通信原理數(shù)字通信系統(tǒng)總結(jié)性復(fù)習(xí)

數(shù)字通信系統(tǒng)總結(jié)性復(fù)習(xí)

通信系統(tǒng)分為基帶和頻帶傳輸兩類。

模擬信源信源編碼信道編碼碼型編碼信道碼型譯碼信道譯碼信源譯碼受信者A/DD/A噪聲源數(shù)字基帶通信系統(tǒng)模型信息源轉(zhuǎn)換同步

信源編碼信道編碼復(fù)用復(fù)接調(diào)制信道解復(fù)接解調(diào)解復(fù)用信道譯碼信源譯碼A/D轉(zhuǎn)換D/A受信者噪聲源高速數(shù)字通信系統(tǒng)模型一、A/D轉(zhuǎn)換：

作用：完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換；過(guò)程：采樣、量化、編碼

方法：PCM脈沖編碼、增量調(diào)制（△M）、差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM）、自適應(yīng)差分脈沖編碼

調(diào)制ADPCM

1、A律13折線（PCM脈沖編碼）：采用8bit量化，1bit極性碼，3bit段落碼，4bit段內(nèi)

碼，具體例子見(jiàn)習(xí)題答案。2、增量調(diào)制（△M）：對(duì)前后樣值的變化進(jìn)行編碼：增大編為1，減小編為0，只用一位

編碼。

a)避免過(guò)載的方法：一是增大Δ，二是減小Δt；

b)增量調(diào)制一般采用的數(shù)據(jù)率為32Kbps或16Kbps；3、PCM與△M的比較：

a)在比特率較低（低于40Kbps）時(shí)，增量調(diào)制的量化信噪比高于PCM，話音質(zhì)量

比PCM的好，增量調(diào)制抗誤碼性能好，可用于比特誤碼率為10-2～10-3的信道，而PCM要求10-4～10-6

b)增量調(diào)制通常采用單純的比較器和積分器作為編譯碼器，結(jié)構(gòu)和設(shè)備較PCM簡(jiǎn)

單。

4、差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM）：對(duì)信號(hào)的抽樣值與信號(hào)的預(yù)測(cè)值的差值進(jìn)行量化、編碼，

其編碼可采用N位二進(jìn)制碼。

5、自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制ADPCM：與DPCM相比，自適應(yīng)的量化取代固定量化

二、信源編碼：

作用：產(chǎn)生適合于信道傳輸?shù)男盘?hào)，提高系統(tǒng)有效性；信源分類：語(yǔ)音信號(hào)和圖像信號(hào)語(yǔ)音壓縮編碼：

1、基本的語(yǔ)音編碼方法：波形編碼、參量編碼和混合編碼

2、應(yīng)用舉例：移動(dòng)通信中多采用混合編碼方式，如飛利浦的AMR-WB寬帶自適應(yīng)多速率語(yǔ)音

編碼方法：語(yǔ)音帶寬范圍：50－7000Hz，16KHz抽樣，6.6Kbps~23.85Kbps，應(yīng)用領(lǐng)域：GSM、3G及其他圖像編碼：

1、圖像可壓縮的原因:(1)圖像信號(hào)中存在著大量的冗余度;(2)人眼的視覺(jué)特性，對(duì)高頻信

息的感受度低.

2、基本的圖像壓縮編碼方法：i.JPEG（JointPhotographicExpertsGroup，聯(lián)合圖像專家組）:靜止圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)ii.MPEG（MovingPictureExpertsGroup，活動(dòng)圖像專家組）-1：存儲(chǔ)介質(zhì)圖像編碼

標(biāo)準(zhǔn)

iii.MPEG-2：一般視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)iv.MPEG-4：多媒體通信編碼標(biāo)準(zhǔn)v.H.261（ITU-T制定）:會(huì)議電視圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)vi.H.263：極低碼速率的編碼標(biāo)準(zhǔn)

3、H.261與MPEG-1比較：H.261編碼后的數(shù)據(jù)流速率更低，總體上圖象質(zhì)量略遜于MPEG-1，它適合在網(wǎng)或網(wǎng)上傳輸運(yùn)動(dòng)的圖象三、碼型編碼：

目的：選擇適合于信道傳輸特性的碼型�；�本的常用碼型及特點(diǎn)：NRZ碼：無(wú)定時(shí)

歸零碼：可提供定時(shí)信息

雙極性碼：減少直流分量，判決電平為“0”

HDB3碼：用在復(fù)接設(shè)備中，如PCM30/32一、二、三次群中編碼步驟：

1）1→+B、-B

2)經(jīng)過(guò)奇數(shù)個(gè)B的0000→000V，經(jīng)過(guò)偶數(shù)個(gè)B的0000→B00V，V與前面的B極性一致

差分編碼：用在DPSK調(diào)制中，傳號(hào)差分碼規(guī)則：“1”變，“0”不變具體編碼實(shí)例見(jiàn)書p87，說(shuō)明其中的差分編碼參考碼為“1”四、信道編碼：

作用：糾檢錯(cuò)，提高可靠性基本分類：ARQ（檢錯(cuò)重傳）、FEC（前向檢錯(cuò)）、HEC（混合差錯(cuò)控制）

常見(jiàn)編碼方法：奇偶編碼、CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)，具體見(jiàn)作業(yè)。

CRC循環(huán)冗余編碼步驟：

1）生成碼：由生成多項(xiàng)式得生成碼

2）監(jiān)督碼：信息碼補(bǔ)r個(gè)0對(duì)生成碼求r位余數(shù)（不足r位，前面補(bǔ)0，r=n-k）3）循環(huán)碼：信息碼+監(jiān)督碼

五、其他

眼圖的特點(diǎn)：評(píng)價(jià)系統(tǒng)性能的基本方法，噪聲越大，線跡越寬，越模糊；碼間串?dāng)_越大，眼圖越不端正。

加密：

1.作用：加密；去除長(zhǎng)的連零，有利于提取定時(shí)

2.基本方法：用移位寄存器的產(chǎn)生的m序列與信息序列模2加。具體見(jiàn)作業(yè)。

交織：

1、作用：與信道編碼結(jié)合，檢查或糾正突發(fā)性錯(cuò)誤

2、基本思想：分散集中型錯(cuò)誤，使其在檢錯(cuò)或糾錯(cuò)范圍內(nèi)六、復(fù)用、多址與復(fù)接：

復(fù)用目的：實(shí)現(xiàn)信道共享，提高信道的利用率；

多址目的：實(shí)現(xiàn)信道共享，區(qū)分終端（如地球站、基站或手機(jī)）基本方法及應(yīng)用

FDM：GSM系統(tǒng)200kHz/頻帶

TDM：PDH的PCM30/32路一次群TDMA：GSM系統(tǒng)8時(shí)隙/載頻

CDMA：3G（第三代移動(dòng)通信）中區(qū)分小區(qū)和移動(dòng)臺(tái)復(fù)接：在多路復(fù)用的基礎(chǔ)上在時(shí)域上進(jìn)一步“復(fù)用”。復(fù)接存在的原因：電子元器件精度限制PDH系統(tǒng)：正碼速按位準(zhǔn)同步復(fù)接SDH系統(tǒng)：按字節(jié)的同步復(fù)接七、調(diào)制：

實(shí)質(zhì)：實(shí)現(xiàn)頻譜搬移

目的：改善系統(tǒng)性能，可以實(shí)現(xiàn)頻分復(fù)用基本的調(diào)制方式：ASK、FSK、PSK、DPSK(G)MSK：最小移頻鍵控，用在GSM系統(tǒng)中QPSK、QAM：用在3G移動(dòng)通信系統(tǒng)中八、同步：收發(fā)雙方在時(shí)間上步調(diào)一致

同步獲取的基本方法：自同步（濾波法）和外同步（插入法）

位同步：

NRZ獲得同步的方法：編成RZ碼，在0頻處插入同步信號(hào)，或采用濾波法濾波法的基本思想：大量信息工程系中總存在著“0”“1”的交替變化，此部分即為高頻分量，將其濾出，既為位同步。

幀同步：一般采用集中插入的方法，如PCM30/32次群采用“集中插入”（TS0=“0011011”）載波同步：相干解調(diào)中需要載波同步，

基本方法：平方變換法、平方環(huán)、科斯塔斯環(huán)

在“平方變換法”得到的PSK載波，因?yàn)榇嬖?分頻所以存在倒Π現(xiàn)象；科斯塔斯環(huán)法：不存在倍頻，直接得到載波，適于應(yīng)用在高頻電路中

網(wǎng)同步：數(shù)字通信系統(tǒng)中，為保證通信網(wǎng)中任意各站能夠進(jìn)行通信，需要有統(tǒng)一的時(shí)鐘我國(guó)SDH系統(tǒng)采用“分區(qū)等級(jí)主從同步”，PDH采用準(zhǔn)同步方法。

英文縮寫：ASK：幅移鍵控、FSKPSKDPSKQPSKQAMGMSKA/DPCM△MDPCMADPCM

FDMFDMATDMTDMACDMCDMAFDDSDH：同步數(shù)字體系

STM-N：同步傳輸模塊n級(jí)PDH

ARQ、FEC、HEC

利用以上知識(shí)點(diǎn)理解下列系統(tǒng)參數(shù)

935.5KHZ935.3KHZ935.1KHZ

雙工方式：頻分雙工上下行頻率間隔：工作帶寬:

復(fù)用方式：頻道間隔多址方式：時(shí)分多址

雙工方式：

理解GSM手機(jī)語(yǔ)音信號(hào)的發(fā)送過(guò)程

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數(shù)字通信系統(tǒng)總結(jié)性復(fù)習(xí)

通信系統(tǒng)分為基帶和頻帶傳輸兩類。

模擬信源A/D信源編碼信道編碼碼型編碼信道碼型譯碼信道譯碼信源譯碼受信者D/A噪聲源數(shù)字基帶通信系統(tǒng)模型信息源轉(zhuǎn)換

信源編碼信道編碼復(fù)用復(fù)接調(diào)制信道解復(fù)接解調(diào)解復(fù)用信道譯碼信源譯碼A/DD/A轉(zhuǎn)換受信者同步噪聲源高速數(shù)字通信系統(tǒng)模型一、A/D轉(zhuǎn)換：

作用：完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換；過(guò)程：采樣、量化、編碼

方法：PCM脈沖編碼、增量調(diào)制（△M）、差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM）、自適應(yīng)差分脈沖編碼

調(diào)制ADPCM

1、A律13折線（PCM脈沖編碼）：采用8bit量化，1bit極性碼，3bit段落碼，4bit段內(nèi)

碼，具體例子見(jiàn)習(xí)題答案。2、增量調(diào)制（△M）：對(duì)前后樣值的變化進(jìn)行編碼：增大編為1，減小編為0，只用一位

編碼。

a)避免過(guò)載的方法：一是增大Δ，二是減小Δt；

b)增量調(diào)制一般采用的數(shù)據(jù)率為32Kbps或16Kbps；3、PCM與△M的比較：

a)在比特率較低（低于40Kbps）時(shí)，增量調(diào)制的量化信噪比高于PCM，話音質(zhì)量

比PCM的好，增量

b).

調(diào)制抗誤碼性能好，可用于比特誤碼率為10-2～10-3的信道，而PCM要求10-4～10-6

c)增量調(diào)制通常采用單純的比較器和積分器作為編譯碼器，結(jié)構(gòu)和設(shè)備較PCM簡(jiǎn)

單。

4、差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM）：對(duì)信號(hào)的抽樣值與信號(hào)的預(yù)測(cè)值的差值進(jìn)行量化、編碼，

其編碼可采用N位二進(jìn)制碼。

5、自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制ADPCM：與DPCM相比，自適應(yīng)的量化取代固定量化

二、信源編碼：

作用：產(chǎn)生適合于信道傳輸?shù)男盘?hào)，提高系統(tǒng)有效性；信源分類：語(yǔ)音信號(hào)和圖像信號(hào)語(yǔ)音壓縮編碼：

1、基本的語(yǔ)音編碼方法：波形編碼、參量編碼和混合編碼

2、應(yīng)用舉例：移動(dòng)通信中多采用混合編碼方式，如飛利浦的AMR-WB寬帶自適應(yīng)多速率語(yǔ)音

編碼方法：語(yǔ)音帶寬范圍：50－7000Hz，16KHz抽樣，6.6Kbps~23.85Kbps，應(yīng)用領(lǐng)域：GSM、3G及其他圖像編碼：

1、圖像可壓縮的原因:(1)圖像信號(hào)中存在著大量的冗余度;(2)人眼的視覺(jué)特性，對(duì)高頻信

息的感受度低.

2、基本的圖像壓縮編碼方法：i.JPEG（JointPhotographicExpertsGroup，聯(lián)合圖像專家組）:靜止圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)ii.MPEG（MovingPictureExpertsGroup，活動(dòng)圖像專家組）-1：存儲(chǔ)介質(zhì)圖像編碼

標(biāo)準(zhǔn)

iii.MPEG-2：一般視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)iv.MPEG-4：多媒體通信編碼標(biāo)準(zhǔn)v.H.261（ITU-T制定）:會(huì)議電視圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)vi.H.263：極低碼速率的編碼標(biāo)準(zhǔn)

3、H.261與MPEG-1比較：H.261編碼后的數(shù)據(jù)流速率更低，總體上圖象質(zhì)量略遜于MPEG-1，它適合在網(wǎng)或網(wǎng)上傳輸運(yùn)動(dòng)的圖象三、碼型編碼：

目的：選擇適合于信道傳輸特性的碼型。基本的常用碼型及特點(diǎn)：NRZ碼：無(wú)定時(shí)

歸零碼：可提供定時(shí)信息

雙極性碼：減少直流分量，判決電平為“0”

HDB3碼：用在復(fù)接設(shè)備中，如PCM30/32一、二、三次群中編碼步驟：

1）1→+B、-B

2)經(jīng)過(guò)奇數(shù)個(gè)B的0000→000V，經(jīng)過(guò)偶數(shù)個(gè)B的0000→B00V，V與前面的B極性一致

差分編碼：用在DPSK調(diào)制中，傳號(hào)差分碼規(guī)則：“1”變，“0”不變具體編碼實(shí)例見(jiàn)書p87，說(shuō)明其中的差分編碼參考碼為“1”四、信道編碼：

作用：糾檢錯(cuò)，提高可靠性基本分類：ARQ（檢錯(cuò)重傳）、FEC（前向檢錯(cuò)）、HEC（混合差錯(cuò)控制）

常見(jiàn)編碼方法：奇偶編碼、CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)，具體見(jiàn)作業(yè)。

CRC循環(huán)冗余編碼步驟：

1）生成碼：由生成多項(xiàng)式得生成碼

2）監(jiān)督碼：信息碼補(bǔ)r個(gè)0對(duì)生成碼求r位余數(shù)（不足r位，前面補(bǔ)0，r=n-k）3）循環(huán)碼：信息碼+監(jiān)督碼

五、其他

眼圖的特點(diǎn)：評(píng)價(jià)系統(tǒng)性能的基本方法，噪聲越大，線跡越寬，越模糊；碼間串?dāng)_越大，眼圖越不端正。

加密：

1.作用：加密；去除長(zhǎng)的連零，有利于提取定時(shí)

2.基本方法：用移位寄存器的產(chǎn)生的m序列與信息序列模2加。具體見(jiàn)作業(yè)。交織：

1、作用：與信道編碼結(jié)合，檢查或糾正突發(fā)性錯(cuò)誤

2、基本思想：分散集中型錯(cuò)誤，使其在檢錯(cuò)或糾錯(cuò)范圍內(nèi)六、復(fù)用、多址與復(fù)接：

復(fù)用目的：實(shí)現(xiàn)信道共享，提高信道的利用率；

多址目的：實(shí)現(xiàn)信道共享，區(qū)分終端（如地球站、基站或手機(jī)）基本方法及應(yīng)用

FDM：GSM系統(tǒng)200kHz/頻帶

TDM：PDH的PCM30/32路一次群TDMA：GSM系統(tǒng)8時(shí)隙/載頻

CDMA：3G（第三代移動(dòng)通信）中區(qū)分小區(qū)和移動(dòng)臺(tái)復(fù)接：在多路復(fù)用的基礎(chǔ)上在時(shí)域上進(jìn)一步“復(fù)用”。復(fù)接存在的原因：電子元器件精度限制PDH系統(tǒng)：正碼速按位準(zhǔn)同步復(fù)接SDH系統(tǒng)：按字節(jié)的同步復(fù)接七、調(diào)制：

實(shí)質(zhì)：實(shí)現(xiàn)頻譜搬移

目的：改善系統(tǒng)性能，可以實(shí)現(xiàn)頻分復(fù)用基本的調(diào)制方式：ASK、FSK、PSK、DPSK(G)MSK：最小移頻鍵控，用在GSM系統(tǒng)中QPSK、QAM：用在3G移動(dòng)通信系統(tǒng)中八、同步：收發(fā)雙方在時(shí)間上步調(diào)一致

同步獲取的基本方法：自同步（濾波法）和外同步（插入法）

位同步：

NRZ獲得同步的方法：編成RZ碼，在0頻處插入同步信號(hào)，或采用濾波法濾波法的基本思想：大量信息工程系中總存在著“0”“1”的交替變化，此部分即為高頻分量，將其濾出，既為位同步。

幀同步：一般采用集中插入的方法，如PCM30/32次群采用“集中插入”（TS0=“0011011”）載波同步：相干解調(diào)中需要載波同步，

基本方法：平方變換法、平方環(huán)、科斯塔斯環(huán)

在“平方變換法”得到的PSK載波，因?yàn)榇嬖?分頻所以存在倒Π現(xiàn)象；科斯塔斯環(huán)法：不存在倍頻，直接得到載波，適于應(yīng)用在高頻電路中

網(wǎng)同步：數(shù)字通信系統(tǒng)中，為保證通信網(wǎng)中任意各站能夠進(jìn)行通信，需要有統(tǒng)一的時(shí)鐘我國(guó)SDH系統(tǒng)采用“分區(qū)等級(jí)主從同步”，PDH采用準(zhǔn)同步方法。

英文縮寫：

ASK幅移鍵控、FSK頻移鍵控PSK相移鍵控DPSK二進(jìn)制相移鍵控QPSK正交相移鍵控QAM正交振幅調(diào)制GMSK高斯最小移頻鍵控MSK最小移頻鍵控A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換PCM脈沖編碼△M增能調(diào)制DPCM差分脈沖編碼調(diào)制ADPCM自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制

FDM頻分復(fù)用FDMA頻分多址TDM時(shí)分復(fù)用TDMA時(shí)分多址CDM碼分復(fù)用CDMA碼分多址FDD頻分雙工SDH同步數(shù)字系列STM-N同步傳送模塊PDH準(zhǔn)同步數(shù)字系列ARQ檢錯(cuò)重傳法、FEC前向糾錯(cuò)法、HEC混合差錯(cuò)控制

再利用以上知識(shí)點(diǎn)理解下列系統(tǒng)參數(shù)

935.5KHZ935.3KHZ935.1KHZ

雙工方式：FDD頻分雙工上下行頻率間隔：45MHZ工作帶寬:25MHZ

復(fù)用方式：FDM頻分復(fù)用頻道間隔:200KHZ

多址方式：TDMA時(shí)分多址

理解GSM手機(jī)語(yǔ)音信號(hào)的發(fā)送過(guò)程

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