作　者：刘颖 等 着 刘颖 编

出 版 社：科学出版社

ISBN：9787030335418

出版时间：2012-03-01

版　次：1

页　数：237

装　帧：平装

开　本：16开

全面介绍数字通信中模拟信号数位化传输的基本原理，内容包括语音信号的PCM编码、ADPCM和目前移动通信、IP网路常用的语音压缩编码技术，以及二维图像信号和视频信号压缩编码的基本原理；重点介绍同步数字传输体系SDH的帧结构、SDH的复用原理、SDH设备、SDH网的保护与恢复原理、SDH网同步方法和传输性能；并介绍了基于SDH的多业务传送平台的特点、技术基础和发展概况。

语音、视频、文字和图像等都是表示信息的形式。由于信源的不同从而产生各种类型的通信系统，如电话通信系统、视频信息传输系统、图像信息传输系统、数据信息传输系统。但不同的信源所产生的信息都要经变换器处理成适合在信道上传输的信号后才可以传输，信号是携带信息的载体，通常的信号有电压、电流、光波、电磁波等可以感知的物理参量。根据信号物理参量基本特徵的不同，信号可以分为模拟信号和数位讯号两大类。

模拟信号是指代表讯息的信号及其参数（幅度、频率或相位）随着讯息连续变化的信号，它在幅度上连续，但在时间上则可以连续也可以不连续。例如连续变化的语音信号、电视图像信号以及许多物理的遥测遥控信号都是模拟信号，例如图1.1.2 的时间连续的模拟信号。抽样后的脉冲幅度调製信号（PAM）由于其幅度仍然是连续的，所以PAM 信号也是模拟信号。

数位讯号通常是指不仅在时间上是离散的且在幅度上也是离散的信号，如图1.1.3 所示。例如电报信号、数据信号、PCM 信号等。通常数字通信系统传输的多为二进制信号，这主要是由于二进制信号可以用逻辑数字电路来实现，而逻辑数字电路易于集成。

模拟信号与数位讯号形式不同，物理特性也不同，因此在传输过程中对信号的处理方式也不同。

通信系统从不同的角度进行分析，可以得到不同的分类方法。不仅可以从信源的角度根据业务的不同进行分类，还可以从传输的角度根据信号传输媒质的不同进行分类。如果根据信道中所传输信号的不同形式进行分类，通信系统可分为模拟通信系统和数字通信系统。利用模拟信号传递讯息的通信系统就是模拟通信系统，利用数位讯号传递讯息的通信系统就是数字通信系统。本书将在简要介绍模拟通信系统的基础上，重点介绍数字通信系统中的终端信源编码和信道传输的相关理论和技术。

模拟通信系统框图如图1.1.4 所示。

在模拟通信系统中，由于调製方法简单、易于实现，在通信历史上曾一度得到了迅猛发展，但同时也存在着许多缺点，主要缺点如下。

（1） 抗干扰能力差。由于模拟通信系统传输的是模拟信号，信息信号和噪声信号均具有随机性，因此叠加在信号中的噪声无法清除，经过长距离传输后，被噪声干扰的信号只能放大而无法再生。抗干扰能力差是模拟通信系统最致命的缺点。

（2） 不易保密通信。模拟信号也可以进行加密处理，但是由于信号进行非线性变换易产生较大失真，且模拟调製的方法极其有限，因此保密性差。

（3） 不易于大规模集成。模拟通信系统中大都採用模拟电路，一些电阻、电容、电感、变压器等常用于模拟通信系统中的器件不易大规模集成。

由于模拟通信的诸多缺点，特别是一些致命的缺点限制了它的发展。自20 世纪60 年代以来，在电信网的传输系统中，模拟通信传输系统逐步被数字通信传输系统所替代。在通信网的终端、传输、交换三大元素中，我国骨干网、城域网的传输已经全部数位化，接入网的传输也在逐步数位化。通信网分层结构图见图1.1.5 。

1.数字通信系统组成

数字通信系统的形式各式各样。从数字通信系统的共同特点以及所完成的功能来看，可把它概括成图1.1.6 所示的系统模型。

1） 信源与信宿

信源所发出的讯息可以是离散的，也可以是连续的，信源与信宿可是人也可是机器，可以相同也可以不相同。

2） 电/非电信号转换

如果信源发出的是非电信号，在信源的传送端则应进行“非电/电”变换，在信源的接收端需要进行“电/非电”变换。

3） 信源编码与信源解码

信源编码也称为A/D 变换，是模拟信号数位化过程，如文字信息的莫尔斯电码， SDH 系统中语音信号採用的脉冲编码调製（pulse code modulation ，PCM）编码、自适应脉冲编码调製（adaptive delt PCM ，ADPCM）编码，GSM 移动通信系统中语音信号採用的规则脉冲激励长期预测（ regular pulse excitation-long term prediction ，RPE-LTP） 编码，视频信号的MPEG 、H.264 编码等。如果信源本身就已符合下一环节所要求的数位讯号，这一环节则可略去，例如计算机作为信源输出的二进制数据信号。信源解码也称为D/A 转换，其作用正好与A/D转换相反，是把数位讯号序列还原为模拟信号。

在通信网传输系统中，数字（digital）与数据（data）并不是完全相同的概念，通常来讲，数字通信包含数据通信和模拟信号的数位化传输两部分。

4） 加密与解密

为了实现保密通信，通过加密器可以产生密码，人为地把待传输的数位讯号序列搅乱。这种编码可採用周期非常长的伪随机码序列、混沌序列等，在接收端根据已知的加密方法，对接收序列进行解密。目前在公共通信网路的有线传输系统中，通常不採用加密技术。

5） 信道编码与信道解码

信道编码是为了使信源编码输出的随机数位讯号适合信道传输而进行的有规则的编码过程，主要是为解决可靠性问题而设计的。由于数位讯号在信道传输过程中不可避免地要受到各种噪声的干扰，在接收端接收数位讯号序列的判决过程中将会以一定的机率产生码元的判决错误，从而产生误码。信道编码就是採用一种对传输的原始数字信息按一定规则加入保护成分的办法，以达到自身发现和纠正误码的目的，如奇偶校验、循环编码等。信道解码过程与信道编码过程正相反。信道编解码技术称为“差错控制技术” 。

6） 调製器与解调器

通常称经信源编码器输出的二元数位讯号为基带信号，如果进行有线信号传输（如电缆、光纤） ，通常仅是对基带信号进行一定规则的码型变换，如AM1 码、HDB3 码、4B3 T 码的码型变换。由于二元数字基带信号进行AMI 、HDB3 、4B3 T 码型变换后的信号主要能量频带範围并没有发生变换，因此将这种码型变换也称为基带调製。又由于信源编码后的数位讯号进行码型变换后可在信道中直接传输，有时也称AMI 、HDB3 、4B3 T 编码为信道编码，但更多时候称其为基带调製或线路编码。在SDH 传输网路中，通常不採用基带调製，仅进行统一的扰码处理后就直接在光纤信道中进行基带传输，通过时分复用、波分复用或多条光纤并行传输来提高传输容量。但是在无线信道中，必须通过调製方式才能将基带信号的频谱搬移到适合的频段上才可以实现远距离传输。调製的作用是把原始数字基带信号变为适合于信道传输的频带信号。解调的是调製的反过程。

通常对数位讯号的基本调製有ASK（幅移键控） 、FSK（频移键控）和PSK（相移键控） 。GSM 移动通信系统中採用的GMFSK（高斯最小频移键控）调製方式，3G WCDMA 技术採用的QPSK（正交相移键控）等，不同的调製方法有着不同的性能。数字调製解调技术是数字蜂窝移动通信系统空中接口的重要组成部分。调製与解调方式对通信的质量影响比较大，因此应合理选择。

7） 信道

信道有电缆、光缆、空气等。由于信号在信道中传输一定距离后，叠加在信号上的各种噪声干扰使信号产生失真，当这种干扰达到一定程度时，需要对失真的信号波形进行再生才能进行长距离传输，因此再生中继器属于广义信道的一部分，如光通信系统中的光再生中继器、微波通信中的中继站、卫星通信中卫星上的信号转发器等。

8） 复用与分路

复用就是多路信号互不干扰地在同一信道传输的方式，如在同一根光纤、同一对电缆或同在空气中传输。常用的多路复用方式有频分复用（ FDM） 、时分复用（ TDM） 和码分复用（CDM） 。本书的核心内容是介绍各种不同业务数位讯号如何在SDH 中传输的复用技术。分路的作用与复用相反。

另外，在数位讯号复用过程中，为了使接收端能够正确分接多路分支信号，必须保证收、发系统同步。因此同步系统是复用单元中十分重要的内容。