1、1第三章 數據信號傳輸 數據通信原理函授講義（二二）ppt2-3從第三節 3、多相調相開始到第四節數據信號的數字傳輸的結束2目目 錄錄 第一節 概述 一、數據信號及特性描述 二、傳輸信道及數據信號傳輸的基本方法 三、信道容量的概念 第二節 數據信號的基帶傳輸 一、基帶傳輸系統構成模型 二、理想低通網絡波形形成，奈奎斯特第一準則 三、具有幅度滾降特性的低通網絡波形形成 四、部分響應形成系統 五、數據序列的擾亂與解擾（了解基本概念） 六、數據傳輸系統中的時域均衡（了解基本概念） 七、數據傳輸系統中的時鐘同步（了解基本概念） 八、基帶傳輸的最佳化和系統性能分析 （不要求） 九、基帶數據傳輸系統及應用

2、 （自學）3 第三節 數據信號的頻帶傳輸 一、頻帶傳輸系統 二、數字調幅 三、數字調相 四、數字調頻 五、頻帶傳輸誤碼性能分析 （不要求） 六、數字調制中的載波提取和形成 （了解基本概念） 七、格型編碼調制（TCM）的概念 （不要求） 八、電話網中應用的幾種Modem標準建議的簡介 （自學） 第四節 數據信號的數字傳輸 一、數據信號數字傳輸的概念及特點 二、數字數據傳輸的實現 三、數字數據的時分復用TDM 四、數字數據傳輸系統的構成 小結 習題 1、2、4、5、84本本 章章 要要 求求 一、考核知識點一、考核知識點 1、數據信號的基帶傳輸 2、數據信號的頻帶傳輸 3、數據信號的數字傳輸二、學

3、習要求二、學習要求 數據信號的傳輸是實現數據通信的基礎。本章是全書的重點，介紹了數據信號的三種基本傳輸方法。 本章總的要求是：弄清三種傳輸方式的基本原理、系統公尺和各自的基本特點。 本章的重點是：數據信號的波形形成與比特率關系、部分響應原理、QAM調制、二相四相相對相移、數字頻移信號的產生和解調和數據數字傳輸的一般原理。5 第三節第三節 數據信號傳輸數據信號傳輸3、多相調相 在數字相位調制中，比較可以采用二相調制，還可以采用多相調制，即用多種相位或相位差來表示數字數據信息，分別實現多相絕對調相和多相相對調相。 具體來說，把輸入二進制數據的每 k 個比特編成一組，則構成所謂的k比特碼元。每一個k

4、比特碼元都2k 有種不同狀態，因而必須用M= 2k種不同相位或相位差來表示，M相調相。 四相調相，即4PSK 4PSK是用載波的四種不同相位來表征傳送的數據信息。6 如前面學習過的 4QAM一樣，在 4PSK 調制中，首先對輸入的二進制數據進行分組， 將二位數字編成一組， 即構成雙比特碼元，雙比特碼元有 22 種組合，即有 22 種不同狀態，故可以有 22種不同相位或相位差來表示，故稱為四相調相。 習慣上把組成雙比特碼元的前一信息比特用A代表，后一信息比特用B代表，并按格雷碼排列，以便提高傳輸的可靠性。 按國際統一標準規定，雙比特碼元與載波相位的對應關系有兩種，稱為方式 A和B方式，它們的對應

5、關系如表3-1所示，它們之間的矢量關系如圖3-52所示。7表3-1 雙比特碼元與載波相位對應關系雙比特碼元載波相位A BA 方式B方式0 01 01 10 1 0 90 180 270 225 315 45 135圖3-52 4PSK矢量圖(a)A方式參考矢量00AB101101(b)B方式參考矢量AB11010010 由上表或矢量圖都可看出， 4PSK調相信號載波幅度為常數，其矢量的終點都在一個圓弧上。 并且，兩種方式都是把圓弧 360度平均分成了4份，這樣雙比特碼元AB的四種組合對應的四種矢量之間的相角差都是 90度，相鄰的星點的距離是均勻的，則 4PSK的抗噪聲干擾能力最好。8 4PSK

6、信號可采用調相法（與QAM原理一致）產生。(a) 4PSK信號原理圖二進制數字序列串/并轉化載波2移相平衡調制器平衡調制器AB+2PSK2PSK輸出(b) 調相法產生4PSK信號矢量圖A(0)A(1)B(0)B(1)001001119 4PSK 信號可以看作兩種正交的 2PSK 信號的合成，可用串/并變換電路將輸入的二進制序列依次分為兩個并行的序列。 設二進制數字分別以A和B表示，每一對AB成為一個雙比特碼元。 雙極性的A和B數據脈沖分別經過平衡調制器，對 0相位載波cosct 和與之正交的載波cos(ct+/2)進行二相調相，得到如圖 3-53(b)所示的四相信號的矢量表示圖。 4PSK信號

7、可用兩路相干解調器分別解調，而后再進行串/并變換，變為串行碼序列。 圖3-54是4PSK解調原理框圖。10接收信號相干載波tcosc2移相tsinc積分器積分器清洗t=T清洗t=T取樣判決器取樣判決器定時 t=T定時 t=T串/并轉化AB輸出 在解調圖中，上、下兩個支路分別是 2PSK 信號解調器，它們分別用來檢測雙比特碼元中的 A和B 碼元，然后通過并/串變換電路還原為串行數據信息。11 另外，如在圖3-53的串/并變換之前加入一碼變換器，把輸入數據序列變換為差分碼序列，則即為4DPSK信號產生的原理圖；相應的在圖3-54的并/串變換之后再加入一個碼反變換器，即把差分序列變換為絕對碼序列，則

8、即為4DPSK信號解調的原理圖。實際中廣泛使用的就是4DPSK，可克服相位模糊問題。 八相調相 八相調相中，將輸入二元碼每三位作為一組，k=3，M=23=8，即三位二元碼的組合共有八種組合，則分別用八種載波相位或相位差來代表，稱為8PSK或8DPSK。 圖3-55給出了一種按格雷碼次序排列的八相相位變換規則。12 由矢量圖都可看出， 8PSK 調相信號載波幅度為常數，其矢量的終點都在一個圓弧上，并且，兩種方式都是把圓弧 360度平均分成了8份，這樣三比特碼元 ABC的八種組合對應的八種矢量之間的相角差都是 3608=45度，相鄰的星點的距離是均勻的，則這樣的安排使4PSK的抗噪聲干擾能力最好。

9、圖3-55 八相相位矢量圖000001011010110111101100參考相位13 在上圖中，輸入的串行二元碼經串/并變換產生三路并行二元碼A,B,C，每路的碼速是串行碼碼碼速的三分之一。幅度控制幅度控制串/并數據二元碼ABC圖圖3-56 3-56 八相調相實現框圖八相調相實現框圖反相低通低通A路B路相乘調制相乘調制tcosctsinc帶通輸出140011圖3-57 A,B兩路電平AC0011B1100C1100 A,B 為雙極性不歸零碼，用正、負電平分別表示 “1”和“0”。在送入相乘調制器前，它們分別通過由 C 碼控制的幅度控制電路控制其電平大小。 A,B兩種受C碼控制的組合電平示意圖

10、如圖3-57所示。A,B兩路電平的正、負取決于A,B碼的“1”和“0”。 需要說明的是，圖3-57還是A 、B 兩路調制后的載波信號的幅度大小和極性， A、B 兩路調制后的信號通過加法器加起來就合成了如圖3-55所示的八種不同相位的矢量之一。15000001011010110111101100參考相位01001011AC01BC101100ABC101011注意：橫向和縱向矢量中，始終一長一短110 在圖3-56中，在輸入的串/并變換之前加入差分碼變換電路，則即為8DPSK。 八相調相信號的解調八相調相信號的解調也是采用相干解調，如圖3-58所示。16根據矢量圖，AB二位碼只要用相互正交的載c

11、osct和cos(ct+/2)與接收信號相乘即可獲得，低通濾波器的作用是濾出對 2fc的調制產物，其輸出取樣值為正值時判為“1”，負值時判為“0”。與4QAM解調的工作原理和過程都基本相同，只是取樣值的大小有兩種。帶通4tcosc2tcosctcosc4tcosc低通低通低通低通取樣判決取樣取樣取樣判決判決串/并A路B路C路數據二元碼174tcosc4tcosc4tcosc4tcosc低通低通取樣取樣判決C路M點N點000001011010110111101100參考相位 由右邊的矢量圖可見，紅色的四個矢量的C碼為“1”，而藍色的四個矢量的C碼為“0”。 又看左圖，解調C碼用載波分別是：4tc

12、osc4tcosc和它們也是互相正交的相干載波，它們相位差為90度，具體見圖。18 當夾角小于90度時，數量積是正值，當夾角大于90度時，數量積是負值。 相干解調后的取樣值是正是負可以由矢量數學的方法來推導，相干解調就是求兩個矢量的數量積，公式是：BAcosABBA，AB,A B ABOOABBA,A B 19 根據上面的公式可得：矢量圖中左邊的兩個紅色矢量(即111和101)與兩個載波的夾角小于90度，它們的數量積都該是正值，所以解調的結果，即左圖中上下取樣器輸出點M和N的電壓都是正值。 同樣右邊的兩個紅色矢量(即011和001)與兩個載波的夾角大于90度，它們的數量積都該是負值，所以解調的

13、結果，即左圖中上下取樣器輸出點M和N的電壓都是負值。 因此，當左圖中上下取樣器輸出點M和N的電壓都是正值或負值時，判決C碼為“1”。4tcosc4tcosc低通低通取樣取樣判決C路M點N點4tcosc4tcosc000001011010110111101000參考相位20 與上頁一樣， 根據上面的公式可得：矢量圖中上邊的兩個藍色矢量 (即010和110) 與兩個載波的夾角是一個小于90度，另一個大于 90度，它們的數量積是一正一負，所以解調的結果，即左圖中上下取樣器輸出點M和N的電壓是一正一負值（例如對110矢量解調的結果是上支路 M點是正電壓；而下支路 N點是負電壓）。 同樣下邊的兩個藍色矢

14、量 (即000和100)與兩個載波的夾角一個小于90度，另一個大于90度，它們的數量積也是一正一負，所以解調的結果，即左圖中上下取樣器輸出點 M和 N的電壓也是一正一負。4tcosc4tcosc低通低通取樣取樣判決C路M點N點4tcosc4tcosc000001011010110111101000參考相位21 因此，當左圖中上下取樣器輸出點M和N的電壓是一正一負時，判決C碼為“0”。 最后將A,B,C三路并行的二進制數據序列經并/串變換電路變換，即可恢復為一路的原串行的數據序列。 如發送端是 8DPSK 信號，則需要在圖3-58中 8PSK解調電路的 并/串 變換之后再加一個 差分碼/絕對碼

15、的碼變換電路即可為8DPSK信號的解調電路。22 4、多相調相的頻帶利用率、多相調相的頻帶利用率 M越大，頻帶利用率越高，但多相調相時，M越大，已調載波信號的相位差也就越小，接收端在噪聲干擾下越容易判錯，使可靠性下降。還可以證明16PSK的抗噪聲性能要比16QAM差。 所以實際中，對調相方式一般不采用16PSK，采用4PSK和8PSK較多。5、數字調幅調相APK 前述討論中曾討論了采用多進制調制方式， 用以提高頻帶利用率，如 MPSK 方式。 多相調相MQAM傳輸數碼的比特率一樣，按前面的分析它也應與MQAM占有相同的頻譜寬度。所以頻帶利用率也一樣，其公式也完全一樣，且為： 112MlogkH

16、zs/bit23 但多進制調制技術所以能提高頻帶利用率，往往是以犧牲其功率利用率換取的。 這是因為，隨著進制數的增加，即M值的增加，在信號空間內各星點之間的最小距離要減少，相應的信號判決域就要減少。 按前面講述的矢量運算知識，兩星點之間的最小距離就是兩星點代表的矢量之間的最小差別（其實就是兩信號之間的最小差別），最小差別越小，在噪聲和干擾的作用下，越容易被收端誤判，使誤碼率隨之增大。000001011010110111101100參考相位 例如： 2DPSK相位差為， 4DPSK相位差為/2，8DPSK相位差為/4，則它們的星點之間最小距離見右圖中粉紅色的粗線。24 在上圖中，M越大，相鄰星點

17、之間距離減小。為了使星點之間最小距離保持不變，M增大時，就要增大圖中圓的半徑，其實就是用增大每個矢量的長度，即使載波的幅度增加，則已調信號的功率就增大。 故要保持誤碼率不變，M增加，應增大信號功率，因而頻帶利用率的提高是以提高功率為代價的。 所謂數字調幅調相，又稱幅度相位鍵控APK，它是將調幅和調相結合起來的一種調制方式，可以充分利用信號的功率。 調相信號的矢量圖中，星點僅位于星座圖中的圓弧上，而圓內的功率空間沒有充分利用。APK通過恰當地選擇幅度和相位，使星點不僅位于圓弧上，也位于圓內，甚至圓外。這樣，可以作到在相同功率和相同頻帶利用率的條件下增大信號空間信號點 (星 點)的最小距離。25

18、如采用四電平調制的八種相位變化系統就是16APK，其信號空間的信號點(星點)分別如圖3-59(a)，為了對比，在圖3-59(b) 中又給出了16PSK信號空間的信號點分布。 通過圖3-59中兩種調制的比較，16APK的相鄰信號點的距離要大于16PSK的相鄰信號點的距離。故16APK的抗噪聲性能要優于16PSK的抗噪聲性能。 注意圖3-59的兩個圓要一樣大，這樣平均功率才一樣。 從前述的16QAM的星座圖(書74頁圖3-42)上可以看出，16QAM也是一種調幅調相系統（三種幅度十二種相位），同樣，它也具有較好的抗噪聲性能。目前，16QAM 和 16APK 兩種系統已被用于話帶數據9600bit/

19、s的調制解調器中。四、數字調頻四、數字調頻 81頁頁 用基帶數據信號控制載波的頻率，稱為數字調頻，又稱頻移鍵控FSK。261、2FSK信號及功率譜密度 二進制移頻鍵控就是用二進制數字信號控制載波頻率，當傳送“1”碼時輸出頻率f1；當傳送“0”碼時輸出頻率f0 。 根據前后碼元載波相位是否連續，可分為相位不連續的頻移鍵控和相位連續的頻移鍵控。圖3-60給出了相位不連續的信號波形。11100S(t)2ASK12ASK2 由左圖可看出，一個相位不連續的 2FSK 信號可以看作是載波頻率f1和f0的兩個2ASK信號的復合。 也是實現2FSK的一種方式。2FSK27f0f1f1 fSf0 fS 相位不連

20、續的2FSK信號的功率譜密度，可利用2ASK信號的功率譜密度求得。 如前所述，2FSK信號是由兩個2ASK信號合成，故其功率譜密度也是兩個2ASK信號功率譜密度之和。如圖3-61所示。PE單(f)f0f1 f0f1 fSf0 fS 由圖可以看出， 2FSK 信號的功率譜密度也是由連續譜和離散譜組成。其中，連續譜由兩個雙邊帶譜疊加而成，離散譜出現在 f1和f0 的兩個載波頻率的位置上。因此，相位不連續的 2FSK信號的帶寬約為： B=2 fS f1 f0 且2 fS28 對2FSK調制方式可有如下結論： 如移頻指數h不是整數時，對相位連續的2FSK信號，則功率譜密度中無離散譜，且當h0.7時，大

21、部分功率集中于2fS頻帶內； 當h較大時，大部分功率集中于(2+h)fS頻帶內； 當h1時，2FSK的頻帶比2ASK和2PSK的頻帶寬，而頻譜利用率要低。但是，FSK方式是用頻率攜帶信息，與幅度無關，故對加性白噪聲而言其抗干擾性較好，且容易實現，因此，在無線信道上較多采用FSK方式。，并稱為移頻指數，則如令sfffh01sfhB 2為數據信號的碼速率。式中，Tsf129 2、2FSK信號的產生和解調 （82頁） 2FSK信號的產生 前面已說明，2FSK 信號是兩個數字調幅信號之和，所以2FSK信號的產生可用兩個數字調幅信號相加的辦法產生。如圖3-62：f0f1門1反相門2數據輸入2FSK信號輸

22、出振蕩器圖3-62 相位不連續的2FSK信號產生 左圖就是相位不連續的2FSK信號產生的原理圖。其工作原理是： 利用數據信號的“1”和 “0”分別選通門電路1和2，以分別控制兩個獨立的振蕩源 f1和 f0 ，并求和即可得到相位不連續的 2FSK 信號。30 圖3-63所示(a)是通過電壓控制振蕩器來實現相位連續的2FSK信號。它是用數據信號的不同電壓控制半導體二極管，改變振蕩槽的元件參數來改變其振蕩頻率。 這種方法實現簡單，但頻率穩定度和準確度較差。 通常是采用數字式調頻產生2FSK信號。如圖3-63 (b)所示。2FSK信號輸出電壓控制振蕩器數據輸入(a)高穩振蕩脈沖形成可變分頻固定分頻數據

23、輸出2FSK信號輸出(b)圖3-63 相位連續的2FSK信號產生 在圖中，采用晶體振蕩器產生高穩定度的頻率。利用數據信號控制可變分頻器的分頻比，即可得到相位連續、頻率穩定度高的2FSK信號。這種方法較適合于頻率較低的場合31 2FSK信號的解調 這里討論兩種簡單的2FSK的解調方法，如圖3-64所示。帶通帶通取樣判決2FSK輸入f1f0定時脈沖U1U2數據輸出(a)分路濾波非相干解調器 上圖就是采用分路選通濾波器進行2FSK信號的非相干解調，當2FSK信號的頻偏較大時，可以把2FSK信號當作兩路不同載頻的2ASK信號接收。 為此，需要兩個中心頻率為 f1和 f0的帶通濾波器，利用它們把代表 “

24、1”和 “0” 碼的信號分開，得到兩個 2ASK 信號，再經振幅32 鑒頻器法在頻帶數據傳輸中較廣泛用于2FSK信號的解調。 2FSK信號先經過帶通濾波器濾出信道中的噪聲，限幅器用以消除接收信號的幅度變化。鑒頻器把不同的頻率偏移鑒別出來，輸出 “1”和“0” 兩種電壓。整形電路把鑒頻器輸出的信號整形成矩形脈沖信號。檢波器得到兩個解調電壓，把這兩個電壓相減即可得到解調信號的輸出。 這種解調方式要求有較大的頻偏指數，故這種解調方式的頻帶利用率較低。帶通限幅鑒頻整形2FSK輸入數據基帶信號輸出(b)限幅鑒頻非相干解調器33 3、最小移頻鍵控 MSK 在實際應用中，有時要求發送信號具有包絡恒定、高頻分

25、量較小的特點。PSK，QAM等調制方式具有相位突變的特點，因而影響已調信號高頻分量的衰減。 連續相位的頻移鍵控是在傳統的頻率調制技術的基礎上發展起來的一種調制方式。 在連續相位的移頻鍵控的基礎上發展了最小移頻鍵控的調制方式，即MSK。 MSK方式在功率利用率和頻帶利用率上均優于2PSK，已在移動通信的領域得到廣泛應用。 MSK是相位連續2FSK的一個特例。又稱快速移頻鍵控FFSK。 它的特點是能以最小的調制指數，即h=0.5，獲得正交信號。 即 f1f0 = 0.5fS，這時，兩個頻率差是最小的，且保持兩個頻率正交。34五、頻帶傳輸誤碼性能分析五、頻帶傳輸誤碼性能分析 不要求35六、數字調制中

26、的載波提取和形成六、數字調制中的載波提取和形成 87頁頁 如前述討論，在數據傳輸系統中許多類型解調器都是采用相干解調的方式。這是因為在相當多的情況下相干解調的接收性能較好。 但是，相干解調方式在接收端，需要產生一個相干載波，以此相干載波與接收信號相乘進行解調。 對接收端相干載波的要求是與發送端載波有相同的頻率和相同的相位。即收、發端的載波同步。 tcostStePSKc為設已調信號2 tcostStStcostStcosteccc221212則相干解調為：cc相等：如果恢復的載波頻率不 tcostcostStcosteccc則： tcostStcostScccc212136 接收端產生和形成相

27、干載波的問題是如何與發送載波的頻率和相位相同的信息。解決這一問題通常采用的方法是從接收的信號中提取載波的頻率和相位信息，就是通常所說的載波提取和形成。 目前，接收端獲取相干載波方法主要分為兩類： 直接從已調接收信號中提取；利用插入導頻提取相干載波。 1、從已調接收信號中提取相干載波 從接收的已調接收信號中提取相干載波，首先要考慮的問題是接收到的已調信號中是否含有載波頻率分量。 如果有，就可以直接通過窄帶濾波器提取。 在數據通信中，載波頻率分量本身不負載信息，所以，多數調制方式中都采用抑制載波頻率分量的方式，這樣可以節省信號發送功率，提高功率利用率。 這時，就無法直接從接收信號中提取載波的頻率和

28、相位信息。37 但是，對于 2PSK、QAM 等信號，只要對接收信號波形進行適當的非線性處理，就可以使處理后的信號中含有載波的頻率和相位信息，然后就可以通過提取方式獲得接收端的相干載波。 例如：對前面提到的2PSK信號進行平方處理(全波整流)，即 22221122coscos2ccetS ttStStt 在上式中，不論S(t)是什么波形，S2(t)中必然存在直流分量，因而，它與cos2ct相乘就成為載波的2倍頻項。然后用窄帶濾波器濾出來，再分頻即可得到相干載波。電路如圖3-69所示。BP1fc低通2PSK信號輸入到判決電路二分頻BP22fc( )2fcab圖3-69 用平方處理提取載波38 為

29、了防止和減少由于接收信號幅度波動和接收信號瞬時中斷所造成的提取相干載波的頻率不穩定和減少提取相干載波的相位抖動，可以采用介入鎖相環的方式。如圖3-70所示。 適當選擇鎖相環的增益，可以使靜態相位差足夠小，并使輸出的載波相位抖動控制在許可的范圍內。 介入鎖相環的另一個作用是當接收信號瞬時中斷時，由于鎖相環內的壓控振蕩器的作用可以維持本地輸出的相干載波不中斷。VCO低通二分頻BP32fc( )2fcab2fc圖3-70 具有PLL的平方處理提取載波電路PLL39 2、利用插入導頻提取相干載波 88頁 在某些情況下可能無法從接收到的已調信號中獲取所需要的相干載波的頻率和相位信息，這時，只能利用專門發

30、送的插入導頻來取得載波的信息。 所謂插入導頻，就是在已調信號頻譜中額外地加入一個低功率的載波頻率和其有關的頻率信號的線譜，其對應的正弦波就稱為導頻信號。 接收端利用窄帶濾波器把它提取出來，經過適當的處理，如鎖相、變頻、形成等，即可獲得接收端的相干載波。 利用插入導頻法時應注意如下兩點： 導頻的頻率應當是與載波頻率有關的頻率信號或者就是載波頻率信號； 導頻的具體選擇要根據已調信號的頻譜結構。為了避免數據信號頻譜中具有的與導頻頻率相同的分量對所發的導頻干擾，盡可能利用已調信號頻譜中的零點插入導頻。40 例如，采用第四類部分響應編碼后使基帶頻譜在截止頻率處形成零點，其插入導頻法實現相干載波提取的原理

31、框圖如圖3-71所示。0fcf(a)抑制載波雙邊帶信號中導頻插入導頻90BP1S(t)e(t)tsinactcosac(b)插入導頻法發送框圖90BP2LPu(t)tsinacBP3窄帶fc(c)插入導頻法提取相干載波原理框圖 tsinatcostStStcostsinatsintStsintcosatsintScccccccc22212121241七、格形編碼調制的概念 89頁八、電話網中應用的幾種 Modem標準建議簡介 90頁 另外，采用插入導頻方法時，還應注意信道傳輸過程中可能出現的頻率偏差。 解決這個問題，一般不采用直接在載頻位置上插入導頻的方法，而是發送兩個或兩個以上的導頻信號，在

32、接收端利用混頻（頻率差）的方法產生所需要的相干載波信號。42第四節第四節 數據信號的數字傳輸數據信號的數字傳輸一、數據信號數字傳輸的概念及特點數據信號數字傳輸的概念及特點 在數字信道中傳輸數據信號稱為數據信號的數字傳輸，簡稱在數字信道中傳輸數據信號稱為數據信號的數字傳輸，簡稱為數字數據傳輸為數字數據傳輸。 定義中所指的定義中所指的數字信道就是通過對話音信號進行數字信道就是通過對話音信號進行PCMPCM處理后的處理后的數字化語音信號的多路復用的信道數字化語音信號的多路復用的信道。 每路語音信號的編碼速率是每路語音信號的編碼速率是 64Kbit/s 64Kbit/s ，經多路合成后變成，經多路合成

33、后變成更高速率的數字信號后可經各種傳輸系統傳輸，我國采用的是更高速率的數字信號后可經各種傳輸系統傳輸，我國采用的是3030個話路為基群的歐洲體系標準，基群速率為個話路為基群的歐洲體系標準，基群速率為2.048Mbit/s2.048Mbit/s。 使用基群中一個或幾個使用基群中一個或幾個 64Kbit/s 64Kbit/s 的話路速率來傳輸數據信的話路速率來傳輸數據信號即為數字數據傳輸號即為數字數據傳輸。 數字數據傳輸主要有下述數字數據傳輸主要有下述兩個優點兩個優點： 傳輸質量高；傳輸質量高； 信道傳輸效率高。信道傳輸效率高。43二、數字數據傳輸的實現方式二、數字數據傳輸的實現方式 96頁 2、

34、異步方式 如果DTE發出數據信號的時鐘與PCM信道時鐘是非同步的，即沒有相互控制關系，則稱為異步方式。 異步傳輸方式通常采用的方式是代碼變換的取樣法和脈沖塞入調整法。取樣法的示意圖如圖3-84所示。 從圖3-84可以看出，這種實現方式較簡單、靈活、，但是傳輸效率較低，不能充分利用PCM信道的傳輸容量，并會使傳輸信號有較大的時間抖動。1、同步方式 這里的“同步”是指數據終端設備DTE發出的數據信號和待接入的PCM信道的時鐘是相互同步的，即DTE發出的數據信號在速率和時間上都受到PCM信道的時鐘控制，如圖3-83所示。PCM系統DTE時鐘44三、數字數據的時分復用三、數字數據的時分復用 97頁 1

35、、時分復用的概念及復用方式時分復用的概念及復用方式 在傳輸過程中，采用多路復用的傳輸方式的目的是為了提高在傳輸過程中，采用多路復用的傳輸方式的目的是為了提高信道利用率。信道利用率。 所謂所謂多路復用多路復用就是多個信號在同一條信道上傳輸。就是多個信號在同一條信道上傳輸。 時分時分就是用不同的時間段來區分不同信源的信號。就是用不同的時間段來區分不同信源的信號。 數字數據傳輸中的時分復用就是將多個低速的數據流合并成數字數據傳輸中的時分復用就是將多個低速的數據流合并成高速的數據流，而后在一條信道上傳輸高速的數據流，而后在一條信道上傳輸。 具體做法是將被復用的數據信道上的比特或字符交錯排列，具體做法是

36、將被復用的數據信道上的比特或字符交錯排列，然后以高速送到集合數字信道上。在對端的復用器從集合信道上，然后以高速送到集合數字信道上。在對端的復用器從集合信道上，將高速數據流分割成比特或字符送到相應的低速數據信道上去。將高速數據流分割成比特或字符送到相應的低速數據信道上去。 時分復用的示意圖如圖時分復用的示意圖如圖3-853-85所示。所示。45 在上圖中，兩端可以看成是同步旋轉的開關，在保證起始點相在上圖中，兩端可以看成是同步旋轉的開關，在保證起始點相同的條件下同的條件下 ( (同頻同相同頻同相) )，接收端可以把集合信道上的高速數據流，接收端可以把集合信道上的高速數據流分路到相應的低速數據信道

37、上去。分路到相應的低速數據信道上去。 根據旋轉開關在低速信道上停留的長短，可以把根據旋轉開關在低速信道上停留的長短，可以把TDMTDM分為分為比特比特交織交織和和字符交織字符交織兩種方式。兩種方式。12n12n低速數據信道低速數據信道集合信道圖3-85 TDM原理示意圖46 2 2、數字數據傳輸的包封方式、數字數據傳輸的包封方式 比特交織復用比特交織復用又稱為又稱為按位復用按位復用。在高速數據集合幀里，每一個。在高速數據集合幀里，每一個時隙時隙只傳送一個低速信道的比特只傳送一個低速信道的比特數據。數據。 即在圖即在圖3-853-85中的旋轉開關的接點在每一個低速信道上只停留中的旋轉開關的接點在

38、每一個低速信道上只停留1bit1bit的持續時間。的持續時間。 字符交織復用字符交織復用又稱又稱按字復用按字復用。 在高速數據信號集合幀里，每送完一個低速信道的一個字符，在高速數據信號集合幀里，每送完一個低速信道的一個字符，再送下一個低速信道的字符，即相當于旋轉開關的接點在每一個再送下一個低速信道的字符，即相當于旋轉開關的接點在每一個低速信道上低速信道上停留停留1 1個字符的持續時間個字符的持續時間。 在數字數據傳輸中，在數字數據傳輸中，CCITT(CCITT(現為現為ITU-T) ITU-T) 頒布了頒布了X.50X.50建議和建議和X.51X.51建議來規范將用戶數據流復用成建議來規范將用

39、戶數據流復用成64Kbit/s 64Kbit/s 的復用信號的包封方法。的復用信號的包封方法。 其中其中 X.50X.50建議規定采用的建議規定采用的6+26+2包封格式，包封格式， X.51X.51建議規范是采建議規范是采用用8+28+2的包封格式。這兩種包封格式如圖的包封格式。這兩種包封格式如圖3-863-86所示。所示。47 在上圖中，在上圖中， X.50X.50的包封由的包封由8 8個比特個比特構成，構成，6 6個比特個比特為數據比特，為數據比特，2 2個比特為同步和管理比特個比特為同步和管理比特，F F比特在復用時構成比特在復用時構成復用幀的幀同步復用幀的幀同步比特；比特；S S比特

40、表示本比特表示本包封中數據的狀態，包封中數據的狀態，例如，例如，S=1S=1表示本包封中表示本包封中的的D D比特比特為數據信息為數據信息，S=0 S=0 表示本包封內的表示本包封內的D D比特為比特為控制信息控制信息 ( (如如信令等信令等) )。 在在 X.50X.50包封中，包封中，6/8 6/8 為數據信息比特，為數據信息比特，2/8 2/8 為同步和管理為同步和管理比特。所以，比特。所以，64Kbit/s64Kbit/s的的6/86/8，即，即48Kbit/s48Kbit/s用于數據信息的傳輸，用于數據信息的傳輸， 64Kbit/s64Kbit/s的的2/82/8，即，即16Kbit

41、/s16Kbit/s用于同步和管理信息的傳輸。用于同步和管理信息的傳輸。F D D D D D D SF：幀比特D：數據比特S：狀態比特 S A D D D D D D D DA：包封同步比特D：數據比特S：狀態比特圖3-86 X.50 ， X.51兩種包封格式48四、數字數據傳輸系統的構成四、數字數據傳輸系統的構成 98頁 因而，因而，一個一個64Kbit/s64Kbit/s的的話路可以傳送的的話路可以傳送5 5路路9600bit/s9600bit/s的數據信的數據信號；或傳送號；或傳送1010路路4800bit/s4800bit/s的數據信號的數據信號。 X.51X.51的情況與的情況與X

42、.50X.50的情況類似，只是的情況類似，只是8/108/10用于傳輸數據信用于傳輸數據信息。但是，一個息。但是，一個 64Kbit/s 64Kbit/s 的的話路同樣只能傳送的的話路同樣只能傳送 5 5 路路 9600bit/s 9600bit/s 的數據信號；或傳送的數據信號；或傳送10 10 路路 4800bit/s 4800bit/s 的數據信號。的數據信號。 當前當前國際上較多采用國際上較多采用 X.50 X.50 的的 6+2 = 8 6+2 = 8 包封復用包封復用。 數字數據傳輸系統從信號傳輸的方面看主要包括數字數據傳輸系統從信號傳輸的方面看主要包括本地傳輸系統本地傳輸系統和和

43、交叉連接與復用交叉連接與復用兩個部分。兩個部分。 數字數據傳輸系統構成示意圖如圖數字數據傳輸系統構成示意圖如圖3-873-87所示。所示。49 2、本地傳輸系統、本地傳輸系統 本地傳輸系統是本地傳輸系統是指從用戶終端至本地局之間是數字傳輸系統指從用戶終端至本地局之間是數字傳輸系統，即通常所稱的即通常所稱的用戶環路傳輸系統用戶環路傳輸系統。OCUOCUOCUOCUCOMDSUDTE交叉連接系統D0MUX01MUX時鐘系統DCS用戶環路2.048Mbit/s局間數字傳輸線路64Kbit/s用戶本地局D0 MUX 零次群復用器01 MUX 0 1次群復用器圖3-87 數字數據傳輸系統構成50 傳輸線

44、路多是采用雙絞電纜線對提供雙工傳輸，可采用四傳輸線路多是采用雙絞電纜線對提供雙工傳輸，可采用四線傳輸，也可采用二線全雙工傳輸。線傳輸，也可采用二線全雙工傳輸。 通過傳輸線路使本地數據終端通過傳輸線路使本地數據終端DTE DTE 經經DSU(DSU(數據服務單元數據服務單元) )與本地局相連接，與本地局相連接，DSU DSU 是是DTEDTE與用戶線路的接口設備。與用戶線路的接口設備。 DSUDSU完成數據信息的包封、線路信號的形成、發送與接收、完成數據信息的包封、線路信號的形成、發送與接收、定時信號的提取與形成以及各項接口控制功能等定時信號的提取與形成以及各項接口控制功能等。 圖圖3-883-

45、88表示了包封前后的數據信息。表示了包封前后的數據信息。DTDTE EDSDSU U至至OCUOCU51D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 F D1 D2 D3 D4 D5 D6 S F D7 D8 D9 D10 D11 圖中，圖中，DTEDTE輸出的為連續的數據信息，經輸出的為連續的數據信息，經DSUDSU進行進行6+26+2的的8 8比特包比特包封，加入封，加入 F F 和和 S S 比特用于同步和管理控制。經包封比特用于同步和管理控制。經包封用戶再將速用戶再將速率調整為率調整為 64 Kbit/s 64 Kbit/s 以下的四種承載速率中的一種，即以下的四種承載速率中的一種，即 3.2 3.2 Kbit/s Kbit/s ，6.4Kbit/s 6.4Kbit/s ，12.8Kbit/s12.8Kbit/s或或 64Kbit/s64Kbit/s之一送往線路傳之一送往線路傳輸輸。 經線路傳輸后送于本地局內的用戶線路終接設備，圖中經線路傳輸后送于本地局內的用戶線路終接設備，圖中記作記作OCU(OCU(局內信道單元局內信道單元) )以及它的公共控制部分以及它的公共控制部分OCU COM OCU COM 。 OCU OCU 完成與用戶線路的接口、發送與接收線路