通信网络概论第02章.ppt

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1、第二章第二章 数字化技术及数字化技术及SDH2.1 2.1 数字系统概述数字系统概述数字系统概述数字系统概述2.2 2.2 数字系统的主要性能指标数字系统的主要性能指标数字系统的主要性能指标数字系统的主要性能指标2.3 2.3 数字终端技术数字终端技术数字终端技术数字终端技术2.4 2.4 同同同同 步步步步 技技技技 术术术术2.5 2.5 数字传输技术数字传输技术数字传输技术数字传输技术2.6 2.6 数字复接技术数字复接技术数字复接技术数字复接技术2.7 2.7 电视信号数字化、卫星数字电视系统简介电视信号数字化、卫星数字电视系统简介电视信号数字化、卫星数字电视系统简介电视信号数字化、卫

2、星数字电视系统简介2.8 2.8 同步数字系列（同步数字系列（同步数字系列（同步数字系列（SDHSDH）2.9 2.9 综合业务数字网（综合业务数字网（综合业务数字网（综合业务数字网（ISDNISDN）与宽带与宽带与宽带与宽带ISDNISDN（B-ISDNB-ISDN）2.1 数字系统概述数字系统概述数字系统模型如图数字系统模型如图2-1-1所示。所示。图图中中信信源源的的作作用用是是完完成成非非电电信信号号/电电信信号的变换，这里产生的电信号是模拟信号。号的变换，这里产生的电信号是模拟信号。图图2-1-1 数字系统模型数字系统模型信信源源编编码码器器的的作作用用一一是是将将信信源源发发出出的

3、的模模拟拟信信号号变变换换为为数数字字信信号号，称称为为数数字字信信源源码码；二二是是实实现现压压缩缩编编码码，使使数数字字信信源源码码占占用的信道带宽尽量小。用的信道带宽尽量小。信信道道编编码码器器主主要要完完成成两两个个功功能能：一一是是码码型型变变换换，把把数数字字信信源源码码变变换换为为数数字字信信道道码；二是差错控制。码；二是差错控制。按按照照信信道道的的特特性性，信信道道分分为为模模拟拟信信道道和数字信道两种。和数字信道两种。2.2 数字系统的主要性能指标数字系统的主要性能指标 符号（码元）速率符号（码元）速率fB信信道道每每秒秒钟钟内内所所传传送送的的符符号号（或或码码元元）个个

4、数数定定义义为为符符号号（码码元元）速速率率，单单位位为为码码元元/秒秒或或波波特特（Bd）。这这里里的的码码元元可可以以是是二二进制的，也可以是多进制的。进制的，也可以是多进制的。信息速率信息速率fb信信道道每每秒秒钟钟内内所所传传送送的的二二进进制制符符号号个个数称为信息速率，又称数码率。数称为信息速率，又称数码率。频带利用率频带利用率频频带带利利用用率率是是指指单单位位时时间间（秒秒）、单单位频带上传输信息量（或码元）的多少。位频带上传输信息量（或码元）的多少。误码率：描述通信的有效性。误码率：描述通信的有效性。如如果果数数字字信信号号采采用用二二进进制制，则则误误码码率率定义为（当考察

5、时间足够长时）定义为（当考察时间足够长时）Pe又称误比特率。又称误比特率。2.3 数字终端技术数字终端技术2.3.1 A/D变换变换实实现现A/D变变换换的的方方法法很很多多，这这里里主主要要介介绍绍应应用用最最普普遍遍的的脉脉冲冲编编码码调调制制（PCM）方法。方法。（1）抽样）抽样语语音音信信号号是是模模拟拟信信号号，它它不不仅仅在在幅幅度度取取值值上上是是连连续续的的，而而且且在在时时间间轴轴上上也也是是连连续续的的，要要使使语语音音信信号号数数字字化化并并实实现现时时分分多多路路复复用用，首首先先要要在在时时间间上上对对语语音音信信号号进进行行离散化处理，这一过程叫抽样。离散化处理，这

6、一过程叫抽样。（2）量化）量化样样值值序序列列在在时时间间上上是是离离散散的的，但但它它的的幅幅度度取取值值在在信信号号幅幅度度的的变变化化范范围围内内（通通常常称称动动态态范范围围）可可以以取取任任意意值值。因因此此，幅幅度度的的取取值值有有无无限限多多个个。当当将将其其转转变变为为二二进进制制数数字字信信号号时时，需需要要无无限限多多位位二二进进制制信信号号与与之对应，这是不可能实现的。之对应，这是不可能实现的。（3）编码）编码编编码码是是将将量量化化值值变变为为对对应应的的8位位二二进进制制码码组组。只只要要设设法法将将8位位码码的的256种种组组合合与与256种种不不同同的的量量化化电

7、电平平一一一一对对应应起起来来，然然后后通通过过逻逻辑辑电电路路，针针对对不不同同的的量量化化电电平平输输出出对应的不同码组就完成了编码过程。对应的不同码组就完成了编码过程。模模拟拟信信号号经经过过抽抽样样、量量化化、编编码码完完成成A/D 变换，这样的系统称为变换，这样的系统称为PCM系统。系统。2.3.2 PCM 30/32系统帧结构系统帧结构典典型型的的时时分分多多路路复复用用设设备备是是PCM 30/32系系统统。从从前前述述可可知知，两两相相邻邻样样值值之之间间间隔为间隔为125s，这一时间间隔称为一帧。这一时间间隔称为一帧。图图2-3-4 PCM 30/32系系统统帧帧结结构构2.

8、4 同同 步步 技技 术术同同步步是是数数字字通通信信的的基基本本要要求求之之一一。如如果果收收端端和和发发端端不不能能很很好好的的同同步步，数数字字通通信信是是无无法法进进行行的的。同同步步包包括括位位同同步、帧同步、复帧同步和网同步。步、帧同步、复帧同步和网同步。2.4.1 位同步位同步位位同同步步的的基基本本含含义义是是收收发发两两端端的的时时钟钟频频率率必必须须同同频频、同同相相，如如图图2-4-1所所示示。这这样样接接收收端端才才能能正正确确接接收收和和判判决决发发送送端端送送来来的的每每一一个个码码元元。所所谓谓同同频频就就是是要要求求发发送送端端发发送送了了多多少少个个码码元元，

9、接接收收端端必必须须产产生生同同样样多的判决脉冲，既不多一个，也不少一个。多的判决脉冲，既不多一个，也不少一个。图2-4-1 位同步示意图实实现现位位同同步步的的方方法法很很多多，现现在在最最常常用用的的方方法法是是接接收收端端直直接接从从接接收收到到的的信信码码流流中中提提取取时时钟钟信信号号，作作为为接接收收端端的的时时钟钟基基准准，去去校校正正或或调调整整接接收收端端本本地地产产生生的的时时钟钟信信号号，使收发双方时钟保持同步。使收发双方时钟保持同步。2.4.2 帧同步帧同步帧帧同同步步的的作作用用是是实实现现语语音音信信号号的的正正确确分路。分路。2.4.3 复帧同步复帧同步正正确确理

10、理解解复复帧帧同同步步，要要注注意意以以下下三三个个要要点点：每每一一路路语语音音信信号号都都需需要要信信令令的的支支持持才才能能进进行行通通信信，PCM 30/32系系统统有有30个个话话路路，因因此此必必须须传传输输30路路信信令令；一一路路信信令令信信号号只只需需要要4bit，1个个TS16 可可以以传传送送两两路路信信令令，15个个TS16（15帧帧）可可以以传传送送30路路信信令令；信信令令信信号号每每隔隔16帧帧传传送送一一次次，16帧帧称为称为1复帧。复帧。2.4.4 数字同步网数字同步网在在数数字字通通信信网网内内，若若数数字字交交换换设设备备之之间间的的时时钟钟频频率率不不一

11、一致致，或或数数字字比比特特流流在在传传输输中中受受到到损损伤伤，就就会会在在数数字字交交换换系系统统的的缓缓冲冲存存储储器器中中产产生生码码元元的的丢丢失失和和重重复复，即即导导致在交换节点中出现滑动。致在交换节点中出现滑动。1数字同步网的准同步方式数字同步网的准同步方式数数字字网网同同步步的的方方式式很很多多，其其中中准准同同步步方方式式是是指指在在一一个个数数字字网网中中各各个个节节点点上上，分分别别设设置置高高精精度度的的独独立立时时钟钟，这这些些时时钟钟产产生生的的定定时时信信号号以以同同一一标标称称速速率率出出现现，而而速速率率的的变变化化限限制制在在规规定定范范围围内内，借借助助

12、缓缓冲冲技技术术，每每两两个个准准同同步步时时钟钟系系统统间间的的64kbit/s承承载载链链路路的的滑滑动动应应在在72天天以以上上出出现现一一次次。通通常常国国际通信时采用准同步方式。际通信时采用准同步方式。2数字同步网的等级主从同步方式数字同步网的等级主从同步方式第第一一级级是是基基准准时时钟钟（PRC），由由铯铯原原子子钟钟组组成成，它它是是数数字字网网中中最最高高质质量量的的时时钟钟，是其他所有时钟的惟一基准。是其他所有时钟的惟一基准。第第二二级级时时钟钟设设置置在在除除北北京京、武武汉汉以以外外的的其其他他29个个省省中中心心以以上上的的城城市市，装装备备GPS接接收收设设备备以以

13、及及有有保保持持功功能能的的高高稳稳定定时时钟钟（受受控控铷铷钟钟或或高高稳稳定定度度晶晶体体时时钟钟），构构成成高精度区域基准钟（高精度区域基准钟（LPR）。）。第第三三级级时时钟钟是是有有保保持持功功能能的的温温度度补补偿偿高高稳稳定定度度晶晶体体时时钟钟，其其频频率率偏偏移移率率、保保持持能力可低于二级时钟。能力可低于二级时钟。第第四四级级时时钟钟是是一一般般晶晶体体时时钟钟，当当失失去去参参考考源源后后即即进进入入自自由由运运行行状状态态，不不传传送送定定时时基基准准，通通过过同同步步链链路路与与第第三三级级时时钟钟同同步步，设设置置在在远远端端模模块块、数数字字终终端端设设备备和和数

14、数字字用用户交换设备。户交换设备。3大楼综合定时供给系统（大楼综合定时供给系统（BITS）我我国国在在数数字字同同步步网网的的所所有有节节点点设设BITS而不采用业务设备时钟。而不采用业务设备时钟。采用采用BITS的优点是：的优点是：BITS 设设置置高高性性能能主主时时钟钟，它它受受控控于于标标准准的的同同步步参参考考输输入入。参参考考源源可可以以是是铯铯原原子子钟钟、GPS或或来来自自其其他他局局的的携携带带同同步步定定时信号的时信号的2Mbit/s码流信号。码流信号。BITS 具具有有保保持持能能力力，即即在在上上级级参参考考时时钟钟中中断断后后24小小时时内内，时时钟钟能能保保持持在在

15、原原有的精度内。有的精度内。BITS 能能提提供供上上百百个个定定时时信信号号出出口口，输输出出信信号号的的形形式式有有：G703，T6（即即E1-2.048Mbit/s、G703，T10（模模拟拟110MHz，含含2.048MHz）以以及及Bipolar、RTZ（64/8kbit/s）等。等。BITS 不不局局限限于于某某种种业业务务网网，它它可可代代替替各各业业务务网网的的局局内内同同步步网网，因因而而不不需需要要给给每每个个业业务务网网都都安安排排同同步步链链路路和和维维护护同同步步链链路路，使使维维护护简简单单，且且新新业业务务设设备备增增加加不不受同步限制。受同步限制。BITS 提提

16、供供标标准准接接口口和和通通信信语语言言TLI语语言言，为为兼兼容容各各家家BITS设设备备，统统一一网管打下基础。网管打下基础。BITS 的的性性能能、稳稳定定性性和和可可靠靠性性都都好好于于业业务务设设备备内内部部时时钟钟，因因此此，对对高高要要求求的的新新业业务务设设备备，无无须须高高性性能能的的内内部部时时钟钟也也可获得满意的业务质量。可获得满意的业务质量。网网络络维维护护相相对对简简单单，不不需需要要给给每每个个业业务务网网都都安安排排同同步步链链路路和和维维护护同同步步链链路路，最最大大程程度度地地降降低低了了网网络络之之间间的的相相互互依依赖赖性性。4定时基准的传输方式定时基准的

17、传输方式定时基准信号有三种传输方式：定时基准信号有三种传输方式：采采用用PDH 2Mbit/s专专线线，即即在在上上下下级级BITS之之间间用用PDH 2Mbit/s 专专线线传传输输定定时时基准信号（基准信号（2.048Mbit/s）。）。采采用用PDH 2Mbit/s 带带有有业业务务的的电电路路，即即在在上上级级的的交交换换机机已已同同步步于于该该楼楼内内的的BITS时时，利利用用上上下下级级交交换换机机之之间间的的2Mbit/s中中继继电路传输定时基准信号。电路传输定时基准信号。采用采用SDH线路码传输定时基准信号。线路码传输定时基准信号。5数字同步网的监控管理数字同步网的监控管理其其

18、作作用用为为：及及时时发发现现网网上上的的同同步步问问题题（包包括括BITS设设备备问问题题、GPS问问题题、被被同同步步设设备备问问题题、定定时时传传输输链链路路问问题题），并并协协助助迅迅速速解解决决；对对整整个个网网络络的的同同步步性性能能进进行行定定量量评评估估；对对每每一一条条同同步步传传输输链链路路的的可靠性和质量进行定量评估，等等。可靠性和质量进行定量评估，等等。2.5 数字传输技术数字传输技术2.5.1 数字信号的基带传输数字信号的基带传输1传输码型传输码型在在数数字字通通信信系系统统中中，A/D变变换换的的作作用用是是将将模模拟拟信信号号变变为为数数字字信信号号，这这一一变变

19、换换又又称信源编码。称信源编码。这这种种单单极极性性信信号号含含有有直直流流分分量量和和丰丰富富的的低低频频分分量量，对对传传输输信信道道的的直直流流和和低低频频特特性要求较高。性要求较高。对对信信道道传传输输码码型型的的基基本本要要求求有有以以下下几几点。点。传传输输码码型型的的频频谱谱中中应应不不含含直直流流分分量量，所含高、低频分量尽量小。所含高、低频分量尽量小。便于时钟（定时）信号的提取。便于时钟（定时）信号的提取。传输码型应具有误码检测功能。传输码型应具有误码检测功能。常常用用的的传传输输码码型型有有：传传号号交交替替反反转转码码（AMI码码）、三三 阶阶 高高 密密 度度 双双 极

20、极 性性 码码（HDB3码码）、传传号号反反转转码码（CMI码码）、曼彻斯特码（又称分相码、数字双相码）。曼彻斯特码（又称分相码、数字双相码）。（1）AMI码码AMI码码是是将将普普通通二二进进制制码码序序列列中中的的0码码保保持持不不变变，而而1码码交交替替的的变变换换为为+1、-1、+1、-1，如如 图图 2-5-2（b）所所 示示。AMI码码的的连连0个个数数过过多多时时，将将使使时时钟钟信信号号的的提提取取产产生生困困难难。为为了了克克服服这这一一缺缺点点，提提出出了了HDB3码。码。图图2-5-2 常常用用传传输输码码型型及及其其频频谱谱（2）HDB3码码HDB3码码是是在在AMI码

21、码基基础础上上加加以以改改进进的的码码型型，当当AMI码码没没有有出出现现4个个或或4个个以以上上的连的连0码时，仍按码时，仍按AMI码编码。码编码。V码码的的插插入入不不应应使使传传输输码码流流产产生生附附加加的的直直流流成成分分，为为此此，规规定定V码码之之间间应应满满足极性交替反转的要求。足极性交替反转的要求。为为了了在在接接收收端端识识别别出出V码码，以以便便将将其其恢恢复复成成原原来来的的0码码，规规定定V码码应应与与前前一一位位相邻的相邻的1码保持同极性。码保持同极性。（3）CMI码码CMI码码是是把把普普通通二二进进制制码码序序列列中中的的0码码变变换换为为01，而而把把1码码交

22、交替替变变为为00和和11，如如图图2-5-2（d）所示。所示。（4）曼彻斯特码）曼彻斯特码曼曼彻彻斯斯特特码码的的变变换换规规则则是是把把普普通通二二进进制制序序列列码码中中的的“1”码码变变换换为为10，把把“0”变为变为01。2数字信号基带传输的基本理论数字信号基带传输的基本理论数数字字信信号号传传输输与与模模拟拟信信号号传传输输的的基基本本要要求求不不同同。模模拟拟信信号号由由于于待待传传信信息息包包含含在在信信号号的的波波形形之之中中，因因此此要要求求接接收收端端无无波波形形失失真真，要要求求信信道道满满足足无无失失真真的的传传输输条条件件；数数字字信信号号的的待待传传信信息息包包含

23、含在在码码元元的的组组合合之之中中，因因此此要要求求接接收收端端无无差差错错地地恢恢复复发发送送的的信信码码流流，允允许许波波形形失失真真，只只要要不不影影响响恢恢复复信码即可。信码即可。3幅度特性滚降幅度特性滚降在在信信道道具具有有理理想想低低通通特特性性的的条条件件下下，可可以以达达到到极极限限信信道道利利用用率率2Bd/Hz。但但这这种种理理想想低低通通型型信信道道存存在在两两个个问问题题：一一是是理理想想低低通通型型信信道道是是无无法法实实现现的的；二二是是接接收收端端波波形形的的拖拖尾尾幅幅度度大大、幅幅度度衰衰减减慢慢，因因而而对对定定时系统要求高。时系统要求高。4再生中继再生中继

24、数数字字信信号号在在带带限限信信道道中中传传输输时时，由由于于信信道道特特性性不不理理想想，不不能能将将信信号号全全部部频频率率分分量量传传送送到到接接收收端端，加加上上噪噪声声的的干干扰扰，使使传传输波形失真，信码幅度减小。输波形失真，信码幅度减小。2.5.2 不数字信号的频带传输不数字信号的频带传输完完成成调调制制与与解解调调任任务务的的设设备备称称为为频频带带调调制制解解调调器器（Modem）。最最常常用用的的调调制制方方式式有有数数字字调调幅幅、数数字字调调频频、数数字字调调相相及及数数字相对调相。字相对调相。数数字字调调幅幅：用用待待传传递递的的数数字字信信号号来来改改变变载载波波的

25、的幅幅度度，有有载载波波代代表表“1”码码，无无载载波代表波代表“0”码（或相反）。码（或相反）。数数字字调调频频：用用待待传传递递的的数数字字信信号号改改变变载载波波的的频频率率，即即用用两两种种不不同同频频率率的的载载波波分分别代表数字别代表数字“1”和和“0”。数数字字调调相相：又又称称绝绝对对调调相相。用用待待传传递递的的数数字字信信号号改改变变载载波波的的初初相相角角，载载波波的的初初相相角角为为0代代表表“1”码码，初初相相角角为为180代代表表“0”码（或相反）。码（或相反）。数数字字相相对对调调相相：在在调调相相中中，实实际际上上采采用用数数字字相相对对调调相相较较多多。它它的

26、的调调制制规规则则是是：相相对对于于前前一一码码元元，载载波波相相位位变变化化为为0代代表表“0”码，变化码，变化180代表代表“1”码（或相反）。码（或相反）。2.6 数字复接技术数字复接技术2.6.1 数字复接数字复接(PDH)系列系列表表2-1示示出出北北美美，日日本本，欧欧洲洲和和中中国国一一次次群群、二二次次群群、三三次次群群、四四次次群群的的速速率率。我我国国一一、二二、三三、四四次次群群（分分别别称称为为E1、E2、E3、E4）的的速速率率常常简简称称为为2Mbit/s、8Mbit/s、32Mbit/s、140Mbit/s。北北美美和和日日本本一一次次群群（以以T1表表示示）的的

27、速速率率简简称称为为1.5Mbit/s。表2-1 数字复接系列二次群速率偏差范围为：二次群速率偏差范围为：8.448Mbit/s30ppm三次群速率偏差范围为：三次群速率偏差范围为：34.368Mbit/s20ppm四次群速率偏差范围为：四次群速率偏差范围为：139.264Mbit/s15ppm图1-1 PDH中分插支路信号的过程 2.6.2 复接方法复接方法常常用用的的复复接接方方法法有有两两种种：同同步步复复接接和和异异步步复复接接。同同步步复复接接是是用用一一个个高高稳稳定定的的主主时时钟钟来来控控制制被被复复接接的的几几个个低低次次群群信信号号，使使这这几几个个低低次次群群的的码码速速

28、统统一一在在主主时时钟钟的的频频率率上上，达达到到同同频频、同同相相，即即不不仅仅低低次次群群信信号号速率相同，而且码元边缘对齐。速率相同，而且码元边缘对齐。4个个低低速速支支路路码码流流各各自自进进入入缓缓存存器器，开开关关SA在在一一个个支支路路码码元元的的时时间间间间隔隔（T）内内，分分别别与与4个个支支路路相相接接，取取出出每每个个支支路路的的一一个个码码元元，每每个个支支路路的的一一个个码码元元仅仅持持续续T/4的时长，如此反复。的时长，如此反复。2.6.3 正码速调整正码速调整码码速速调调整整后后的的速速率率高高于于调调整整前前的的速速率率，称称为为正正码码速速调调整整。正正码码速

29、速调调整整的的方方框框图图如如图图2-6-2所所示示。正正码码速速调调整整的的要要点点为为：正正码码速速调调整整在在信信息息码码流流中中必必须须插插入入码码速速调调整整比比特特；低低次次群群速速率率低低者者插插入入的的码码速速调调整整比比特特多多，低低次次群群速速率率高高者者插插入入的的码码速速调调整整比比特特少少；接接收收端端要要识识别别码码流流中中的的码码元元究究竟是信息比特还是码速调整比特。竟是信息比特还是码速调整比特。图图2-6-2 正码速调整方框图正码速调整方框图二二次次群群异异步步复复接接就就是是按按规规定定帧帧结结构构进进行行的的，如如图图2-6-3所所示示。图图（a）是是复复接

30、接前前各各支支路路进进行行码码速速调调整整的的帧帧结结构构，帧帧长长为为212bit，分分为为4组组，每每组组都都是是53bit，第第一一组组的的前前3个个比比特特F11F12F13用用于于帧帧同同步步和和管管理理控控制制，后后3组组的的第第一一个个比比特特C11C12C13作作为为码码速速调调整整控控制制比比特特，第第四四组组的的第第2比比特特V1作作为为正正码码速速调整比特。调整比特。图图2-6-3异步复接二次群帧结构异步复接二次群帧结构2.7 电视信号数字化、卫星数电视信号数字化、卫星数字电视系统简介字电视系统简介模模拟拟电电视视最最主主要要的的缺缺点点是是：模模拟拟电电视视信信号号在在

31、传传输输过过程程中中叠叠加加噪噪声声，使使长长距距离离传传输输信信噪噪比比恶恶化化，图图像像清清晰晰度度越越来来越越受受到到损损伤伤；放放大大器器的的非非线线性性积积累累使使图图像像对对比比度度产产生生越越来来越越大大的的畸畸变变；相相位位失失真真的的积积累累产产生生色彩失真。色彩失真。2.7.1 电视信号电视信号电电视视图图像像实实际际是是光光点点的的集集合合，这这些些光光点称为像素。点称为像素。我我国国彩彩色色电电视视使使用用PAL制制，为为了了节节省省带带宽宽并并与与黑黑白白电电视视兼兼容容，规规定定了了一一种种用用光光亮亮度度和和色色度度传传送送信信号号的的格格式式YUV，其其中中Y代

32、代表表亮亮度度信信息息，U、V为为色色度度值值。RGB到到YUV的转换关系为：的转换关系为：Y=0.299R+0.587G+0.114BU=B-YV=R-Y亮亮度度信信号号的的最最低低频频率率可可以以认认为为是是零零（对应于静止图像），最高频率为（对应于静止图像），最高频率为6MHz。2.7.2 电视信号的电视信号的A/D变换变换1抽样抽样实实现现模模拟拟电电视视数数字字化化的的方方法法很很多多，这这里里主主要要介介绍绍应应用用最最普普遍遍的的脉脉冲冲编编码码调调制制（PCM）方法。方法。对对于于视视频频信信号号，抽抽样样过过程程中中会会产产生生下下述失真与噪声：述失真与噪声：混混叠叠噪噪声声

33、：如如果果抽抽样样频频率率fs2fH，则则会会产产生生混混叠叠现现象象，对对视视频频图图像像信信号号产产生生干扰。干扰。孔孔径径效效应应：实实际际抽抽样样脉脉冲冲并并非非理理想想的的冲冲击击函函数数，而而是是有有一一定定宽宽度度的的矩矩形形脉脉冲冲，从从而而产产生生孔孔径径效效应应，使使原原视视频频图图像像信信号号频频率率特特性性的的高高频频成成分分跌跌落落，影影响响图图像像的的清清晰晰度。度。插插入入噪噪声声：当当由由抽抽样样值值恢恢复复原原视视频频图图像像信信号号时时，要要求求使使用用理理想想滤滤波波器器。但但理理想想滤滤波波器器是是无无法法实实现现的的，因因此此在在恢恢复复视视频频信号时

34、会产生噪声，称为插入噪声。信号时会产生噪声，称为插入噪声。抖抖动动噪噪声声：由由于于时时钟钟信信号号在在发发端端和和收收端端间间存存在在相相位位抖抖动动，故故在在恢恢复复视视频频信信号号时会产生噪声，称为抖动噪声。时会产生噪声，称为抖动噪声。2量化量化图图像像信信号号也也是是分分成成256个个非非均均匀匀量量化化级，每个量化值编为级，每个量化值编为8位二进制码。位二进制码。3编码编码数数字字视视频频信信号号的的编编码码主主要要有有复复合合编编码码和分量编码两种。和分量编码两种。复复合合编编码码是是将将复复合合彩彩色色信信号号直直接接编编成成PCM信信号号形形式式。这这种种编编码码方方式式由由于

35、于各各种种不不同同制制式式彩彩色色电电视视副副载载频频各各不不相相同同，难难以以统统一，现在已不采用。一，现在已不采用。亮度信号的码速率为亮度信号的码速率为13.58=108（Mbit/s）色度信号的码速率为色度信号的码速率为6.7528=108（Mbit/s）2.7.3 数字图像信号的格式数字图像信号的格式1CCIR 601CCIR 601是是数数字字演演播播室室的的标标准准。CCIR 601采采用用4 2 2格格式式，即即4个个亮亮度度信信号号Y的的采采样样点点，对对应应着着2个个色色度度信信号号U的的采采样样点和点和2个色度信号个色度信号V的采样点。的采样点。亮度样值：亮度样值：720*

36、576;YU 样值样值:360*57624 2 0格式格式4 2 0格格式式是是从从4 2 2格格式式演演变变来来的的。为为了了减减少少数数据据量量，亮亮度度信信号号采采样样点点不不变变，亮亮度度信信号号的的抽抽样样频频率率仍仍为为13.5MHz；降降低低色色度度信信号号的的垂垂直直分分辨辨率率，每每隔隔一一行行对对两两个个色色度度信信号号抽抽一一次次样样，每每抽抽样样行行中中每每隔隔一一个个像素对两个色度信号抽一次样。像素对两个色度信号抽一次样。亮度样值：亮度样值：720*576;YU 样值样值:360*2883SIF格式格式SIF（Source Intemediate Format）格格式

37、用于式用于MPEG-1，VCD就是采用这种格式就是采用这种格式亮度样值：亮度样值：360*288;YU 样值样值:180*14444 4 4格式格式亮亮度度和和色色度度信信号号的的抽抽样样频频率率都都是是13.5MHz，因因此此空空间间的的抽抽样样结结构构中中亮亮度度和和色度信号都为每帧色度信号都为每帧720576样值。样值。2.7.4 卫星数字电视系统的构成卫星数字电视系统的构成及各部分功能及各部分功能卫卫星星数数字字电电视视系系统统发发送送端端模模型型如如图图2-7-2所示。所示。发发送送端端分分为为两两部部分分：第第一一部部分分是是信信源源编编码码和和复复用用部部分分；第第二二部部分分是

38、是信信道道编编码码和和调制部分。调制部分。经经卷卷积积编编码码输输出出的的信信号号要要经经过过平平方方根根升升余余弦弦滚滚降降滤滤波波成成形形，再再经经QPSK（正正交交相相移移键键控控，又又称称4PSK-4相相相相移移键键控控）调调制制后送入信道。后送入信道。图图2-7-2 卫星数字电视系统发送端模型卫星数字电视系统发送端模型2.7.5 卫星数字电视系统中的纠卫星数字电视系统中的纠错编码错编码由由于于信信道道中中总总有有噪噪声声存存在在，噪噪声声作作用用于于信信号号的的结结果果，传传输输就就会会出出现现差差错错。为为此此，在在信信号号传传输输时时，要要采采取取一一定定的的方方法法发发现现差差

39、错并纠正差错，这称为差错控制。错并纠正差错，这称为差错控制。噪噪声声引引起起的的差差错错分分为为两两类类：一一类类是是热热噪噪声声引引起起的的随随机机差差错错，某某个个码码元元出出错错具具有有独独立立性性，与与前前后后码码元元无无关关；另另一一类类是是冲冲击击噪噪声声引引起起的的成成群群差差错错，称称为为突突发发差差错错，差差错的持续时间称为突发差错长度。错的持续时间称为突发差错长度。1抗干扰编码的控制方式抗干扰编码的控制方式利利用用抗抗干干扰扰编编码码进进行行差差错错控控制制的的方方式式有有反反馈馈重重发发纠纠错错、前前向向纠纠错错和和混混合合纠纠错错三三种。种。（1）反反馈馈重重发发纠纠错

40、错（简简称称ARQ）。发发端端发发出出检检错错码码，收收端端按按该该码码的的编编码码规规则则判断传输中有无差错。判断传输中有无差错。（2）前前向向纠纠错错（简简称称FEC）。发发端端发发出出纠纠错错码码，收收端端通通过过译译码码器器不不仅仅可可以以发发现错误，而且可以自动纠正错误。现错误，而且可以自动纠正错误。（3）混混合合纠纠错错方方式式（简简称称HEC）：这是前向纠错方式与检错重发方式的结合。这是前向纠错方式与检错重发方式的结合。2常用的校验方法常用的校验方法对对于于检检、纠纠随随机机错错误误的的编编码码，按按照照信信息息码码元元和和监监督督码码元元之之间间约约束束方方式式的的不不同同，可

41、以分为分组码和卷积码。可以分为分组码和卷积码。（1）奇偶校验）奇偶校验将将信信息息数数据据流流分分成成等等长长码码组组，在在每每一一信息码组之后，加入一位冗余校验位。信息码组之后，加入一位冗余校验位。（2）里德）里德索罗门码（索罗门码（Reed-Solomen码，码，RS码）码）DVB-S外外信信道道编编码码采采用用RS 码码，用用来来对对每每一一个个已已经经随随机机化化的的传传送送包包（188byte）生成一个误码保护数据包。生成一个误码保护数据包。（3）交织码）交织码交交织织码码用用于于纠纠正正突突发发错错误误。在在DVB-S中中，深深度度i12 的的交交织织处处理理作作用用于于RS编编码

42、码器器输输出出的的误误码码保保护护数数据据包包，其其结结果果是是生生成成一个交织帧。一个交织帧。交织码的原理如图交织码的原理如图2-7-3所示。所示。图图2-7-3 交交织织码码纠纠正正突突发发错错误误示示意意图图（4）卷积码）卷积码卷卷积积码码用用于于内内信信道道编编码码器器，它它适适用用于于前前向向纠纠错错，性性能能优优于于分分组组码，而且设备简单。码，而且设备简单。2.8 同步数字系列同步数字系列（SDH）2.8.1 同步数字系列的产生同步数字系列的产生PCM技技术术在在复复接接成成一一次次群群时时，采采用用同同步步复复接接。但但在在复复接接成成二二、三三、四四次次群群时时采采用异步复接

43、。用异步复接。二次群速率偏差范围为：二次群速率偏差范围为：8.448Mbit/s30ppm三次群速率偏差范围为：三次群速率偏差范围为：34.368Mbit/s20ppm四次群速率偏差范围为：四次群速率偏差范围为：139.264Mbit/s15ppm（1）从从表表2-1看看出出，PDH网网络络存存在在 2 Mbit/s和和1.5Mbit/s两两大大数数字字系系列列及及三三个个地地区区（北北美美、日日本本、欧欧洲洲和和中中国国）性性标标准准，没没有有世世界界性性标标准准。三三者者互互不不兼兼容容，造造成成国国际间互通困难。际间互通困难。（2）PDH网网没没有有全全世世界界统统一一的的光光接接口口规

44、规范范，导导致致各各个个厂厂家家自自行行开开发发光光接接口口和和线线路路码码型型，使使得得在在同同一一数数字字等等级级上上光光接接口口的信号速率不一样。的信号速率不一样。（3）我我国国PDH系系列列只只有有一一次次群群是是同同步步复复接接，其其他他从从低低次次群群到到高高次次群群均均为为异异步步复复接接，需需要要通通过过码码速速的的调调整整来来匹匹配配和和容容纳纳时钟的差异。时钟的差异。（4）PDH系系列列的的帧帧结结构构中中，用用于于网网络络操操作作、管管理理和和维维护护（OAM）的的比比特特太太少少，因因此此在在进进行行光光路路上上的的线线路路编编码码时时，PDH要要增加冗余编码来完成线路

45、性能监控功能。增加冗余编码来完成线路性能监控功能。SDH的概念的概念一、一、SDH的概念的概念SDH网的概念中包含以下几个要点。网的概念中包含以下几个要点。（1）SDH网网有有全全世世界界统统一一的的网网络络节节点点接接口口（NNI），从从而而简简化化了了信信号号的的互互通通以以及及信信号号的传输、复用、交叉连接等过程。的传输、复用、交叉连接等过程。（2）SDH网网有有一一套套标标准准化化的的信信息息结结构构等等级级，称称为为同同步步传传递递模模块块STM-N（N=1、4、16、64），并并具具有有一一种种块块状状帧帧结结构构，允允许许安安排排丰丰富富的的开开销销比比特特（即即比比特特流流中中

46、除除去去信信息净负荷后的剩余部分）用于网络的息净负荷后的剩余部分）用于网络的OAM。（3）SDH网网有有一一套套特特殊殊的的复复用用结结构构，允允许许现现存存准准同同步步数数字字体体系系、同同步步数数字字体体系系和和B-ISDN的的信信号号都都能能纳纳入入其其帧帧结结构构中中传传输输，即具有兼容性和广泛的适应性。即具有兼容性和广泛的适应性。（4)SDH网网大大量量采采用用软软件件进进行行网网络络配配置置和和控控制制，增增加加新新功功能能和和新新特特性性非非常常方方便便，适适合将来不断发展的需要。合将来不断发展的需要。（5）SDH网网有有标标准准的的光光接接口口，即即允允许许不不同厂家的设备在光

47、路上互通。同厂家的设备在光路上互通。（6）SDH网网的的基基本本网网络络单单元元有有终终端端复复用用器器（TM）、分分插插复复用用器器（ADM）、再再生生中中继继器器（REG）和和同同步步数数字字交交叉叉连连接接设设备备（SDXC）等。）等。二、二、SDH网的基本网络单元简介网的基本网络单元简介终终端端复复用用器器（TM）、分分插插复复用用器器（ADM）、再再生生中中继继器器（REG）和和同同步步数数字交叉连接设备（字交叉连接设备（SDXC）的作用。）的作用。1.终端复用器和分插复用器终端复用器和分插复用器SDH网网的的基基本本网网络络单单元元中中最最重重要要的的两两个个网网络络单单元元是是终

48、终端端复复用用器器和和分分插插复复用用器器。以以STM-1等等级级为为例例，其其各各自自的的功功能能如如图图1-2和图和图1-3所示。所示。图1-2 STM-1终端复用器 图1-3 STM-1分插复用器 终终端端复复用用器器（TM）的的主主要要任任务务是是将将低低速速支支路路信信号号纳纳入入STM-1帧帧结结构构，并并经经电电/光光转转换换成成为为STM-1光光线线路路信信号号，其其逆逆过过程程正正好好相反。相反。分分插插复复用用器器（ADM）将将同同步步复复用用和和数数字字交交叉叉连连接接功功能能综综合合于于一一体体，具具有有灵灵活活地地分分插插任任意意支支路路信信号号的的能能力力，在在网网

49、络络设设计计上上有有很很大大灵灵活活性性。另另外外，ADM也也具具有有电电/光光转转换换、光光/电转换功能。电转换功能。图1-4 SDH分插信号流图示2.再生中继器（再生中继器（REG）再再生生中中继继器器（REG）是是光光中中继继器器，其其作作用用是是将将光光纤纤长长距距离离传传输输后后受受到到较较大大衰衰减减及及色色散散畸畸变变的的光光脉脉冲冲信信号号转转换换成成电电信信号号或或进进行行放放大大、整整形形、再再定定时时、再再生生为为规规划划的的电电脉脉冲冲信信号号，再再调调制制光光源源变变换换为为光光脉脉冲冲信信号号送送入光纤继续传输，以延长通信距离。入光纤继续传输，以延长通信距离。3.同

50、步数字交叉连接设备（同步数字交叉连接设备（SDXC）数数字字交交叉叉连连接接设设备备（DXC）的的主主要要作作用是实现支路之间的交叉连接。用是实现支路之间的交叉连接。DXC的作用与交换机不同。的作用与交换机不同。几几种种基基本本网网络络单单元元在在SDH网网中中的的使使用用（连接）方法之一如图（连接）方法之一如图1-5所示。所示。图图1-5 基本网络单元在基本网络单元在SDH网中网中图图2-8-2SDH网网络络单单元元示示意意图图实实际际系系统统组组成成中中的的再再生生段段、复复用用段段和和通通道。道。再再生生段段再再生生中中继继器器（REG）与与终终端端复复用用器器（TM）之之间间、再再生生