通信系統基礎知識《行車調度自動控制》通信系統基礎知識教學內容和目標數字通信系統特點數字通信系統建模信道相關知識性能指標差錯的產生及差錯的控制技術PART

01數字通信系統特點數據通信系統與模擬傳輸系統相比的優點：1、信號形式簡單，便于計算機系統使用。2、

取值只有兩個，在有干擾的情況下易于檢測。3、遠距離傳輸時，可由中繼站進行整形加工。4、可進行抗干擾編碼和實現加密。5、設備便于生產和集成化。數據通信系統數字通信系統特點通信系統基礎知識PART

02數字通信系統建模數字通信系統建模信道編碼的作用是實現抗干擾。它把它把信源編碼輸出的數字信息按一定的規則加入多余碼元，以便在接收端發現錯誤或糾正錯誤，從而提高傳輸的可靠性。信道譯碼的作用是在譯碼過程中它可以發現或糾正信號傳輸過程中產生的差錯，并具有解壓縮、量化、譯碼和濾波功能。通信系統基礎知識數字通信系統建模調制器的作用是把信道編碼器輸出的數組信號變為適合信道傳輸的信號。信道是指信號在媒質中傳輸的通路。解調器的作用與調制器相反，它把收到的波形轉換成數字碼序列。通信系統基礎知識數字通信系統建模信道譯碼器的作用與信道編碼器相反，在譯碼過程中它可以發現或糾正信號傳輸過程中產生的差錯，并具有解壓縮、量化、譯碼和濾波功能。通信系統基礎知識數字通信系統建模信道是遠程控制系統的主要組成部分，信道的特性直接關系著傳輸信息的可靠性。通信系統基礎知識PART

03信道相關知識信道通信系統基礎知識信道的分類由電線桿架起的相互平行的裸線。是早期電話線路的主要方式。架空明線是裝在統一護套內的多對平行扭絞導線。對稱電纜同軸電纜由內外兩個導體組成，兩個導體之間填充著絕緣介質。同軸電纜光纖以玻璃纖維為光的載體，傳輸光信號。光纖通信系統基礎知識信道的工作方式單工通信制式：信息在通道中只向一個方向傳輸。發送端只有發送裝置，接收端只有接收裝置。1半雙工通信制式：信息在通道中可以向雙方向傳送，但是在每個時刻，只能向特定的一個方向傳送。也就是說，接收、發送輪流使用通道。2雙工通信制式：在雙工方式下，信息可以在同一時刻，同時向雙方向發送。3通信系統基礎知識信道的復用頻帶傳輸可以采用共用信道的方式，實現多路信號共用一個物理信道進行傳輸。頻分制：就是按照頻譜劃分信道，即把各路信號安排在不相重疊的頻帶內，在接收端用帶通濾波器把它們區分開來。1時分制：時分制是基于抽樣原理產生的。2通信系統基礎知識PART

04性能指標傳輸速率：傳輸速率是衡量系統傳輸能力（有效性）的重要指標。（1）比特傳輸速率（又稱傳信率）Rb，即每秒內傳輸的比特數（或信息量），其單位為比特/秒（bit/s或bps）。（2）碼元傳輸速率RB，即每秒傳輸的碼元數。數據傳輸系統的性能指標通信系統基礎知識頻帶利用率：頻帶利用率為單位頻帶內所能實現的碼元速率或信息速率。單位是波特/赫或比特/秒/赫。在頻帶寬度相等的條件下，碼元速率（或信息速率）越高，頻帶利用率越高，反之越低。數據傳輸系統的性能指標通信系統基礎知識差錯率：差錯率是衡量傳輸質量的重要指標之一。差錯率一般用誤碼率來表示。誤碼率是指在傳輸的碼元總數中發生差錯的碼元數所占的比例，用Pe表示。Pe=錯誤接受的碼元數/傳輸的碼元總數數據傳輸系統的性能指標通信系統基礎知識可靠性：可靠性

是衡量傳輸質量的重要指標。傳輸系統的可靠性常用可靠度與中斷率來衡量。可靠度指在全部工作時間內系統正常工作所占的百分數，記作Pr。中斷率指在全部工作時間內系統正常工作所占的百分數，記作ε=1-Pr。數據傳輸系統的性能指標通信系統基礎知識PART

05差錯的產生及差錯的控制技術差錯產生的原因突發性錯誤：

突發性錯誤的出現，往往影響后面數據的錯誤，錯誤之間有相關性，發生這種突發性錯誤的信道叫做記憶信道，或者突發信道。0201隨機錯誤：

數據序列中前后碼元之間是否發生錯誤彼此無關，產生隨機錯誤的信道叫做無記憶信道，或者隨機信道。通信系統基礎知識差錯控制的方法差錯控制的方法混合糾錯方式（HEC）檢錯重發方式（ARQ）前向糾錯方式（FEC）反饋重發方式（IRQ）通信系統基礎知識向前糾錯方式（FEC)發送端將數據信息按一定的規則附加多余碼元，組成具有檢錯能力的碼。接收端接到后，按預先規定的規則進行譯碼，檢查接收組中有無錯誤，若有錯誤，確定其位置并進行糾正。這種方法的優點是不需要反饋通道，可用于單向通信；譯碼時延固定，適合實時傳輸系統。缺點是碼的結構復雜，時相應的譯碼設備也比較復雜，此外碼的糾錯能力和信道差錯類型是相應的，主要用以糾正經常發生的差錯。通信系統基礎知識檢錯重發方式（ARQ）發送端將數據信息分組編碼，加入一定的多余碼元，使之具有一定的檢錯能力。接收端接收到碼組后，按照一定的規則判斷有無錯誤，并把判決結果（應答信號）通過反饋通道送回發送端。發送端根據應答信號，把接收端認為有錯的那組數據重新發送。再次出錯，再次重傳，直到該碼被接收端正確接收為止。優點：檢錯碼簡單，易于實現，對突發性錯誤較為有效，只需要少量的冗余碼元（5-20%）就能獲得極低的誤碼率，并且使用的檢錯碼基本上與通道的差錯統計特性無關，對各種信道的差錯特征都有一定的適應能力。這種方式的檢錯譯碼器與前向糾錯方式的相比，復雜性和成本都要低得多。缺點：必須有反饋通道，因而不能用于單向傳輸系統。此外，當信道干擾增大時，整個系統可能處于重傳循環中，通信效率會很低。通信系統基礎知識混合糾錯方式（HEC)這種糾錯方式是前向糾錯方式（FEC）和檢錯重發方式（ARQ）的結合。發送端發送具有自動檢錯和糾錯能力的碼組，接收端收到之后，檢查差錯情況，如果差錯在糾錯能力范圍之內，則自動糾正；如果差錯超過了糾錯能力，但是能檢測出來，則經過反饋通道請求發送端重傳這組數據。HEC方式具有FEC和ARQ的優點，避免了FEC方式譯碼電路復雜的缺點，同時克服了采用ARQ方式時信息實時性差，某些情況下通信效率低的缺點。HEC方式得到了廣泛的應用。通信系統基礎知識反饋重發方式（IRQ）這種方式下，接收端將接收到的碼組原封不動地反饋給發送端，發送端將它與原來發送的碼組比較，如果有錯誤，發送端進行重發。優點：不需要檢錯、糾錯譯碼器。缺點：需要和前向通道相同的反饋通道，傳輸效率低，而且反饋通道的錯誤也會被當作前向通道的錯誤而重傳數據。通