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1 第7章數(shù)字信號(hào)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(guān)問題以及中繼傳輸?shù)牡男阅芊治?2 7 1數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)幕纠碚? 1 1數(shù)字信號(hào)傳輸方式1 基帶傳輸2 頻帶傳輸7 1 2數(shù)字信號(hào)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(hào)單元是矩形脈沖 我們?cè)谘芯啃盘?hào)序列特性時(shí) 從研究單元矩形脈沖的特性入手 繼而導(dǎo)出數(shù)字信號(hào)序列特性 6 單元矩形脈沖波形時(shí)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(dá)式為 它所對(duì)應(yīng)的頻譜函數(shù)是 8 對(duì)應(yīng)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(duì)于確知信號(hào)波形可以采用傅氏變換方法求得信號(hào)的頻譜 但實(shí)際信號(hào)是隨機(jī)脈沖序列 是非確知信號(hào) 不能采用傅氏變換方法確定其頻譜 只能用統(tǒng)計(jì)的方法研究其功率譜密度 功率譜 10 圖7 3是幾種隨機(jī)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)序列的功率譜曲線 p177 11 分析得出 表示隨機(jī)二進(jìn)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(gè)脈沖所形成 其頻譜與單個(gè)矩形脈沖的頻譜有一定的比例關(guān)系 連續(xù)譜部分總是存在的 離散譜部分則與信號(hào)碼元出現(xiàn)的概率和信號(hào)碼元的密度有關(guān) 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(gòu)成 數(shù)字信號(hào)基帶傳輸系統(tǒng)的基本構(gòu)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(hào)序列 其中 是二進(jìn)制碼元 0或1 是碼元間隔 14 形成濾波器 識(shí)別點(diǎn) 抽樣判決 基帶傳輸系統(tǒng)簡(jiǎn)化模型 15 用單位沖擊脈沖序列代替原始數(shù)字信號(hào)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(duì)應(yīng)頻譜 0 0 1 16 7 1 4數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)幕緶?zhǔn)則 無碼間干擾的條件 P 179 17 1 無碼間干擾的時(shí)域條件 本碼判決點(diǎn) 非本碼判決點(diǎn) 此式表示 當(dāng)?shù)闹党?本碼判決點(diǎn) 時(shí)不為零 在其它所有非本碼判決點(diǎn)上均為零時(shí) 不會(huì)影響其它碼元的判決 18 為進(jìn)一步說明無碼間干擾的時(shí)域條件 假設(shè)圖6 7所示的傳輸網(wǎng)絡(luò)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(dāng)數(shù)字信號(hào)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(gè)單位沖擊函數(shù)為例說明 形成濾波器 識(shí)別點(diǎn) 抽樣判決 對(duì)上式進(jìn)行傅氏反變換 可求得輸出響應(yīng)為 21 令 畫出輸出響應(yīng)波形 圖7 9 22 此波形特點(diǎn) 1 輸出最大值 有拖尾 衰減快 2 時(shí)間軸上有許多等間隔零點(diǎn) 第一個(gè)零點(diǎn)是 零點(diǎn)間間隔是 第2個(gè)特點(diǎn)說明通過理想低通網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí) 其輸出響應(yīng)僅與理想低通截止頻率有關(guān) 23 當(dāng)輸入數(shù)字信號(hào)序列時(shí) 用單位沖擊脈沖序列近似表示為 這時(shí)數(shù)字信號(hào)序列經(jīng)過等效理想低通網(wǎng)絡(luò)傳輸后輸出響應(yīng)為 24 根據(jù)圖7 9所示的輸出響應(yīng)波形特點(diǎn) 只要滿足零點(diǎn)間隔 則經(jīng)等效理想低通網(wǎng)絡(luò)傳輸后的輸出響應(yīng)都響應(yīng)的有一個(gè)最大值 此值僅唯一的由響應(yīng)的決定 而與相鄰的其它的加入與否無關(guān) 即不受其它時(shí)刻加入脈沖的干擾 例子 設(shè)輸入單位脈沖序列為1011001 P180 25 結(jié)論 對(duì)于等效成截止頻率為的理想低通網(wǎng)絡(luò)來說 若數(shù)字信號(hào)以的符號(hào)速率傳輸 則在各碼元的間隔處 即的整數(shù)倍處 進(jìn)行抽樣判決 不產(chǎn)生碼間干擾 可正確識(shí)別出每一個(gè)碼元 這一信號(hào)傳輸速率與理想低通截止頻率的關(guān)心就是數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)囊粋€(gè)基本準(zhǔn)則 奈奎斯特第一準(zhǔn)則 26 2 理想基帶傳輸系統(tǒng)有三個(gè)特點(diǎn) 1 輸出響應(yīng)波形在抽樣判決點(diǎn)上無碼間干擾 2 達(dá)到最高傳輸效率 3 在給定發(fā)送信號(hào)能量和信道噪聲條件下 在抽樣判決點(diǎn)上能給出最大信噪比 27 3 滾降低通傳輸網(wǎng)絡(luò) 在實(shí)際應(yīng)用中 采用具有奇對(duì)成滾降特性的低通濾波器作為傳輸網(wǎng)絡(luò) 結(jié)論 只要滾降低通濾波器的幅頻特性以點(diǎn)呈奇對(duì)稱滾降 則可滿足無碼間干擾的條件 此時(shí)仍滿足符號(hào)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(jié)構(gòu) 碼型的功率譜結(jié)構(gòu)應(yīng)適合于給定信道的傳輸特性和對(duì)定時(shí)時(shí)鐘提取的要求 29 7 2 1對(duì)基帶傳輸碼型的要求1 傳輸碼型的功率譜中應(yīng)不含有直流分量 同時(shí)低頻分量要盡量少 2 傳輸碼型的功率譜中高頻分量應(yīng)盡量少 3 便于定時(shí)時(shí)鐘的提取 4 傳輸碼型應(yīng)具有一定的檢測(cè)誤碼能力 5 對(duì)信源統(tǒng)計(jì)依賴性要小 6 要求碼型變換設(shè)備簡(jiǎn)單 易于實(shí)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(hào)交替反轉(zhuǎn)碼 AMI 4 三階高密度雙極性碼 HDB3 5 傳號(hào)反轉(zhuǎn)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(diǎn) 1 有直流成分 且信號(hào)能量大部分集中在低頻 2 提取時(shí)鐘困難 3 無檢測(cè)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(shè)備內(nèi)部傳輸可以用 33 3 傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼 AMI 碼型及功率譜 P195 特點(diǎn) 1 無直流成分 2 高頻成分少 3 碼型功率譜中雖無時(shí)鐘頻率成分 但經(jīng)全波整流就可以得到時(shí)鐘信號(hào) 4 具有一定的檢測(cè)誤碼能力 34 AMI碼的缺點(diǎn) 長(zhǎng)連 0 過多不利于定時(shí)時(shí)鐘信息的提取 改進(jìn)后引入HDB3碼 35 4 三階高密度雙極性碼 HDB3 編碼規(guī)則 1 對(duì)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(shí)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(gè)傳號(hào)碼極性相同 3 傳號(hào)碼除V外要滿足極性交替原則 36 例 二進(jìn)碼序列 10000101000001110000000001HDB3碼序列 V 1000V 10 1B 00V 0 1 1 1000V B 00V 00 1 37 5 傳號(hào)反轉(zhuǎn)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(hào)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(gòu)成2 再生中繼系統(tǒng)的特點(diǎn) 40 7 4SDH傳輸網(wǎng)7 4 1SDH傳輸網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(shù)指標(biāo)4 SDH電接口指標(biāo) 43 7 4 3SDH自愈網(wǎng)1 線路保護(hù)倒換2 環(huán)形網(wǎng)保護(hù) 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(fù)用段倒換環(huán) 四纖雙向復(fù)用段倒換環(huán) 二纖雙向復(fù)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(fù)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(fù)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(fù)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(fù)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(fù)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(fù)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(hù)主要指利用DXC設(shè)備在網(wǎng)孔形網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行保護(hù)的方式 12單位業(yè)務(wù)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(diǎn)的保護(hù) 56 4 混合保護(hù)是采用環(huán)形網(wǎng)保護(hù)和DXC保護(hù)相結(jié)合 這樣可以取長(zhǎng)補(bǔ)短 大大增加網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)能力 DXC4 4 ADM ADM ADM ADM ADM ADM DXC4 1 長(zhǎng)途網(wǎng) 局間中繼網(wǎng) 圖5 60混合保護(hù)結(jié)構(gòu) 57 5 各種自愈網(wǎng)的比較 58 7 4 4SDH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì) 59 60 61 62 63 64 65