数字通信原理与技术 第8章 图文
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通信原理(第八章新型数字带通调制技术)PPT课件
实例分析
QPSK（四相相移键控调制）
在PSK的基础上，将相位划分为四个不同的状态，每个状态表示两个 比特的信息，提高了频谱利用率和传输速率。
16-QAM（十六进制正交幅度调制）
在QAM的基础上，将幅度划分为16个不同的状态，每个状态表示4个 比特的信息，进一步提高了频谱利用率和传输速率。
OFDM（正交频分复用调制）
20世纪70年代，随着数字信号处理技 术的发展，多种新型数字带通调制技 术如QPSK、QAM等开始出现。
02
数字带通调制技术的基本原理
数字信号的调制过程
调制概念
调制是将低频信号（如声音、图像等）转换成高频信号的过程， 以便传输。
数字信号的调制方式
数字信号的调制方式主要有振幅键控（ASK）、频率键控（FSK） 和相位键控（PSK）等。
通信原理(第八章新型数字带 通调制技术)ppt课件
• 引言 • 数字带通调制技术的基本原理 • 新型数字带通调制技术介绍 • 新型数字带通调制技术的应用场景
• 新型数字带通调制技术的优势与挑 战
• 新型数字带通调制技术的实现方法 与实例分析
01
引言
新型数字带通调制技术的定义与重要性
定义
新型数字带通调制技术是指利用数字 信号调制载波的幅度、频率或相位， 以实现信号传输的技术。
光纤通信系统
在光纤通信系统中，新型数字带通调制技术如偏振复用正交频分复用（PD-OFDM） 被用于实现高速、大容量的数据传输，满足不断增长的网络流量需求。
卫星通信系统
广播卫星
在广播卫星中，新型数字带通调制技术如正交频分复用（OFDM）被用于发送多路电视信号和其他多媒 体内容，提供高质量的广播服务。
将高速数据流分割成多个低速数据流，在多个子载波上进行调制，提 高了频谱利用率和抗多径干扰能力。
《数字通信基本原理》课件
FSK
调频键控技术，通过调制载波的频率来传输数字信号。
PSK
相位键控技术，通过调制载波的相位来传输数字信号。
多天线通信
1
多天线系统简介
介绍多天线系统的基本原理、优势和应
MIMO通信
2
用领域。
多输入多输出系统，通过使用多个发射
天线和接收天线来提高信号传输质量。
3
信号分集技术
通过同时接收多个信号路径上的信号来 提高信号的可靠性。
CDMA
码分多址技术，通过使用不同的 码来区分不同的信号，实现多用 户之间的同时通信。
正交频分复用
一种高效的频域传输技术，广泛 应用于无线通信系统中。
传输带宽效率
带宽利用率
衡量数字通信系统在给定带宽 下传输数据的能力。
信号传输速率
衡量数字通信系统在单位时间 内传输的数据量。
功率效率
衡量数字通信系统在单位能量 下传输的数据量。
频率域均衡技术
1
信道均衡概述
介绍在数字通信系统中进行频率域均衡的基本原理和方法。
2
自适应均衡技术
基于反馈信息和算法的均衡方法，根据信道条件实时调整信号均衡参数。
3
前向均衡技术
通过预处理信号来抵消信号在信道中引入的失真。
扩频技术
直接序列扩频技术
通过将信号进行宽频带扩展， 提高信号在噪声干扰环境下 的抗干扰能力。
数字通信基本原理
本课程介绍数字通信的基本原理和技术，包括数字调制技术、调频键控、相 位键控等。通过丰富的内容和生动的图像向大家分享我的专业知识。
数字通信简介
数字通信的概述及其在现代通信中的重要性，包括数字通信的基本概念、优 势和应用领域等。
数字调制技术
调频键控技术，通过调制载波的频率来传输数字信号。
PSK
相位键控技术，通过调制载波的相位来传输数字信号。
多天线通信
1
多天线系统简介
介绍多天线系统的基本原理、优势和应
MIMO通信
2
用领域。
多输入多输出系统，通过使用多个发射
天线和接收天线来提高信号传输质量。
3
信号分集技术
通过同时接收多个信号路径上的信号来 提高信号的可靠性。
CDMA
码分多址技术，通过使用不同的 码来区分不同的信号，实现多用 户之间的同时通信。
正交频分复用
一种高效的频域传输技术，广泛 应用于无线通信系统中。
传输带宽效率
带宽利用率
衡量数字通信系统在给定带宽 下传输数据的能力。
信号传输速率
衡量数字通信系统在单位时间 内传输的数据量。
功率效率
衡量数字通信系统在单位能量 下传输的数据量。
频率域均衡技术
1
信道均衡概述
介绍在数字通信系统中进行频率域均衡的基本原理和方法。
2
自适应均衡技术
基于反馈信息和算法的均衡方法，根据信道条件实时调整信号均衡参数。
3
前向均衡技术
通过预处理信号来抵消信号在信道中引入的失真。
扩频技术
直接序列扩频技术
通过将信号进行宽频带扩展， 提高信号在噪声干扰环境下 的抗干扰能力。
数字通信基本原理
本课程介绍数字通信的基本原理和技术，包括数字调制技术、调频键控、相 位键控等。通过丰富的内容和生动的图像向大家分享我的专业知识。
数字通信简介
数字通信的概述及其在现代通信中的重要性，包括数字通信的基本概念、优 势和应用领域等。
数字调制技术
数字通信原理ppt
数字通信原理
第1章 概述
第2章 语音信号波形编码
第3章 语音信号压缩编码 第4章 时分多路复用及PCM30/32路系统 第5章 图像信号数字化 第6章 数字信号复接 第7章 数字信号的传输
数字通信原理
课程简介
●教学要求 课堂学习、课后自学、 课后习题、 查阅资料、 网络教学平台资源。
●考核方法 平时成绩占30%、期末成绩占70%； 平时成绩包括考勤、平时考试、作业等。
课程简介
数字通信原理数字通信原理Fra bibliotek课程简介
课程简介
数字通信原理
课程简介
●课程性质、学时学分 专业选修课、 32学时2学分。 ●教学目的 通过本课程的学习，主要掌握模拟信号的数字化
信源编码，时分多路复用，数字信号的复接等，为
从事与数字通信相关的工作及科研打下良好的基础。
数字通信原理
课程简介
●教学内容
数据通信原理
2020/1/20
5
串行通信：数据流以串行方式在一条信道上传输.该 方法实现简单,采用较多.缺点是:为解决收、发方码 组或字符同步，需要外加同步措施
并行通信：将数据以成组方式在两条以上的并行信道 上同时传输.并行传输不需要另外的措施就可实现收 发双方的字符同步.缺点是:需要传输信道多、设备复 杂、成本高，故较少采用。
数据通信原理
交换技术与通信网国家重点实验室
2020/1/20
1
数据通信系统模型
数据通信系统的模型如下图所示. 其中,源: 产生要发送
的数据的设备.发送器:对信号进行转换或编码以产生能在传输 系统中传输的电磁信号.传输系统:连接源和目的地的传输线或 复杂的网络.接受器:从传输系统接受信号并转换成目的站设备 能处理的信号.目的站:从接受器接受数据的设备.
值得注意的是：串行和并行的概念是指组成一个字符 的各码元是依顺序逐位传输还是并行地传输。至于数 据字符还是逐个依次发送。
交换技术与通信网国家重点实验室
2020/1/20
6
同步传输
在串行传输中,如何解决码组(字符)的同步问题:同步 传输和异步传输
同步传输:以固定时钟节拍来发送数据信号的.在串行 数据流中,各信号码元之间的相对位置都是固定的,接 受端要从收到的数据码流中正确区分发送的字符,必 须建立同步的时钟.同步传输是以帧为单位发送数据, 并有帧的起始和终止标志.
交换技术与通信网国家重点实验室
2020/1/20
17
1 1
3 3 3 3 3 3 STAT 1 3 4 5 1 3 4 5 STAT
3
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MUX
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4
4
5 5
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精品文档-数字通信原理(李白萍)-第8章
11
第 8 章 同步原理
平方变换法实现载波提取的原理方框图如图8-1所示。
图 8-1 平方变换法提取同步载波原理方框图
12
第 8 章 同步原理
如果基带信号m(t)=±1， 那么该抑制载波的双边带信号为 二进制相移键控信号(2PSK信号)， 这时已调信号sm(t)经过平方 律部件后得
sm2
(t)
1 2
1 2
cos
2ct
(8-3)
13
第 8 章 同步原理
(2) 平方环法。 为了改善平方变换法的性能， 使恢复的相 干载波更为纯净， 可以在平方变换法的基础上， 把窄带滤波器 改为锁相环， 这种实现的载波同步的方法就是平方环法。 其原 理方框图如图8-2所示。 由于锁相环具有良好的跟踪、 窄带滤 波和记忆功能， 因此平方环法比一般的平方变换法具有 更好的性能， 在载波提取中得到了广泛的应用。
v6
1 2
m(t ) s in
v5、v6经过乘法器后得到
(8-6)
v7
v5
v6
1 m2(t)sin
4
cos
1 m2(t)sin 2
8
(8-7)
20
第 8 章 同步原理
当θ较小时， (t)
(8-8)
式中，v7的大小与相位误差θ成正比。v7相当于一个鉴相器的 输出， 通过环路滤波器后就可以控制压控振荡器的输出相位，
图 8-6 DSB信号的导频插入示意图
28
第 8 章 同步原理
图 8-7 (a) 发送端; (b) 接收端
29
第 8 章 同步原理
设基带信号为m(t)， 且无直流分量; 被调载波为acsinωct;
插入导频为被调载波移相90°形成的， 为－accosωct。 其中
《数字通信原理》课件
信道编码
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
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
通信原理第八章数字信号的最佳接收
第八章 数字信号的最佳接收8. 0、概述数字信号接收准则：⎩⎨⎧→→相关接收机最小差错率匹配滤波器最大输出信噪比 8. 1、最佳接收准则最佳接收机：误码率最小的接收机。
一、似然比准则0 ≤ t ≤ T S ，i = 1、2、…、M ，其中：S i (t) 和n (t)分别为接收机的输入信号与噪声，n(t) 的单边谱密度为n 0n(t)的k 维联合概率密度：()似然函数→⎭⎬⎫⎩⎨⎧-=⎰ST kn dt t n n n f 0201exp )2(1)(σπ式中：k = 2f H T S 为T S 内观察次数，f H 为信号带宽出现S 1(t)时,y(t)的联合概率密度为:[]⎭⎬⎫⎩⎨⎧--=⎰ST kn S dt t s t y n y f 02101)()(1exp )2(1)(σπ → 发“1”码 出现S 2(t)时, y(t)的联合概率密度为:[]⎭⎬⎫⎩⎨⎧--=⎰ST kn S dt t s t y n y f 02202)()(1exp )2(1)(σπ→ 发“0”码 误码率：f S2(y) f S1(y)a 1 y T a 2 y()()()()()()(){t n t s t n t s i t n t s t y ++=+=12()()()()⎰⎰∞-∞++=iT iT V V S S e dyy f s p dy y f s p S P S S P S P S S P P )()()()(2211221112要使P e 最小，则：0=∂∂Tey p 即：()()()()02211=+-T S T S y f s p y f s p故：P e 最小时的门限条件为 ：最小满足e T T S T S P y s p s p y f y f →=)()()()(1221 判定准则： 似然比准则判判→⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫→<→>2122111221)()()()()()()()(S s p s p y f y f S s p s p y f y f S S S S二、最大似然比准则最大似然比准则判判如时当→⎭⎬⎫→<→>=22112112)()()()(:,)()(S y f y f S y f y f s p s p S S S S用上述两个准则来构造的接收机即为最佳接收机。
数据通信原理PPT章节
非对称加密
使用不同的密钥进行加密和解密，公钥用于加密， 私钥用于解密，常见的算法有RSA、ECC等。
3
哈希算法
将任意长度的数据映射为固定长度的哈希值，常 见的算法有SHA-256、MD5等。
防火墙技术
包过滤防火墙
01
根据一定的过滤规则检查每个数据包的头部和内容，决定是否
允许数据包通过。
应用层防火墙
主要协议
包括点对点协议（PPP）、异步传输模式（ATM）、 以太网协议等。
作用
数据链路层协议定义了如何在物理层上组织 和发送数据，以及如何处理接收到的数据， 以确保数据的可靠传输。
网络层协议
概述
网络层协议是OSI参考 模型中的第三层协议， 主要负责将数据从一个 网络节点传输到另一个 网络节点。
主要协议
的核心协议。
主要协议
包括传输控制协议（TCP）、 网络协议（IP）、地址解析协 议（ARP）、反向地址解析协 议（RARP）、网际控制报文
协议（ICMP）等。
作用
TCP/IP协议族实现了互联网 中各种设备的连通性，使得 各种不同的计算机系统能够 互相通信和共享资源。
数据链路层协议
概述
数据链路层协议是OSI参考模型中的第二层 协议，主要负责将数据封装成帧，以便在物 理层中传输。
电路交换的优点是数据传输稳定、可 靠，时延小，适用于长时间的数据传 输。
电路交换适用于实时、连续的数据传 输，如语音通话、视频通话等。
电路交换的缺点是资源利用率不高， 因为无论通信双方是否正在传输数据， 通信链路都需要保持连接状态。
报文交换
报文交换是一种存储转发交换 方式，通信双方发送数据时不
需要预先建立连接。
包括互联网协议（IP）、 地址解析协议（ARP）、 反向地址解析协议 （RARP）、网际控制 报文协议（ICMP）等。
使用不同的密钥进行加密和解密，公钥用于加密， 私钥用于解密，常见的算法有RSA、ECC等。
3
哈希算法
将任意长度的数据映射为固定长度的哈希值，常 见的算法有SHA-256、MD5等。
防火墙技术
包过滤防火墙
01
根据一定的过滤规则检查每个数据包的头部和内容，决定是否
允许数据包通过。
应用层防火墙
主要协议
包括点对点协议（PPP）、异步传输模式（ATM）、 以太网协议等。
作用
数据链路层协议定义了如何在物理层上组织 和发送数据，以及如何处理接收到的数据， 以确保数据的可靠传输。
网络层协议
概述
网络层协议是OSI参考 模型中的第三层协议， 主要负责将数据从一个 网络节点传输到另一个 网络节点。
主要协议
的核心协议。
主要协议
包括传输控制协议（TCP）、 网络协议（IP）、地址解析协 议（ARP）、反向地址解析协 议（RARP）、网际控制报文
协议（ICMP）等。
作用
TCP/IP协议族实现了互联网 中各种设备的连通性，使得 各种不同的计算机系统能够 互相通信和共享资源。
数据链路层协议
概述
数据链路层协议是OSI参考模型中的第二层 协议，主要负责将数据封装成帧，以便在物 理层中传输。
电路交换的优点是数据传输稳定、可 靠，时延小，适用于长时间的数据传 输。
电路交换适用于实时、连续的数据传 输，如语音通话、视频通话等。
电路交换的缺点是资源利用率不高， 因为无论通信双方是否正在传输数据， 通信链路都需要保持连接状态。
报文交换
报文交换是一种存储转发交换 方式，通信双方发送数据时不
需要预先建立连接。
包括互联网协议（IP）、 地址解析协议（ARP）、 反向地址解析协议 （RARP）、网际控制 报文协议（ICMP）等。
精品课件-数字通信原理PPT课件
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网 X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网) X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
微波中继通信的主要发展方向是数字微波,同时要不断增加 系统容量,增加容量的途径是向多电平调制技术发展。目前采用 的调制方式有16QAM和64QAM,并已出现256QAM、1024QAM 等超多电平调制的方式。采用多电平调制,在40 MHz的标准频道 间隔内,可传送1920至7680路PCM数字电话
C B
我国近几年来光纤通信已得到了快速发展,目前光缆长度累计近几 十万km。我国已不再敷设同轴电缆,新的工程将全部采用光纤通信新 技术。
1.2.3发展状况
数字通信 计算机技术 集成制造及发展 1、网络化 各类网络互换互通 2、高速化 信息处理,传输,交换,存储高速化 3、业务多元化 目前仍以语言通信为主,数据业务大大增加 4、标准化 制定国际通用标准的组织主要有
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网) X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
微波中继通信的主要发展方向是数字微波,同时要不断增加 系统容量,增加容量的途径是向多电平调制技术发展。目前采用 的调制方式有16QAM和64QAM,并已出现256QAM、1024QAM 等超多电平调制的方式。采用多电平调制,在40 MHz的标准频道 间隔内,可传送1920至7680路PCM数字电话
C B
我国近几年来光纤通信已得到了快速发展,目前光缆长度累计近几 十万km。我国已不再敷设同轴电缆,新的工程将全部采用光纤通信新 技术。
1.2.3发展状况
数字通信 计算机技术 集成制造及发展 1、网络化 各类网络互换互通 2、高速化 信息处理,传输,交换,存储高速化 3、业务多元化 目前仍以语言通信为主,数据业务大大增加 4、标准化 制定国际通用标准的组织主要有
通信原理8-同步技术
多个用户相互通信而组成了数字通信网 为了保证通信网内各用户之间可靠的进行
数据交换，必须实现网同步 使得在整个通信网内有一个统一的时间节
拍标准
二. 同步信号的获取方式
外同步法
– 由发送端发送专门的同步信息， 接收端把这个专门的同步信息检 测出来作为同步信号的方法
– 需要传输独立的同步信号，需付 出额外的功率和频带
三. 同பைடு நூலகம்的技术指标
同步误差小 相位抖动小 同步建立时间短 同步保持时间长
数字通信系统中，要求同步信息传输的可靠性 高于信号传输的可靠性
载波同步是相干解调的基础。
判断
只有数字调制系统存在载波同步
无论是模拟调制信号还是数字调制信 号，都必须有相干载波才能实现相干 解调。
1. 载波同步
载波同步产生的本地载波应该与接收到的信 号中的调制载波同频同相，而不是与发送端 调制载波同频同相
在接收信号中，发送端调制的载波成分可能 存在，也可能不存在。
– 只有定时脉冲正确，才谈得上正确地抽样判 决
– 位同步是正确抽样判决的基础
3. 群同步
包括字同步、句同步、帧同步 接收端为了正确恢复信息就必须识别
句或帧的起始时刻 接收端必须产生与字、句和帧起止时
间相一致的定时信号 群同步是正确译码和分路的基础 数字通信和模拟通信都存在群同步
4. 网同步
– 若接收信号中包含有载波，可用窄带滤波器直 接提取
– 若接收信号中不包含载波成分，则用载波同步 法提取
2. 位同步
是数字通信系统特有的一种同步
– 为了从接收波形中恢复出原始的基带信号， 须对它进行抽样判决，要求接收端提供“定 时脉冲序列”
– 定时脉冲序列的重复频率与码元速率相同， 相位与最佳抽样判决时刻一致
数据交换，必须实现网同步 使得在整个通信网内有一个统一的时间节
拍标准
二. 同步信号的获取方式
外同步法
– 由发送端发送专门的同步信息， 接收端把这个专门的同步信息检 测出来作为同步信号的方法
– 需要传输独立的同步信号，需付 出额外的功率和频带
三. 同பைடு நூலகம்的技术指标
同步误差小 相位抖动小 同步建立时间短 同步保持时间长
数字通信系统中，要求同步信息传输的可靠性 高于信号传输的可靠性
载波同步是相干解调的基础。
判断
只有数字调制系统存在载波同步
无论是模拟调制信号还是数字调制信 号，都必须有相干载波才能实现相干 解调。
1. 载波同步
载波同步产生的本地载波应该与接收到的信 号中的调制载波同频同相，而不是与发送端 调制载波同频同相
在接收信号中，发送端调制的载波成分可能 存在，也可能不存在。
– 只有定时脉冲正确，才谈得上正确地抽样判 决
– 位同步是正确抽样判决的基础
3. 群同步
包括字同步、句同步、帧同步 接收端为了正确恢复信息就必须识别
句或帧的起始时刻 接收端必须产生与字、句和帧起止时
间相一致的定时信号 群同步是正确译码和分路的基础 数字通信和模拟通信都存在群同步
4. 网同步
– 若接收信号中包含有载波，可用窄带滤波器直 接提取
– 若接收信号中不包含载波成分，则用载波同步 法提取
2. 位同步
是数字通信系统特有的一种同步
– 为了从接收波形中恢复出原始的基带信号， 须对它进行抽样判决，要求接收端提供“定 时脉冲序列”
– 定时脉冲序列的重复频率与码元速率相同， 相位与最佳抽样判决时刻一致
数字通信原理 PPT课件
信源编码—A/D D/A
信道编码—
a：纠错编码：使接收端自动检出和纠正传输中数 字信号的错码。
b：线路编码：进行码型变换，使之适合在信道上传输。
使数字信号与传输媒质匹配
加密: 提高传输的安全性
信道：信号的传输通道，如电缆等(含噪声源和再 生中继器)；
1.2数字通信系统
1.1.2常用通信系统
基本系统：1、点—点式 多点广播式 网络式
数字通信原理
数据通信：(Data communication)是随计算机和计 算机网络的发展而出现的一种新的通信方式，它 是指信源、信宿处理的都是数字信号，而传输信 道既可以是数字信道也可以是模拟信道的通信过 程(方式)。通常，数据通信主要指计算机(或数字 终端)之间的通信。
下图是三种通信系统(方式)的简单示意图。
(a) 数 据 通 信 系 统 框 图
电话线路
… 传输信道
DCE Modem
(b) 实 际 数 据 通 信 系 统 示 意 图
DTE 乙方
数据通信系统示意图
二、数字微波中继传输系统
微波中继通信始于20世纪60年代，它较一般电缆通信具有易架 设，建设周期短等优点。它是目前通信的主要手段之一，主要 用来传输长途电话和电视节目，其调制主要采用SSB/FM/FDM 等方式。
(1)信源数据终端设备(DTE，Data
Terminal Equipment）；
(2)信源数据终端设备和数据通信设备之
间的接口；
(3)信源的数据通信设备(DCE，Data
Communication Equipment）；
系统
(4) 信源与信宿之间的传输信道（狭义信 道）；
(5) 信宿的数据通信设备DCE；
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。
通信原理第八章 数字信号的最佳接收
若
fs1 ( y) P(s2 ) fs2 ( y) P(s1)
则判为“s1” ； 则判为“s2” 。
2008.8
copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组
13
2、最大似然准则
最小错误概率准则需要已知先验概率，而先验概 率在实际系统中很难获得。
我们通常认为数字通信中各个信号出现的概率相
等，即先验概率均匀分布P(s2)/P(s1)=1，最小错误概
[s1
(t
)
s
2
(
t
)]2
dt
ln p(s2 )
b
1
2n0
T
0 [s1(t)
s2 (t)]2 dt
2
1 2n0
p(s1 )
T 0
[s1
(
t
)
s
2
(t)]2
dt
2008.8
copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组
24
最佳接 收 机的 误 码性 能 与先 验 概率 P(s1) 和 P(s2)、噪声功率谱密度n0及s1(t)和s2(t)之差的 能量有关，而与s1(t)和s2(t)本身的具体结构无 关。
3、最大输出信噪比准则
对于数字系统，我们并不关心波形是否失真，只是要求在 判决时刻做出尽可能正确的判决。
从前面几章的知识可知，增加输出信噪比有利于在噪声背 景中把信号区分出来，从而减少错误判决的可能性。因此，在 同样输入信噪比的情况下，希望输出信噪比越大越好，这就是 最大输出信噪比准则。
匹配滤波器理论
则判为发送码元是s2(t)。
2008.8
copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组
18
通信原理第8章数字信号的频带传输
分布的。发“1”、发“0”码时x(t)
f1(x) f0(x)
1
2π n
exp[
( x A)2
2
2 n
]
1
2π n
exp
x2
2
2 n
２ASK信号相干解调时概率分布曲线
当P(0)=P(1)=1/2 时，判决门限电平为A/2, 相干检测时
2ASK系统的误码率为
Pe P(1)P(0 /1) P(0)P(1/ 0)
Po ( f
)
1 16
[
(
f
fc) (
f
fc )]
1 16
Tb
[Sinc2Tb
(
f
fc ) Sinc2Tb ( f
fc )]
由此画出2ASK信号功率谱示意图。
2ASK信号的功率谱
由图
(1) 因为2ASK信号的功率谱密度Po(f)是相应的单极性数字 基带信号功率谱密度Ps(f)形状不变地平移至±fc处形成的，所 以2ASK信号的功率谱密度由连续谱和离散谱两部分组成。 它 的连续谱取决于数字基带信号基本脉冲的频谱G(f)；它的离散 谱是位于±fc处一对频域冲击函数，这意味着2ASK信号中存 在着可作载频同步的载波频率fc的成分。
8.1 引 言
由于数字基带信号往往具有丰富的低频成分，而实际的通信信 道又具有带通特性，因此，必须用数字信号来调制某一较高频 率的载波，使已调信号能通过带限信道传输。
用基带数字信号控制高频载波，把基带数字信号变换为频带数 字信号的过程称为数字调制。
已调信号通过信道传输到接收端，在接收端通过解调器把频带 数字信号还原成数字基带信号，这种数字信号的反变换称为数 字解调。
ct
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mp延迟两位后得mr, 再模二相加
mr=0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0, …
ms=mp +mr=0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 , … 可见，ms=mp+mr为m p延迟 8 位后的序列。
第 8 章 伪随机序列: m序列
8.2.4 自相关特性
R( j) A D A D (8-7) AD p
第 8 章 伪随机序列: m序列
1.
递推关系式又称为反馈逻辑函数或递推方程。设图8-1 所 示的线性反馈移位寄存器的初始状态为(a0 a1 …an-2 an-1)， 经一 次移位线性反馈，移位寄存器左端第一级的输入为
n
an c1an1 c2an2 cn1a1 cna0 ciani
i 1
x15 1 (x 1)(x2 x 1)(x4 x 1) (x4 x3 1)(x4 x3 x2 x 1)
第 8 章 伪随机序列: m序列
＋
1
2
3
4
a3
a2
a1
a0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
0
1
1
0
1
0
1
1
0
1
0
1
1
0
1
0
1
1
0
ak 0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
1
0
0
0
图 8-2 m序列产生器
… … … …
第 8 章 伪随机序列: m序列
8.2 m 序列的性质
8.2.1 均衡特性(平衡性)
m序列每一周期中 1 的个数比 0 的个数多 1 个。 由于 p=2n-1 为奇数，因而在每一周期中 1 的个数为(p+1)/2=2n-1为 偶数，而0 的个数为(p-1)/2=2n-1-1 为奇数。上例中p=15, 1 的 个数为 8，0 的个数为 7。当p足够大时，在一个周期中 1 与 0 出现的次数基本相等。
第 8 章 伪随机序列: m序列
第 8 章 伪随机序列: m序列
8.1 m序列的产生 8.2 m序列的性质 8.3 m序列的应用
第 8 章 伪随机序列: m序列
8.1 m序列的产生
8.1.1 线性反馈移位寄存器
＋
＋
c0＝1
c1
c2
1 an－1
2 an－2
＋
n－1 a1
cn－1 n
a0
cn＝1 输出 ak
m序列具有非常重要的自相关特性。在m序列中，常常用 +1代表 1 ，用-1代表0 。 此时定义：设长为 p的m序列， 记作
a1,a2,a3,,ap( p 2n 1)
经过j次移位后，m序列为
a j1, a j2 , a j3,, a j p
其中ai+p=ai(以 p 为周期)，以上两序列的对应项相乘然后相加， 利用所得的总和
p
a1 a j1 a2 a j2 a3 a j3 ap a j p aia ji
i 1
第 8 章 伪随机序列: m序列
来衡量一个m序列与它的j次移位序列之间的相关程度，并把 它叫做m序列(a1,a2,a3,…,ap)的自相关函数。记作
p
R( j) aia ji
i 1
当采用二进制数字 0 和 1 代表码元的可能取值时
度为 4 的游程一个， 即 1 1 1 1; 长度为 3 的游程 1 个， 即 0 0 0； 长度为 2 的游程2个， 即1 1 与 0 0； 长度为 1 的游程 4 个， 即 2 个 1 与 2 个 0。
第 8 章 伪随机序列: m序列
m序列的一个周期(p=2n-1)中，游程总数为2n-1。其中长 度为 1 的游程个数占游程总数的 1/2；长度为 2 的游程个数 占游程总数的1/22=1/4；长度为 3 的游程个数占游程总数的 1/2 3=1/8； ……一般地，长度为k的游程个数占游程总数的 1/2k=2-k，其中 1≤k≤(n-2)。而且，在长度为k 游程中，连 1游 程与连 0 游程各占一半，长为(n-1)的游程是连 0 游程， 长 为 n 的游程是连 1 游程。
(2) f(x)可整除(xp+1), p=2n-1;
(3) f(x)除不尽(xq+1), q<p。
则称f(x)为本原多项式。
第 8 章 伪随机序列: m序列
8.1.2 m序列产生器
现以n=4为例来说明m序列产生器的构成。用 4 级线性反 馈移位寄存器产生的m序列，其周期为p=24-1=15，其特征多 项式f(x)是 4 次本原多项式，能整除(x15+1)。先将(x15+1)分解 因式，使各因式为既约多项式，再寻找f(x)。
第 8 章 伪随机序列: m序列
8.2.3 移位相加特性(线性叠加性)
m序列和它的位移序列模二相加后所得序列仍是该m序列
的某个位移序列。 设mr是周期为p的m序列mp r次延迟移位后
的序列， 那么
mp mr ms
其中ms为mp某次延迟移位后的序列。 例如， mp=0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1, …
第 8 章 伪随机序列: m序列
8.2.2 游程特性(游程分布的随机性)
我们把一个序列中取值(1 或 0)相同连在一起的元素合称 为一个游程。在一个游程中元素的个数称为游程长度。例如 图 8-2 中给出的m
{ak}= 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 … 在其一个周期的 15 个元素中，共有 8 个游程， 其中长
若经k次移位，则第一级的输入为
n
al ciali
i 1
其中，l=n+k-1≥n, k=1,2,3,…
第 8 章 伪随机序列: m序列
2. 用多项式f(x)来描述线性反馈移位寄存器的反馈连接状态：
n
f ( x) c0 c1x cn xn ci xi
i0
若一个n次多项式f(x)
(1) f(x)为既约多项式(即不能分解因式的多项式)
图 8-1 线性反馈移位寄存器 Nhomakorabea第 8 章 伪随机序列: m序列
由于带有反馈，因此在移位脉冲作用下，移位寄存器各 级的状态将不断变化，通常移位寄存器的最后一级做输出， 输出序列为
{ak } a0a1an1
输出序列是一个周期序列。其特性由移位寄存器的级数、 初始状态、反馈逻辑以及时钟速率(决定着输出码元的宽度)所 决定。当移位寄存器的级数及时钟一定时，输出序列就由移 位寄存器的初始状态及反馈逻辑完全确定。当初始状态为全 零状态时，移位寄存器输出全 0 序列。为了避免这种情况， 需设置全 0 排除电路。
mr=0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0, …
ms=mp +mr=0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 , … 可见，ms=mp+mr为m p延迟 8 位后的序列。
第 8 章 伪随机序列: m序列
8.2.4 自相关特性
R( j) A D A D (8-7) AD p
第 8 章 伪随机序列: m序列
1.
递推关系式又称为反馈逻辑函数或递推方程。设图8-1 所 示的线性反馈移位寄存器的初始状态为(a0 a1 …an-2 an-1)， 经一 次移位线性反馈，移位寄存器左端第一级的输入为
n
an c1an1 c2an2 cn1a1 cna0 ciani
i 1
x15 1 (x 1)(x2 x 1)(x4 x 1) (x4 x3 1)(x4 x3 x2 x 1)
第 8 章 伪随机序列: m序列
＋
1
2
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图 8-2 m序列产生器
… … … …
第 8 章 伪随机序列: m序列
8.2 m 序列的性质
8.2.1 均衡特性(平衡性)
m序列每一周期中 1 的个数比 0 的个数多 1 个。 由于 p=2n-1 为奇数，因而在每一周期中 1 的个数为(p+1)/2=2n-1为 偶数，而0 的个数为(p-1)/2=2n-1-1 为奇数。上例中p=15, 1 的 个数为 8，0 的个数为 7。当p足够大时，在一个周期中 1 与 0 出现的次数基本相等。
第 8 章 伪随机序列: m序列
第 8 章 伪随机序列: m序列
8.1 m序列的产生 8.2 m序列的性质 8.3 m序列的应用
第 8 章 伪随机序列: m序列
8.1 m序列的产生
8.1.1 线性反馈移位寄存器
＋
＋
c0＝1
c1
c2
1 an－1
2 an－2
＋
n－1 a1
cn－1 n
a0
cn＝1 输出 ak
m序列具有非常重要的自相关特性。在m序列中，常常用 +1代表 1 ，用-1代表0 。 此时定义：设长为 p的m序列， 记作
a1,a2,a3,,ap( p 2n 1)
经过j次移位后，m序列为
a j1, a j2 , a j3,, a j p
其中ai+p=ai(以 p 为周期)，以上两序列的对应项相乘然后相加， 利用所得的总和
p
a1 a j1 a2 a j2 a3 a j3 ap a j p aia ji
i 1
第 8 章 伪随机序列: m序列
来衡量一个m序列与它的j次移位序列之间的相关程度，并把 它叫做m序列(a1,a2,a3,…,ap)的自相关函数。记作
p
R( j) aia ji
i 1
当采用二进制数字 0 和 1 代表码元的可能取值时
度为 4 的游程一个， 即 1 1 1 1; 长度为 3 的游程 1 个， 即 0 0 0； 长度为 2 的游程2个， 即1 1 与 0 0； 长度为 1 的游程 4 个， 即 2 个 1 与 2 个 0。
第 8 章 伪随机序列: m序列
m序列的一个周期(p=2n-1)中，游程总数为2n-1。其中长 度为 1 的游程个数占游程总数的 1/2；长度为 2 的游程个数 占游程总数的1/22=1/4；长度为 3 的游程个数占游程总数的 1/2 3=1/8； ……一般地，长度为k的游程个数占游程总数的 1/2k=2-k，其中 1≤k≤(n-2)。而且，在长度为k 游程中，连 1游 程与连 0 游程各占一半，长为(n-1)的游程是连 0 游程， 长 为 n 的游程是连 1 游程。
(2) f(x)可整除(xp+1), p=2n-1;
(3) f(x)除不尽(xq+1), q<p。
则称f(x)为本原多项式。
第 8 章 伪随机序列: m序列
8.1.2 m序列产生器
现以n=4为例来说明m序列产生器的构成。用 4 级线性反 馈移位寄存器产生的m序列，其周期为p=24-1=15，其特征多 项式f(x)是 4 次本原多项式，能整除(x15+1)。先将(x15+1)分解 因式，使各因式为既约多项式，再寻找f(x)。
第 8 章 伪随机序列: m序列
8.2.3 移位相加特性(线性叠加性)
m序列和它的位移序列模二相加后所得序列仍是该m序列
的某个位移序列。 设mr是周期为p的m序列mp r次延迟移位后
的序列， 那么
mp mr ms
其中ms为mp某次延迟移位后的序列。 例如， mp=0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1, …
第 8 章 伪随机序列: m序列
8.2.2 游程特性(游程分布的随机性)
我们把一个序列中取值(1 或 0)相同连在一起的元素合称 为一个游程。在一个游程中元素的个数称为游程长度。例如 图 8-2 中给出的m
{ak}= 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 … 在其一个周期的 15 个元素中，共有 8 个游程， 其中长
若经k次移位，则第一级的输入为
n
al ciali
i 1
其中，l=n+k-1≥n, k=1,2,3,…
第 8 章 伪随机序列: m序列
2. 用多项式f(x)来描述线性反馈移位寄存器的反馈连接状态：
n
f ( x) c0 c1x cn xn ci xi
i0
若一个n次多项式f(x)
(1) f(x)为既约多项式(即不能分解因式的多项式)
图 8-1 线性反馈移位寄存器 Nhomakorabea第 8 章 伪随机序列: m序列
由于带有反馈，因此在移位脉冲作用下，移位寄存器各 级的状态将不断变化，通常移位寄存器的最后一级做输出， 输出序列为
{ak } a0a1an1
输出序列是一个周期序列。其特性由移位寄存器的级数、 初始状态、反馈逻辑以及时钟速率(决定着输出码元的宽度)所 决定。当移位寄存器的级数及时钟一定时，输出序列就由移 位寄存器的初始状态及反馈逻辑完全确定。当初始状态为全 零状态时，移位寄存器输出全 0 序列。为了避免这种情况， 需设置全 0 排除电路。