通信原理复习.ppt

现代通信原理现代通信原理总结与复习总结与复习 现代通信涉及到的现代通信涉及到的几大技术几大技术n n信号传输技术（基带、频带）信号传输技术（基带、频带）信号传输技术（基带、频带）信号传输技术（基带、频带）n n调制技术（模拟、数字调制）调制技术（模拟、数字调制）调制技术（模拟、数字调制）调制技术（模拟、数字调制）n n多址与复用技术多址与复用技术多址与复用技术多址与复用技术n n纠错编码技术纠错编码技术纠错编码技术纠错编码技术n n同步技术同步技术同步技术同步技术n n交换技术交换技术交换技术交换技术n n模拟信号数字化模拟信号数字化模拟信号数字化模拟信号数字化n n抗衰落技术抗衰落技术抗衰落技术抗衰落技术n n加密加密加密加密n n滤波技术滤波技术滤波技术滤波技术n n 这些技术确保各这些技术确保各这些技术确保各这些技术确保各种消息信号能有种消息信号能有种消息信号能有种消息信号能有效而可靠地从发效而可靠地从发效而可靠地从发效而可靠地从发送端传送到接收送端传送到接收送端传送到接收送端传送到接收端端端端!2024/5/21 周二2各章要点各章要点 第第第第1 1 1 1章章章章 绪论绪论绪论绪论第第第第3 3 3 3章章章章 随机过程随机过程随机过程随机过程第第第第4 4 4 4章章章章 信道信道信道信道第第第第5 5 5 5章章章章 模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统第第第第6 6 6 6章章章章 数字基带传输系统数字基带传输系统数字基带传输系统数字基带传输系统第第第第7-87-87-87-8章章章章 数字带通传输系统数字带通传输系统数字带通传输系统数字带通传输系统第第第第10101010章章章章 信源编码信源编码信源编码信源编码第第第第9 9 9 9章章章章 数字信号的最佳接收数字信号的最佳接收数字信号的最佳接收数字信号的最佳接收第第第第11111111章章章章 差错控制编码差错控制编码差错控制编码差错控制编码第第第第12 12 12 12 章章章章 正交编码与伪随机序列正交编码与伪随机序列正交编码与伪随机序列正交编码与伪随机序列第第第第13131313章章章章 同步原理同步原理同步原理同步原理重点的、基本的重点的、基本的重要的、理解的重要的、理解的2024/5/21 周二3Chp1绪论绪论n n基本概念基本概念基本概念基本概念点对点通信系统模型点对点通信系统模型模拟、数字基带、数字频带系统的系统模型模拟、数字基带、数字频带系统的系统模型主要的载波调制方式主要的载波调制方式（AM、FM、PM、ASK、PSK、FSK等）等）主要的脉冲模拟调制方式（主要的脉冲模拟调制方式（PAM、PDM、PPM等）等）通信方式（单工通信方式（单工/双工双工/半双工，串行半双工，串行/并行）并行）比特率和波特率的概念和区别比特率和波特率的概念和区别误码率和误信率的定义、关系和区别误码率和误信率的定义、关系和区别n n基本计算基本计算基本计算基本计算信息量的计算（信息量的计算（I）离散系统平均信息量计算（离散系统平均信息量计算（H）多进制系统比特率多进制系统比特率和波特率的计算及换算和波特率的计算及换算误码率和误信率的误码率和误信率的计算计算n n典型习题典型习题典型习题典型习题1.21.21.21.2，1-41-41-41-4，1-61-61-61-6，1-71-71-71-7，1-81-81-81-82024/5/21 周二4“点点点点”通信系统模型通信系统模型模拟通信系统框图模拟通信系统框图2024/5/21 周二5数字频带通信系统框图数字频带通信系统框图数字基带通信系统框图数字基带通信系统框图2024/5/21 周二6n n按消息传递的方向和时间分按消息传递的方向和时间分-双工通信、半双工通信、单工通信双工通信、半双工通信、单工通信n n按数字信号码元排列方法分按数字信号码元排列方法分-串行传输、并行传输串行传输、并行传输通信方式分类通信方式分类2024/5/21 周二7调制方式分类及用途调制方式分类及用途调制方式调制方式调制方式调制方式用途举例用途举例用途举例用途举例连连连连续续续续波波波波调调调调制制制制模拟模拟模拟模拟调制调制调制调制常规双边带调幅常规双边带调幅(AM)广播广播单边带调制单边带调制(SSB)载波通信、短波无线电通信载波通信、短波无线电通信双边带调制双边带调制(DSB)立体声广播立体声广播残留边带调制残留边带调制(VSB)电视广播、传真电视广播、传真频率调制频率调制(FM)微波中继、卫星通信、广播微波中继、卫星通信、广播相位调制相位调制(PM)中间调制方式中间调制方式数字数字数字数字调制调制调制调制振幅键控振幅键控(ASK)数据传输数据传输移频键控移频键控(FSK)数据传输数据传输相移键控相移键控(PSK;DPSK)数据传输数据传输其它高效数字调制其它高效数字调制(QAM;MSK.)数字微波、空间通信数字微波、空间通信2024/5/21 周二8调制方式调制方式调制方式调制方式用途举例用途举例用途举例用途举例脉脉脉脉冲冲冲冲调调调调制制制制脉冲脉冲脉冲脉冲模拟模拟模拟模拟调制调制调制调制脉幅调制脉幅调制(PAM)中间调制方式、遥测中间调制方式、遥测脉宽调制脉宽调制(PDM)中间调制方式中间调制方式脉位调制脉位调制(PPM)遥测、光纤传输遥测、光纤传输脉冲脉冲脉冲脉冲数字数字数字数字调制调制调制调制脉冲编码调制脉冲编码调制(PCM)市话中继线、卫星、空间通信市话中继线、卫星、空间通信增量调制增量调制(DM)军用、民用数字电话军用、民用数字电话差分脉码调制差分脉码调制(DPCM)电视电话、图像编码电视电话、图像编码其它编码方式其它编码方式(ADPCM等等)中速数字电话中速数字电话调制方式分类及用途（续）调制方式分类及用途（续）2024/5/21 周二9n n信息及其度量：信息及其度量：信息及其度量：信息及其度量：n n离散独立等概消息的信息量：离散独立等概消息的信息量：离散独立等概消息的信息量：离散独立等概消息的信息量：n n离散独立非等概消息的信息量离散独立非等概消息的信息量离散独立非等概消息的信息量离散独立非等概消息的信息量熵（统计平均信息量）：熵（统计平均信息量）：等概时熵最大：等概时熵最大：统计平均和算术平均存在一定误差统计平均和算术平均存在一定误差信息量的计算信息量的计算2024/5/21 周二10数字通信系统有效性指标数字通信系统有效性指标-传输速率传输速率n n码元速率码元速率码元速率码元速率 R RB B（传码率、波特率）：（传码率、波特率）：（传码率、波特率）：（传码率、波特率）：每秒传送的码元个数每秒传送的码元个数单位：波特单位：波特 Baud，简写，简写Bd若码元宽度为若码元宽度为T，则，则RB=1/Tn n信息速率信息速率信息速率信息速率 R Rb b（传信率、比特率）：（传信率、比特率）：（传信率、比特率）：（传信率、比特率）：每秒传送的信息量每秒传送的信息量单位：单位：bit/s（bps，比特，比特/秒）秒）n n频带利用率：频带利用率：频带利用率：频带利用率：单位频带提供的码元传输速率或信息传输速率单位频带提供的码元传输速率或信息传输速率意义：意义：把带宽与传输速率相联系，以便更好地考察有效性把带宽与传输速率相联系，以便更好地考察有效性2024/5/21 周二11码元速率与信息传输速率的关系码元速率与信息传输速率的关系n n若码元速率为若码元速率为若码元速率为若码元速率为R RB B，信息速率为，信息速率为，信息速率为，信息速率为R Rb b，每个符号有，每个符号有，每个符号有，每个符号有MM 种可能状态，则：种可能状态，则：种可能状态，则：种可能状态，则：如：四进制，每码元如：四进制，每码元如：四进制，每码元如：四进制，每码元2bits2bits信息信息信息信息 RB=1200 Baud时，时，Rb=2400 bit/s 特例：特例：M=2，码元速率等于信息速率，码元速率等于信息速率（数值相同，单位不同）（数值相同，单位不同）等概时：等概时：不等概时：不等概时：2024/5/21 周二12数字通信系统的可靠性指标数字通信系统的可靠性指标-差错率差错率n n误比特率误比特率误比特率误比特率（误信率）：（误信率）：（误信率）：（误信率）：码元在传输过程中，其信息量丢失的概率码元在传输过程中，其信息量丢失的概率码元在传输过程中，其信息量丢失的概率码元在传输过程中，其信息量丢失的概率n n 误码率误码率误码率误码率（误符号率）：（误符号率）：（误符号率）：（误符号率）：码元在传输过程中被错传码元在传输过程中被错传码元在传输过程中被错传码元在传输过程中被错传(码元丢失码元丢失码元丢失码元丢失)的概率的概率的概率的概率n n误比特率与误码率的关系误比特率与误码率的关系误比特率与误码率的关系误比特率与误码率的关系对于二进制：对于二进制：对于二进制：对于二进制：P Pb b =P=Pe e ;对于对于M进制进制：P Pb b P Pe e 2024/5/21 周二13自测题自测题1、十六进制符号的码速率为、十六进制符号的码速率为1200波特波特,则其信息速率为（则其信息速率为（）A、1200b/s；B、2400b/s；C、3600b/s；D、4800b/s 2、数字通信和模拟通信相比，最突出的优点是（、数字通信和模拟通信相比，最突出的优点是（）A、设备复杂程度低，易于实现。设备复杂程度低，易于实现。B、占用频带窄，频带利用率高。占用频带窄，频带利用率高。C、便于实现移动通信。便于实现移动通信。D、抗干扰能力强，通话质量高抗干扰能力强，通话质量高 3 3、不等概率的二进制码元，其平均信息量为多少（大于、不等概率的二进制码元，其平均信息量为多少（大于、不等概率的二进制码元，其平均信息量为多少（大于、不等概率的二进制码元，其平均信息量为多少（大于、小于或等于）？什么条件下平均信息量达到最大值小于或等于）？什么条件下平均信息量达到最大值小于或等于）？什么条件下平均信息量达到最大值小于或等于）？什么条件下平均信息量达到最大值？4 4、等概独立的八进制每一波形包含的信息量为（、等概独立的八进制每一波形包含的信息量为（、等概独立的八进制每一波形包含的信息量为（、等概独立的八进制每一波形包含的信息量为（）A A、1 bit1 bit；B B、2 bit 2 bit；C C、3 bit 3 bit；D D、4 bit 4 bit 2024/5/21 周二14Chp3随机信号分析随机信号分析n n基本概念基本概念基本概念基本概念随机过程的基本概念及其统计特性的定义随机过程的基本概念及其统计特性的定义平稳随机过程平稳随机过程n狭义狭义/广义平稳的概念、各态历经性的意义广义平稳的概念、各态历经性的意义n自相关相关函数的特性自相关相关函数的特性n平稳随机过程通过线性系统平稳随机过程通过线性系统高斯随机过程高斯随机过程n概念及其重要性质概念及其重要性质n高斯白噪声和带限白噪声高斯白噪声和带限白噪声窄带窄带随机过程概念随机过程概念、表达式、包络和、表达式、包络和相位分布特性相位分布特性n n基本计算基本计算基本计算基本计算均值均值、方差、自相关函数、方差、自相关函数功率谱和平均功率功率谱和平均功率一维概率密度函数和分布函数一维概率密度函数和分布函数高斯白噪声通过高斯白噪声通过线性系统线性系统2024/5/21 周二152024/5/21 周二平稳随机过程平稳随机过程-狭义狭义(严格严格)平稳平稳n n一般概念：一般概念：一般概念：一般概念：统计特性与时间起点无关的随机过程统计特性与时间起点无关的随机过程n n狭义（严格）平稳：狭义（严格）平稳：狭义（严格）平稳：狭义（严格）平稳：（任何（任何n n维）维）分布特性分布特性 与时间起与时间起点无关点无关162024/5/21 周二n n广义（宽）平稳：广义（宽）平稳：广义（宽）平稳：广义（宽）平稳：数字特征 与时间起点无关 通常，通信系统中的信号、噪声大多为广义平稳随通常，通信系统中的信号、噪声大多为广义平稳随通常，通信系统中的信号、噪声大多为广义平稳随通常，通信系统中的信号、噪声大多为广义平稳随机过程。今后所讨论的随机过程，若无特别说明，均指机过程。今后所讨论的随机过程，若无特别说明，均指机过程。今后所讨论的随机过程，若无特别说明，均指机过程。今后所讨论的随机过程，若无特别说明，均指广义平稳随机过程广义平稳随机过程广义平稳随机过程广义平稳随机过程平稳随机过程平稳随机过程-广义广义(宽宽)平稳平稳)(),(:)(:21ttRttRatat=有关有关自相关函数只与自相关函数只与无关无关数学期望与数学期望与注意注意：由式3.2-3和3.2-4、5可知17随机过程的各态历经性（遍历性）随机过程的各态历经性（遍历性）设设x(t)是平稳过程的任一个实现，它的时间平均值为：是平稳过程的任一个实现，它的时间平均值为：任一样本任一样本经历了经历了平稳过程平稳过程的所有可能状态。的所有可能状态。遍历遍历使计算大为简化 统计平均值统计平均值=时间平均值时间平均值替代注意注意：意义意义：含义含义：2024/5/21 周二18n n自相关函数的重要性：自相关函数的重要性：自相关函数的重要性：自相关函数的重要性：可描述平稳随机过程的统计特性，如数字特征等；与平稳随机过程的谱特性有内在联系n n设设设设 (t t)为实平稳随机过程为实平稳随机过程为实平稳随机过程为实平稳随机过程(电压或电流电压或电流电压或电流电压或电流)，它的自相关函数为，它的自相关函数为，它的自相关函数为，它的自相关函数为：自相关函数大致图形自相关函数大致图形平稳随机过程自相关函数的性质平稳随机过程自相关函数的性质n n维纳维纳维纳维纳-辛钦定理辛钦定理辛钦定理辛钦定理（联系时域与频域的桥梁）2024/5/21 周二19 输输入入过程过程 输输出出过程过程 概率分布 均 值 功率谱密度自相关函数 是线性系统的直流增益；平稳、高斯平稳、高斯平稳、高斯平稳、高斯常数常数常数常数是功率增益平稳随机过程通过线性系统平稳随机过程通过线性系统2024/5/21 周二20关于随机过程的功率谱关于随机过程的功率谱n n为什么引入功率谱密度（为什么引入功率谱密度（为什么引入功率谱密度（为什么引入功率谱密度（PSD)PSD)？由于其不确定性，没有确定的频谱函数，用功率谱密度由于其不确定性，没有确定的频谱函数，用功率谱密度描述其描述其频域特性频域特性随机过程属于功率信号随机过程属于功率信号任何平稳随机过程都存在自相关函数及其傅里叶变换任何平稳随机过程都存在自相关函数及其傅里叶变换（功率谱密度）（功率谱密度）n n随机过程的平均功率的求法随机过程的平均功率的求法随机过程的平均功率的求法随机过程的平均功率的求法2024/5/21 周二21窄带随机过程概念窄带随机过程概念l波形和频谱示意：波形和频谱示意：l物理含义：包络和相位相物理含义：包络和相位相对于载频均为缓慢变化对于载频均为缓慢变化实际中，大多数通信系统都是窄带型的，通过窄带系统的实际中，大多数通信系统都是窄带型的，通过窄带系统的实际中，大多数通信系统都是窄带型的，通过窄带系统的实际中，大多数通信系统都是窄带型的，通过窄带系统的信号或噪声必是窄带的信号或噪声必是窄带的信号或噪声必是窄带的信号或噪声必是窄带的(如广播系统中的中频信号及噪声如广播系统中的中频信号及噪声如广播系统中的中频信号及噪声如广播系统中的中频信号及噪声)，如果这，如果这，如果这，如果这时的信号或噪声又是随机的，则称它们为时的信号或噪声又是随机的，则称它们为时的信号或噪声又是随机的，则称它们为时的信号或噪声又是随机的，则称它们为窄带随机过程窄带随机过程窄带随机过程窄带随机过程l l 条件条件2024/5/21 周二22根据上式和窄带过程的统计特性，可推出：同相和正交分量的统计特性同相和正交分量的统计特性 均值均值均值均值 0 0 0 0、方差为方差为方差为方差为 2 2 2 2 的的的的平稳平稳平稳平稳高斯高斯高斯高斯窄带窄带窄带窄带过程过程过程过程 ，它的，它的，它的，它的 且互相关函数且互相关函数 互不相关互不相关统计独立统计独立高斯高斯均值均值 0 0平均功率相同平均功率相同结论1且且 均值为均值为0 0，方差也相同：，方差也相同：2024/5/21 周二23 均值均值0 0、方差为方差为 2 的的平稳平稳高斯高斯窄带窄带过程过程 ，它的，它的u包络瑞利分布：包络瑞利分布：u相位均匀分布：相位均匀分布：且且 统计独立统计独立结论2 包络和相位的统计特性包络和相位的统计特性2024/5/21 周二24低通白噪声（带限白噪声）低通白噪声（带限白噪声）n n理想白噪声经理想低通滤波器后的输出理想白噪声经理想低通滤波器后的输出理想白噪声经理想低通滤波器后的输出理想白噪声经理想低通滤波器后的输出L.P.F若按抽样定理对带限白噪声抽样，各抽样值是互不相关的随机变量2024/5/21 周二25带通白噪声（窄带高斯白噪声）带通白噪声（窄带高斯白噪声）n n理想白噪声经过理想带通滤波器后的输出理想白噪声经过理想带通滤波器后的输出理想白噪声经过理想带通滤波器后的输出理想白噪声经过理想带通滤波器后的输出n n带通白噪声的带通白噪声的带通白噪声的带通白噪声的平均功率平均功率平均功率平均功率（均值为零）（均值为零）（均值为零）（均值为零）2024/5/21 周二26Chp4 信道与噪声信道与噪声n n基本概念基本概念基本概念基本概念信道的定义与分类信道的定义与分类信道的模型信道的模型n加性噪声、乘性干扰的加性噪声、乘性干扰的概念概念恒参恒参/随参信道的概念及其对所传信号的影响随参信道的概念及其对所传信号的影响恒参和随参信道的特性恒参和随参信道的特性连续信道的信道容量连续信道的信道容量n n基本计算基本计算基本计算基本计算香农公式的应用与计算香农公式的应用与计算2024/5/21 周二27噪声对传输信号的影响噪声对传输信号的影响n n模拟信号波形失真模拟信号波形失真n n数字信号误码数字信号误码n n影响信道容量（香农定理）影响信道容量（香农定理）信道容量信道容量C是实现无差错是实现无差错传输时的最高信息速率传输时的最高信息速率2024/5/21 周二28习题习题3 某一待传输的图片约含某一待传输的图片约含2.25106个像元。为了很好的重个像元。为了很好的重现图片，需要现图片，需要12个亮度电平。假若所有这些亮度电平独立等概个亮度电平。假若所有这些亮度电平独立等概出现，试计算用出现，试计算用3min传送一张图片时所需的信道带宽（设信传送一张图片时所需的信道带宽（设信道中信噪功率比为道中信噪功率比为30dB）解解解解:比值2024/5/21 周二29习题习题4（教材（教材4-7）设一幅黑白数字相片有设一幅黑白数字相片有400万像素，每个像万像素，每个像素有素有16个亮度等级。若用个亮度等级。若用3kHz带宽的信道传输它，且信号噪带宽的信道传输它，且信号噪声功率比等于声功率比等于10dB,试问需要传输多少时间。试问需要传输多少时间。解解解解:2024/5/21 周二30Chp4 模拟调制系统模拟调制系统n n基本概念基本概念基本概念基本概念幅度调制（幅度调制（AM、DSB-SC、SSB）的）的概念概念、表达式、表达式和带宽计算；和带宽计算；幅度调制信号（幅度调制信号（AM、DSB）的调制和解调方法、抗）的调制和解调方法、抗噪声性能分析噪声性能分析非线性调制（非线性调制（FM）的概念、表达式、带宽、调频指）的概念、表达式、带宽、调频指数、最大频偏的概念与计算数、最大频偏的概念与计算AM、DSB、SSB、FM的性能比较的性能比较n n基本计算基本计算基本计算基本计算幅度调制（幅度调制（AM、DSB）频谱和带宽计算）频谱和带宽计算FM的带宽和参数计算的带宽和参数计算调制系统的频谱分析调制系统的频谱分析幅度调制系统（幅度调制系统（AM、DSB）输入、输出信噪比的计）输入、输出信噪比的计算算n n典型习题典型习题典型习题典型习题:5-8,5-10,5-11,5-15:5-8,5-10,5-11,5-152024/5/21 周二31比较的前提比较的前提所有系统在所有系统在所有系统在所有系统在“同等条件同等条件同等条件同等条件”下进行比较下进行比较下进行比较下进行比较：解调器输入信号功率为解调器输入信号功率为解调器输入信号功率为解调器输入信号功率为 S Si i 信道噪声信道噪声信道噪声信道噪声均值为均值为均值为均值为0 0，单边功率谱密度为，单边功率谱密度为，单边功率谱密度为，单边功率谱密度为 n n0 0 基带信号基带信号基带信号基带信号带宽为带宽为带宽为带宽为 f fmm 其中其中其中其中AMAM的调幅度为的调幅度为的调幅度为的调幅度为 100%100%，正弦型调制信号，正弦型调制信号，正弦型调制信号，正弦型调制信号2024/5/21 周二32各种模拟调制系统的性能比较各种模拟调制系统的性能比较调制调制调制调制方式方式方式方式信号信号信号信号带宽带宽带宽带宽制度制度制度制度增益增益增益增益设备设备设备设备复杂复杂复杂复杂度度度度主要应用主要应用主要应用主要应用DSBDSB2B2Bb b2 2中等中等中等中等较少应用较少应用较少应用较少应用SSBSSBB Bb b1 1复杂复杂复杂复杂短波无线电广播，话短波无线电广播，话短波无线电广播，话短波无线电广播，话音频分多路音频分多路音频分多路音频分多路VSBVSB略大于略大于略大于略大于B Bb b近似近似近似近似SSBSSB近似近似近似近似SSBSSB复杂复杂复杂复杂商用电视广播商用电视广播商用电视广播商用电视广播AMAM2B2Bb b2/32/3简单简单简单简单中短波无线电广播中短波无线电广播中短波无线电广播中短波无线电广播FMFM2(m2(mf f+1)B+1)Bb b3m3m2 2f f(m(mf f+1)+1)中等中等中等中等超短波小功率电台超短波小功率电台超短波小功率电台超短波小功率电台（窄带（窄带（窄带（窄带FMFM）微波中）微波中）微波中）微波中继，调频立体声广播继，调频立体声广播继，调频立体声广播继，调频立体声广播（宽带（宽带（宽带（宽带FMFM）2024/5/21 周二331）抗噪声性能）抗噪声性能：FM最好，最好，DSB/SSB、VSB次之，次之，AM最差；最差；2）频谱利用率）频谱利用率：SSB最高，最高，VSB较高，较高，DSB/AM次之，次之，FM最差；最差；3）功率利用率）功率利用率：FM最高，最高，DSB/SSB、VSB次之，次之，AM最差；最差；4）设备复杂度）设备复杂度：AM最简，最简，DSB/FM次之，次之，VSB较复杂，较复杂，SSB最复杂。最复杂。性能比较性能比较2024/5/21 周二34例例例例5-15-1 假设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度假设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度Pn(f)=0.510-3W/Hz，在该信道中传输在该信道中传输DSB-SC信号，并设调制信号信号，并设调制信号m(t)频带限制在频带限制在5kHz，fC=100kHz，已调信号已调信号10kW。若接收机输入信号加至解调器之前，先要若接收机输入信号加至解调器之前，先要滤除带外噪声。求：滤除带外噪声。求：1、滤波器的理想传输特性、滤波器的理想传输特性H()2、输入信噪比输入信噪比3、输出信噪比、输出信噪比 4、输出的噪声功率谱密度、输出的噪声功率谱密度1、滤波器特性、滤波器特性（1）带宽）带宽B=2fm=10kHz（2）中心频率中心频率fc=100kHz所以，所以，2、输入信噪比、输入信噪比Si=10kW,Ni=B 2Pn(f)=10WSi/Ni=10003、输出信噪比输出信噪比GDSB=2,所以，所以，So/No=2Si/Ni=20004、输出的噪声功率谱密度输出的噪声功率谱密度由由DSB的噪声功率关系的噪声功率关系No=fm2Pno双双(f)=Ni/4=2.5W所以，所以，Pno双双(f)=0.25 10-3W/Hz(|f|5kHz)2024/5/21 周二35例例例例5-25-2 线性调制系统要求输出信噪比为线性调制系统要求输出信噪比为20dB，输出噪声功率为输出噪声功率为10-9W，发射机输出端到解调器的输入传输损耗为发射机输出端到解调器的输入传输损耗为100dB，求：求：1、DSB-SC的发射机功率的发射机功率 2、SSB-SC的发射机功率的发射机功率解：解：假设发射功率为假设发射功率为ST，损耗损耗K=ST/Si=100dB=1010已知，已知，So/No=20dB=100，No=10-9W1、DSB-SCG=2Si/Ni=(So/No)/2=100/2=50Ni=4No Si=50Ni=200No=210-7W ST=KSi=1010210-7 =2103W2、SSB-SCG=1 Si/Ni=So/No=100Ni=4No Si=100Ni=400No=4 10-7W ST=KSi=4103W说明相同信噪比下说明相同信噪比下DSB的发的发射功率小于射功率小于SSB2024/5/21 周二362024/5/21 周二习题5-13设某信道具有均匀的单边功率谱密度Pn(f)=10-7 W/Hz，在该信道中传输振幅调制AM信号，并设调制信号m(t)的频带限制于5kHz，载频是100kHz，解调器输入端信号的边带功率为1W，载波功率为4W。若接收机的输入信号先经过一个合适的理想带通滤波器，然后再加至包络检波器进行解调。试求：1）解调器输入端的信噪功率比；2）解调器输出端的信噪比；3）制度增益G。解：372024/5/21 周二38习题5-15 已知某单频调频波的振幅为10V，瞬时频率为试求：（1）此调频波的表达式；（2）此调频波的最大频偏、调频指数和频带宽度；（3）若调制信号频率提高到2103Hz，则调频波的频偏、调频指数和频带宽度如何变化?（4）若最大频偏加倍，调制信号的幅度怎么变化？2024/5/21 周二解：392024/5/21 周二40Chp6 数字基带传输系统数字基带传输系统n n基本概念基本概念基本概念基本概念数字基带系统的概念、组成框图数字基带系统的概念、组成框图数字基带信号及其频谱特性数字基带信号及其频谱特性传输码的概念和编码规则传输码的概念和编码规则码间串扰的概念和消除码间串扰的条件及其理解码间串扰的概念和消除码间串扰的条件及其理解二进制单二进制单/双极性系统的最佳判决门限和误码率双极性系统的最佳判决门限和误码率眼图的概念和作用眼图的概念和作用部分响应系统的概念部分响应系统的概念n n基本计算基本计算基本计算基本计算差分、差分、AMI、HDB3的编译码与译码的编译码与译码频带利用率的计算频带利用率的计算滚降滤波器的带宽和频带利用率分析滚降滤波器的带宽和频带利用率分析奈奎斯特第一准则的应用分析奈奎斯特第一准则的应用分析n n典型习题典型习题典型习题典型习题:6-7,6-106-7,6-10,6-11,6-12,6-146-11,6-12,6-142024/5/21 周二41输入信号 码型变换 传输波形 信道输出 接收滤波输出 位定时脉冲恢复的信息 错误码元 引言102024/5/21 周二42四种基本码波形的功率谱（双边谱）四种基本码波形的功率谱（双边谱）1.1.单极单极单极单极NRZNRZ矩形脉冲矩形脉冲矩形脉冲矩形脉冲(=T TB B)2.2.双极性双极性双极性双极性NRZNRZ矩形脉冲矩形脉冲矩形脉冲矩形脉冲 (=T TB B)3.3.单极性单极性单极性单极性RZRZ矩形脉冲矩形脉冲矩形脉冲矩形脉冲(=T TB B/2)/2)4.4.双极性双极性双极性双极性RZRZ矩形脉冲矩形脉冲矩形脉冲矩形脉冲(=T TB B/2)/2)2024/5/21 周二43编码规则编码规则：“1”+1、-1交替交替 “0”0 译码规则译码规则：所有所有+1、-1均改为均改为1，即可恢复信码，即可恢复信码1 AMI 码码 传号极性交替码传号极性交替码编码规则：编码规则：编码规则：编码规则：u 连连“0”个数不超过个数不超过3个时，遵循个时，遵循AMI的编码规则；的编码规则；u 连连“0”个数超过个数超过3个时，将第个时，将第4个个“0”改为非改为非“0”脉冲，脉冲，记为记为V+或或V-，称为破坏脉冲。，称为破坏脉冲。u 相邻相邻V码的极性必须交替出现（确保无直流）；码的极性必须交替出现（确保无直流）；u V码的极性应与前一个非码的极性应与前一个非“0”脉冲的极性相同，否则，脉冲的极性相同，否则，将将0000更改为更改为B+00V+或或 B-00V-。B称为调节脉冲。称为调节脉冲。u V码之后的传号码极性也要交替码之后的传号码极性也要交替(B码和码和“1”码一起作极性交题）码一起作极性交题）译码规则：译码规则：译码规则：译码规则：u寻找两个相邻的同极性码，后者即为寻找两个相邻的同极性码，后者即为V码；码；u把把V码连同其前码连同其前3位码均改为位码均改为0；u所有所有1均改为均改为1，即恢复信码，即恢复信码 2 2 HDBHDB3 3码码码码3 3 3 3阶高密度双极性码阶高密度双极性码阶高密度双极性码阶高密度双极性码2024/5/21 周二44 3 3 差分差分差分差分码码码码用相邻码元用相邻码元用相邻码元用相邻码元电平跳电平跳电平跳电平跳变变变变/不变表示信息不变表示信息不变表示信息不变表示信息码元码元码元码元差分编码差分编码差分译码差分译码2024/5/21 周二45习题习题习题习题6-76-7 已知信息代码为已知信息代码为已知信息代码为已知信息代码为10110000000001011011000000000101，求相应，求相应，求相应，求相应的的的的AMIAMI码、码、码、码、HDB3HDB3码并分别画出它们的波形图码并分别画出它们的波形图码并分别画出它们的波形图码并分别画出它们的波形图(双极性双极性双极性双极性不归零波形不归零波形不归零波形不归零波形)。解：解：解：解：信码：信码：1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 AMI：+1 0 -1+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0+1+1 0 -1+1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0+1 HDB3：+1 0 -1+1 0 0 0 V+B-0 0 V-0 +1 0 -1+1 0 -1+1 0 0 0 V+B-0 0 V-0 +1 0 -1 HDB3：+1 0 -1+1 0 0 0 +1 -1 0 0 -1 0 +1 0 -1+1 0 -1+1 0 0 0 +1 -1 0 0 -1 0 +1 0 -1 译码：译码：1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 2024/5/21 周二462024/5/21 周二47 基带传输系统组成 基带传输系统模型数字序列数字序列数字信号数字信号and(t)y(t)an不含噪声不含噪声2024/5/21 周二48 an 对应的基带信号对应的基带信号 基带传输总特性基带传输总特性and(t)y(t)an2024/5/21 周二49无无ISI传输的条件传输的条件n n时域条件：时域条件：n n频域条件：频域条件：i=0，1；22024/5/21 周二50n n满足该条件的：满足该条件的：满足该条件的：满足该条件的：码元间隔码元间隔Ts-奈奎斯特间隔；奈奎斯特间隔；码元速率码元速率RB=1/Ts-奈奎斯特速率；奈奎斯特速率；低通滤波器上限频率低通滤波器上限频率 fN=fs/2=1/2Ts-奈奎斯特带宽奈奎斯特带宽 (N=/Ts）n n频带利用率：频带利用率：频带利用率：频带利用率：这是无这是无ISI条件下所能达到的最大值；条件下所能达到的最大值；当抽样率为当抽样率为kTs 时，亦不会产生时，亦不会产生ISI，但但 B将会减小：将会减小：n n评价：评价：评价：评价：优点：优点：B高；高；缺点：缺点：h(t)“尾巴尾巴”长，对位定时要求高，不可实现长，对位定时要求高，不可实现无无ISI系统系统-理想低通理想低通故又称为最故又称为最小理论带宽小理论带宽2024/5/21 周二51n n滚降系数：滚降系数：滚降系数：滚降系数：n n对于对于对于对于0 0 1 1，有如下结论：，有如下结论：，有如下结论：，有如下结论：滚降特性亦可消除滚降特性亦可消除ISI，其条件与理想低通滤波器相同，其条件与理想低通滤波器相同(=0)，N是滚降段中心频率；是滚降段中心频率；带宽带宽带宽带宽：频带利用率频带利用率频带利用率频带利用率：n n评价：评价：评价：评价：优点：可实现，且对位定时的精度要求降低优点：可实现，且对位定时的精度要求降低缺点：带宽加大，因而频带利用率降低缺点：带宽加大，因而频带利用率降低n n滚降系统有多种：滚降系统有多种：滚降系统有多种：滚降系统有多种：直线滚降、三角形特性、余弦滚降等直线滚降、三角形特性、余弦滚降等无无ISI系统系统-滚降系统滚降系统 N为无滚降时的截止为无滚降时的截止频率。对应理想低通频率。对应理想低通的截止频率，又称的截止频率，又称奈奈奎斯特带宽奎斯特带宽2024/5/21 周二52(1)(1)能；能；能；能；(3)(3)不能；不能；不能；不能；设基带传输系统的总特性为设基带传输系统的总特性为设基带传输系统的总特性为设基带传输系统的总特性为H(H()，要求以要求以要求以要求以R RB B=2/2/T T的速率的速率的速率的速率进行数据传输，以下各种进行数据传输，以下各种进行数据传输，以下各种进行数据传输，以下各种H(H()能否满足抽样点上无能否满足抽样点上无能否满足抽样点上无能否满足抽样点上无ISIISI的条件的条件的条件的条件？(2)(2)不能不能不能不能(4)(4)能能能能例例2024/5/21 周二53 设基带传输系统的总特性设基带传输系统的总特性设基带传输系统的总特性设基带传输系统的总特性H(H()为如图所示的升余弦滚降特性。为如图所示的升余弦滚降特性。为如图所示的升余弦滚降特性。为如图所示的升余弦滚降特性。（1 1）求该系统无）求该系统无）求该系统无）求该系统无ISIISI的最高传码率和频带利用率；的最高传码率和频带利用率；的最高传码率和频带利用率；的最高传码率和频带利用率；（2 2）若分别以）若分别以）若分别以）若分别以2/3T2/3T、1/2T1/2T、3/T3/T的速率传输数据，哪些速率可以消的速率传输数据，哪些速率可以消的速率传输数据，哪些速率可以消的速率传输数据，哪些速率可以消除码间干扰？除码间干扰？除码间干扰？除码间干扰？例例解解2024/5/21 周二54Chp7 数字调制系统数字调制系统n n基本概念基本概念基本概念基本概念二进制数字调制的基本概念、波形、功率谱、带宽二进制数字调制的基本概念、波形、功率谱、带宽二进制数字调制系统的调制器框图、解调器（相干、二进制数字调制系统的调制器框图、解调器（相干、非相干）框图及各点波形非相干）框图及各点波形(2PSK、2DPSK)二进制数字调制系统的抗噪声性能比较二进制数字调制系统的抗噪声性能比较多进多进制调制系统的概念、频带利用率计算制调制系统的概念、频带利用率计算n n基本计算基本计算基本计算基本计算二进制数字调制的带宽计算二进制数字调制的带宽计算2PSK、2DPSK框图和波形分析框图和波形分析多进多进制系统频带利用率的计算制系统频带利用率的计算n n典型典型典型典型习题：习题：习题：习题：7-1,7-2,7-4,7-5,7-16,7-177-1,7-2,7-4,7-5,7-16,7-172024/5/21 周二55二进制数字调制系统比较（1/2）类型类型载波受载波受控参量控参量对应的对应的模拟调制模拟调制表达式表达式功率谱功率谱2ASK2ASK（OOKOOK）振幅振幅AMAM连续谱连续谱离散谱离散谱(f fc c)2FSK2FSK频率频率