数字通信系统概述
数字移动通信系统
数字移动通信系统在当今高度互联的世界中，数字移动通信系统已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从简单的语音通话到高清视频传输，从即时消息传递到各种丰富的移动应用，数字移动通信系统的发展深刻地改变了我们的沟通方式、工作模式和生活习惯。
数字移动通信系统是什么呢？简单来说，它是一种允许移动设备（如手机、平板电脑等）在不同地点之间进行通信的技术体系。
它通过一系列复杂的技术和协议，将我们的声音、图像、数据等信息转化为数字信号，并在无线网络中进行传输和交换。
让我们先来了解一下数字移动通信系统的发展历程。
第一代移动通信系统（1G）主要基于模拟技术，只能提供简单的语音通话服务。
那时候的手机，也就是我们常说的“大哥大”，体积庞大，功能单一。
随着技术的进步，第二代移动通信系统（2G）出现了，它采用了数字技术，不仅提高了语音通话的质量，还能够支持短信等简单的数据服务。
进入 21 世纪，第三代移动通信系统（3G）的诞生带来了革命性的变化。
3G 网络使得我们能够在移动设备上流畅地浏览网页、观看视频，也为各种移动应用的兴起奠定了基础。
而第四代移动通信系统（4G）则进一步提升了网络速度和性能，实现了高清视频通话、在线游戏等更为丰富和复杂的应用。
如今，我们正处在 5G 时代的浪潮中。
5G 网络具有超高的速度、超低的延迟和巨大的连接容量，这为智能交通、工业互联网、远程医疗等领域带来了前所未有的发展机遇。
例如，在智能交通方面，5G 能够实现车辆与车辆、车辆与基础设施之间的实时通信，大大提高交通安全和交通效率；在远程医疗领域，5G 可以支持高清视频会诊和远程手术操作，让优质的医疗资源能够更广泛地覆盖。
数字移动通信系统的核心技术有很多。
其中，调制解调技术是关键之一。
它负责将数字信号转换为适合在无线信道中传输的形式，并在接收端将其还原为原始的数字信号。
多址技术则允许多个用户在同一频段上同时进行通信，避免了信号的冲突和干扰。
另外，信道编码技术通过在发送的数据中添加冗余信息，提高了信号在传输过程中的可靠性和纠错能力。
数字通信系统介绍
数字通信系统介绍数字通信系统是指利用数字技术进行信息传送和传输的系统。
它采用数字信号代替传统的模拟信号进行信息传输，比传统的模拟通信系统具有更高的可靠性、更广泛的应用领域和更强大的功能。
数字通信系统可以分为数字语音通信系统、数字数据通信系统、数字图像通信系统和数字视频通信系统等几个类别。
数字语音通信系统是最基本的数字通信系统，它是利用模拟到数字信号的变换实现对语音信号的数字化。
数字语音通信系统在电话通信、网络电话、语音门禁等方面有着广泛的应用。
其中，电话通信是数字语音通信系统应用最为广泛的一个领域。
数字电话通信系统将语音信号转换成数字信号，通过数字电路进行传输。
这种方式可以提高电话通话质量，同时也可以提高语音数据的安全性和充分利用传输带宽。
数字数据通信系统是利用数字信号传输和接收数据信息的通信系统。
数字数据通信系统在计算机网络、互联网、局域网、广域网、移动通信等领域得到广泛的应用。
数字数据通信系统将原来的模拟信号转换成数字信号，提高了数据的可靠性和传输速率。
数字数据通信系统设计了一系列传输协议，不同的传输协议对数据传输的需求采用不同的传输方式和传输速率。
同时，数字数据传输还可以采用压缩技术，压缩数据更有效地利用传输带宽。
数字图像通信系统是以数字图像为主要传输内容的通信系统。
它采用数字信号传输图像，可以有效地提高图像的传输速度和质量。
数字图像通信系统广泛应用于图像传输、广播电视、监控和医学影像诊断等领域。
数字图像通信系统可以将图像分为连续值和离散值两类，常用的连续值图像传输方式是基于JPEG压缩技术，离散值图像传输方式是基于数字水印技术。
数字视频通信系统是以数字视频为主要传输内容的通信系统。
它采用数字信号传输视频，可以提高视频的传输速度和质量。
数字视频通信系统广泛应用于电视广播、电影、会议等领域。
数字视频通信系统在传输过程中，需要针对不同的视频序列采用不同的压缩方法。
在视频传输过程中，数字视频通信系统还需要对信号进行传输和处理，所以数字视频通信系统特别关注传输带宽和瓶颈问题。
数字通信第八章完整版
03
数字信号的生成与传输
数字信号的生成
数字信号的种类
脉冲编码调制（PCM）、增量调制（ΔM）、脉码调制（PCM） 等。
数字信号的生成方法
通过采样、量化和编码三个步骤将模拟信号转换为数字信号。
采样定理
采样频率必须大于信号最高频率的两倍，才能准确恢复原始信号。
数字信号的调制与解调
BCH码与RS码的解码方法
BCH码和RS码的解码通常采用代数方法和迭代算法相结合的方式进行。在解码过程中，需要解决一系列 复杂的数学问题，如求解高次方程和矩阵运算等。
05
数字通信中的多路复用技术
时分复用（TDM）
总结词
时分复用是一种将时间分割成多个时间段，并在每个时间段上传输一路信号的 复用技术。
详细描述
CDMA通过给每个用户分配一个独特的扩频码型，实现多个 用户在同一频段上的通信。接收端利用相关器对接收到的信 号进行解扩频，还原出原始信号，从而实现多路信号的复用 和解复用。
06
数字通信中的交换技术
电路交换与分组交换的基本概念
电路交换
在通信过程中保持通信链路状态，占 用通信资源直到通信结束。
ATM
异步传输模式，采用固定长度的信元传输，支持实时、非实时等多种业务，具有高效的带宽管理和统计复用功能。
ATM交换
基于信元的交换方式，通过建立虚通道和虚路径实现灵活的带宽管理和多业务支持。
07
数字通信中的无线通信技术
无线通信的基本概念
无线通信
利用电磁波在空间传输信 息的通信方式。
无线通信系统
由发送端、接收端和传输 媒介组成，传输媒介通常 是空气或空间。
线性分组码的编码原理
线性分组码的编码过程是在满足一定数学关系的前提下， 将输入信息序列映射到一个新的码字序列。这种映射关系 可以由线性方程组表示。
数字通信系统的构成
有线通信 无线通信
模拟通信 数字通信
电通信 光通信
三、模拟信号和数字信号
任何电信号的波形都可以用幅度和时间两个参量 来描述。根据信号幅度的取值方式不同，可将信号分
为两大类：模拟信号和数字信号。
1.模拟信号——连续性（时间连续，幅值连续）
2.数字信号——离散性(时间离散，幅值离散)
判断模拟信号和数字信号的标准：信号幅值是否离散（或连续）
数字通信系统的构 成
一、信息与信号
• 通信——信息的传递与交换。 • 信息——对收信者来说还不知道的，待传送、
存储、或提取的内容。 • 信号——信息的载体，运载信息的工具。如语
言、文字、图像、编出来的电码等。 • 数字通信系统——完成数字信号产生、变换、
传递及接收全过程的系统。
二、通信的分类 说一说
包括上图中所有方框。
随堂练习
试画出数字通信基带传输系统的组成框图。
资料整理
• 仅供参考,用药方面谨遵医嘱
四、数字通信系统的模型
8
信 源
信 源 编 码
加 密 器Hale Waihona Puke 信 道 编 码调 制
6 信道
解 调
信 道 解 码
解 密 器
信 源 解 码
信 宿
1 2345
噪声源
7
1 信源：把信息变换成原始电信号。
2 信源编码 ：把模拟信号变换成数字信号。 3 加密器：对数字信号进行加密。 纠错编码：纠错作用 4 信道编码 线路编码：码型变换
5 调制：将编码后的数字信号频谱变换到高频范围内。
基带信号
前
后
调制
频带信号
6 信道：传输信号的媒介（通道）。 有线信道：电缆、光缆等 无线信道：微波、卫星通信等
数字通信概述
第一章 数字通信概述第一节 数字通信的基本知识一、通信系统的组成1． 通信：通信是将信息从一个地方传送到另一个地方。
2． 通信系统的组成：3． 信源：产生和发出信息的人或机器。
4． 变换器：把信源发出的信号进行加工处理，变换成适合在信道上传输的信号。
5．反变换器：把信道送来的电信号按相反过程变换成原始信息，最后由信宿接收。
6． 信宿：信息最后的归宿，它是最后接收信息的处所，可以是人和各种终端设备。
7． 信道：传递信号的通道，按传输媒介有无线信道和有线信道之分。
8． 噪声源：因信号传递时，不可避免地会受到噪声或干扰的影响，且干扰会始终存在。
为了便于分析干扰的影响，所以把始端、终端及传输信道中所在干扰都折合到信道中，等效为一个总的噪声源。
9． 模拟通信系统：若信源的信息是一个幅度和时间连续变化着的模拟信号， 则利用模拟信号进行信息传递的通信方式称为该系统。
10。
数字通信系统：若信源的信息是一个幅度限制个数值之内，不是连续的而是离散的数字信号，则利用数字信号进行传递的通信方式称为该系统。
二．数字通信系统的模型。
1．数字通信系统的基本任务：是把信源产生的信息变换成一定格式的数字信号，通过信道传输，在终端再变成适宜信宿接收的信息形式。
2．数字通信系统的基本模型：接收器 发送器3．信源编码的主要任务：（1）将信源送出的模拟信号数字化，即对连续信息进行模拟/数字（A/D ）变换，用一定的数字脉冲组合来表示信号的一定幅度。
（2）将信源输出的数字信号按实际信息的统计特性进行变换，以提高信号传输的有效性。
4．信道编码（抗干扰编码）：是一种代码变换，产要解决数字通信的可靠问题。
5．同步：通信系统的收、发端要有统一的时间标准，使收端和发端步调一致。
6．数字通信系统的基本模型图中，若信源是数字信息时，则信源编码或信源解码可以去掉，构成数据通信系统。
若在没有用调制器和解调器，构成的是最单的通信系统称为基带传输系统，该系统实际上是将基带信号直接进行传输的系统。
现代通信系统课件：数字光纤通信系统
高密度，多芯和低、中损耗
2~20
重量轻，线径细，可挠性好
数字光纤通信系统
下面介绍几种有代表性的光缆结构形式。
(1）层绞式光缆。它是将若干根光纤芯线以强度元件为中心绞合在一起的一种结构， 如 图5. 9(a）所示。特点是成本低，芯线数不超过10根。 (2）单位式光缆。它是将几根至十几根光纤芯线集合成一个单位，再由数个单位以强 度 元件为中心绞合成缆，如图5.9(b）所示，其芯线数一般适用于几十芯。 (3）骨架式光缆。这种结构是将单根或多根光纤放入骨架的螺旋槽内，骨架中心是强 度 元件，骨架上的沟槽可以是V型、U型或凹型，如图5. 9(c）所示。由于光纤在骨架沟槽 内具有较大空间，因此当光纤受到张力时，可在槽内做一定的位移，从而减少了光纤芯 线 的应力应变和微变，这种光纤具有耐侧压、抗弯曲、抗拉的特点。 (4）带状式光缆。它是将4～12根光纤芯线排列成行，构成带状光纤单元，再将多个 带 状单元按一定方式排列成缆，如图5. 9(d）所示。这种光缆的结构紧凑，采用此种结构可 做成上千芯的高密度用户光缆。
若使光束从光密媒质射向光疏媒质时，则折射角大于入射角，如图5. 4所示。
图5. 3 光的折射示意图
图5. 4 临界角和光线的全反射
数字光纤通信系统
如果不断增大θ 0可使折射角达到90°，这时的θ 1称为临界角。如果继续增大 队，则折射角会大于临界角，使光线全部返回光密媒质中，这种现象称为光的全反 射。
因光纤是石英玻璃材料，所以不怕高温，有防火的性能。因而可用于易燃易爆的环境中。 6.光纤通信保密性好
由于光纤在传输光信号时向外世漏小，不会产生串话等干扰，因而光纤通信保密性好。
5. 1.数2字数光纤字通光信系纤统通信系统的组成
《数字通信原理》课件
为了提高数字信号传输的可靠性和稳定性，通过增加冗余信息对数字信号进行 编码。
常见信道编码技术
线性分组码、循环码、卷积码等。
差错控制编码
差错控制编码
通过在数字信号中添加额外的信息，以检测和纠正传输过程中可能出现的错误。
常见差错控制编码技术
奇偶校验码、海明码、循环冗余校验（CRC）等。
加密与解密技术
THANKS
抗干扰能力
抗噪声干扰能力
数字通信系统在存在噪声干扰的情况 下仍能正常工作的能力。
抗多径干扰能力
数字通信系统抵抗多径效应干扰的能 力。
误码率与信噪比
误码率（BER）与信噪比（SNR）的关系
随着信噪比的增加，误码率逐渐降低，通信质量提高。
信噪比优化
通过合理配置信号功率和噪声抑制措施，降低误码率，提高通信性能。
数字信号在传输过程中可能会受到噪声 、干扰和衰减的影响，需要进行相应的 处理和补偿。
数字信号的同步技术
01
载波同步
通过提取载波频率和相位信息 ，使接收端与发射端保持一致
的载波频率和相位。
02
位同步
使接收端的抽样时钟与发送端 的时钟保持一致，以便正确地
进行抽样判决。
03
帧同步
使接收端正确地识别出数字信 号中的帧结构，以便正确地提
物联网与智能家居系统的组成
物联网与智能家居系统由传感器、控制器、智能家电等组成，实现家庭设施的远程控制和 智能化管理。
物联网与智能家居系统的特点
物联网与智能家居系统具有便捷性、智能化、节能环保等特点，能够提高家庭生活的舒适 度和便利性。
未来数字通信技术的发展趋势
01
未来数字通信技术的发展趋势概述
数字通信的概念
数字通信的概念数字通信是指通过数字信号传输数据、音乐、视频等信息的过程。
相比于模拟通信，数字通信具有更高的传输质量、安全性和灵活性。
下面将详细介绍数字通信的概念、原理和应用。
一、数字通信的概念数字通信是指利用数字技术实现信息传输的通信方式。
它是一种通过编码将传输数据转化为数字信号的过程，然后将数字信号通过信道传输到接收端进行解码还原数据的通信方式。
数字通信的应用涉及电信、无线通信、互联网和媒体等领域。
二、数字通信的原理数字通信的原理包括信源编码、信道编码和误差控制编码三个方面。
首先，信源编码是将原始信息进行编码，以满足信道带宽限制和传输保密性等需求。
其次，信道编码是将信号进行压缩和保护，以适应信道传输的异态条件，例如信道噪声、干扰和时延等。
最后，误差控制编码是对传输信号进行纠错，保证数据传输的可靠性和稳定性。
三、数字通信的应用数字通信的应用非常广泛，包括以下几个方面：1. 电信通信：数字通信是实现电话通话的重要技术手段，它能够稳定传输高质量的音频和视频信息。
2. 无线通信：数字通信在无线通信系统中得到了广泛应用，尤其是在移动通信和卫星通信中，数字技术有着不可替代的地位。
3. 互联网：数字通信技术使互联网得以快速发展，它不仅提供了一种便捷的通信手段，而且为全球的信息共享和交流提供了基础支持。
4. 媒体传输：数字通信技术广泛应用于多媒体传输领域，例如数字电视、数字广播、数字电影等领域，使得人们能够更加方便地收看和分享画面和声音信息。
以上就是数字通信的概念、原理和应用的详细介绍。
随着科技的进步和发展，数字通信技术将会得到进一步的改进和应用。
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第4章 数字通信系统概述
4.1.2 1. 1) 信息传输速率 2) 码元(符号) 转换公式为
fB N1bM
(4.1.1)
《现代通信系统》
第4章 数字通信系统概述
2. 1) 在数字通信中使用的是脉冲信号，即用“1”和“0”携 带信息。由于噪声、串音及码间干扰以及其他突发因素的 影响，当干扰幅度超过脉冲信号再生判决的某一门限值时， 将会造成误判成为误码，如图4.2所示。
第4章 数字通信系统概述
f1(t)
A
t1 t2 t3 T0
t
f2(t)
0 t1 t2 t3 T0
t
《现代通信系统》
图4.4 脉冲信号的正交
第4章 数字通信系统概述
对于不是连续信号,如时分制中的脉冲信号,只能用 离散和来代替以上积分,即
T0
R(T ) f1(t) f2(t)
t0
根据离散和计算有
《现代通信系统》
第4章 数字通信系统概述
频带宽、衰减小、抗干扰性强的信道。现在广泛应用 光纤信道以及远程自由空间恒参信道（卫星通信信道）等 来改善信道质量。
数字解调，即完成从数字频带信号中恢复出原来的宽 带数字信号，再经过信道解码和码型反变换后分离成数字 基带信号的过程；也可以是经信源解码，即D/A变换，还 原为原始模拟用户信号或分路数字信号（不经过信源解码， 如计算机信号等）的过程。数字解调的收端相应技术与设 备是发端技术与设备的逆变换。
第4章 数字通信系统概述
信道：指传输信号的通道。根据信号特性，信道可以分 为模拟信道和数字信道；根据传输煤质的不同，可以分为有 线信道（明线、电缆、光纤信道等）和无线信道（短波电离 层、散射信道、微波视距信道和卫星远程自由空间恒参信 道）。在以上信道中，明线和电缆可以用来传输速率低的数 字基带信号，其他信道均要进行数字调制。数字信号只经信 道编码而不经调制就可以直接送到明线或电缆中去传输。我 们把不经调制的数字信号称为数字基带信号，把数字基带信 号直接送到信道中传输的数字通信方式称为基带传输方式。 经过调制后的数字信号称为数字频带信号，把调制后的数字 频带信号送到信道中去传输为数字频带传输。
(4.2.2)
R(T ) [ f1(t) f2 (t)]10 [ f1(t) f2 (t)]tt12
[
f1(t)
f
2
(t
)]tt
3 2
[
f1(t)
f2
(t
)]tt
0 3
0
(4.2.3)
《现代通信系统》
第4章 数字通信系统概述
如第2章PCM脉冲编码技术所述,由抽样定理把每 路话音信号按8000次/s抽样,对每个样值编8位码,那么第 一个样值到第二个样值出现的时间,即1/8000s(=125μs), 称为抽样周期T(=125μs)。在这个T时间内可间插许多 路信号直至n路,这就是时间的可分性(离散性),就能实现 许多路信号在T时间内的传输。其多路通信模型如图 4.5所示。
《现代通信系统》
第4章 数字通信系统概述
根据现在接入网的定义，用户与交换机之间的所有机线 设备称之为用户接入网。我们把信源（信源编码）与信道编 码（交换节点）之间的传输称为接入信道。接入信道也可以 分为有线和无线两类信道，此信道的显著特点是，突出了终 端业务是业务提供点与最终用户之间的连接网络。
这里讲的信道，主要是指长途或市话中继传输的数字通 道。信号在长途传输时，到达接收端的信号总是不理想的， 因为信道本身有频率响应特性及衰减，信号在传输时会受到 信道的干扰和噪声的影响。人们长期以来在研究、探讨并采 取各种措施使其衰减、干扰及噪声降到最低限度。其中，一 是采用数字信号传输------数字通信，它具有抗干扰性强、噪 声不积累等优点；二是研究特性优良的传输信道，采用传输
第4章 数字通信系统概述
第4章 数字通信系统概述
4.1 数字通信系统模型 4.2 数字复接技术 4.3 数字传输信号帧结构 4.4 数字传输信号的处理 4.5 数字信号的调制与解调
《现代通信系统》
第4章 数字通信系统概述
4.1 数字通信系统模型
4.1.1 数字通信系统模型结构 通信就是信息的传递。用以完成信息传递整个过程
《现代通信系统》
第4章 数字通信系统概述
“ 1”码
A
A
2
0
“ 0”码 TB
判决 门限 电平U门
t
图4.2 噪声叠加在数字信号上的波形 《现代通信系统》
第4章 数字通信系统概述
在传输过程中受到干扰（叠加了噪声）的数字信号在判决点会出 现两种情况：
以单极性信号为例：可能把“1”码误判为“0”码，称为减码，也 可能把“0”码误判为“1”码，称为增码。无论减码还是增码，都称为误 码，误码用误码率来表征，定义为：数字通信系统中在一定统计时间内， 数字信号在传输过程中发生错误的码元数与传输的总码元数之比，用符 号Pe表示。
《现代通信系统》
第4章 数字通信系统概述
① 发送脉冲
② 接收脉冲
③ 抖动函数
t1
t2
t3
t4
t5
t1 j(t)
t2
t3
t
t4
t5
图4.3 脉冲抖动的意义
《现代通信系统》
第4章 数字通信系统概述
2) 抖动容限一般是用峰—峰抖动Jp-p来描述的。它是指 某个特定的抖动比特的时间位置相对于该比特抖动时 的时间位置的最大部分偏离。
Pe
lim
n
产生错误码元(个数) 传输的总码元(个数)
(4.1.2)
误码率Pe是统计评均值，即称为平均误码率。 《现代通信系统》
第4章 数字通信系统概述
2) 在实际的数字通信系统中，含有多个再生中继段，上面讲的误判 产生的误码率是指在一个中继段内产生的，当它继续传到下一个中继段， 也有可能再产生误判，但这种误判把原来误码纠正过来的可能性极少。
《现代通信系统》
F0帧 0 0 0 0 1 A2 1 1
复帧 同步码1复帧 对告码
F1帧 a b c d a b c d
CH1 信令 码
CH17 信令 码
码位 1 2 3 4 5 6 7 8 码字 ＝8比特 路时隙3.9 s
F15帧 a b c d CH15 信令 码
ab cd CH31 信令 码
图4.7 PCM30/32制式帧结构
第4章 数字通信系统概述
数字 传输系统
信 信源 息编 源码
器
信数
数信
道 字 信字 道
编调
解解
码 制 道调 码
器器
器器
噪声 源
《现代通信系统》
图4.1 数字通信系统模型
信 源受 解信 码者 器
第4章 数字通信系统概述
图4.1中，信息源是信息或信息序列的产生源。它泛指一 切发信者，可以是人也可以是机器。他（它）们可以产生诸 如声音、数据、文字、图像、代码等电信号。
① 帧同步信号(帧定位信号)及同步对告信号; ② 信息信号; ③ 其他特殊信号(地址、信令、纠错等信号); ④ 勤务信号。
《现代通信系统》
第4章 数字通信系统概述
4.3.1 PCM30/32路基群帧结构
1) 30个话路时隙:TS1～TS15,TS17～TS31
2) 帧同步时隙:TS0
3) 信令复帧时隙:TS16
每一路时隙tc为
tc
T n
125 s
32
3.9 s
码字位数L=8,故每一位时隙tB为
tB
tc L
T nL
125 s
32 8
0.488 s
(4.3.1) (4.3.2)
《现代通信系统》
第4章 数字通信系统概述
帧同 步路 TS0
1复帧＝16帧(2 ms)
F15
F0
F1
F2
…
1帧
12 5s 32个路时隙
《现代通信系统》
第4章 数字通信系统概述
信源编码：在完成多路数字信号复接为宽度数字信号之 后，把此宽带数字信号送到传输的信道中去。根据各种传输 信道的特性及对传输数字信号的要求（如有一定纠错能力、 减少误码、从信码中提取时钟等），将信号变换成所谓的传 输码型的过程程之为信道编码。如PCM基带传输码型HDB3 码，光纤传输码型NRZ码、5B6B码、4B1H码等。
《现代通信系统》
第4章 数字通信系统概述
4.2 数字复接技术
4.2.1
数字多路通信也叫做时分多路通信,所谓时分多路 通信,是利用多路信号(数字信号)在信道上占有不同的 时间间隙来进行通信的。多路通信的基础源于数学上 信号的正交性：
F
t2 t1
f1(t) f2(t)dt 0
(4.2.1)
《现代通信系统》
的通信系统是由一整套技术设备硬件、软件和传输煤质 所构成的总体。第1章我们已经讲过，就信号的传递通信 系统可以分为两大类，即模拟通信系统和数字通信系统， 我们这里主要讲授数字通信系统。
完成数字信号产生、变换、传递及接收全过程的系 统称之为数字通信系统。数字通信系统的模型可用图4.1 来描述。
《现代通信系统》
25 6比特 路时隙3.9 s
8比特
话路 … 话路 … 话路 信令路 话路
TS1
…
TS 15
TS16
TS 17
1帧
F15
F0
…
话路
…
…
话路
TS 31
偶帧 1 0 0 1 1 0 1 1
帧同 步码 保留 给国际用 (目 前固定 为1)
奇帧 1 1 A1 1 1 1 1 1
保留 给国内用
帧失 步 对告
(目 前固定 为1)
P CM3 0/ 3(21 )
(b)
CH1