邮电学院数字通信原理课件

1、数字通信原理邮电职业技术学院2目录第01讲 数字通信系统组成第02讲 数字通信特点及性能指标第03讲 PCM通信过程第04讲 抽样第05讲 均匀量化第06讲 非均匀量化第07讲 编码第08讲 ADPCM通信第09讲 时分多路复用通信第10讲 PCM30/32路基群帧结构第11讲 PCM30/32基群终端机第12讲 PCM 30/32 路定时系统第13讲 PCM30/32的同步系统第14讲 PCM基群特性指标测试第15讲 数字复接基本概念第16讲 PDH二次群复接第17讲 SDH基本概念第18讲 SDH的速率与帧结构第19讲 同步复用与映射方法第20讲 数字基带传输第21讲 基带传输的线路码型第

2、22讲 基带数字信号的再生中继传输第23讲 再生中继传输性能分析第24讲 数字信号频带传输数字通信原理邮电职业技术学院第1讲数字通信系统组成5主要内容信息与信号数字信号与模拟信号数字通信系统模型6信息与信号信息：对收信者来说还不知道的，待传送，交换，存储或提取的内容。信号：信息的载体，运载信息的工具。通信：传递和交换信号（电或光信号）。7数字信号与模拟信号模拟信号：在幅度上连续；在时间上可连续，可离散。数字信号：在时间上和幅度上都离散。8数字通信系统模型数字通信：以数字信号为载体而传递信息的通信方式。数字通信系统模型：9信源：产生原始电信号；信源编号：A/D；加密：提高传输的安全性；信道编码a

3、：纠错编码：使接收端自动检出和纠正传输中数字信号的错码。b：线路编码：进行码型变换，使之适合在信道上传输。调制：频谱搬移；10信道：信号的传输通道，如电缆等(含噪声源和再生中继器)；解调：调制的逆过程；信道解码:信源编码的逆过程；解密：加密的逆过程；信源解码:D/A；信宿:接收原始电信号。第2讲数字通信特点 及性能指标12主要内容数字通信特点数字通信系统的主要性能指标数字通信的发展趋势13数字通信特点抗干扰能力强，无噪声积累。发端放大收端模拟噪声发端再生中继收端数字噪声14便于加密处理。例：发送原始数据发端加密密码送上信道数据收端解密密码接收原始数据15采用时分复用实现多路通信。因为数字信号在

4、时间上是离散的。设备便于集成、小型化。采用LSI技术占用频带宽。模拟：一路模拟 所占频带仅为KHz。数字：一路数字 频带一般为64KHz。但随着光纤、数字微波等宽带信道的使用以及数字频带压缩技术的发展，该缺点的影响已减小。16数字通信系统的主要性能指标有效性指标信息传输速率fb：单位bit/s。符号传输速率fB：单位Baud。两者关系：对多进制信号而言 fb = fBlog2M，（其中M=2n ）频带利用率：单位频带内的传输速率=信息传输速率/频带带宽（b/sHz）17可靠性指标误码率Pe Pe=信号抖动数字信号实际位置相对于其理想位置的随机偏移。18例：指标分析 某数字通信系统在125us内

5、可传输256个码元，且发现该数字传输系统4秒内有5个码元产生误码，试问误码率为多少？解： Pe =（错误码元数/传输总的码元数） =5/4（256/12510-6） =0.6210-619数字通信的发展趋势向小型化、智能化方向发展向高速、大容量方向发展向数字处理开发应用发展向用户数字化方向发展第3讲PCM通信过程21主要内容PCM通信系统组成框图PCM系统各部分功能22PCM系统组成框图23PCM系统各部分功能抽样将时间上连续的信号处理成时间上离散的信号，由抽样门来完成，每隔Ts时间以频率Ts=1/fs 对模拟信号抽取一个样值。24量化对时间上离散的信号处理，使其在幅度上也离散，把抽样后的样值

6、幅度分成若干个量化单位，每一量化单位代表一个量化级，当样值位于某量化级内时，就用这个量化级中的某个值来代替，称为量化值。由于量化而导致量化值和样值的差称为量化误差，将引起量化噪声 e=|量化值样值|,量化噪声产生后无法消除，是数字通信特有噪声，也是主要噪声，只有通过增加量化级数和减小量化级长来减小。25编码将量化后的信号样值幅度变换成对应的二进制数字信号码组过程：量化级数N与编码位数n的关系：N=2n=256 n=8N越大，n越大，量化级差越小，量化误差越小，通信质量越好。26码型变换将占空比为100%的NRZ（单极归不归零码,俗称机内码）变换成占空比为50%，双极性，连O个数小于一定值的CM

7、I（传号交替反转码）或HDB3（高密度三个阶双极性码）等线路码。27再生中继信号在不理想的信道上传输，存在衰减和失真，且程度与距离成正比，为满足长距离通信的需要，每隔一段距离设置一个再生中继器，对失真的波形进行恢复。码型反变换码型变换的逆过程。28解码编码、量化的逆过程。平滑滤波将解码后的PAM信号通过低通滤波器得到原有模拟信号。第4讲抽样30主要内容抽样定理抽样和保持分路与展宽均衡31抽样定理样值信号的频谱对频率为f的模拟信号m(t)来说，如用频率为fs的信号进行抽样，抽样的信号ms(t)含有f，nfsf等频率信息，在接收端只需一个截止频率为f的低通滤波器，滤除高频成分，就可得到原模拟信号。

8、32若模拟信号的频带为fLfH ，则抽样后频谱成份有fL fH ，nfs fL ，nfs fH 从频谱上分析可知：nfs- fH fH ，则频谱不重叠nfs- fH = fH ，则频谱紧挨，不重叠nfs- fH 0 X1=11769在1024 2048之间为第8大段， X2X3X4=111，起始电平1024，段落长1024，每小段长1024/16=64（1769-1024）/64=11.612，为第12小段，X5X6X7X8=101167编码器逐次对分反馈比较编码器的基本工作原理逐次：编码是通过一次次的比较实现的，编几位码就要进行几次比较。对分：每次比较所用的基准值（又称权值Vr）都为被判断范

9、围的中间值。反馈：编第i位码的权值由前面已编出的第（i-1）位码来决定，即将前面已编出的码反馈回来。比较：将样值大小Vs和权值大小Vr作比较，VsVr则比较结果为“1”，VsVr，则比较结果为0。68逐次对分编码器组成69逐次对分编码规则极性码：正X1=1 负X1=0幅度码：VsVri时，Xi=1；Vs0 x1=1 x2: 1769Vr2 128 x2=1x3: 1769Vr3 512 x3=1 x4: 1769Vr4 1024 x4=1x5: Vr5=1024+1/21024=1536 17691536 x5=1 x6: Vr6=1024+1/21024+1/41024=1792 17691

10、664 x7=1x8: Vr8=1024+1/21024+1/81024+1/161024=1728 17691728 x8=1第8讲 ADPCM通信 72主要内容自适应量化差值脉码调制自适应差分脉码调制ADPCM73自适应量化基本原理对输入信号的瞬时功率加以监 测，并随时改变量化器量化级差大小，使之“匹配”信号的变化。分类前向自适应后向自适应74结构前向自适应x 缓存器 量阶可变量化器 量阶可变 信道 反量化器Y 调整瞬时功率估计 信息严格地按照输入信号的瞬时功率来调整量化器的量化级差 a.功率估计准确 b.调整信息传到对方 75后向自适应x 缓存器 量阶可变量化器 量阶可变 信道 反量化器

11、Y 调整 调整 瞬时功率估计 瞬时功率估计 信息 信息从量化器的输出信号恢复出信号瞬时功率，然后以此调整量化器的量化级差。76差值脉码调制定义：对差值序列进行量化编码的方法基本原理发端：将样值序列转化为差值序列 从前n个差值序列中估算出第n个样值收端：将差值序列还原成样值序列 77S(n)样值量化值等于过去所有差值量化值的累积。Sp（n）在n时刻对n-1时刻样值的预测值 78自适应差分脉码调制ADPCM原理自适应量化比非自适应量化的S/N改善4 7dB；自适应预测使差分PCM的S/N改善达610dB，将以上两种技术结合在一起，可进一步压缩数码率。作用S/N进一步提高；在较低编码位数情况下取得满

12、意通信质量。第9讲时分多路复用通信80主要内容多路复用的分类帧结构的基本概念81多路复用的分类概念为提高通信线路的利用率，实现多路复用，即多路信号沿同一信道传输且互不干扰。分类FDM（频分多路复用）TDM（时分多路复用）82FDM利用调制手段和滤波技术使多路信号以频率分割方式同在一线路上互不干扰传输，主要用于模拟通信。CH2CHnCH1各话路标记为ft83TDM在一条信道的传输时间内，将若干路离散信号脉冲序列，经过分组、压缩、循环排序，成为时间上互不重迭的多路信号并一起传输的方式，主要用于数字通信。CH1CH2CHnt各话路标记为tf84PCM通信方式中TDM的关键各路信号抽样时间不同，且不重

13、迭。抽样周期越长，每路信号样值宽度越窄，容纳的信号数越多。 TS=125us，传32路信号，则理论上=8bit=3.91us，实际上=24bitPCM 30/32路为我国制式，PCM24路为日本、美国制式。85帧结构的基本概念帧结构的引入发送端送出的信号由多路信号经抽样量化编码后得到的二进制数组成，为一串数码流，接收端收到的信号则为无头无尾的信号，无法区别第1路信号在哪儿，无法正确分路。帧结构为实现收发同步，在数码流中每隔一段时间加上一组标记码以供接收端识别，这种把多路话音数字码以及插入的各种标记码按一定的时间顺序排列的数字组合叫帧结构，在PCM通信中，信号是一帧一帧传送。86帧长每传一帧所需

14、要的时间，即同一路信号连续抽样两次的时间间隔或所有话路都轮流抽样 一次的时间。时隙每一话路在一帧中所占时间。码元周期每一位码在一时隙中所占时间。第10讲 PCM30/32基群帧结构 88主要内容帧结构的指标时隙及码位安排89帧结构的指标901复帧=16帧=2ms（F0F15）；1帧=125us=256bit=32个时隙(TS0 TS31) ；32个时隙由30个话路时隙 （TS1TS15，TS17TS31），1个信令时隙 （TS16），1个同步时隙（TS0）组成；1时隙=3.91us=8bit=8位码 (X1 X8，X1极性，X2X8幅度）；1位码=1bit=0.488us=488ns；总的数码

15、率：fb=256bit/125us=2048kb/s。91时隙及码位安排TS1TS15，TS17TS31为话音时隙X1：极性码 X2X8：幅度码TS0：同步时隙TS16：信令时隙92注：同步码，监视码，对告码的周期为2帧=250us TS0作用及组成93TS16作用及组成信令信号：在通话建立过程中，即呼叫应答时，应传送的一些非话音信号，如摘机，挂机，拨号音等.在PCM通信中每一用户通话建立都需发出一信令信号，则30路话音信号的正确传送需30路信号信令，在PCM通信中，一路信令信号只需4位码，则一个TS16时隙可传2路信令，要传30路信令共需15个TS16，每帧只一个TS16，则需15帧，同时为

16、确保信令的收发同步，加上一个TS16用于传复帧同步对告码,共需16帧，构成一个复帧 （F0F15） 94 注:信令复帧的周期为16帧=2ms第11讲 PCM30/32基群终端机96主要内容传统的群路编译码方案目前广泛采用的单路编译码方案97传统的群路编译码方案98话音信号部分上半部分为发信支路.30路模拟话音信号在各自抽样门中抽样,抽样后样值不会重叠在一起.然后30路样值合路,统一进行量化编码后被分别安排在TS1-15,TS17-31 内.通过汇总电路将帧同步码和监视,对告码安排在TS0内.将各路信令码安排在TS16内.最后从汇总电路送出的就是符合30/32路PCM基群帧结构要求的速率为2Mb

17、/s的数码流.此码流经过码型变换电路成为适合在信道上传输的线路码.下半部分为收信支路,对方送来的数字码经局内再生,码型反变换后变为机内码,在同步的前提下进行分离,TS0的信号送同步系统,TS16的信号送信令系统, 30路话音送解码电路得到重建的群路PAM信号,再经过分路门分路,分开的每路信号送到对应的低通滤波器还原为模拟信号.99收发定时同步系统部分产生各种定时脉冲并实现收发同步信令系统部分信令收发逻辑和出入中继部分组成.负责将市话局送来的信令信号变换成适合于脉码端机传送的标志信号或反之(即非数字信令/数字信令的转换),并将各路信令信号安排在复帧内相应子帧TS16的相应码位或正确的从相应码位分

18、送出来.其它2/4线转换器实现模拟传输的2线制与数字传输的4线制之间的转换,具有邻端衰减小,对端衰减大的特点.100广泛采用的单路编译码方案101单路变译码和群路编译码的区别在发端，前者是将各路信号单独抽样量化编码，将各路编成的二进制码合并，合并的是数字信号。后者是将每路信号各自抽样后将样值合并，合并的是模拟信号，再统一量化编码；在收端，前者是将综合性数字流分路,然后每路单独解码滤波，而后者是将群路PCM信号统一解码成PAM，然后再分路进行滤波。至于其它部分，两者基本相同。第12讲 PCM30/32 定时系统 103主要内容定时系统作用发定时系统收定时系统104定时系统作用按照一定的时间顺序抽

19、样，编码，并按一不定的时间顺序组合，成综合数字码流。定时同步系统是PCM设备的心脏。由发定时系统，收定时系统组成，产生各种所需的脉冲105主时钟脉冲CP供收发端时钟同步用且作为产生其 它时钟的基准。 路脉冲（CHi）供抽样，分路用 位脉冲 （Di）供编码，解码用 复帧脉冲（Fi）控制复帧同步码和信令码的传送106发定时系统主时钟脉冲发生器产生频率为fcp=2.048KHZ50PPM的标称时钟，由它派生发端所需的各种脉冲，同时派生CP脉冲（比CP滞后1/2bit） 采用高稳定度的石英晶体振荡器产生2倍于CP的脉冲，再二分频以得占容比为50%的脉冲（脉宽1/2bit）107位脉冲发生器编解码用，其

20、频率fd=256 KHZ，由主时钟8分频而来，脉宽1bit。采用环形移位寄存方案和扭环形移位寄存方案实现，为防止进入无用循环，需加启动措施，使其能迅速转移到有用循环中去，并不破坏有用循环的正常循环。扭环式特点：比移位式所用的触发器更少，但脉冲可能产生尖峰（毛刺）。108路、时隙脉冲发生器用于抽样分路及帧同步码，信令码的传送。对位脉冲进行32分频得到fch=8 KHZ，严格说共32相。注意的是：在群路编译码中，路脉冲脉宽4bit，单路编译码中，其脉宽都为8bit。109复帧脉冲实现复帧同步码、信令的传送，由路脉冲16分频而来。 fF=500 HZ，共16相，脉宽256bit。110收定时系统与发

21、端组成基本一致区别收端主时钟从对端送来的数码流中提取出来，而不象发端用石英晶体振荡器产生。第13讲 PCM30/32的同步系统112主要内容同步的含义同步的实现帧同步系统的要求帧同步码工作的原理同步码的选择113同步的含义在PCM基群端机中，同步包括位同步目的：让收定时系统主时钟与接收信码流同频同相 以保证正确的判决。帧同步目的：在发端第n路的抽样量化编码信号一定要在收端第n路进行解码滤波还原，保证语音信号正确传送。复帧同步目的：在发端第n路的信令一定要送到收端第n路，以保证信令的正确传递。114同步的实现位同步收端从信码流中正确的提取主时钟帧、复帧同步发端在固定的时间位置(包括子帧，时隙，比

22、特位)上插入特定的码组，及同步码组；在收端加以正确识别。以帧同步为例：分散插入方法：将帧同步码放在每帧的尾部（PCM24路的第193bit为帧同步码，1、0交替插入）。集中插入方式：将帧同步码集中在一个位置发送（ PCM 30/32路 系统，“0011011”位于偶帧TS0的X2X8) 。115帧同步系统的要求建立时间要短指开机或失步到同步建立的时间，对于语音通信100ms；对数据通信更苛刻。稳定可靠，抗干扰能力强系统具备识别假失步和伪同步的能力假失步：由于传输过程中的误码导致接收端不能正确识别帧同步码，而误判为失步。为防止假失步，应多观察几帧，引入前方保护时间。前方保护时间：从丢失第一个同步

23、码到正式判为失步的时间，称为前方保护时间。 ITU-T建议：当连续34次帧同步码均有错时，系统判为失步。连续3次帧同步码丢失，前方保护时间为500us。连续4次帧同步码丢失，前方保护时间为750us。116伪同步：设备在捕捉帧同步码时，将码组与帧同步码相同的话音信号编码误为是帧同步码判为同步，而系统实际仍处于失步状态，即伪同步。后方保护时间：在失步后从捕捉第一个帧同码开始到正式判断为同步所需的时间，称为后方保护时间。ITU-T规定：后方保护时间为250us，即：第N帧捕捉到帧同步码，第N+1帧捕捉到X2=1（监视码），第N+2帧仍捕捉到帧同步。判为帧已同步并确定为偶帧的TS0，下一个码位是第1

24、路的第一位码X1。117帧同步系统工作原理118帧同步码的选择选择较特殊的码组，在信码中出现的概率较小。码组越长，捕捉时间就短，伪同步可能性就小，但信道容量降低。集中插入同步码的方式比分散插入方式好。第14讲 PCM基群特性指标测试120主要内容指标常用单位指标测试121指标常用单位传输单位电平的定义电平是衡量通信系统测试点信号强弱与某基准值比较的相对量，又分电压和功率电平，常用为功率电平：功率电平=10lg(dB) W1 :测试点功率W0 :基准功率例：我国规定音频口标称阻抗为600，即1mV的信号与0.775V的信号对应。122绝对电平dBm当以1mv为基准功率时，信号功率的电平称为绝对功

25、率电平x=10lgW1/10-3 dBm相对电平dBr测试点相对于参考点的电平。例：A点绝对电平为-15dBm，B点绝对电平为 -20dBm，即B点对于A点的相对电平为（-20）-（-15）=-5dBr 如设定某点为参考点，并规定该点绝对电平为一定值时，其相对电平为0dBr，即称该点为零相对电平点，PCM系统中将A/D转换点定义为0dBr。123相对电平点的绝对电平dBm0测试点相对于参考点无增益或衰减，即相对电平为0时，其绝对电平为dBm0；三者关系 dBm0=dBm-dBr噪声计功率电平dBmp利用带有模拟人耳对频度响应特征的衡重网络的噪声计测得的电平相对于零相对电平点的噪声计功率电平dB

26、m0p。124指标测试传输电平和净衰减（在二、四线孔测试）传输电平：二线/四线口处的电平值净衰减：二/四线音频输入口与输出口电平之差发端用正弦信号发生器在二线孔输入f=900HZ或840HZ，P=-10dm0的正弦信号（R=600），收端用600电平表在二线孔输出进行测试* 在选择测试信号频率时，应注意避免差拍（抽样频率不能为测试频率的整数倍）125频率特性（净衰减频率特性）在四线孔测试有效传输频带（3003400HZ) 内净衰减与频率的关系：发端在四线孔输入f=840Hz，R=600，p入=-14dBr（-10dBm0）的正弦信号，收端在四线孔用600电平表测出P出。用P入-P出，得到在84

27、0Hz上的净衰减o ，作为基准。改变输入信号频率fi,在3003400Hz中选若干个频率作为测试点，在收端测得P出，计算可得在各测试点上的净衰减 I用 i o 得到测试点净衰减与基准的净衰减之差 I描出i fi曲线，不进入阴影线范围为合格。126总信噪比电路的总噪声包括量化噪声，热噪声，非线性噪声和外来干扰产生的噪声，但主要噪声为量化噪声。总信噪比也称量化失真或总失真,可利用正弦信号作测量源。空闲信道噪声PCM端机接通所有话路，每个话路的输入输出端均终接600的标称阻抗，在不通话时测得的背景噪声。其来源为热噪声，空载编码噪声，抽样脉冲的泄漏噪声等，以空载编码噪声为主。路际可懂串音防卫度将被串话

28、路的两端分别称为近和远，以主串话路信号发端为准，同侧为近端串音，异侧为远端串音 。第15讲 数字复接基本概念 128主要内容PCM复接系列复接原理数字复接方法复接方式码速调整方法129PCM复接系列日本、北美系列采用1.544Mb/s，24路）作基群欧洲、中国系列采用2.048Mb/s(30/32路)作为基群我国数字复接等级： 130数字复接原理数字复接将两个以上的支路数字信号按TDM方式合并成单一的合路数字信号。数字分接将合路的数字信号分解为原来的支路数字信号。131数字复接方法按位复接每次复接每位支路的一位码，又称比特复接。特点：设备简单，容易实用，但对信号交换处理不删（交换时以8bit为

29、单位）按路复接每次复接每个支路的一个话路信号（8位码）。特点：有利于信号的处理和交换，但对设备电路要求复杂，存储容量大。按帧复接每次复接每个支路的一帧。特点：不破坏系统支路帧结构，但存储量更大。132数字复接方式同步复接各支路时钟都由同一个总时钟供给,各支路时钟频率完全相等，PCM 30/32路基群构成和SDH复接用此法。异步复接各支路信号的时钟源无固定关系，且又无统一的标称频率时钟频率偏差非常大，数据通信常用此复接方式。准同步复接各支路信号使用各自的时钟，但各路的时钟在一定的容差范围内。 我国复接方式：在PCM高次群中（除基群外）都采用准同步复接，故称准同步数字体系PDH。我国PDH高次群采

30、用准同步复接方式，按位复接方法。133码速调整方法正码速调整将被复接的低次群的码速率都调高，使其同步到某一规定的较高的码速上，又称“脉冲插入法”。正/负码速调整。正/零/负码速调整。第16讲 PDH二次群复接135主要内容基群复接成二次群的过程准同步复接二次群帧结构（按位复接）正码速调整过程准同步复接抖动的产生与抑制136基群复接成二次群的过程137准同步复接二次群帧结构复接方法四个PCM基群各自有自己的时钟，标称数码率为2.048Mb/s，瞬间数码率在2.048Mb/s100b/s范围内变化，对不同时钟的基群信号进行复接（称为准同步复接），复接前对各支路进行码速调整使数码率一致再进行复接，码

31、速调整中除插入帧同步，监测、告警、业务码外，还插入不带任何信息的码及其插入标志码。2.帧结构：基本指标：1帧=100.38us=848bit=212*4（共四组，每组212bit），1bit=0.118us138各位码安排F11, F21, F31, F41, F12, F22,F32, F42, F13, F23位于每帧的开始，发送复接帧同步1111010000。F33作为告警码。F43作为国内共用码。C11C41，C12C42，C13C43分别代表四个基群支路的插入标志码（各3位）。V1，V2，V3，V4分别为四个支路码速调整时插入的无息脉冲，在不需要插入时，则传信息码。139各支路插入码

32、及信息码分配示意图140其中：C码为插入标志码，V为插入码C为0，表示V的位置传信息（无插入）C为1 ，表示V的位置传无息码（有插入）为了降低接收端码速恢复时V码判决错误,采用了3位“择多判决”原则，即从3位C码中占多数的码元素来识别状态，误码率可降低为3Pe2141正码速调整过程复接端输入信号数码率f1=2.048Mb/s,读出信号数码率fm=2.112Mb/s, f1f1,出现漏读,为快写慢读。为防止漏读，先将送来的fm扣除掉C和插入的无息脉冲，得到fm ，但其中V码的扣除取决于C的状态，C为0不扣除(V为信息码), C为1应扣除(V为无息码) 。Fm称为缺齿脉冲，从fm中可提取出缓存器的

33、读出时钟f1,在f1控制下读出信息即为恢复的原基群信号 143准同步复接抖动的产生与抑制插入抖动发送端插入，接收端扣除，产生缺齿。扣除复接帧同步码，告警码等产生抖动成分,每帧扣除一次，每次扣除三位码，抖动频率10KHZ；扣除插入标志码而产生的抖动成分，每帧有3个标志码要扣除,再考虑扣除第一位帧码的影响,相当于每帧有四次扣除抖动,抖动频率40KHZ；扣除无息脉冲而产生的抖动成份，抖动频率约4KHZ。等候时间抖动插入指令发出与插入动作完成之间通常有一段等候时间。144抑制用锁相环电路对高频抖动(10KHZ),可以通过锁相环的低通特性来滤除；对低频抖动(4KHZ),特别是等候时间抖动无法完全滤除,是

34、准同步复接抖动的主要成分。第17讲SDH基本概念146主要内容PDH的特点SDH概念147PDH的特点1.5M和2M的两套复接系列由于帧结构不同，难以兼备，造成国际互通困难没有世界性的标准光接口规范。大多数采用异源复接（即利用正码速调整），难于从高速信号中识别和提取低速支路信号。采用按位复接方式，实现简单，不利于交换。帧结构中不需要安排很多管理维护比特（一般只2-4bit)）,不利于OAM。易受高速器件的限制。网络缺乏灵活性，使数字通道设备的利用率很低。148SDH概念SDH的定义由一些网络单元组成的在光纤上进行同步信号信息传输，复用和交叉连接的网络 SDH的特点1.5M和2M系列在STM等级

35、上得到统一采用模块化结构，方便网络的组建。采用字节复用，适应交换技术的发展。帧结构中安排了大约占信号的5%的维护管理比特，增加OAM能力。同步复用使得上下电路方便。和现有PDH能完全兼备，同时还能容纳各种新业务信号。同步复用、标准光接口、 强大网管功能为三大主要功能。149网络单元(NE)第18讲 SDH速率与帧结构 151主要内容网络节点接口同步数字体系的速率帧结构152网络节点接口NNI是实现SDH的关键153同步数字体系的速率STM-1 155.52Mb/sSTM-4 622.08Mb/sSTM-16 2488.32Mb/sSTM-64 9953.28Mb/s154帧结构必须支持同步数字

36、复用，交叉连接和交换的功能，同时也希望支路信号在一帧中均匀分布，有规律，以便接入取出。1551帧=（270N9）字节=270N98bit1帧=125us块状帧结构 156主要区域段开销（SOH）：为保证信息净负荷正常，灵活传送所必需的附加字节，是供OAM使用字节。净负荷（payload）:存放各种信息负荷的地方，其中含有少量的通道开销（POH），用于监视，管理和控制通道性能。管理单元指针（AU-PTR）：指示信息净负荷的第一个字节在STM-N帧中的准确位置，以便在接收端正确地分解。157SDH字节功能帧定位字节A1、A2再生段踪迹字节J0数据通信通路DCC（D112）公务字节：E1、E2使用者

37、通路字节F1比特间插奇偶检验8位码B1比特间插奇偶校验24位码：B2158自动保护倒换（APS）通路字节K1，K2（b15）复用段远端失效指示K2（b6b8）同步状态字节S1（b5b8）复用段远端差错指示M1与传输媒介有关字节备用字节Z0第19讲 SDH同步复用与映射160主要内容基本复用单元我国的SDH复用结构161基本复用单元标准容器C一种用来装载各种速率的业务信号的信息结构，主要完成适配功能（如速率调整），以便让那些常用的准同步数字体系信号能够进入有限数目的标准容器。C-11、C-12、C-2、C-3、C-4作为虚容器的信息净负荷。162虚容器VC 支持SDH的通道层连接的信息结构，由C

38、+POH组成。VC-n=C-n+VC-n POHVC-1,VC-2 为低价，VC-3，VC-4为高阶，分别作为TU和AU的信息净负荷。 163支路单元和支路单元组（TU和TUG）提供低阶通道层和高阶通道层间适配的信息结构，即TU-n=VC-n+TU-n PTR ，一个或多个TU的集合称为TUG。 164管理单元和管理单元组（AU和AUG）提供高阶通道层和复用段层之间适配的信息结构，即AU-n=VC-n+AU-n PTR（n=3、4），一个或多个AU的集合称为AUG。165同步传输模块(STM-N)STM-N=AUG+SOH166我国的SDH复用结构映射：在SDH边界处使支路信号适配进虚容器过程

39、。定位：将帧偏移信息收进支路单元或管理单元过程。复用：使多个低阶通道层信号适配进高阶通道，或者把多个高阶通道层信号适配进复用段层过程。第20讲 数字基带传输理论168主要内容带限传输对数字信号波形的影响数字信号无码间干扰传输准则数字基带传输系统模型169带限传输对数字信号波形影响170带限传输对数字信号波形影响影响从理论上说数字信号的频带为无穷大,从实际上分析信道的带宽是有限的,让无限带宽的信号通过有限带宽信道，必然产生失真.失真信道输出波形（理想低通出）和输入波形相比在时间上产生延迟。输出波形：上升/下降沿由陡峭变为平缓，出现很长拖尾。171无码间干扰传输准则172奈奎斯特准则:(理想低通特

40、性)数字脉冲的传输速率fb是等效理想低通信道截止率fc的两倍，即以fb=2fc的速率传输信号时，可实现无码间干扰传输。当数字信号序列通过某一信道传输时，无码间干扰的极限速率是fb=2fc,信道最大传输利用率为2b/（sHz）173滚降低通特性fc:为理想低通特性截止频率fc+fa:为滚降低通特性的截止频率a=(fc+fa)-fc/fc：为滚降系数，在0-1之间变化174数字基带传输系统模型175S(W)为发送波形形成网络(发送滤波器)的传输函数，其作用是将信源输出的信号变成适合信道传输的信号L(W)为信道传输函数E(W)为接收滤波器(均衡器)的传输函数，它对信道传递函数进行均衡，是信道总的传递

41、函数变为理想低通或者滚降低通特性，同时还起到限制带外噪声的作用，以提高判决点的信噪比 176系统总传输函数为R（W）=S（W）L（W）E（W）无码间干扰条件：S(W) L(W)=E(W)=R(W)1/2第21讲 基带传输线路码型 178主要内容对电缆线路传输码型要求各种传输码型分析179对电缆线路传输码型要求易于从线路码流中提取时钟分量；线路码型频谱中不含直流分量；线路码流中高、低频分量应尽量小；能限制长连“0”和“1”；经过信道传输后产生的码间干扰应尽量；线路码型具有一定的误码检测能力；设备简单。180各种传输码型分析单极性不归0码（NRZ ）有直流分量，低频成分大无主时钟频率fb 成分，不

42、便 于提取时钟。码间干扰大无自检能力181各种传输码型分析单极性归0码（RZ）主时钟频率fb成分不为0，码间干扰小，其它缺点存在。182双极性传号交替及转码（AMI）无直流分量，低频成分也少。高频成分也少，信号能量主要集中在fb/2处。传号码极性交替反转有规律，便于误码检测。将AMI全波整波成RZ后，含fb成分，便于时钟提取。在长连0时，提取时钟困难。183三阶高密度双极性码（HDB3）保留AMI优点 克服AMI对长连0无法限制缺点，最大连0数为3个ITU-T建议在PDH一、二、三次群设备中HDB3作为传输接口码型184HDB3码规则当二进制数码流中连“0”个数不超过3个，编码规则同AMI当二

43、进制数码流中连“0”个数大于等于4时，按以下原则处理：从第一个0码起，每4个连“0”码划分一组，称四连0组。用B00V和000V之一代替四连0组，原来码流中的1写作B, B，B和V都称为传号1 。若相邻两V之间传号1的个数为偶数，四连0组用B00V取，若相邻两V之间传号1的个数为奇数，用000V取代。V必须与前面的传号同极性，传号和V本身则应遵循极性交替。185例设NRZ为000001000000001101010，则其对于的HDB3为：V-B+00V+0B-000V-B+00V+B-B+0B-0B+0V+B-00V-0B+000V+B-00V-B+B-0B+0B-0186CMI（编码传号反转

44、码）特点：具有自检能力 、改进定时提取和基线漂移问题、最大连0数为3个 。规则 ：001 ，1 00 或11交替ITU-T建议PDH四次群设备中CMI作为传输接口码型187DMI（差分模式反转码）100交替0 01，前两位为01111101，前两位为1011第22讲数字再生中继传输 189主要内容再生中继器的功能眼图190再生中继器的功能再生中继传输系统的任务 对基带信道进行均衡，使总的传递函数成为理想低通特性或滚降低通特性；对已失真的波形进行判决，再生出和发端相同的标准波形，防止误码。 191再生中继器的组成192均衡放大对收到的失真波形予以放大和均衡，获得均衡波，使其在判决时间无码间干扰。

45、对理想均衡波的要求：在本码判决时幅度最大且波形平坦，而在邻码判决时刻码间干扰为0。193定时提取从收到的信码流中，提取定时时钟CP为判决电路的再生时钟。判决及码形成部分对已均放的信号进行抽样判决，并进行脉冲形成，产生与发端一样的脉冲。 194眼图衡量均衡波形，码间干扰最直观方法 。一种用示波器来显示均衡波形的方法，示波器的扫描周期为码元周期的整数倍，可以在荧光屏上出现一个或几个收到的均衡波，由于示波器的余辉作用，使多个波形重迭在一起，显示出类似人眼图形，则称为眼图，无码间干扰时“眼睛”完全张开。195无码间干扰和有码间干扰的眼图196眼图的简化模型197最佳判决时刻是在眼睛张开最大处(即上下两个尖子) 。对定时误差（抖动）的灵敏度可由眼图斜边的斜率决定。斜率越陡，表示灵敏度越高，出现误判的概率就越大。两个人字形的交叉区域（左右各一个）代表信号零点的变化范围，称为过零点畸变或过门限