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1、现代通信技术基础第二版Introduction to Modern Communication Technology第第2章章 通信网基础技术通信网基础技术本章学习目标vv理解数字通信系统的基本概念。理解数字通信系统的基本概念。vv理解信源编码中的信号处理过程。理解信源编码中的信号处理过程。vv了解信道编码中多路复用、复接与同步等技术应用。了解信道编码中多路复用、复接与同步等技术应用。vv了解数字信号传输的主要内容。了解数字信号传输的主要内容。vv了解数字调制技术基本类型及应用。了解数字调制技术基本类型及应用。vv了解差错控制编码技术应用。了解差错控制编码技术应用。内容简介v2.1 概 述 v
2、2.2 信源编码 v2.3 信道复用 v2.4 数字信号的基带传输 v2.5 调制技术 v2.6 差错控制技术 放映结束放映结束内容简介v2.1 概 述 2.1.1 通信系统研究的主要问题 2.1.2 数字通信系统的基本概念 返回主目录返回主目录内容简介v2.2 信源编码 2.2.1 模拟信号的数字化处理 2.2.2 语音编码技术 2.2.3 图像编码技术 返回主目录返回主目录内容简介v2.3 信道复用 2.3.1 信道复用概述 2.3.2 多路复用技术2.3.3 同步技术2.3.4 数字复接技术2.3.5 同步数字系列（SDH）返回主目录返回主目录内容简介v2.4 数字信号的基带传输 2.4
3、.1 数字信号传输的基本概念2.4.2 再生中继与均衡技术2.4.3 数字传输的常用码型 返回主目录返回主目录内容简介v2.5 调制技术2.5.1 调制的基本概念 2.5.2 模拟调制技术2.5.3 基本数字调制技术2.5.4 现代数字调制技术 返回主目录返回主目录内容简介v2.6 差错控制技术 2.6.1 差错控制的概念2.6.2 差错控制编码 返回主目录返回主目录2.1 概 述vv通信系统是构成各种通信网的基础。数字通信已成为现代通信系统是构成各种通信网的基础。数字通信已成为现代通信技术的主流。数字通信系统中融合了计算机软硬件技通信技术的主流。数字通信系统中融合了计算机软硬件技术，是构成现
4、代通信网的基础。术，是构成现代通信网的基础。vv按照信道传送信号的不同，通信可以分为模拟通信和数字按照信道传送信号的不同，通信可以分为模拟通信和数字通信。通信。返回返回2.1.1 通信系统研究的主要问题v模拟通信系统研究的主要问题：模拟通信系统研究的主要问题：模拟通信系统研究的主要问题：模拟通信系统研究的主要问题：vv收发两端的变换过程以及基带信号的特性。收发两端的变换过程以及基带信号的特性。vv调制与解调原理。调制与解调原理。vv信道与噪声的特性及其对信号传输的影响。信道与噪声的特性及其对信号传输的影响。vv噪声存在条件下的系统性能。噪声存在条件下的系统性能。通信系统研究的主要问题v数字通信
5、系统研究的主要问题：数字通信系统研究的主要问题：v收发信端的变换过程、模拟信号数字化以及数字基带信号的 特性。v数字调制与解调原理。v信道与噪声的特性及其对信号传输的影响。v抗干扰编码与解码，即差错控制编码问题。v保密通信问题。v同步问题。返回返回 数字通信系统的基本概念 v数字通信的特点：数字通信的特点：数字通信的特点：数字通信的特点：vv传输质量高、抗噪声性能强传输质量高、抗噪声性能强vv抗干扰能力强抗干扰能力强vv保密性好保密性好vv易于与现代技术相结合易于与现代技术相结合vv数字信号可压缩数字信号可压缩vv设备体积小、重量轻设备体积小、重量轻 数字通信系统的基本概念vv数字通信系统模型
6、如数字通信系统模型如图图2-12-1所示。所示。vv信源：把消息转换成电信号的设备。信源：把消息转换成电信号的设备。vv信源编码：基本部分是压缩编码，用以减小数字信号的冗余信源编码：基本部分是压缩编码，用以减小数字信号的冗余度，提高数字信号的有效性；部分系统还包含加密功能，即度，提高数字信号的有效性；部分系统还包含加密功能，即在压缩后再进行保密编码。在压缩后再进行保密编码。数字通信系统的基本概念vv信道编码：在经过信源编码的信号中增加一些多余的字符，信道编码：在经过信源编码的信号中增加一些多余的字符，以求自动发现或纠正传输中发生的错误，其目的是提高信号以求自动发现或纠正传输中发生的错误，其目的
7、是提高信号传输的可靠性。传输的可靠性。vv调制调制：目的是使经过编码的信号特性与信道的特性相适应，：目的是使经过编码的信号特性与信道的特性相适应，使信号经过调制后能顺利通过信道传输。使信号经过调制后能顺利通过信道传输。vv多路复用多路复用：多路信号重复使用一条信道。：多路信号重复使用一条信道。数字通信系统的基本概念vv信信道道与与噪噪声声：按按信信道道的的传传输输频频带带区区分分，各各种种信信道道可可归归入入基基带带信信道道和和带带通通信信道道两两类类。数数字字信信号号经经过过信信道道传传输输时时，信信道道的的传传输输特特性性以以及及进进入入信信道道的的外外部部加加性性噪噪声声都都将将对对数数
8、字字信信号号加以影响。加以影响。vv同步同步：数字通信系统中发送端和接收端之间需有共同的时：数字通信系统中发送端和接收端之间需有共同的时间标准，使接收端获知所收数字信号中每个符号（码元）间标准，使接收端获知所收数字信号中每个符号（码元）的准确起止时刻，从而同步地进行接收。的准确起止时刻，从而同步地进行接收。返回返回2.2 信源编码vv信源编码：针对信源发送信息所进行的压缩编码。信源编码：针对信源发送信息所进行的压缩编码。vv信源编码处理的前提：模拟信号的数字化。信源编码处理的前提：模拟信号的数字化。vv压缩编码技术：为提高传输效率，在保证一定信号质量的前压缩编码技术：为提高传输效率，在保证一定
9、信号质量的前提下，尽可能地去除或降低信号中冗余信息，以减小传输所提下，尽可能地去除或降低信号中冗余信息，以减小传输所用带宽。用带宽。返回返回 模拟信号的数字化处理 vv对时间连续和取值连续的原始语音和图像等模拟信号，若对时间连续和取值连续的原始语音和图像等模拟信号，若以数字方式进行传输，在发送端应先进行模数（以数字方式进行传输，在发送端应先进行模数（A AD D）变换，变换，将原始信号转换为时间离散和取值离散的数字信号将原始信号转换为时间离散和取值离散的数字信号模拟信号的数字化处理vv模拟信号数字化过程：模拟信号数字化过程：模拟信号数字化过程：模拟信号数字化过程：抽样：用时间间隔确定的信号样值
10、序列来代替原在时间上连抽样：用时间间隔确定的信号样值序列来代替原在时间上连续的信号，在时间上将模拟信号离散化。续的信号，在时间上将模拟信号离散化。量化：用有限个幅度值来近似原连续变化的幅度值，把模拟量化：用有限个幅度值来近似原连续变化的幅度值，把模拟信号的连续幅度变为有限数量且有一定间隔的散值。信号的连续幅度变为有限数量且有一定间隔的散值。编码：按一定规律，把量化后的信号编码形成一个二进制数编码：按一定规律，把量化后的信号编码形成一个二进制数字码组输出。字码组输出。模拟信号的数字化处理1.1.抽样抽样抽样抽样 vv抽样过程：将时间和幅度上都是连续的模拟信号在时间上抽样过程：将时间和幅度上都是连
11、续的模拟信号在时间上离散化。离散化。vv抽样目的：实现信号的时分多路复用。抽样目的：实现信号的时分多路复用。v如图2-2所示。模拟信号的数字化处理2.2.量化量化量化量化vv量化过程：抽样把模拟信号变成了时间上离散的脉冲信号，量化过程：抽样把模拟信号变成了时间上离散的脉冲信号，但脉冲的幅度仍是连续的，还需进行离散化处理（即对幅值但脉冲的幅度仍是连续的，还需进行离散化处理（即对幅值进行化零取整的处理），才能最终用数字来表示。进行化零取整的处理），才能最终用数字来表示。vv量化方法：把样值的最大变化范围划分成若干个相邻的间隔。量化方法：把样值的最大变化范围划分成若干个相邻的间隔。当某样值落在某一间
12、隔内，其输出数值就用此间隔内的某一当某样值落在某一间隔内，其输出数值就用此间隔内的某一固定值来表示。固定值来表示。模拟信号的数字化处理（1 1）均匀量化）均匀量化）均匀量化）均匀量化 vv采用相等的量化间隔对采样得到的信号作量化。采用相等的量化间隔对采样得到的信号作量化。vv实际信号可看成量化输出信号与量化误差之和，量化失真率实际信号可看成量化输出信号与量化误差之和，量化失真率与最小量化间隔的平方成正比。与最小量化间隔的平方成正比。vv量化失真在信号中的表现类似于噪声，也有很宽的频谱，被量化失真在信号中的表现类似于噪声，也有很宽的频谱，被称为量化噪声，并用信噪比来衡量。称为量化噪声，并用信噪比
13、来衡量。vv均匀量化方式会造成大信号时的信噪比有余而小信号时的信均匀量化方式会造成大信号时的信噪比有余而小信号时的信噪比不足，且编码位数多（语音信号需编噪比不足，且编码位数多（语音信号需编1111位码），加大了位码），加大了编码的复杂性，并对传输信道有更高的要求。编码的复杂性，并对传输信道有更高的要求。模拟信号的数字化处理（2 2）非均匀量化）非均匀量化）非均匀量化）非均匀量化 vv实现：采用压缩、扩张的方法，即在发送端对输入信号先进实现：采用压缩、扩张的方法，即在发送端对输入信号先进行压缩，再均匀量化；在接收端则进行相应的扩张处理。行压缩，再均匀量化；在接收端则进行相应的扩张处理。vv原理：
14、量化级间隔随信号幅度的大小自动调整。在不增大量原理：量化级间隔随信号幅度的大小自动调整。在不增大量 化级数的条件下，非均匀量化能使信号在较宽动态范围内的化级数的条件下，非均匀量化能使信号在较宽动态范围内的信噪比达到要求。信噪比达到要求。vv标准化的非均匀量化特性：标准化的非均匀量化特性：A A律律1313折线压缩特性（我国采用，折线压缩特性（我国采用，如如图图2-32-3所示）和所示）和 律律1515折线压缩特性。折线压缩特性。模拟信号的数字化处理3 3.编码编码编码编码vv编码编码 ：将抽样、量化后的信号转换成数字编码脉冲的过程。：将抽样、量化后的信号转换成数字编码脉冲的过程。vv解码解码
15、：编码的逆过程，将数字信号变为模拟信号（即把一个编码的逆过程，将数字信号变为模拟信号（即把一个8 8位码字恢复为一个样值信号）的过程。位码字恢复为一个样值信号）的过程。模拟信号的数字化处理vv编码的基本形式：编码的基本形式：编码的基本形式：编码的基本形式：vv线性编码：与均匀量化特性对应的编码码组中各码位的权值线性编码：与均匀量化特性对应的编码码组中各码位的权值 固定，不随输入信号的幅度变化。固定，不随输入信号的幅度变化。vv非线性编码：具有非均匀量化特性的编码码组中各码位的权非线性编码：具有非均匀量化特性的编码码组中各码位的权值随着输入信号的幅度变化。值随着输入信号的幅度变化。模拟信号的数字
16、化处理4.4.脉冲编码调制脉冲编码调制脉冲编码调制脉冲编码调制（PCMPCM）vv模拟信号经过抽样、量化、编码完成模拟信号经过抽样、量化、编码完成A/D A/D 变换，称为脉冲编变换，称为脉冲编码调制（码调制（PCMPCM）。vv标准化的标准化的PCM PCM 码组（电话语音）由码组（电话语音）由8 8位码组代表一个抽样值。位码组代表一个抽样值。语音模拟信号在发送端经过抽样、量化和编码后得到语音模拟信号在发送端经过抽样、量化和编码后得到PCM PCM 信信号，并经过数字信道传输。在接收端，将收到的号，并经过数字信道传输。在接收端，将收到的PCM PCM 码（二码（二进制码组）通过滤波器滤去大量
17、的高频分量，还原成进制码组）通过滤波器滤去大量的高频分量，还原成 模拟语模拟语音信号。音信号。vvPCMPCM原理如原理如图图2-42-4所示。所示。返回返回 语音编码技术 vv信源编码信源编码:将信号源中的多余信息去除，形成适合传输的信号，将信号源中的多余信息去除，形成适合传输的信号，以提高数字通信传输的有效性。以提高数字通信传输的有效性。vv语音编码语音编码:在保持一定算法复杂度和通信延时的前提下，利用在保持一定算法复杂度和通信延时的前提下，利用尽可能少的信道容量，传送质量尽可能高的话音。尽可能少的信道容量，传送质量尽可能高的话音。vv方法的优化：在算法复杂度和时延之间找到平衡点，并向更方
18、法的优化：在算法复杂度和时延之间找到平衡点，并向更低比特率方移动该平衡点。低比特率方移动该平衡点。语音编码技术vv语音编码的性能指标：语音编码的性能指标：语音编码的性能指标：语音编码的性能指标：vv语音质量语音质量vv编码速率编码速率vv信号延时信号延时vv算法复杂度算法复杂度语音编码技术vv语音编码方法：语音编码方法：语音编码方法：语音编码方法：（1 1）波形编码）波形编码vv从语音信号波形出发，对波形的采样值、预测值或预测误差从语音信号波形出发，对波形的采样值、预测值或预测误差值进行编码。值进行编码。vv以重建语音波形为目的，尽可能使重建波形接近原信号波形以重建语音波形为目的，尽可能使重建
19、波形接近原信号波形vv适应能力强，重建语音质量好，但对编码速率要求较高。适应能力强，重建语音质量好，但对编码速率要求较高。vv能在能在64 64 kbit/skbit/s至至16 16 kbit/skbit/s的速率上获得较为满意的语音质量。的速率上获得较为满意的语音质量。语音编码技术脉冲编码调制（脉冲编码调制（脉冲编码调制（脉冲编码调制（PCMPCM）vvPCMPCM是固定电话、长途中继和光纤传输的标准码型，速率为是固定电话、长途中继和光纤传输的标准码型，速率为6464 kbit/s kbit/s，采用压扩技术，即非均匀量化。，采用压扩技术，即非均匀量化。增量调制（增量调制（增量调制（增量调
20、制（DMDM）vv用一位编码反映信号的增量是正或负的一种脉冲编码调制，用一位编码反映信号的增量是正或负的一种脉冲编码调制，并出现了总和增量调制、数字音节压扩增量调制和差分脉码并出现了总和增量调制、数字音节压扩增量调制和差分脉码调制等改进方法。调制等改进方法。语音编码技术自适应差分编码调制（自适应差分编码调制（自适应差分编码调制（自适应差分编码调制（ADPCMADPCM）vv综合脉冲编码调制和增量调制的特点，依据相邻样值的差值综合脉冲编码调制和增量调制的特点，依据相邻样值的差值编码的方式，有效地消除了语音信号中的冗余度，提高了编编码的方式，有效地消除了语音信号中的冗余度，提高了编码的有效性，速率
21、为码的有效性，速率为32 32 kbit/skbit/s。子带编码（子带编码（SBC）v对输入模拟信号进行频域分割的一种编码方式，其优点是各子带可选择不同的量化参数以分别控制它们的量化噪声。语音编码技术自适应变换编码（自适应变换编码（自适应变换编码（自适应变换编码（ATCATC）vv将语音在时间上分段，每段取样后经数字正交变换转至频域将语音在时间上分段，每段取样后经数字正交变换转至频域（时域频域变换），取相应各组频域系数，然后对系数进（时域频域变换），取相应各组频域系数，然后对系数进行量化、编码和传输；对接收端则进行相反处理，以恢复时行量化、编码和传输；对接收端则进行相反处理，以恢复时域信号，
22、再将各时段信号连成语音，速率为域信号，再将各时段信号连成语音，速率为1216 1216 kbit/s kbit/s。语音编码技术（2 2）参量编码）参量编码vv在语音信号某特征空间抽取特征参量，构造语音信号模型，在语音信号某特征空间抽取特征参量，构造语音信号模型，利用参量量化过程生成码字进行传输，在接收端利用码字重利用参量量化过程生成码字进行传输，在接收端利用码字重建语音信号一种编码方式。建语音信号一种编码方式。vv根据从语音段中提取的参数，在接收端合成一个新的声音相根据从语音段中提取的参数，在接收端合成一个新的声音相似（但波形不尽相同）的语音信号，实现该过程的系统称声似（但波形不尽相同）的语
23、音信号，实现该过程的系统称声码器码器。语音编码技术vv参量编码应用于利用无线信道的移动通信等设备：参量编码应用于利用无线信道的移动通信等设备：RPE-LTPRPE-LTP（规则脉冲激励长时预测编码）规则脉冲激励长时预测编码）-用于用于GSMGSM移动通信移动通信CELPCELP（码本激励线性预测编码）码本激励线性预测编码）-用于用于CDMACDMA （IS-95IS-95）移动通信移动通信 返回返回 图像编码技术v图像通信的特点图像通信的特点图像通信的特点图像通信的特点:vv通信效率高通信效率高vv形象逼真形象逼真vv便于记录便于记录vv功能齐全功能齐全vv信息量大，占用频带宽信息量大，占用频
24、带宽图像编码技术vv图像信息量大而所需传输带宽和存储空间多，压缩数字图像图像信息量大而所需传输带宽和存储空间多，压缩数字图像信号编码速率为图像处理首要任务。信号编码速率为图像处理首要任务。vv模拟方式下传输一路电话信号，需一条带宽为模拟方式下传输一路电话信号，需一条带宽为4 4kHzkHz的模拟话的模拟话路；而一路标准电视信号的带宽是路；而一路标准电视信号的带宽是6 6 MHzMHz，需要需要10001000条以上条以上的模拟话路。的模拟话路。vv数字方式下传输一路电话信号，只需一条数字方式下传输一路电话信号，只需一条64 64 kbit/skbit/s的数字话路，的数字话路，而采用而采用8
25、8位线性码的一路数字电视信号的编码速率为位线性码的一路数字电视信号的编码速率为261026106 68=96 8=96 Mbit/sMbit/s，需要需要10001000条以上的数字话路。条以上的数字话路。图像编码技术vv模拟图像通信的特点：模拟图像通信的特点：模拟图像通信的特点：模拟图像通信的特点：vv占用的频带宽。占用的频带宽。vv需采用相位均衡器解决模拟信道中传输时线性相位特性问题需采用相位均衡器解决模拟信道中传输时线性相位特性问题vv图像信号在相邻帧的对应位置间及在同一帧的相邻位置间，图像信号在相邻帧的对应位置间及在同一帧的相邻位置间，具有很强的相关性。具有很强的相关性。vv图像信息量
26、大，而模拟信号压缩方法的压缩率很小，且对图图像信息量大，而模拟信号压缩方法的压缩率很小，且对图像质量的影响较大。像质量的影响较大。vv模拟图像信号传输时有噪声积累效应，使图像传输劣化。模拟图像信号传输时有噪声积累效应，使图像传输劣化。图像编码技术vv数字图像通信的特点：数字图像通信的特点：数字图像通信的特点：数字图像通信的特点：v可多次中继而不致引起噪声严重积累：适于多次中继的远距多次中继而不致引起噪声严重积累：适于多次中继的远距离图像通信，也适于在存储中的多次复制。离图像通信，也适于在存储中的多次复制。vv有利于采用压缩编码技术：在一定的信道频带条件下可获得有利于采用压缩编码技术：在一定的信
27、道频带条件下可获得比模拟传输更高的通信质量；可采用抗干扰编码技术，提高比模拟传输更高的通信质量；可采用抗干扰编码技术，提高抗干扰性能；易于实现保密通信。抗干扰性能；易于实现保密通信。vv体积小、功耗低。体积小、功耗低。vv易与联网，便于综合业务的应用。易与联网，便于综合业务的应用。vv占用信道频带较宽等缺点占用信道频带较宽等缺点。图像编码技术vv图像信号及其数字化：图像信号及其数字化：图像信号及其数字化：图像信号及其数字化：vv平面运动图像信息首先表现为光的强度或灰度，其随着平面平面运动图像信息首先表现为光的强度或灰度，其随着平面坐标、光的波长和时间而变化。坐标、光的波长和时间而变化。vv若只
28、考虑光的能量而不考虑光的波长，在视觉效果上只有黑若只考虑光的能量而不考虑光的波长，在视觉效果上只有黑白深浅之分而无色彩变化，该图像称黑白图像；对于彩色图白深浅之分而无色彩变化，该图像称黑白图像；对于彩色图像，任一彩色可分解成红、绿、蓝像，任一彩色可分解成红、绿、蓝3 3种基色。种基色。图像编码技术vv在处理图像前，需先将代表图像的连续信号转变为离散信号，在处理图像前，需先将代表图像的连续信号转变为离散信号，该过程称为图像信号的数字化。该过程称为图像信号的数字化。v图像信号数字化处理过程：抽样 量化图像编码技术vv图像压缩编码原理：图像压缩编码原理：vv图像中存在信息冗余，是可以对其进行压缩的前
29、提条件；图图像中存在信息冗余，是可以对其进行压缩的前提条件；图像虽含有大量的数据，但这些数据是高度相关的。像虽含有大量的数据，但这些数据是高度相关的。vv大量的冗余信息（空间冗余、时间冗余、结构冗余、编码冗大量的冗余信息（空间冗余、时间冗余、结构冗余、编码冗余等）存在于一幅图像内部以及视频序列中，为图像压缩编余等）存在于一幅图像内部以及视频序列中，为图像压缩编码提供了依据。码提供了依据。图像编码技术vv若能够去除这些冗余信息，使用尽量少的比特数来表示和重若能够去除这些冗余信息，使用尽量少的比特数来表示和重建图像，就可实现图像的压缩。建图像，就可实现图像的压缩。vv图像压缩原理如图像压缩原理如图
30、图2-52-5所示。所示。图像编码技术vv图像压缩编码的核心思想：图像压缩编码的核心思想：图像压缩编码的核心思想：图像压缩编码的核心思想：消除像素点间数据的相关性。消除像素点间数据的相关性。利用人眼的视觉生理特征和图像的概率统计模型进行自适应利用人眼的视觉生理特征和图像的概率统计模型进行自适应量化编码。量化编码。图像编码技术vv数字图像压缩编码的主要国际标准：数字图像压缩编码的主要国际标准：数字图像压缩编码的主要国际标准：数字图像压缩编码的主要国际标准：vv静止图像编码标准：静止图像编码标准：JPEGJPEG、JPEG-2000JPEG-2000等；等；vv活动图像编码标准：活动图像编码标准：
31、MPEG-1MPEG-1、MPEG-2MPEG-2、MPEG-4MPEG-4、MPEG-7MPEG-7vv多媒体会议标准：多媒体会议标准：H.261H.261、H.263H.263等；等；返回返回2.3 信道复用 vv信道复用：多个用户同时使用同一信道进行通信。信道复用：多个用户同时使用同一信道进行通信。vv为区分在一条链路上的多个用户的信号，理论上可采用正交为区分在一条链路上的多个用户的信号，理论上可采用正交划分的方法，即凡是在理论上正交的多个信号，在同一条链划分的方法，即凡是在理论上正交的多个信号，在同一条链路上传输到接收端后，都可能利用其正交性完全区分开。路上传输到接收端后，都可能利用其
32、正交性完全区分开。返回返回 信道复用概述1.1.多路复用多路复用多路复用多路复用 vv频分复用（频分复用（FDMFDM）vv时分复用（时分复用（TDMTDM）vv码分复用（码分复用（CDMCDM）vv空分复用（空分复用（SDMSDM）vv波分复用（波分复用（WDMWDM）vv极化复用极化复用信道复用概述2.2.多路复接多路复接多路复接多路复接vv复接：每条链路的多个信道分配给不同用户使用，从而提高复接：每条链路的多个信道分配给不同用户使用，从而提高了链路的利用率，满足几个多路传输的网或链路间的互连。了链路的利用率，满足几个多路传输的网或链路间的互连。vv复接技术：为了解决来自若干条链路的多路信
33、号的合并和区复接技术：为了解决来自若干条链路的多路信号的合并和区分。分。vv目前大容量链路的复接基本为时分复用（目前大容量链路的复接基本为时分复用（TDMTDM）信号的复接信号的复接信道复用概述3.3.多址接入多址接入多址接入多址接入vv多路复用（复接）中，用户是固定接入（或半固定接入）的，多路复用（复接）中，用户是固定接入（或半固定接入）的，网络资源预先分配给各用户共享。网络资源预先分配给各用户共享。vv多址接入时，网络资源通常是动态分配的，且可由用户在远多址接入时，网络资源通常是动态分配的，且可由用户在远端随时提出共享要求。端随时提出共享要求。vv多址技术：频分多址、时分多址、码分多址、空
34、分多址、极多址技术：频分多址、时分多址、码分多址、空分多址、极化多址，以及其他利用信号统计特性复用的多址技术等。化多址，以及其他利用信号统计特性复用的多址技术等。返回返回 多路复用技术vv多路复用技术：在同一信道中传递多路信号而互相不干扰，多路复用技术：在同一信道中传递多路信号而互相不干扰，以提高信道利用率。根据信号在频率、时间、码型等参量上以提高信道利用率。根据信号在频率、时间、码型等参量上的不同，将各路信号复用在同一信道中进行传输。该技术含的不同，将各路信号复用在同一信道中进行传输。该技术含复用、传输和分离三个过程。复用、传输和分离三个过程。vv多个复用系统的再复用和解复用称为复接和分接。
35、多个复用系统的再复用和解复用称为复接和分接。vv常用多路复用技术：常用多路复用技术：频分复用（频分复用（FDMFDM）时分复用（时分复用（TDMTDM）码分复用（码分复用（CDMCDM）等）等vv如如图图2-62-6所示。所示。多路复用技术1.1.频分复用频分复用频分复用频分复用vv频分复用将传输媒介的频带资源划分为多个子频带，分别分频分复用将传输媒介的频带资源划分为多个子频带，分别分配给不同的用户形成各自的传输子通路。配给不同的用户形成各自的传输子通路。vv频分复用（频分复用（FDMFDM）适用于模拟信号的传输，主要用于长途载适用于模拟信号的传输，主要用于长途载波电话、立体声调频、电视广播和
36、空间遥测等方面。波电话、立体声调频、电视广播和空间遥测等方面。vv频分多路复用设备复杂，成本较高，目前正逐步被时分多路频分多路复用设备复杂，成本较高，目前正逐步被时分多路复用所替代。复用所替代。多路复用技术2.2.时分复用时分复用时分复用时分复用vv时分复用技术按规定的间隔在时间上相互错开，在一条公共时分复用技术按规定的间隔在时间上相互错开，在一条公共通道上传输多路信号，其理论基础是抽样定理，必要条件是通道上传输多路信号，其理论基础是抽样定理，必要条件是定时与同步。定时与同步。vv时分复用（时分复用（TDMTDM）是在固定电话网中被广泛采用的一种标准是在固定电话网中被广泛采用的一种标准体制。体
37、制。多路复用技术（1 1）同步时分复用（）同步时分复用（TDMTDM）vv同步时分复用按时隙来发送和接收信息，各用户仅在被分配同步时分复用按时隙来发送和接收信息，各用户仅在被分配的时间段（时隙）使用传输媒介传送信息。的时间段（时隙）使用传输媒介传送信息。vv收发两端的时分复用器应保持严格的同步。收发两端的时分复用器应保持严格的同步。vv帧是指传输一段具有固定数据格式的数据所占用的时间。各帧是指传输一段具有固定数据格式的数据所占用的时间。各种信号（包括加入的定时、同步等信号）严格按时间关系进种信号（包括加入的定时、同步等信号）严格按时间关系进行，该时间关系称为帧结构。行，该时间关系称为帧结构。多
38、路复用技术vv时分复用的基本条件：时分复用的基本条件：各路信号必须组成帧；各路信号必须组成帧；一帧应分为若干时隙；一帧应分为若干时隙；在帧结构中必须有帧同步码；在帧结构中必须有帧同步码；允许各路输入信号的抽样速率（时钟）有少许误差。允许各路输入信号的抽样速率（时钟）有少许误差。vv典型的时分复用系统如典型的时分复用系统如图图2-72-7所示。所示。多路复用技术vv例：例：PCM 30PCM 3032 32 路系统的帧结构。路系统的帧结构。vv为确保接收端能将离散的数字信号还原成连续的模拟信号，为确保接收端能将离散的数字信号还原成连续的模拟信号，取样频率需采用取样频率需采用 8 000 8 00
39、0 HzHz，即每隔即每隔125125 s s取样一次，该时间间取样一次，该时间间隔称为一帧。隔称为一帧。vv PCM PCM 时分通信把时分通信把125125 s s时间分成许多小段，每一路占一段时时间分成许多小段，每一路占一段时间（时隙），路数越多，每路时隙就越小。间（时隙），路数越多，每路时隙就越小。vvPCM 30PCM 3032 32 将整个系统分为将整个系统分为3232个路时隙，其中个路时隙，其中3030个路时隙个路时隙分别用来传送分别用来传送3030路话音信号，路话音信号，1 1个路时隙用来传送帧同步码，个路时隙用来传送帧同步码，1 1个路时隙用来传送信令码。个路时隙用来传送信令
40、码。多路复用技术（2 2）统计时分复用（）统计时分复用（STDMSTDM）vvSTDMSTDM是当用户有数据需要传输时，才分配线路资源；当该是当用户有数据需要传输时，才分配线路资源；当该用户无数据传输时，信道资源可为其他用户所用。用户无数据传输时，信道资源可为其他用户所用。vv采用动态分配资源的方式，可克服预分配资源方式（采用动态分配资源的方式，可克服预分配资源方式（TDMTDM及及FDMFDM）的缺点。的缺点。vv在在STDMSTDM方式中，各用户数据在通信信道上随机地互相交织方式中，各用户数据在通信信道上随机地互相交织传输。为便于接收端能识别来自不同用户终端的数据，发送传输。为便于接收端能
41、识别来自不同用户终端的数据，发送端需要在用户数据之前加上终端号或子信道号，常称为标记端需要在用户数据之前加上终端号或子信道号，常称为标记多路复用技术3.3.码分多路复用码分多路复用码分多路复用码分多路复用 vv在频分复用或时分复用方式中，不同的用户分别占用不同的在频分复用或时分复用方式中，不同的用户分别占用不同的频带或时隙来进行通信。频带或时隙来进行通信。vv在码分复用方式中，依靠不同的地址码来区分不同的用户，在码分复用方式中，依靠不同的地址码来区分不同的用户，所有的用户使用相同的频率和相同的时间在同一地区通信所有的用户使用相同的频率和相同的时间在同一地区通信。返回返回 同步技术vv通信过程中
42、信号处理和传输都在规定的时隙内进行，帧同步通信过程中信号处理和传输都在规定的时隙内进行，帧同步是实现时分多路通信必不可少的条件之一。是实现时分多路通信必不可少的条件之一。1.1.同步同步同步同步vv使系统的收发两端在时间上和频率上保持步调一致。使系统的收发两端在时间上和频率上保持步调一致。2.2.同步系统的基本要求同步系统的基本要求同步系统的基本要求同步系统的基本要求vv同步误差小同步误差小vv相位抖动小相位抖动小vv同步建立时间短同步建立时间短vv保持时间长等保持时间长等同步技术3.3.同步技术分类同步技术分类同步技术分类同步技术分类vv载波同步载波同步 vv位同步（码元同步）位同步（码元同
43、步）vv帧同步（群同步）帧同步（群同步）vv网同步网同步4.4.同步方式（按传输同步信息方式）同步方式（按传输同步信息方式）同步方式（按传输同步信息方式）同步方式（按传输同步信息方式）vv外同步法外同步法 vv自同步法自同步法 返回返回 数字复接技术vv数字复接技术数字复接技术vv在数字传输系统中，为了扩大传输容量和提高传输效率，在数字传输系统中，为了扩大传输容量和提高传输效率，常需要将若干个低速数字信号合并成一个高速数字信号流，以常需要将若干个低速数字信号合并成一个高速数字信号流，以便在高速信道中传输；在到达接收端后，再把这个高速数字信便在高速信道中传输；在到达接收端后，再把这个高速数字信号
44、流分解还原成为相应的各个低速数字信号。号流分解还原成为相应的各个低速数字信号。数字复接技术1.1.数字复接系统数字复接系统数字复接系统数字复接系统vv数字复接系统的组成框图如数字复接系统的组成框图如图图2-82-8所示。所示。（1 1）数字复接器）数字复接器 vv位于发送端，由定时、码速调整和复接单元组成。位于发送端，由定时、码速调整和复接单元组成。（2 2）数字分接器）数字分接器vv位于收信端，由同步、定时、分接和码速恢复等单元组成。位于收信端，由同步、定时、分接和码速恢复等单元组成。数字复接技术2 2.数字复接方法数字复接方法数字复接方法数字复接方法（1 1）同步复接）同步复接vv复接器各
45、输入支路数字信号相对于本机定时信号是同步的，复接器各输入支路数字信号相对于本机定时信号是同步的，称同步复接，只需相位调整即可实施复接。称同步复接，只需相位调整即可实施复接。（2 2）异步复接）异步复接 vv若复接器各输入支路数字信号相对于本机定时信号是异步的，若复接器各输入支路数字信号相对于本机定时信号是异步的，称为异步复接；需要对各个支路进行频率和相位调整，使之称为异步复接；需要对各个支路进行频率和相位调整，使之成为同步的数字信号，然后实施同步复接。成为同步的数字信号，然后实施同步复接。数字复接技术3 3.数字信号的复接方式数字信号的复接方式数字信号的复接方式数字信号的复接方式vv数字信号的
46、复接要解决的问题：数字信号的复接要解决的问题：数字信号的复接要解决的问题：数字信号的复接要解决的问题：vv同步：是把若干数码率不同的支路数字信号速率按一定规则，同步：是把若干数码率不同的支路数字信号速率按一定规则，调整到一致且保持固定的相位关系。调整到一致且保持固定的相位关系。vv复接：把已同步的数字信号按时分复用方式，合并为一个高复接：把已同步的数字信号按时分复用方式，合并为一个高速数字信号序列。速数字信号序列。数字复接技术vv复接方式分类：复接方式分类：复接方式分类：复接方式分类：vv 按位复接：按位复接的方式每次复接一位码。按位复接：按位复接的方式每次复接一位码。vv按字复接：按字复接方
47、式每次复接取一个支路的按字复接：按字复接方式每次复接取一个支路的8 8位码，各个位码，各个支路的码轮流被复接。支路的码轮流被复接。vv按帧复接：按帧复接方式以帧为单位进行复接，即依次复接按帧复接：按帧复接方式以帧为单位进行复接，即依次复接每个基群的一帧码。每个基群的一帧码。数字复接技术4 4.数字复接系列数字复接系列数字复接系列数字复接系列 vv数字复接按照一定的规定速率，从低速到高速分级进行，其数字复接按照一定的规定速率，从低速到高速分级进行，其中某一级的复接是把一定数目的具有较低规定速率的数字信中某一级的复接是把一定数目的具有较低规定速率的数字信号，合并成为一个具有较高规定速率的数字信号。
48、该数字信号，合并成为一个具有较高规定速率的数字信号。该数字信号在更高一级的数字复接中，与具有同样速率的其他数字信号在更高一级的数字复接中，与具有同样速率的其他数字信号作进一步的合并，成为更高规定速率的数字信号。号作进一步的合并，成为更高规定速率的数字信号。数字复接技术vvITUITU推荐了两类数字速率系列和数字复接等级：推荐了两类数字速率系列和数字复接等级：中国、欧洲采用的中国、欧洲采用的2.048 2.048 Mbit/sMbit/s（即即30303232路路PCMPCM）作基群的作基群的数字速率系列。数字速率系列。北美和日本采用的北美和日本采用的1.544 1.544 Mbit/sMbit
49、/s（2424路路PCMPCM）。返回返回2.3.5 同步数字系列（SDH）1.1.准同步数字系列（准同步数字系列（准同步数字系列（准同步数字系列（PDHPDH）vv脉冲编码调制（脉冲编码调制（PCMPCM）技术在复接成一次群时，采用同步复技术在复接成一次群时，采用同步复接。但在复接成二、三、四次群时采用准同步（异步）复接。接。但在复接成二、三、四次群时采用准同步（异步）复接。为复接方便，对各支路比特流之间的异步范围作了规定，这为复接方便，对各支路比特流之间的异步范围作了规定，这种对传输速率偏差的约束即为准同步工作。相应的传输速率种对传输速率偏差的约束即为准同步工作。相应的传输速率称为准同步数
50、字系列（称为准同步数字系列（PDHPDH）。PDH和SDH2 2.同步数字系列（同步数字系列（同步数字系列（同步数字系列（SDHSDH）vvSDHSDH是一套可进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的是一套可进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的标准化数字信号结构等级。其不仅适于光纤通信，也适于微标准化数字信号结构等级。其不仅适于光纤通信，也适于微波通信和卫星通信传输的技术体制。在传送网中，波通信和卫星通信传输的技术体制。在传送网中，SDHSDH大大大大提高了网络资源利用率，并显著降低了管理和维护费用，实提高了网络资源利用率，并显著降低了管理和维护费用，实现了灵活、可靠和高效的网络运行与维护