻段，如圖6-3所示。理論上，當(dāng)傳輸介質(zhì)的帶寬大于要傳輸?shù)乃行盘?hào)的帶寬之和時(shí)，就可以使用頻分多路復(fù)用技術(shù)。每一路信號(hào)被調(diào)制到不同的載波頻率上，調(diào)制后的信號(hào)被組合成通過介質(zhì)傳輸?shù)膹?fù)合信號(hào)。因而頻分制通信又被稱為載波通信，它是模擬通信的主要手段。為防止信號(hào)之間的互相干擾，在信道之間應(yīng)留出足夠的保護(hù)頻帶，以保證這些信號(hào)的帶寬不會(huì)產(chǎn)生重疊。圖6-3頻分多路復(fù)用示意圖231內(nèi)容提要頻分復(fù)用的概念頻分復(fù)用在電話系統(tǒng)中的應(yīng)用頻分復(fù)用技術(shù)特點(diǎn)1236.2.2頻分復(fù)用在電話系統(tǒng)中的應(yīng)用232頻分多路復(fù)用技術(shù)被廣泛應(yīng)用于模擬通信系統(tǒng)，如固定電話系統(tǒng)、有線（閉路）電視系統(tǒng)等。下面以話音信號(hào)為例，說明頻分復(fù)用的復(fù)用和解復(fù)用原理。1．復(fù)用過程圖6-4所示說明了在固定電話系統(tǒng)中如何使用頻分多路復(fù)用技術(shù)將3路話音信號(hào)通過一對(duì)傳輸線路傳送。每路話音信號(hào)的頻率范圍都是相近的，在復(fù)用器中，3路信號(hào)被調(diào)制到不同的載波頻率（f1，f2，f3）上，然后將調(diào)制后的復(fù)合信號(hào)通過寬帶的傳輸線路傳送。圖6-4復(fù)用過程7.2.2頻分復(fù)用在電話系統(tǒng)中的應(yīng)用2332．解復(fù)用過程圖6-5所示說明了在固定電話系統(tǒng)中的解復(fù)用過程。在接收端使用帶通濾波器將3路話音信號(hào)從復(fù)合信號(hào)中分離出來，之后再送到解調(diào)器進(jìn)行解調(diào)。至此，3路話音信號(hào)被還原出來。圖6-5解復(fù)用過程頻分復(fù)用時(shí)，各路載頻的間隔除考慮頻譜不重疊外，還要考慮鄰路之間的相互干擾以及帶通濾波器制作上的困難。因此，在保證各路信號(hào)的帶寬外，載頻與載頻還應(yīng)留有一定的防護(hù)帶。234內(nèi)容提要頻分復(fù)用的概念頻分復(fù)用在電話系統(tǒng)中的應(yīng)用頻分復(fù)用技術(shù)特點(diǎn)1237.2.3頻分復(fù)用技術(shù)特點(diǎn)235頻分多路復(fù)用技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)系統(tǒng)效率較高傳輸介質(zhì)的帶寬使用率高技術(shù)成熟成本低其缺點(diǎn)主要有：抗干擾性能差沒有排錯(cuò)和糾錯(cuò)功能不適于傳輸數(shù)字信號(hào)而現(xiàn)代通信系統(tǒng)是以數(shù)字化通信為發(fā)展方向的，因此，在實(shí)際應(yīng)用中廣泛應(yīng)用時(shí)分復(fù)用技術(shù)。236正交頻分復(fù)用（OFDM）?小結(jié)2．頻分復(fù)用（FDM）頻分復(fù)用技術(shù)是各種復(fù)用技術(shù)中出現(xiàn)最早的一種技術(shù)。FDM技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是基于兩個(gè)方面進(jìn)行的：一是調(diào)制技術(shù)，從而把處于同一頻帶內(nèi)的多路基帶信號(hào)搬移到不同的載頻上——頻譜搬移；二是信道帶寬遠(yuǎn)大于單路已調(diào)信號(hào)帶寬。頻分復(fù)用技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟，易于實(shí)現(xiàn)。主要缺點(diǎn)是易產(chǎn)生路間干擾，其根本原因是相互復(fù)用的各路信號(hào)在時(shí)間上同時(shí)出現(xiàn)。頻分復(fù)用技術(shù)在許多模擬通信系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用。237習(xí)題：7-4、7-5、7-6教材練習(xí)題238作業(yè)布置《數(shù)字通信原理》蘇文俊suwenjun@139.com239數(shù)字通信系統(tǒng)構(gòu)成回顧2406.3時(shí)分復(fù)用（TDM）與數(shù)字復(fù)接第6章信道復(fù)用與多址技術(shù)242內(nèi)容提要時(shí)分復(fù)用原理時(shí)分復(fù)用的幀結(jié)構(gòu)數(shù)字復(fù)接技術(shù)1236.3.1時(shí)分復(fù)用原理243時(shí)分復(fù)用（TDM）是指各路信號(hào)在同一信道上占有不同時(shí)間間隙進(jìn)行通信。由前述的抽樣理論可知，抽樣的一個(gè)重要作用是將時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)變成時(shí)間上離散的信號(hào)，其在信道上占用時(shí)間的有限性，為多路信號(hào)沿同一信道傳輸提供了條件。具體來說，就是把時(shí)間分成一些均勻的時(shí)間間隙，將各路信號(hào)的傳輸時(shí)間分配在不同的時(shí)間間隙，以達(dá)到互相分開、互不干擾的目的。圖6-12（a）所示為時(shí)分多路復(fù)用示意圖。各路信號(hào)經(jīng)低通濾波器將頻帶限制在3

400Hz以下，然后加到快速電子旋轉(zhuǎn)開關(guān)K1，K1開關(guān)不斷重復(fù)地作勻速旋轉(zhuǎn)，每旋轉(zhuǎn)一周Ts秒對(duì)每一路信號(hào)每隔一個(gè)周期抽樣一次，這樣N個(gè)樣值按先后順序錯(cuò)開，合成的復(fù)用信號(hào)是N個(gè)抽樣信息之和，如圖6-12（b）和（c）所示。由各個(gè)信息構(gòu)成單一抽樣的一組脈沖叫做一幀。一幀中相鄰脈沖之間的時(shí)間間隔叫做時(shí)隙（TimeSlot），未被抽樣脈沖占用的時(shí)隙部分叫做防護(hù)時(shí)間。圖中的開關(guān)K1、K2也稱為分配器圖6-12時(shí)分多路復(fù)用示意圖6.3.1時(shí)分復(fù)用原理2446.3.1時(shí)分復(fù)用原理245圖中，發(fā)送端分配器不僅起到抽樣的作用，同時(shí)還起到復(fù)用合路的作用。合路后的抽樣信號(hào)送到PCM編碼器進(jìn)行量化和編碼，然后將數(shù)字信碼送往信道。在接收端將這些從發(fā)送端送來的各路信碼依次解碼，還原后的PAM信號(hào)由收端分配器旋轉(zhuǎn)開關(guān)K2依次接通每一路信號(hào)，再經(jīng)低通平滑，重建話音信號(hào)。接收端的分配器起到時(shí)分復(fù)用的分路作用，所以接收端分配器又叫分路門。為保證正常通信，發(fā)送、接收端旋轉(zhuǎn)開關(guān)K1，K2必須同頻同相。同頻是指K1，K2的旋轉(zhuǎn)速度要完全相同，同相指的是發(fā)送端旋轉(zhuǎn)開關(guān)K1連接第一路信號(hào)時(shí)，接收端旋轉(zhuǎn)開關(guān)K2也必須連接第一路，否則接收端將收不到本路信號(hào)，要求發(fā)送、接收雙方必須保持嚴(yán)格的同步。6.3.1時(shí)分復(fù)用原理246【例6-1】對(duì)10路帶寬均為300～3

400Hz的模擬信號(hào)進(jìn)行PCM時(shí)分復(fù)用傳輸。抽樣速率為8

000Hz，抽樣后進(jìn)行8級(jí)量化，并編為自然二進(jìn)制碼，碼元波形是寬度為τ的矩形脈沖，且占空比為1。試求傳輸此時(shí)分復(fù)用PCM信號(hào)所需的最小帶寬。解：PCM時(shí)分復(fù)用信號(hào)的傳輸速率為Rb

=8

log2810kbit/s=

240kbit/s二進(jìn)制基帶系統(tǒng)的最大頻帶利用率為所以，傳輸此信號(hào)所需最小帶寬為247內(nèi)容提要時(shí)分復(fù)用原理時(shí)分復(fù)用的幀結(jié)構(gòu)數(shù)字復(fù)接技術(shù)1236.3.2時(shí)分復(fù)用的幀結(jié)構(gòu)248以PCM30/32路電話系統(tǒng)為例，來說明時(shí)分復(fù)用的幀結(jié)構(gòu)，這樣形成的PCM信號(hào)稱為PCM一次群信號(hào)。時(shí)分多路復(fù)用的方式是用時(shí)隙來分割的，每一路信號(hào)分配一個(gè)時(shí)隙叫路時(shí)隙，幀同步碼和信令碼也各分配一個(gè)路時(shí)隙。PCM30/32系統(tǒng)的意思是整個(gè)系統(tǒng)共分為32個(gè)路時(shí)隙，其中30個(gè)路時(shí)隙用來傳送30路話音信號(hào)，一個(gè)路時(shí)隙用來傳送幀同步碼，另一個(gè)路時(shí)隙用來傳送信令碼。次群以1.5Mbps為基礎(chǔ)的系列以2Mbps為基礎(chǔ)的系列日本體制（kbps）北美體制（kbps）歐洲體制（kbps）0次群6464641次群1554155420482次群6312631284483次群3206444736343684次群977281392641392645次群*2741765651486.3.2時(shí)分復(fù)用的幀結(jié)構(gòu)2496.3.2時(shí)分復(fù)用的幀結(jié)構(gòu)250從圖中可看出，PCM30/32路系統(tǒng)中一個(gè)復(fù)幀包含16幀，編號(hào)為F0幀、F1幀，…，F(xiàn)15幀，一復(fù)幀的時(shí)間為2ms。每一幀（每幀的時(shí)間為125

s）又包含有32個(gè)路時(shí)隙，其編號(hào)為TS0～TS31，每個(gè)路時(shí)隙的時(shí)間為3.9

s。每一路時(shí)隙包含有8個(gè)位時(shí)隙，每個(gè)位時(shí)隙的時(shí)間為0.488

s。根據(jù)抽樣理論，每幀頻率為8

000幀/s，幀周期為125s，所以PCM30/32路系統(tǒng)的總數(shù)碼率是Rb

=8

000

(幀/s)

32

(路時(shí)隙/幀)

8

(bit/路時(shí)隙)

=2

048kbit/s

=

2.048

Mbit/s6.3.2時(shí)分復(fù)用的幀結(jié)構(gòu)251【例6-2】6路獨(dú)立信源的最高頻率分別為1kHz、1kHz、2kHz、2kHz、3kHz、3kHz。若采用時(shí)分復(fù)用方式進(jìn)行傳輸，每路信號(hào)均采用8位對(duì)數(shù)PCM編碼。（1）設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)和總時(shí)隙數(shù)，求每個(gè)時(shí)隙占有的時(shí)間寬度及碼元寬度。（2）求信道最小傳輸帶寬。解：（1）若選擇抽樣頻率為6kHz，則每路信號(hào)都符合抽樣定理的要求。不考慮幀同步碼、信令碼，幀結(jié)構(gòu)如圖6-16所示。每幀共6個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙占有的時(shí)間寬度為27.8

s，碼元寬度為3.5

s。（2）信息傳輸速率為Rb

=6

000

(幀/s)

6

(時(shí)隙/幀)

8

(bit/時(shí)隙)

=

288kbit/s信道最小傳輸帶寬為：Bc

=

Rb/2=

144kHz252內(nèi)容提要時(shí)分復(fù)用原理時(shí)分復(fù)用的幀結(jié)構(gòu)數(shù)字復(fù)接技術(shù)1236.3.3數(shù)字復(fù)接技術(shù)253在時(shí)分制數(shù)字通信系統(tǒng)中，為了擴(kuò)大傳輸容量和提高傳輸效率，常常需要將若干個(gè)低速數(shù)字信號(hào)合并成一個(gè)高速數(shù)字信號(hào)流，以便在高速寬帶信道中傳輸。擴(kuò)大數(shù)字通信容量有兩種方法。一種方法是采用PCM30/32系統(tǒng)（基群或一次群）復(fù)用的方法。例如需要傳送120路電話時(shí)，可將120路話音信號(hào)分別用8kHz抽樣頻率抽樣，然后對(duì)每個(gè)抽樣值編8位碼，其數(shù)碼率為8000

8

120

=

7

680kbit/s。由于每幀時(shí)間為125

s，每個(gè)路時(shí)隙的時(shí)間只有1

s左右，這樣每個(gè)抽樣值編8位碼的時(shí)間只有1

s時(shí)間，其編碼速度非常高，對(duì)編碼電路及元器件的速度和精度要求很高，實(shí)現(xiàn)起來非常困難。但這種方法從原理上講是可行的，這種對(duì)120路話音信號(hào)直接編碼復(fù)用的方法稱PCM復(fù)用。另一種方法是將幾個(gè)，例如4個(gè)經(jīng)PCM復(fù)用后的數(shù)字信號(hào)再進(jìn)行時(shí)分復(fù)用，形成更多路的數(shù)字通信系統(tǒng)。顯然，經(jīng)過數(shù)字復(fù)用后的信號(hào)的數(shù)碼率提高了，但是對(duì)每一個(gè)基群編碼速度沒有提高，實(shí)現(xiàn)起來容易，目前廣泛采用這種方法提高通信容量。由于數(shù)字復(fù)用采用數(shù)字復(fù)接的方法來實(shí)現(xiàn)，又稱數(shù)字復(fù)接技術(shù)。1．?dāng)?shù)字復(fù)接的概念6.3.3數(shù)字復(fù)接技術(shù)254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，如圖6-17所示。數(shù)字復(fù)接器是把兩個(gè)或兩個(gè)以上的支路（低次群），按時(shí)分復(fù)用方式合并成一個(gè)單一的高次群數(shù)字信號(hào)設(shè)備，它由定時(shí)、碼速調(diào)整和復(fù)接單元等組成。數(shù)字分接器的功能是把已合路的高次群數(shù)字信號(hào)，分解成原來的低次群數(shù)字信號(hào)，它由幀同步、定時(shí)、數(shù)字分接和碼速恢復(fù)等單元組成。1．?dāng)?shù)字復(fù)接的概念圖6-17數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)方框圖6.3.3數(shù)字復(fù)接技術(shù)255定時(shí)單元給設(shè)備提供一個(gè)統(tǒng)一的基準(zhǔn)時(shí)鐘。碼速調(diào)整單元是把速率不同的各支路信號(hào)，調(diào)整成與復(fù)接設(shè)備定時(shí)完全同步的數(shù)字信號(hào)，以便由復(fù)接單元把各個(gè)支路信號(hào)復(fù)接成一個(gè)數(shù)字流。在復(fù)接時(shí)還需要插入幀同步信號(hào)，以便接收端正確接收各支路信號(hào)。分接設(shè)備的定時(shí)單元是由接收信號(hào)中提取時(shí)鐘，并分送給各支路進(jìn)行分接用。1．?dāng)?shù)字復(fù)接的概念圖6-17數(shù)字復(fù)接系統(tǒng)方框圖6.3.3數(shù)字復(fù)接技術(shù)256目前廣泛使用的是分別以1

544kbit/s（T1）和2

048kbit/s（E1）為代表的兩套準(zhǔn)同步數(shù)字系列（PDH），CCITT已推薦了兩類數(shù)字速率系列和復(fù)接等級(jí)，兩類數(shù)字速率系列和數(shù)字復(fù)接等級(jí)分別如表6-1和圖6-18所示。2．?dāng)?shù)字復(fù)接等級(jí)群號(hào)一次群二次群三次群四次群數(shù)碼率（Mbit/s）1.544（T1）6.31232.06497.728話路數(shù)2424

4=9696

5=480480

3=1440數(shù)碼率（Mbit/s）2.048(E1)8.44834.368139.264話路數(shù)3030

4=120120

4=480480

4=1920表6-1 兩類數(shù)字速率系列6.3.3數(shù)字復(fù)接技術(shù)2572．?dāng)?shù)字復(fù)接等級(jí)圖6-18數(shù)字復(fù)接等級(jí)示意圖6.3.3數(shù)字復(fù)接技術(shù)258隨著數(shù)字通信業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，未實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的準(zhǔn)同步數(shù)字系列（PDH）逐漸成為實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信的重要阻礙。為此，CCITT于1988年通過了同步數(shù)字系列（SDH），采用同步轉(zhuǎn)移模式（STM），它的第一級(jí)速率為155.52kbit/s（STM-1），而其他高級(jí)速率是在第一級(jí)速率基礎(chǔ)上采用同步復(fù)接實(shí)現(xiàn)，解決了準(zhǔn)同步數(shù)字系列的非標(biāo)準(zhǔn)化及其他一些缺點(diǎn)。SDH的優(yōu)點(diǎn)同步復(fù)用強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理能力統(tǒng)一的光接口及復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)2．?dāng)?shù)字復(fù)接等級(jí)6.3.3數(shù)字復(fù)接技術(shù)259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)接又叫比特復(fù)接，即復(fù)接時(shí)每支路依次復(fù)接一個(gè)比特。圖6-19（a）所示是4個(gè)PCM30/32系統(tǒng)TS1時(shí)隙（CH1話路）的碼字情況。圖6-19（b）所示是按位復(fù)接后的二次群中各支路數(shù)碼排列情況。按位復(fù)接方法簡(jiǎn)單易行，設(shè)備也簡(jiǎn)單，存儲(chǔ)器容量小，目前被廣泛采用，其缺點(diǎn)是對(duì)信號(hào)交換不利。3．?dāng)?shù)字復(fù)接方法與分類圖6-19按位復(fù)接與按字復(fù)接示意圖6.3.3數(shù)字復(fù)接技術(shù)260圖6-19（c）是按字復(fù)接，對(duì)PCM30/32系統(tǒng)來說，一個(gè)碼字有8位碼，它是將8位碼先儲(chǔ)存起來，按規(guī)定時(shí)間四個(gè)支路輪流復(fù)接，這種方法有利于數(shù)字電話交換，但要求有較大的存儲(chǔ)容量。按幀復(fù)接是每次復(fù)接一個(gè)支路的一幀（一幀含有256個(gè)比特），這種方法的優(yōu)點(diǎn)是復(fù)接時(shí)不破壞原來的幀結(jié)構(gòu)，有利于交換，但要求更大的存儲(chǔ)容量。3．?dāng)?shù)字復(fù)接方法與分類圖6-19按位復(fù)接與按字復(fù)接示意圖6.3.3數(shù)字復(fù)接技術(shù)261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，例如PCM30/32系統(tǒng)的時(shí)鐘是各自產(chǎn)生的，即使它們的標(biāo)稱數(shù)碼率相同，都是2048kbit/s，但它們的瞬時(shí)數(shù)碼率也可能是不同的。各個(gè)支路的晶體振蕩器的振蕩頻率不可能完全相同（CCITT規(guī)定PCM30/32系統(tǒng)的瞬時(shí)數(shù)碼率在2

048kbit/s

100bit/s），幾個(gè)低次群復(fù)接后的數(shù)碼就會(huì)產(chǎn)生重疊或錯(cuò)位，如圖6-20（b）所示。這樣復(fù)接合成后的數(shù)字信號(hào)流，在接收端是無法分接恢復(fù)成原來的低次群信號(hào)的。因此，數(shù)碼率不同的低次群信號(hào)是不能直接復(fù)接的。為此，在復(fù)接前要使各低次群的數(shù)碼率同步，同時(shí)使復(fù)接后的數(shù)碼率符合高次群幀結(jié)構(gòu)的要求。所以，將幾個(gè)低次群復(fù)接成高次群時(shí)，必須采取適當(dāng)?shù)拇胧?，以調(diào)整各低次群系統(tǒng)的數(shù)碼率使其同步，這種同步是系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的同步，稱系統(tǒng)同步。4．?dāng)?shù)字復(fù)接中的碼速調(diào)整6.3.3數(shù)字復(fù)接技術(shù)2624．?dāng)?shù)字復(fù)接中的碼速調(diào)整圖6-20低次群復(fù)接示意圖