數(shù)字通信原理第七章(新).ppt

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1 第7章數(shù)字信號的傳輸本章介紹數(shù)字傳輸?shù)幕纠碚?基帶傳輸?shù)木€路碼型 再生中繼系統(tǒng)的有關問題以及中繼傳輸?shù)牡男阅芊治?2 7 1數(shù)字信號傳輸?shù)幕纠碚? 1 1數(shù)字信號傳輸方式1 基帶傳輸2 頻帶傳輸7 1 2數(shù)字信號波形與功率譜 3 a 單極性全占空碼 b 單極性半占空碼 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 4 c 雙極性全占空碼 d 雙極性半占空碼 0 0 5 圖中所示的脈沖序列的基本信號單元是矩形脈沖 我們在研究信號序列特性時 從研究單元矩形脈沖的特性入手 繼而導出數(shù)字信號序列特性 6 單元矩形脈沖波形時域波形和頻譜 p176 7 單元矩形脈沖的波形如圖所示 其函數(shù)表達式為 它所對應的頻譜函數(shù)是 8 對應的波形和頻譜如圖 0 0 a 波形 b 頻譜 圖7 2單元矩形脈沖及頻譜 9 對于確知信號波形可以采用傅氏變換方法求得信號的頻譜 但實際信號是隨機脈沖序列 是非確知信號 不能采用傅氏變換方法確定其頻譜 只能用統(tǒng)計的方法研究其功率譜密度 功率譜 10 圖7 3是幾種隨機二進制數(shù)字信號序列的功率譜曲線 p177 11 分析得出 表示隨機二進制數(shù)字序列的功率譜包括連續(xù)譜和離散譜兩部分 連續(xù)譜是由非周期性單個脈沖所形成 其頻譜與單個矩形脈沖的頻譜有一定的比例關系 連續(xù)譜部分總是存在的 離散譜部分則與信號碼元出現(xiàn)的概率和信號碼元的密度有關 它包含直流 數(shù)碼率以及的奇次諧波成分 在某些情況下可能沒有離散譜分量 12 7 1 3基帶傳輸系統(tǒng)的構成 數(shù)字信號基帶傳輸系統(tǒng)的基本構成模型如圖6 4 發(fā)送濾波器 抽樣判決器 信道 接收濾波器 噪聲 13 為分析方便 通常用單位沖擊脈沖序列近似表示原始的數(shù)字信號序列 其中 是二進制碼元 0或1 是碼元間隔 14 形成濾波器 識別點 抽樣判決 基帶傳輸系統(tǒng)簡化模型 15 用單位沖擊脈沖序列代替原始數(shù)字信號序列的理由 基帶傳輸系統(tǒng)的有效傳輸頻帶 單位沖擊脈沖序列及對應頻譜 0 0 1 16 7 1 4數(shù)字信號傳輸?shù)幕緶蕜t 無碼間干擾的條件 P 179 17 1 無碼間干擾的時域條件 本碼判決點 非本碼判決點 此式表示 當?shù)闹党?本碼判決點 時不為零 在其它所有非本碼判決點上均為零時 不會影響其它碼元的判決 18 為進一步說明無碼間干擾的時域條件 假設圖6 7所示的傳輸網(wǎng)絡為理想低通濾波器 其特性如下圖所示 0 K 19 其傳遞函數(shù)可表示為 下面我們分析 當數(shù)字信號序列送入此理想低通濾波器 輸出波形示怎樣的 20 先以單個單位沖擊函數(shù)為例說明 形成濾波器 識別點 抽樣判決 對上式進行傅氏反變換 可求得輸出響應為 21 令 畫出輸出響應波形 圖7 9 22 此波形特點 1 輸出最大值 有拖尾 衰減快 2 時間軸上有許多等間隔零點 第一個零點是 零點間間隔是 第2個特點說明通過理想低通網(wǎng)絡傳輸時 其輸出響應僅與理想低通截止頻率有關 23 當輸入數(shù)字信號序列時 用單位沖擊脈沖序列近似表示為 這時數(shù)字信號序列經過等效理想低通網(wǎng)絡傳輸后輸出響應為 24 根據(jù)圖7 9所示的輸出響應波形特點 只要滿足零點間隔 則經等效理想低通網(wǎng)絡傳輸后的輸出響應都響應的有一個最大值 此值僅唯一的由響應的決定 而與相鄰的其它的加入與否無關 即不受其它時刻加入脈沖的干擾 例子 設輸入單位脈沖序列為1011001 P180 25 結論 對于等效成截止頻率為的理想低通網(wǎng)絡來說 若數(shù)字信號以的符號速率傳輸 則在各碼元的間隔處 即的整數(shù)倍處 進行抽樣判決 不產生碼間干擾 可正確識別出每一個碼元 這一信號傳輸速率與理想低通截止頻率的關心就是數(shù)字信號傳輸?shù)囊粋€基本準則 奈奎斯特第一準則 26 2 理想基帶傳輸系統(tǒng)有三個特點 1 輸出響應波形在抽樣判決點上無碼間干擾 2 達到最高傳輸效率 3 在給定發(fā)送信號能量和信道噪聲條件下 在抽樣判決點上能給出最大信噪比 27 3 滾降低通傳輸網(wǎng)絡 在實際應用中 采用具有奇對成滾降特性的低通濾波器作為傳輸網(wǎng)絡 結論 只要滾降低通濾波器的幅頻特性以點呈奇對稱滾降 則可滿足無碼間干擾的條件 此時仍滿足符號速率 28 7 2基帶傳輸?shù)木€路碼型 不同的碼型具有不同的功率譜結構 碼型的功率譜結構應適合于給定信道的傳輸特性和對定時時鐘提取的要求 29 7 2 1對基帶傳輸碼型的要求1 傳輸碼型的功率譜中應不含有直流分量 同時低頻分量要盡量少 2 傳輸碼型的功率譜中高頻分量應盡量少 3 便于定時時鐘的提取 4 傳輸碼型應具有一定的檢測誤碼能力 5 對信源統(tǒng)計依賴性要小 6 要求碼型變換設備簡單 易于實現(xiàn) 30 7 2 2常見的傳輸碼型1 單極性不歸零碼 NRZ 2 單極性歸零碼3 傳號交替反轉碼 AMI 4 三階高密度雙極性碼 HDB3 5 傳號反轉碼 CMI碼 編碼規(guī)則 31 1 單極不歸零碼 NRZ碼 碼型及其功率譜 P184 缺點 1 有直流成分 且信號能量大部分集中在低頻 2 提取時鐘困難 3 無檢測誤碼能力 因傳輸碼型無規(guī)律 不適合在電纜信道中傳輸 32 2 單極性歸零碼 RZ 碼型及功率譜 p185 不適合在電纜信道中傳輸 但設備內部傳輸可以用 33 3 傳號交替反轉碼 AMI 碼型及功率譜 P195 特點 1 無直流成分 2 高頻成分少 3 碼型功率譜中雖無時鐘頻率成分 但經全波整流就可以得到時鐘信號 4 具有一定的檢測誤碼能力 34 AMI碼的缺點 長連 0 過多不利于定時時鐘信息的提取 改進后引入HDB3碼 35 4 三階高密度雙極性碼 HDB3 編碼規(guī)則 1 對4連0用取代節(jié)000V和B00V代替 2 取代節(jié)的安排順序 先用000V 不適用時再用B00V 取代節(jié)的安排要滿足以下要求 a 取代節(jié)之間V碼交替b V碼要與前一個傳號碼極性相同 3 傳號碼除V外要滿足極性交替原則 36 例 二進碼序列 10000101000001110000000001HDB3碼序列 V 1000V 10 1B 00V 0 1 1 1000V B 00V 00 1 37 5 傳號反轉碼 CMI 編碼規(guī)則 001100或11交替 38 7 2 3傳輸碼型的誤碼增殖7 2 4傳輸碼型特性的分析比較 39 7 3數(shù)字信號的頻帶傳輸一 基帶傳輸信道特性二 再生中繼系統(tǒng)1 再生中繼系統(tǒng)的構成2 再生中繼系統(tǒng)的特點 40 7 4SDH傳輸網(wǎng)7 4 1SDH傳輸網(wǎng)的拓撲結構1 線形2 星形3 樹形4 環(huán)形5 網(wǎng)孔形 41 42 7 4 2SDH傳輸接口1 SDH光接口和電接口的界定2 光接口分離3 SDH光接口技術指標4 SDH電接口指標 43 7 4 3SDH自愈網(wǎng)1 線路保護倒換2 環(huán)形網(wǎng)保護 44 下面是幾種常用的自愈環(huán) 二纖單向通道倒換環(huán) 二纖雙向通道倒換環(huán) 二纖單向復用段倒換環(huán) 四纖雙向復用段倒換環(huán) 二纖雙向復用段倒換環(huán) 45 A B C D P1 S1 P1 S1 CA AC AC CA 圖5 10二纖單向復用段倒換環(huán) a 46 A B C D P1 S1 P1 S1 CA AC AC CA 圖5 10二纖單向復用段倒換環(huán) b 倒換 47 S1 S2 P1 P2 P2 S2 P1 S1 A B C D AC CA AC CA 圖5 11四纖雙向復用段倒換環(huán) a 48 S1 S2 P1 P2 P2 S2 P1 S1 A B C D AC CA AC CA 圖5 11四纖雙向復用段倒換環(huán) b 倒換 49 A B C D CA AC AC CA 圖5 12二纖雙向復用段倒換環(huán) a S1 P2 S2 P1 S2 P1 S1 P2 50 A B C D CA AC AC CA 圖5 12二纖雙向復用段倒換環(huán) b S1 P2 S2 P1 S2 P1 S1 P2 倒換 51 S1 P1 P1 S1 AC CA AC CA 圖5 13二纖單向通道倒換環(huán) a 52 S1 P1 P1 S1 AC CA AC CA 圖5 13二纖單向通道倒換環(huán) b A B C D 53 S1 S2 AC CA AC CA 圖5 14二纖雙向通道倒換環(huán) a A B C D P2 P1 54 S1 S2 AC CA AC CA 圖5 14二纖雙向通道倒換環(huán) b A B C D P2 P1 55 3 DXC保護主要指利用DXC設備在網(wǎng)孔形網(wǎng)絡中進行保護的方式 12單位業(yè)務量 DXC DXC DXC DXC DXC DXC A B E C F D 6單位 2單位 4單位 圖5 59采用DXC為節(jié)點的保護 56 4 混合保護是采用環(huán)形網(wǎng)保護和DXC保護相結合 這樣可以取長補短 大大增加網(wǎng)絡的保護能力 DXC4 4 ADM ADM ADM ADM ADM ADM DXC4 1 長途網(wǎng) 局間中繼網(wǎng) 圖5 60混合保護結構 57 5 各種自愈網(wǎng)的比較 58 7 4 4SDH網(wǎng)絡結構7 4 5SDH網(wǎng)同步1 網(wǎng)同步的基本概念2 SDH網(wǎng)同步7 4 6SDH傳輸網(wǎng)的規(guī)劃設計 59 60 61 62 63 64 65