数字通信基础

每路PCM信号的速率 = 64kbit/s
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*采样定理
语音信号要在数字线路上传输，必须将语音信号转换成 数字信号。这需要经过三个步骤： u采样：按一定间隔对语音信号进行采样 u量化：对每个样本舍入到量化级别上 u编码：对每个舍入后的样本进行编码 编码后的信号称为PCM信号(脉冲编码调制, Pulse Coded Modulation)
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*E1/T1制式主要技术参数
G.711建议对PCM基群规定的主要技术参数如下表
参数
30/32路制式-E1 24路制式-T1
话音频率（kHz） 抽样率（kHz） 编码位数 量化层次 压缩律 单路编码率（kbit/s） 帧长（μs） 时隙（帧） 话路（帧） 复用码流速（kbit/s）
(
0101000
)
0101001
*
0101010
+ 0101011
,
0101100
.
0101101
-
0101110
/
0101111
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(b) PCM—话音信号数字化
语音信号
PAM脉冲
3.2
3.9 2.8
3.4
4.2
1.2
PCM 脉冲
3
4
3
3
4
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（有量化误差）
1
011 100 011 011 001 100
D1 D2 D3 D1 D2
复用后的数据流
时隙
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PCM信号的帧传输
帧(Frame)——数据链路中的传输单位，包含数据和控制信 息的数据块。
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*PCM信号传输—E1/T1制式
nT1-标准 (北美、日本)——24时隙的帧结构 nE1-标准 (欧洲、中国、南美)——30／32时隙的帧结构
nE1(一次群)标准 n对E1进一步复用，还可构成E2、E3、E4和E5。 nE5可承载7680个话路，数据率约为565Mbit/s
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1、数字通信技术
信源
信源编码 信道编码 差错控制
调制器
信道
噪声源
解调器
信道解码 信源解码
收信者
数字通信系统
数字通信——在数字信道上实现模拟信息或数字信息的传输 模拟通信——在模拟信道上实现模拟信息或数字信息的传输
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数字通信的优点
n抗噪声（干扰）能力强 n可以控制差错，提高了传输质量 n便于用计算机进行处理 n易于加密、保密性强 n可以传输语音、数据、影像，通用、灵活
计算机通信仅在不得已的情况下，才会采用模拟通信， 如通过电话线拨号上网。
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（1）信源编码
信源编码——将信息或信号接一定的规则进行数字化 的过程。
l对于本身具有离散的特点的信息，如文字、符号等可 以用一组一定长度的二进制代码来表示，称其为信息 码。
l对于连续信号如话音、图像等，其数字编码与解码过 程，实际上就是模数转换（A/D）和数模转换（D/A ）
原理——把时间分割成小的时间片（帧），每个时间片分为 若干个时隙，每路数据占用一个时隙进行传输。
由于每路数据总是使用每个时间片的固定时隙，所以这种时 分复用也称为同步时分复用（Synchronous—TDM)
A1
D1
时间片1
时间片2
A2
D2
A3
D3
原始信号 数字化信号
MUX
复用 器
1 2 3 1 2 时隙号
i
1101001
j
1101010
k
1101011
l
1101100
m 1101101
n 1101110
o 1101111
p 1110000
q 1110001
r
1110010
s
1110011
t
1110100
u 1110101
v
1110110
w 1110111
x
1111000
y
1111001
z
1111010
n每125us为一个时间片，每时间片分为32个通道
。
（此时采样周期T=1/f=1/8000=125x106s=125us）
n通道0用于同步，通道16用于信令，其他30个通道用于传 输30个PCM话音数据。
nE1速率 = (32x8bit)/125us = 2.048 Mb/s
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同步时分复用-TDM
P 1010000
Q
1010001
R
1010010
S
1010011
T
1010100
U
1010101
V
1010110
W 1010111
X
1011000
Y
1011001
Z
1011010
a
1100001
b
1100010
c
1100011
d
1100100
e
1100101
f
1100110
g 1100111
h 1101000
PCM 输出 011 100 011 011 001 100
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PCM信号速率64kbit/s
采样时钟
fs=8kHz
PCM 信号
模拟话音
f<4kHz
采样电路
量化和编码
数字化 声音
u话音信道带宽<4kHz (防混叠低通滤波器限带) u采样时钟频率f：8kHz (> 2倍话音最大频率)
（此时采样周期T=1/f=1/8000=125x10-6s=125us） u量化级数：256级 (每个抽样值用8位二进制码表示) u数据率：（8x103次/s）*8bit = 64x103bit/s
数字通信基础
2020年7月15日星期三
二、数字通信基础
1、数字通信技术 2、通信系统的性能指标
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本节内容与要求
通信技术基础——主要介绍数据通信的概念、调制解 调技术、传输编码、传输方式、差错控制、传输控制 协议、多路复用、数据交换、虚电路概念等。 要求——本节内容是计算机网络通信的基础，能够理 解网络通讯的基本原理。
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(a) ASCII码—文字、符号数字化
A 1000001
B 1000010
C 1000011
D 1000100
E 1000101
F 1000110
G 1000111
H 1001000
I
1001001
J
1001010
K 1001011
L
1001100
M 1001101
N 1001110
O 1001111
如果模拟信号的最高频率为f，若以2f的采样频率对 其采样，则采样得到的离散信号序列就能完整地恢复 出原始信号。
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E1-帧格式（PCM信号的传输 ）
时间片125 ms = 32 时隙 = 2.048 Mbps
012
16
31
帧同步
用户话路 信令
用户话路
30 路话音数据(PCM数据) + 2 路控制
E1——线路也可以用于计算机通信
0
0110000
1
0110001
2
0110010
3
0110011
4
0110100
5
0110101
6
0110110
7
0110111
8
0111000
9
0111001
s
0100000
p
!
0100001
“ 0100010
# 0100011
$ 0100100
% 0100101
& 0100110
‘
0100111