数字通信原理与技术(本科)第6章
数据通信原理第6章
码型的频域特性 抗噪声能力 提取位定时信息 简单二元码 1B2B码 AMI码 HDB3码 2B1Q码
2. 二元码
每个码元上传送一位二进制信息
3. 三元码
4. 多元码
每个码元上传送一位多进制信息
28
2.简单二元码的功率谱
花瓣形状:主瓣,旁瓣 主瓣带宽:信号的近似带宽-----谱零点带宽
数字信息--------------->码型---------->数字信息
5
数字基带信号的码型设计原则
⑴ 码型应不含有直流,且低频成分小,尽量减少高频分量以节约 频率资源减少串音;
(2)码型中应含有定时信息,便于提取定时信息;
(3)码型变换设备要简单; (4)编码应具有一定的检错能力; (5)编码方案应对信息类型没有任何限制; (6)低误码率繁殖;
H ( ) GT ( )C( )GR ( )
假定输入基带信号的基本脉冲为单位冲击δ(t),这样发送 滤波器的输入信号可以表示为
d (t )
k
a (t kT )
k b
图 6 – 6 基带传输系统简化图
38
其中ak 是第k个码元,对于二进制数字信号,ak 的取值为0、 1(单极性信号)或-1、+1(双极性信号)。
(7) 高的编码效率;
6
7
8
1.单极性非归零(NRZ)码 单极性:1---高电平;0---0电平,码元持续期间电平不变 非归零:NRZ (nor-return to zero) 有直流且有固定0电平,多用于终端设备或近距离传输 (线路板内或线路板间);
特点:发送能量大,有利于提高收端信噪比;信道上占 用频带窄;有直流分量,导致信号失真;不能直接提取 位同步信息;判决门限不能稳定在最佳电平上,抗噪声 性能差;需一端接地。
通信原理与技术第6 章模拟信号的数字化
第6 章模拟信号的数字化本章教学要求:1、掌握低通型抽样定理、PCM 基本工作原理。
掌握均匀量化原理、非均匀量化原理(A 律13折线)和编码理论。
2、理解时分复用和多路数字电话系统原理。
3、了解PCM 抗噪声性能、DM 和DPCM 系统原理。
§6.1 引言一、什么是模拟信号数字化?就是把模拟信号变换为数字信号的过程,即模数转化。
这是本章欲解决的中心问题。
二、为什么要进行模数转换?由于数字通信的诸多优点,数字通信系统日臻完善。
致使许多模拟信源的信号也想搭乘数字通信的快车;先将模拟信号转化为数字信号,借数字通信方式(基带或频带传输系统)得到高效可靠的传输,然后再变回模拟信号。
三、怎样进行数字化?就目前通信中使用最多的模数转换方法—脉冲编码调制(PCM)为典型,它包含三大步骤:1.抽样(§2 和§3);2.量化(§4);3.编码(§5)1.抽样:每隔一个相等的时间间隙,采集连续信号的一个样值。
2.量化:将量值连续分布的样值,归并到有限个取值范围内。
3.编码:用二进制数字代码,表达这有限个值域(量化区)。
2、解调3、抽样定理从频谱图清楚地看到,能用低通滤波器完整地分割出一个F(ω)的关键条件是ωs≥2ωm,或f s≥2f m。
这里2f m 是基带信号最大频率,2f m 叫做奈奎斯特抽样频率。
抽样定理告诉我们,只要抽样频率不小于2f m,从理想抽样序列就可无失真地恢复原信号。
二、带通抽样带通信号的带宽B=f H-f L,且B<<f H,抽样频率f s 应满足f s=2B(1+K/N)=2f H/N 式中,K=f H/B-N,N 为不超过f H/B 的最大整数。
由于0≤K<1,所以f s在2B~4B 之间。
当f H >> B 即N >>1 时f S =2B。
当f S > 2B(1+R/N) 时可能出现频谱混叠现象(这一点是与基带信号不同的)例:f H= 5MHz,f L = 4MHz,f S =2MHz 或3MHz 时,求M S(f)§6.3 脉冲幅度调制(PAM)理想抽样采用的单位冲击序列,实际中是不存在的,实际抽样时采用的是具有一定脉宽和有限高度的窄脉冲序列来近似。
通信原理第6章 模拟信号的数字传输
可见:量化电平增加一倍,即编码位数每增加一位, 量化信噪比提高6分贝。
2020/1/25
第6章 模拟信号的数字传输
11
6.1.2 量化
对于正弦信号,大信号出现概率大,故量化信噪比近
似为
Sq Nq
dB
6k
2
(dB)
对于语音信号,小信号出现概率大,故量化信噪比近 似为
取样定理描述:一个频带限制在 0 ~ f H内的连续信
号
m(t ) ,如果取样速率
fs
2
f
,则可以由离散样值
H
序列ms (t)无失真地重建原模拟信号 m(t) 。
取样定理证明:
ms (t) m(t) Ts (t)
M s ( f ) M ( f ) Ts ( f )
Ts ( f )
第6章 模拟信号的数字传输
1、数字通信有许多优点:
抗干扰能力强,远距离传输时可消除噪声积累 差错可控,利用信道编码可使误码率降低。 易于和各种数字终端接口中; 易于集成化,使通信设备小型化和微型化 易于加密处理等。
2、实际中有待传输的许多信号是模拟信号
语音信号; 图像信号; 温度、压力等传感器的输出信号。
于前一个时刻的值上升一个台阶;每收到一个代码 “0”就下降一个台阶。 编码和译码器
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第6章 模拟信号的数字传输
25
6.2.2 △M系统中的噪声
采用△M实现模拟信号数字传输的系统称为△M系统
△M系统中引起输出与输入不同的主要原因是:量化 误差和数字通信系统误码引起的误码噪声。
2020/1/25
第6章 模拟信号的数字传输
通信原理(陈启兴版) 第6章作业和思考题参考答案
(相对码) (绝对码)
e 输出
0
1
1
0
1
1
0
a
t
b
t
c t
d t
e
0
1
1
0
1
1
0
(b) 图 6-30 2DPSK差分相干解调原理框图各点时间波形
6-7 在 2ASK 系统中,已知码元传输速率 RB = 2×106B,信道加性高斯白噪声的单边功率谱密度 n0 = 6×10-18W/Hz,接收端解调器输入信号的峰值振幅 a = 40 μV。试求:
0
1
1
0
1
1
0
a
t
b
t
c t
d t
e
1
1
0
1
1
0
1
1
f
0
1
1
0
1
1
0
(b)
图 6-29 2DPSK相干解调各点时间波形
(3)差分相干解调原理框图及其各点时间波形如图 6-30(a)和(b)所示。
a
e2
DPS K
(t)
滤 带波 通
器
相乘 器
c
d
滤 低波 通 器
判 抽决 样 器
b 延迟Ts
定时 脉冲
(a)
带通滤波器 2 f2
cos(2πf1t)
低通滤波器
码元定时脉冲
uo(t)
抽样判决器
低通滤波器
cos(2πf2t) 图6-24 2FSK信号的解调原理框图
(3) 2FSK 信号的第一零点带宽为
B2FSK | f2 f1 | 2 fs 2000 21000 4000(Hz)
《数字通信原理》教学大纲
《数字通信原理》教学大纲课程名称:数字通信原理课程类别:专业基础课学分:5学分适用专业:通信工程、计算机科学与技术专业一、课程的教学目的《数字通信原理》课程是本科通信工程和计算机科学与技术等专业的一门非常重要的专业基础课(必修课、核心课)。
通过本课程的学习能使学生对数字通信系统获得较完整的概念,并掌握数字通信的基本技术和应用。
学好这门课,将为学习后续专业课奠定良好的基础,同时也会对从事通信、计算机等方面的工作有所帮助。
二、教学基本要求通过本课程的学习,要求掌握数字通信的基本概念和基本原理,脉冲编码调制(PCM)通信系统的构成及模/数变换、数/模变换的具体过程,准同步数字体系(PDH)和同步数字体系(SDH)的相关内容,数字信号传输方式及SDH传输网的关键技术等。
了解语音信号压缩编码的基本概念,拓展知识与前沿技术等内容。
本课程的重点和难点内容主要包括:(1)数字通信的基本概念及数字通信系统的性能指标;(2)脉冲编码调制(PCM)通信系统的构成,抽样、量化、编码和解码的相关内容;(3)PCM时分多路复用通信系统的构成及PCM30/32路系统帧结构;(4)数字复接的基本概念及异步复接二次群帧结构;(5)SDH基本概念及SDH的基本网络单元的作用;(6)基带传输线路码型的码型变换规则及特性分析;(7)SDH自愈网基本概念及几种自愈环原理。
三、课程教学方法本课程教学建立在精心设计的教学策略、丰富的教学资源和高效的人机交互基础上。
以理论教学为主,结合实例的分析讲解;适时总结、归纳;设计适量的教学活动,让学生参与其中;注重学习过程的系统引导和学习支持。
具体教学方法如下。
➢通过课程介绍和课程导学使学生较全面地了解本课程的内容体系、课程提供的学习资源、课程教学内容及基本要求、课程考核方式、学习方法等。
➢引导学生利用丰富的网络课程资源有效地学习。
➢提供满足教学需求的教学视频,帮助学生理解重点和难点内容。
教学视频对重点和难点内容分析透彻、有理有据、深入浅出、通俗易懂。
通信原理 第六章 数字基带传输系统
来源: 来源: 计算机输出的二进制数据 模拟信号→ A/D →PCM码组 上述信号所占据的频谱是从直流或低频开始的,故称数 数 字基带信号。 字基带信号
2008.8 copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组 3
基本概念
2、数字信号的传输
1)基带传输 基带传输——数字基带信号不加调制在某些 基带传输 具有低通特性的有线信道中传输,特别是传输距离 不太远的情况下; 2)频带传输 频带传输——数字基带信号对载波进行调制 频带传输 后再进入带通型信道中传输。
2008.8 copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组 19
传输码结构设计的要求
码型变换或成形是数字信息转换为数字信号的过程, 码型变换或成形是数字信息转换为数字信号的过程,不 数字信息转换为数字信号的过程 同的码型将有不同的频谱结构,对信道有着不同的要求。 同的码型将有不同的频谱结构,对信道有着不同的要求。
1 2 3 4 5
引言 数字基带信号码波形 基带传输的常用码型 基带脉冲传输和码间干扰 无码间干扰的基带传输特性
2008.8
copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组
18
6.3基带传输的常用码型 3
在实际的基带传输系统中, 在实际的基带传输系统中,并不是所有类 型的基带电波形都能在信道中传输。 型的基带电波形都能在信道中传输。 对传输用的基带信号有两个方面的要求: 对传输用的基带信号有两个方面的要求: ( 1 ) 对代码的要求 , 原始消息代码必须编 对代码的要求, 成适合于传输用的码型; 传输码型的选择) 成适合于传输用的码型;(传输码型的选择) 对所选码型的电波形要求, (2) 对所选码型的电波形要求,电波形应 适合于基带系统的传输。(基带脉冲的选择) 。(基带脉冲的选择 适合于基带系统的传输。(基带脉冲的选择)
(完整版)通信原理答案第六章
《通信原理》习题参考答案第六章6-1. 设发送数字信息为011011100010,试分别画出OOK 、2FSK 、2PSK 及2DPSK 信号的波形示意图。
解:6-4. 假设在某2DPSK 系统中,载波频率为2400Hz ,码元速率为1200B ,已知相对码序列为1100010111:(1)试画出2DPSK 信号波形(注:相位偏移可自行假设);ϕ∆ (2)若采用差分相干解调法接收该信号时,试画出解调系统的各点波形;(3)若发送信息符号0和1的概率分别为0.6和0.4,试求2DPSK 信号的功率谱密度。
解:(1)载波频率为码元速率的2倍0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0OOK2FSK2PSK2DPSK2DPSK1 1 0 0 0 1 0 1 1 1(2)相干解调系统的原理框图如下:1 1 0 0 0 1 0 1 1 1abcdef(3) ,其中:)]2400()2400([41)]()([41-++=-++=f P f P f f P f f P P s s c s c s E∑+∞∞---++--=)()(])1([)()()1(2212221s s ss s mf f mf G a P Paf f G a a P P f P δ∑+∞∞--+=)()(04.0)1(196.022s s s mf f m Sa f f Sa f δππ)(04.0)()1200/(sin 115222f f f δππ+=∴⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=2222)2400()2400(1200sin )2400()2400(1200sin 2.29f f f f P E ππ)]2400()2400([01.0-+++f f δδ6-5. 设载频为1800Hz ,码元速率为1200B ,发送数字信息为011010:(1)若相位偏差代表“0”、代表“1”,试画出这时的︒=∆0ϕ︒=∆180ϕ2DPSK 信号波形;(2)又若代表“0”、代表“1”,则这时的2DPSK 信号︒=∆270ϕ︒=∆90ϕ的波形又如何?(注:在画以上波形时,幅度可自行假设。
通信原理教程第6章 数字基带调制
6.1.2 数字通信中的一些基本概念
1.信息量
常用的信息量单位为比特(bit)。 对二进制离散信源,若输出的二进制序列 中,符号“0”和“1”等概出现,且各符号之 间统计独立,则此信源输出的每个符号所包 含的信息量为1bit。 在“0”和“1”不等概出现,或各符号之间 相关时,每符号携带的平均信息量小于 1bit 。
2.信息传输速率与码元速率
3.误比特率与误符号率
在实际通信环境中,由于噪声以及信道 特性不理想,数字信号经信道传输后会存在 错误。 误比特率定义为传输过程中出现错误的 比特数与传输的总比特数之比值;误符号率 定义为传输过程中出现错误的符号数与传输 的总符号数之比值。 对二进制传输系统,二者相等。
图6-3 差分编码
在电报通信中,常把1称为传号,把0称 为空号。 若用电平跳变表示1,称为传号差分码。 若用电平跳变表示0,则称为空号差分码。 传号差分码和空号差分码分别记作NRZ(M) 和NRZ(S)。
例6.1
绝对码: 1 0 1 0 0 1 1 相对码:1 0 0 1 1 1 0 1 差分码并未解决简单二元码所存在的问 题,但是这种码型与信息1和0之间不是绝对 的对应关系,而只具有相对的关系,因此它 可以用来解决相移键控信号解调时的相位模 糊的问题。 由于差分码中电平只具有相对意义,所 以又称为相对码。
(2)双极性非归零码
用正电平和负电平分别表示1和0,在整 个码元期间电平保持不变。 双极性码无直流成分,可以在电缆等无 接地的传输线上传输,因此得到了较多的应 用。
(3)单极性归零码
此码常记作RZ码。 与单极性非归零码不同,RZ码发送1时高 电平在整个码元期间T内只保持一段时间t, 在其余时间则返回到零电平,发送0时用零电 平表示。 t/T称为占空比,通常使用半占空码。 单极性归零码可以直接提取位定时信号, 是其他码型提取位定时信号时需要采用的一 种过渡码型。
通信原理第7版第6章PPT课件(樊昌信版)
系统的传递函数
描述线性时不变系统的数 学模型,表示输入和输出 之间的关系。
03
CATALOGUE
模拟调制系统
调制的定义与分类
调制的定义
调制是一种将低频信号加载到高 频载波上的技术,以便通过信道 传输。
调制的分类
调制可以分为模拟调制和数字调 制两大类。模拟调制是指用连续 变化的模拟信号去调制载波的幅 度、频率或相位。
章节概述
本章将介绍数字调制的基本原理和技术,包括振幅调制、频 率调制和相位调制等。
通过学习本章,学生将能够了解数字调制的基本概念、原理 和技术,掌握数字调制系统的性能分析和设计方法,为进一 步学习通信系统的其他相关内容打下基础。
02
CATALOGUE
信号与系统
信号的分类与特性
01
02
ห้องสมุดไป่ตู้
03
周期信号
线性调制系统(AM、FM)
AM(调幅)调制
AM调制是通过改变载波的幅度来传 递信息的一种调制方式。在AM调制 中,低频信息信号叠加在载波上,并 通过信道传输。
FM(调频)调制
FM调制是通过改变载波的频率来传递 信息的一种调制方式。在FM调制中, 低频信息信号用来控制载波的频率变 化,从而实现信息的传输。
有效性
衡量通信系统传输有效信息的 能力,通常用传输速率或频谱
效率来表示。
可靠性
衡量通信系统传输信息的可靠 程度,通常用误码率(BER) 或信噪比(SNR)来表示。
实时性
衡量通信系统传输实时信号的 能力,通常用延迟时间来表示
。
安全性
衡量通信系统保护信息传输安 全的能力,通常用加密和认证
技术来表示。
误码率(BER)计算
数字通信原理与技术
第1章
绪 论
6. 按收信者是否运动分 按收信者是否运动分 通信还可按收信者是否运动分为移动通信和固定通信。移 动通信是指通信双方至少有一方在运动中进行信息交换。由 于移动通信具有建网快、 投资少、 机动灵活, 它使用户能随 时随地快速可靠地进行信息传递,因此,移动通信已被列为 现代通信中的三大新兴通信方式之一。 另外,通信还有其它一些分类方法,如按多地址方式可 分为频分多址通信、时分多址通信、码分多址通信等。按用 户类型可分为公用通信和专用通信等。
第1章
绪 论
1.4.2 信息及其量度
(1) 消息中所含信息量I是消息出现的概率P(x)的函数,即
I = I [ P ( x )]
(2) 消息出现的概率愈小, 它所含信息量愈大; 反之信 息量愈小。 且
P = 1时 P = 0时
I =0 I =∞
第1章
绪 论
(3) 若干个互相独立事件构成的消息, 所含信息量等于各 独立事件信息量的和, 即
第1章
绪 论
3. 克服数字通信不足的办法 克服数字通信不足的办法 由于数字信号占用的频带宽,而使数字通信的频带利用率 低。系统的频带利用率,可用系统允许最大传输带宽(信道的 带宽)与每路信号的有效带宽之比来表征,即
BW n= Bi
式中,BW 为系统允许最大频带宽度;Bi 为每路信号的频带宽 度;n为系统在其带宽内最多能容纳(传输)的话路数。n值大, 说明系统利用率高。
第1章
绪 论
5. 按业务的不同分 按业务的不同分 目前通信业务可分为电报、电话、 传真、 数据传输、 可视电话、 无线寻呼等。 另外从广义的角度来看,广播、 电视、 雷达、 导航、 遥控、 遥测等也应列入通信的范畴, 因为它们都满足通信的定义。由于广播、电视、雷达、导航 等的不断发展,目前它们已从通信中派生出来,形成了独立 的学科。
《通信原理》第六章 数字基带传输常用规律和技巧.
1第一部分AMI码与HDB3码对传输用的基带信号的主要要求:对代码的要求:原始消息代码必须编成适合于传输用的码型;对所选码型的电波形要求:电波形应适合于基带系统的传输。
1. AMI码(传号交替反转码)编码规则:传号(“1”)极性交替,空号(“0”)不变。
例:信码{an}: 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 AMI: +1 0 -1 0 0 +1 0 0 0 0 0 -1 0 +1特点:(1)无直流分量和仅有小的低频分量;(2)二电平→三电平--1B/1T码(一个二进制符号变换成一个三进制符号所构成的码);(3)易于检错;(4)编、译码简单;(5)当出现长的连0串时,不利于定时信息的提取。
1.00.5s2. HDB3码编码规则:(1)当连“0”个数不超过3时,仍按AMI码的规则编,即传号极性交替;(2)当连“0”个数超过3时,4个连“0”为一组,当该组四连“0”与其前一组四连“0”之间有奇数个传号码,用000V取代该组四连“0”。
V 极性与其前非零码极性一致,V本身满足极性交替;(3)当该组四连“0”与其前一组四连“0”之间有偶数个(包括0个)传号码,用B00V取代该组四连“0”。
B极性与其前一非零码极性相反,V极性与B极性一致,V本身满足极性交替;例如:1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1HDB3 +V -1 +1 -B 0 0 -V +1 -1 +1 0 0 0 +v 0 +1 译码:凡遇到-1 0 0 0 -1+1 0 0 0 +1+1 0 0 +1-1 0 0 -1译成:*0 0 0 0例:HDB3:0 +1 0 0 0 +1 -1+1 -1 0 0 -1 0 +1 0 -1代码:0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1特点:1)无直流分量、低频分量小;2)连0串不会超过3个,对定时信号的恢复十分有利;3)编码复杂,译码简单。
通信原理第6章第5节
而PCM的每一个误码会造成较大的误差。
由此可见,M 允许用于误码率较高的信道条件,这是 M 与 PCM比较起来最为重要的优势。
5. 设备复杂度
PCM系统的特点是多路信号统一编码,一般采用8位编码(对语音 信号),编码设备复杂,但质量较好。PCM一般用于大容量的干线(多 路)通信。
△M系统的特点是单路信号独用一个编码器,设备简单,单路应用 时,不需要收发同步设备。但在多路应用时,每路独用一套编译码器, 所以路数增多时设备成倍增加。△M一般适用于小容量支线通信,话 路上、下方便灵活。
因此一般来说: BM BPCM
3. 量化信噪比
比较两者曲线可看出,若PCM系统的编码 位数N<4(码率较低)时,ΔM的量化信噪 比高于PCM系统。
PCM
S0 dB Nq 40
30
****
20 *
△M
10
4. 信道误码的影响
1 2 34 5 6 N
在M 系统中, 每一个误码代表造成一个量阶的误差,所以它对 误码不太敏感。故对误码率的要求较低。
同时考虑量化噪声和信道加性噪声时,PCM系统输出端的 总信噪功率比为:
S0 S0 N0 Nq Ne
S0 SO / Nq 22N N0 1 Ne / Nq 1 4Pe 22N
由上可知:
Nq Ne , SO SO NO Nq
Nq Nc , SO SO NO Ne
应当指出,以上公式是在自然码、均匀量化以及输入信号为均匀 分布的前提下得到的。
原理图
本地译码器由积分器和脉冲产生器组成, 它的作用是根据c(t), 形成预测信号m1(t),并送到相减器与m(t)进行幅度比较。
接收端译码电路由译码器和低通滤波器组成。其中,译码器的电
TXYL通信原理(第6章)数字基带传输系统
过数学推导,可以得到v(t)功率谱密度为
Pv f
m
f S [ PG1 (mf S ) (1 P)G2 (mf S )] ( f mf s )
2
上式表明,稳态波的功率谱是离散线谱,根据离散线谱 可以确定随机序列是否包含直流分量(m=0)和定时分
量(m=1)
13
Ts - 码元宽度(持续时间) G1(f)和G2(f)分别是g1(t)和g2(t)的傅里叶变换
15
第6章 数字基带传输系统
上式为双边的功率谱密度表示式。 如果写成单边的,则有
PS ( f ) f S P(1 P) G1 ( f ) G2 ( f ) f s2 PG1 (0) (1 P)G2 (0) ( f )
当 f = mfs 时:若m = 0,G(0) = Ts Sa(0)/2 0,故功率谱 Ps(f)中有直流分量。
若m为奇数,
G (m fS )
TS m Sa( )0 2 2
此时有离散谱,因而有定时分量(m=1时) 若m为偶数, T m
G (m fS )
S
此时无离散谱,功率谱Ps(f)变成
5
第6章 数字基带传输系统
单极性归零(RZ)波形:信号电压在一个码元终止时刻前总要 回到零电平。通常,归零波形使用半占空码,即占空比为 50%。从单极性RZ波形可以直接提取定时信息 。 与归零波形相对应,上面的单极性波形和双极性波形属 于非归零(NRZ)波形,其占空比等于100%。 双极性归零波形:兼有双极性和归零波形的特点。使得接收 端很容易识别出每个码元的起止时刻,便于同步。
2
m
f S [ PG1 (m fS ) (1 P)G2 (m fS )] ( f m fS )
数字通信原理与技术
数字通信原理与技术数字通信是一种利用数字信号传输信息的通信方式,它在现代通信领域中起着至关重要的作用。
数字通信技术的发展不仅推动了通信行业的进步,也深刻影响着人们的生活。
本文将从数字通信的基本原理、技术特点和应用领域等方面进行介绍,希望能够为读者提供一些有益的信息和知识。
首先,我们来谈谈数字通信的基本原理。
数字通信是利用数字信号来传输信息的通信方式,它通过将模拟信号转换成数字信号,再进行传输和接收。
数字信号是一种离散的信号,它具有抗干扰能力强、传输质量稳定等优点。
而数字通信的基本原理就是通过编码、调制、传输和解调等步骤来实现信息的传输和接收。
其次,我们来探讨一下数字通信技术的特点。
数字通信技术具有高效、可靠、灵活等特点。
首先,它能够通过数字信号处理技术实现信息的压缩和加密,从而提高了信号的传输效率和安全性。
其次,数字通信技术还可以利用现代通信网络,实现多媒体信息的传输和互联互通。
此外,数字通信技术还可以通过软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)等技术,实现通信网络的灵活配置和管理。
最后,我们来看一下数字通信技术在实际应用中的情况。
数字通信技术已经广泛应用于移动通信、互联网、卫星通信、数字电视等领域。
在移动通信领域,数字通信技术不仅实现了语音通信,还能够实现数据传输和多媒体通信。
在互联网领域,数字通信技术为互联网的发展提供了技术支持,实现了全球范围内的信息交流和资源共享。
在数字电视领域,数字通信技术实现了高清晰度、多频道、互动式等特点,为用户提供了更加丰富和便利的观看体验。
综上所述,数字通信作为一种重要的通信方式,其原理和技术特点决定了其在现代通信领域中的重要地位。
随着信息技术的不断发展,数字通信技术也将不断得到完善和应用,为人们的生活和工作带来更多便利和可能。
希望本文能够为读者提供一些有益的信息和启发,让大家对数字通信有更深入的了解和认识。
通信原理部分答案完整版
通信原理部分答案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】第一章绪论何谓数字通信,数字通信有哪些优缺点传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统;优缺点:1.抗干扰能力强;2.传输差错可以控制;3.便于加密处理,信息传输的安全性和保密性越来越重要,数字通信的加密处理比模拟通信容易的多,以话音信号为例,经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密,解密处理;4.便于存储、处理和交换;数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致,都是二进制代码,因此便于与计算机联网,也便于用计算机对数字信号进行存储,处理和交换,可使通信网的管理,维护实现自动化,智能化;5.设备便于集成化、微机化。
数字通信采用时分多路复用,不需要体积较大的滤波器。
设备中大部分电路是数字电路,可用大规模和超大规模集成电路实现,因此体积小,功耗低;6.便于构成综合数字网和综合业务数字网。
采用数字传输方式,可以通过程控数字交换设备进行数字交换,以实现传输和交换的综合。
另外,电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化,构成综合业务数字网;缺点:占用信道频带较宽。
一路模拟电话的频带为4KHZ带宽,一路数字电话约占64KHZ。
数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么数字通行系统的模型见图1-4所示。
其中信源编码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换;信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰能力;加密与解密的功能是保证传输信息的安全;数字调制和解调功能是把数字基带信号搬移到高频处以便在信道中传输;同步的功能是在首发双方时间上保持一致,保证数字通信系统的有序,准确和可靠的工作。
1-10通信系统的主要性能指标是有哪些?通信系统的主要性能指标涉及有效性、可靠性、适应性、经济性、标准性、可维护性等。
其中有效性和可靠性是主要性能指标,在模拟通信系统有效性可用有效传输频带来度量,同样的消息用不同的调制方式,则需要不同的频带宽度,数字通信系统的有效性可用传输速率和频带利用率来衡量。
通信原理第六章题库总合
通信原理第六章题库总合填空题1.PSK是用码元载波的(相位)来传输信息,DSP是用前后码元载波的(相位差)来传输信息,它可克服PSK的相位模糊缺点。
2.采用相干解调方式时,相同误码率条件下,2ASK,2FSK,2PSK 系统所需信噪比数量关系为(2ASK>2FSK>2PSK)3.MSK信号时包络恒定,(相位连接),(带宽最小)并且严格正交的2FSK信号。
4二进制调制中,载波的幅度,频率或相位有(2)种变化,,相应的调制方式有(2ASK,2FSK,2PSK/2DPSK)5对正弦载波的振幅,频率或相位进行键控,便可获得(振幅键控)(频移键控)(相位键控)三种基本的数字调制方式。
6在误码率Pe相同的条件下,对信噪比r的要求:2ASK比2FSK 高(3)dB,2FSK比2PSK高(3)dB,2ASK比2PSK高(6)dB。
7如果理想MPSK数字调制传输系统的带宽为12KHz,则该系统无码间串扰最大信息传输速率为(12㏒2Mkb/s)8模拟调频法产生的2FSK信号在相邻码元之间的相位是(连续变化的),而键控法产生的2FSK信号的相位在相邻码元之间(不一定连续)9.2ASK信号中的调制信号s(t)是(单极性)非归零数字基带信号,而在2PSK中的调制信号s(t)是(双极性)非归零数字基带信号。
10数字带通传输系统的最高频带利用率是(1)Baud/Hz,8PSK的系统的信息传输速率为1500b/s,其无码间干扰传输的最小带宽为(500)Hz.11二进制数字调戏系统,当码元速率相同时,(2FSK)系统带宽最宽,抗噪声性能方面,(OOK)最差。
12对于2DSK、2ASK、2FSK通信系统,按可靠性好坏,排列次序为(2DPSK、2ASK、2FSK),按有效性好坏,排列次序为(2DPSK (2ASK)、2FSK)13在2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK通信系统中,可靠性最好的是(2PSK),有效性最好的是(2ASK、2PSK)14设信息速率为 2.048Mbit/s,则2DPSK信号带宽为(4.096Mbit/s,),QPSK信号的带宽为(2.048Mbit/s,)。
北邮版数字通信原理第六章
6.3 数字信号的基带传输
6.3.1 基带传输信道特性
信道是指信号的传输通道,目前 有两种定义方法:
狭义信道——是指信号的传输媒 介,其范围是从发送设备到接收设备 之间的媒质。
广义信道——指消息的传输媒介。
如果把信道特性等效成为一个 传输网络,则信号通过信道的传输 可用图6.17所示模型来表示。
1. 无码间干扰的时域条件
(不考虑噪声干扰)
图6.8 理想低通特性
图6.9 理想低通网络的输出响应
此波形的特点为:
( 1 ) t=0 时 有 输 出 最 大 值 , 且波形出现拖尾,其拖尾的幅 度是随时间而逐渐衰减的;
(2) 其响应值在时间轴上具 有很多零点。第一个零点是 ±1/2fc,以后各相邻零点的间 隔都是1/2fc(fc是理想低通的截 止频率)。
0
X
X0
(c)
6.2、二进制数字调制系统
二进制移幅键控(2ASK) 基带信号:
s(t) ang(t nTs )
0, 概率为P an 1, 概率为(1- P)
2ASK信号:
1
0
0
1
e0 t stcosct
st
t
e0 (t) [ an g(t nTs )]cosct e0 t
t
n
(a)
图6.20基带传输的再生中继系统
2. 再生中继系统的特点
再生中继系统中,由于每隔一 定的距离加一再生中继器,所以它 有以下两个特点:
(1) 无噪声积累 (2) 有误码率的积累
3、 再生中继器
图6.21 再生中继器方框简图
均衡放大——将接收的失真信号均衡 放大成宜于抽样判决的波形(均衡波形)。
数字调幅(ASK)是利用基带数字信 号控制载波幅度变化。
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f2窄带滤波 v6
v1 (f2-f1) 低通 v2 q 次分频 v3
v4 fc窄带滤波
v5 移相
图 6-12 插入导频的VSB信号的载波提取
第6章同步系统 3. 时域插入导频法
位 同 步 t0 t1 帧 同 步 t2 载 波 同 步 t3 第一帧 (a ) 接收信号 带通 线性门 锁相环 鉴相器 环 路 滤波器 压 控 振荡器 解调 信息 位 同 步 t4 第二帧 帧 同 步 载 波 同 步 信息
第6章同步系统
6.2.1 非线性变换—滤波法
1. 平方变换法
x (t )cos ωct n i (t )
带通
× fc 平方律 部件 e (t ) 二分频 2fc
低通
x (t )
2fc 窄带滤波
图 6-1 平方变换法提取同步载波
第6章同步系统
1 2 1 2 e(t ) [ x (t ) cos c t ] x (t ) x (t ) cos c t 2 2
第6章同步系统 插入导频法也可以分为两种:一种是在频域插入,即在发 送信息的频谱中或频带外插入相关的导频;另一种是在时域插 入, 即在一定的时段上传送载波信息。 对载波同步的要求是:发送载波同步信息所占的功率尽 量小,频带尽量窄。载波同步的具体实现方案与采用的数字调 制方式有着一定的关系。也就是说,具体采用哪一种载波同步 方式, 应视具体的调制方式而定。
Z (t )=D(t )U cos (ω t +θ 第6章同 步系统
p 1 c
1)
*2. 逆调制环
二相PSK Zp(t )
延迟τ
±U1cos (ωct +θ 1) 逆调制 鉴相 Ud
环路滤波器
VCO
±D(t ) 判决
U1sin(ωct +θ 2) 移相 Up(t ) U2cos (ωct +θ 2) π 2
第6章同步系统 输入信号经过四次方运算后, 调制信息被消除,产生了 四倍的载波分量
1 4 u1 (t ) U m1 cos(4 ct 41 ) 4
u2 (t ) U m 2 sin(4 c t 4 2 )
设环路已经锁定,压控振荡器的正弦电压经过四次方后送给鉴 相器的信号为 则鉴相器输出为
第6章同步系统 (3) 延迟相乘—滤波法。
图 6-18 延迟相乘—滤波法 (a) 方框图; (b) 波形图
第6章同步系统
2. 从已调信号中提取位同步信息 1) 包络检波—滤波法 (1) 采用包络检波—滤波法从频带受限的中频PSK信号提 取同步信息。由于频带受限的中频PSK信号在相位反转点处形 成幅度的“陷落”,所以可以采用包络检波—滤波法来提取位同 步信息。 这种方法的方框图和波形图如图 6 - 19 所示。
第6章同步系统
( ) cos( ) u K D t 1 1 2 1 uQ KQ D (t ) cos( 2 1 )
^ ^ D (t ),当( 2 1)在1,4象限 U1 ^ D (t ),当( )在2,3象限 2 1
2
对于 2PSK 信号, x(t) 是双极性矩形脉冲,设 x(t)=±1 ,则 x2(t)=1,这样已调信号x(t)cosωct经过非线性变换—平方律部件 后得
1 1 e(t ) cos 2 ct 2 2
第6章同步系统 2. 平方环法
输入已调 平方律部件 信号 鉴相器 开路滤波器 压控振荡器 二分频
第6章同步系统
6.2 载波同步技术
载波同步的方法通常有直接法(自同步法)和插入导频法(外 同步法)两种。 直接法又可分为非线性变换—滤波法和特殊锁相环法。 用 直接法提取载波分量的另一途径是采用特殊的锁相环,这种特 殊锁相环具有从已调信号中消除调制和滤除噪声的功能,所以 能鉴别接收已调信号中被抑制了的载波分量与本地VCO输出信 号之间的相位误差,从而恢复出相应的相干载波。通常采用的 特殊环路有: 同相—正交环、逆调制环、判决反馈环和基带数 字处理载波跟踪环等。
1. 同相—正交环法(科斯塔斯环)
v3 v1 x (t )cos ωct 90° 相移 v2 v4 低通 v6 低通 v5 x′ (t )
v1
压控振荡器
环路滤波器
v7
图 6-5 同相—正交环法(科斯塔斯环)
第6章同步系统 假定环路已锁定,若不考虑噪声,则环路的输入信号为
x (t ) cos c t
v5 2 x (t ) cos v 1 x (t ) cos 6 2 v5, v6经过乘法器后得 1 2 1 2 v7 v5 v6 x (t ) sin cos x (t ) sin 2 4 8
1 2 1 2 x (t ) 2 x (t ) 8 4
U d K d sin( 2 1 ) K d sin 0
第6章同步系统 *3. 判决反馈环
Q相位解调 UQ sin ωct VCO 二相PSK Z p( t ) 移相 π 2 UI 判决 UI=±D(t ) 环路滤波器 延时τ Ud
cos ωct I相位解调
图 6-7 判决反馈环
相位解调 (a )
二相PSK Zp(t )
D(t )U1cos (ωct +θ 1) 鉴相 延迟τ
Ud
环路滤波器
VCO
±D(t )U2sin(ωct +θ 2) Up(t ) 判决 ±D(t ) 调制器 移相 π 2
相位解调
图 6-6 逆调制环
(b )
第6章同步系统 设环路已锁定,输入2PSK信号和VCO信号如图6 - 6(a) 所示,则相位解调器输出电压为
x (t ) x′ (t )
相关编码器
相加 fb 2 位定时导频
调制 信道 cos ωct
(a ) 输入 信号
带通
相乘 fc
低通 fb 2
相加
波形反变换
取样判决
同步载波提取
窄带滤波 fb 2
移相
倒相
fb 微分全 波整流
移相
放大限幅
整形
(b )
图 6-15 位定时导频插入法方框图 (a) 发端; (b) 收端
载波 输出
锁
相
环
图 6-2 平方环法提取载波
第6章同步系统 *3. M次方环法 设输入的QPSK信号为
s(t ) U m1 cos[ ct (t ) 1 ]
s (t ) QPSK (*)4 U1(t ) 鉴相 U2(t ) (*)4 压控 参考载波 UD 环路 滤波器
图 6-3 四次方环原理方框图
第6章同步系统 6.3.2 自同步法 1. 从基带数字信号中提取同步信息 (1) 微分、 全波整流—滤波法。
图 6-16 微分、全波整流—滤波法方框图及各点波形图 (a) 方框图; (b) 波形图
(2) 第 从延迟解调的基带信号中滤取位同步分量。 6章同步系统
图 6-17 从延迟解调的基带信号中滤取位同步分量 (a) 方框图; (b) 波形图
ud K mu1u2
取基波
1 4 K mU m 1U m 2 sin 4( 2 1 ) 8 K d sin 4
第6章同步系统
图 6-4 四次方环鉴相特性
第6章同步系统 同样原理,对MPSK信号就可以采用M次方环,其原理方 框图与图 6 - 3 相似。M次方环的鉴相特性为
第6章同步系统
第6章 同步系统
6.1 概述 6.2 载波同步技术 6.3 位同步技术 6.4 群同步(帧同步)技术
第6章同步系统
6.1 概 述
6.1.1 不同功用的同步
1. 载波同步 2. 位同步(码元同步) 3. 群同步(帧同步) 4. 网同步
第6章同步系统
6.1.2 不同传输方式的同步
1. 外同步法 2. 自同步法
×
带通
相加
u o(t )
-90° 相移 A sinωct
-a cos ωct
图 6-9 DSB发射机中导频的插入
第6章同步系统
Ax′ (t )sinωct -a cos ωct u o(t ) 带通 ×
Aa x′ (t ) 2 -a cos ωct fc窄带滤波 90°相移
同相与正交两鉴相器的本地参考信号分别为
cos( ) v t 1 c v2 cos( c t 90) sin( c t )
第6章同步系统 那么输入信号与v1,v2相乘后得
1 v3 x (t ) cos ct cos( ct ) 2 x (t )[cos cos(2 c t )] v x (t ) cos t sin( t ) 1 x (t )[sin sin(2 t )] 4 c c c 2 经过低通滤波器后分别得 1
a sinωct
图 6-10 相干解调器
第6章同步系统 假设接收到的信号就是u0(t), u0(t)中的导频经过fc窄带滤波 器滤出来,再经过 90°相移电路后得asinωct, u0(t)与asinωct 加到乘法器输出
[ Ax ' (t ) sin ct a cos ct ] ( a sin ct ) Aax ' (t ) sin c t a sin ct cos ct )
u p (t ) K p D (t ) cos( 2 1 )
根据进入锁定时的相位差(θ2-θ1)所处的象限来对D(t)进行判 决。若(θ2-θ1)是处于第一、四象限,判决输出 D (t )
^ ^ ^
; 若
处于第二、 三象限,判决输出 D (t )。 上式中 Kp 为电路决定 的增益常数。基带数字信号波形 D (t ) 对 输 入 二 相 PSK 进 行 再次调制后消除调制包络,得到±U1cos(ωct+θ1), 再送到环 路鉴相器。经鉴相并取直流输出为