通信原理第5章基本的数字频带传输PPT课件
合集下载
通信原理(第5章)
2、若m(t)的频带限于 w wc 则:
H m(t ) cos( wct ) m(t ) sin( wct ) H m(t ) sin( wct ) m(t ) cos( wct )
ˆ (t ) jM ( w) sgn( w) F m
ˆ ( w) 3、M
载波信号
频域表达式
SAM(ω) = πA0[δ(ω －ωc) +δ(ω +ωc )
6
5.1 幅度调制（线性调制）的原理
时域波形图
m(t) t A0 + m( t ) cosωct t t
当满足条件： |m(t)|max ≤ A0 时，其包络与调制信号的 波形相同，因此用包络检 波法可以容易地恢复原始 调制信号。
20
5.1 幅度调制（线性调制）的原理
一般情况下SSB信号的时域表达式 调制信号为任意信号时SSB信号的时域表达式为
1 1 ˆ (t )sin ct SSSB (t ) m(t ) cos ct m 2 2
式中，
m( ) ˆ (t ) m d t ˆ ( ) 1 m m(t )=- d t 1
1 = 2
1 2 Am
cos(ωc+ ωm)t + Am cos(ωc -ωm)t
1 -2 1 +2
上边带信号的时域表达式
Amcosωm t cosωc t Amcosωm t cosωc t
Amsinωm t sinωc t Amsinωm t sinωc t
下边带信号的时域表达式
SUSB(t) =
BDSB = 2 fH
② 功率：
PDSB
1 2 Ps m (t ) 2
通信原理第5章
(2)
三、实际抽样 ------自然抽样
自然抽样的特点
平顶抽样：
5.2 脉冲编码调制（PCM）
脉冲编码调制(PCM)简称脉码调制，它是一种用一组二进 制数字代码来代替连续信号的抽样值，从而实现通信的方式。 由于这种通信方式抗干扰能力强，它在光纤通信、数字微波通 信、卫星通信中均获得了极为广泛的应用。 PCM是一种最典型的语音信号数字化的波形编码方式。首 先，在发送端进行波形编码(主要包括抽样、量化和编码三个过 程)，把模拟信号变换为二进制码组。编码后的PCM码组的数 字传输方式可以是直接的基带传输，也可以是对微波、光波等 载波调制后的调制传输。在接收端，二进制码组经译码后还原 为量化后的样值脉冲序列，然后经低通滤波器滤除高频分量， 便可得到重建信号 x(t ) 。
1 Ts= 是最大允许抽样间隔，它被称为奈奎斯特间隔，相对 2 fH 应的最低抽样速率fs=2fH称为奈奎斯特速率。
混叠现象
信号的重建
该式是重建信号的时域表达式， 称为内插公式。 它说 明以奈奎斯特速率抽样的带限信号x(t)可以由其样值利用内
插公式重建。这等效为将抽样后信号通过一个冲激响应为
际标准中取μ=255。另外，需要指出的是μ律压缩特性曲线 是以原点奇对称的， 图中只画出了正向部分。
2、A律压扩特性
Ax 1 ln A ,0 x 1 / A z 1 ln( Ax) ,1 / A x 1 1 ln A
• • •
x——压缩器归一化输入电压 z——压缩器归一化输出电压 μ ——压缩器参数
量化的物理过程
q7
x q x q x (t)
q
信号的实际值
6
量化误差
6
信号的量化值
《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5章数字基带传输系统
s(t)的短截。即
N
sT (t) sn (t)
n N
为了使频谱分析的物理概念清楚，推导过程简 化，将sT(t)分解成稳态波vT(t)和交变波uT(t)。
24
稳态波：是随机序列s(t)的统计平均分量，
取决于每个码元内出现g1(t)、 g2(t)的概率加 权平均，且每个码元统计平均波形相同，因
此可表示成：
13
2. 双极性不归零码波形（BNRZ）
脉冲的正、负电平分别对应于二进制代码1、0。
特点：当0、 1符号等概出现时无直流分量（幅度相 等、极性相反的双极性波形） 。 接收端判决电平为 0，不受信道特性变化的影响，抗干扰能力较强。双 极性波形有利于在信道中传输。
E
10
-E
14
3. 单极性归零波形（RZ）
f
s
Pg1(t) (1 P)g2 (t) e jms d
f s PG1(m s ) (1 P)G2 (ms )
28
式中
G1(ms ) g1(t)e jmstdt
G2 (ms ) g2 (t)e jmstdt
29
把得到的Cm代回v(t)表达式得
v(t) f s PG1(m s ) (1 P)G2 (m s )e jmst
代码
10
0
Ts
12
此波型不宜传输。因为：
1）有直流分量，一般信道难于传输零频附近的 频率分量。 2）收端判决门限电平与信号功率有关，受信道特 性变化影响，不方便。 3）不能直接用来提取位同步信号，因NRZ连0序 列中不含有位同步信号频率成分。 4）要求传输线路有直流传输能力，即有一根需要 接地。
此波形只适用于计算机内部或极近传输。
信道匹配， 便于传输，减小码间串扰，利于同步提取
N
sT (t) sn (t)
n N
为了使频谱分析的物理概念清楚，推导过程简 化，将sT(t)分解成稳态波vT(t)和交变波uT(t)。
24
稳态波：是随机序列s(t)的统计平均分量，
取决于每个码元内出现g1(t)、 g2(t)的概率加 权平均，且每个码元统计平均波形相同，因
此可表示成：
13
2. 双极性不归零码波形（BNRZ）
脉冲的正、负电平分别对应于二进制代码1、0。
特点：当0、 1符号等概出现时无直流分量（幅度相 等、极性相反的双极性波形） 。 接收端判决电平为 0，不受信道特性变化的影响，抗干扰能力较强。双 极性波形有利于在信道中传输。
E
10
-E
14
3. 单极性归零波形（RZ）
f
s
Pg1(t) (1 P)g2 (t) e jms d
f s PG1(m s ) (1 P)G2 (ms )
28
式中
G1(ms ) g1(t)e jmstdt
G2 (ms ) g2 (t)e jmstdt
29
把得到的Cm代回v(t)表达式得
v(t) f s PG1(m s ) (1 P)G2 (m s )e jmst
代码
10
0
Ts
12
此波型不宜传输。因为：
1）有直流分量，一般信道难于传输零频附近的 频率分量。 2）收端判决门限电平与信号功率有关，受信道特 性变化影响，不方便。 3）不能直接用来提取位同步信号，因NRZ连0序 列中不含有位同步信号频率成分。 4）要求传输线路有直流传输能力，即有一根需要 接地。
此波形只适用于计算机内部或极近传输。
信道匹配， 便于传输，减小码间串扰，利于同步提取
通信原理-05模拟信号的数字传输
极性码 段落码 段内码
C1
C2C3C4
C5C6C7C8
Q=256
2021/8/17
24
段号 段落码
1
000
2
001
3
010
4
011
5
100
6
101
7
110
8
111
2021/8/17
段号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
段内码
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
(c)
t
f
s
1 Ts
0 (f)
f
图 7.2.3 取 样 定 理 的 时 间 函 数 和 对 应 的 频 谱 图
奈奎斯特取样速率 fs 2fH奈奎斯特取样间隔 Ts 1/ fs
2021/8/17
9
2021/8/17
M(f)
fH (d) fH Ts ( f )
f
s
1 Ts
(e)
Ms(f )
f
s
1 Ts
2021/8/17
输入x 1
20
2021/8/17
21
2021/8/17
22
5.1.3 编码
量化电平编号
自然二进制码
折叠二进制码
格雷码
0
0000
0111
0000
1
0001
0110
0001
2
0010
0101
0011
3
0011
数字信号频带传输
第17页/共47页
第5章 数字信号频带传输
5.3.4 相对相移键控2DPSK 的解调
由2DPSK信号的产生过程可以看出，2DPSK信号也可采用相干解调的方法恢复基带 信号。这时判决输出的是相对码，必须再经过差分解码把相对码序列变为绝对码序 列。如图5-16所示。
2DPSK信号还可采用相位比较法， 也叫差分相干解调法。这种方法不需 要恢复相干载波，通过比较前后码元 的载波相位来完成解调，其原理框图 及各点波形如图5-17所示。
数字信号的载波调制也有三种方式： 1）数字信号对载波振幅的调制即幅移键控(ASK)； 2）数字信号对载波频率的调制即频移键控(FSK)； 3）数字信号对载波相位的调制即相移键控(PSK)。
第3页/共47页
第5章 数字信号频带传输
5.1 二进制幅移键控ASK系统
幅移键控是研究数字调制的基础，记作ASK(Amplitude Shift Keying)。幅移键控是 数字信号幅度调制中的一种典型调制方式，就是用数字基带信号去控制载波的幅度 变化。
图5-16 2DPSK信号的相干解调
第18页/共47页
第5章 数字信号频带传输
a
b
c
d
0 01
01
01
01
e
图5-17 2DPSK信号的相位比较法解调
第19页/共47页
第5章 数字信号频带传输
5.4 多进制数字调制系统
通常把状态数大于2的信号称为多进制信号。将多进制数字信号(也可由基带二进 制信号变换而成)对载波进行调制，在接收端进行相反的变换，这种过程就叫多进 制数字调制与解调，或简称为多进制数字调制。
在实际通信系统中，为克服相位模糊对相干 解调的影响，最常用的办法是对调制器输入端 的数字基带信号进行差分编码后再进行绝对调 相，我们把这种调相称为相对调相。
数字通信原理第5章 数字信号传输
这一信号传输速率与理想低通截止 频率的关系就是数字信号传输的一个重 要准则——奈奎斯特第一准则，简称奈 氏第一准则。
3.滚降低通传输网络
具有奇对称滚降特性的低通滤波器作 为图5-7所示的传输网络。 图5-12定性画出滚降低通的幅频特性。
图5-12 滚降低通的幅频特性
1 / 2) 只要滚降低通的幅频特性以 C( f c， 点呈奇对称滚降，则可满足无码间干扰的 条件（此时仍需满足符号速率= 2 f c ）。
图5-1 二进制数字信号信号序列的基本波形
图5-3是几种随机二进制数字信号序 列的功率谱曲线（设“0”码和“1”码 出现的概率均为1/2）。
图5-3 二进制数字信号序列的功率谱
经分析得出，随机二进制数字信号 序列的功率谱包括连续谱和离散谱两个 部分（图中箭头表示离散谱分量，连续 曲线表示连续谱分量）。
图5-15
AMI码及功率谱
例如： 二进码序列：1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 AMI码序列：+l-10 +1 0 0-1 0 0 0+1-1 AMI码符合要求，是CCITT建议采 用的传输码型之一。
但AMI码的缺点是二进码序列中的“0” 码变换后仍然是“0”码，如果原二进码序列 中连“0”码过多，AMI码中便会出现长连 “0”，这就不利于定时钟信息的提取。 为了克服这一缺点，引出了HDB3码。
信道是各种电缆，其传递函数是L（）， n（t）为噪声干扰。
接收滤波器的传递函数为E（ ）, 其作用是限制带外噪声进入接收系统以 提高判决点的信噪比，另外还参与信号 的波形形成（形成判决点的波形）。
接收滤波器的输出端（称为抽样判决 点或简称判决点）波形用R（t）表示，其 频谱为R（ ）。
高级通信原理第5章 数字信号频带传输(于秀兰)
交的同频载波进行抑制载波的双边带调制，利用这种已调信号
在同一带宽内频谱正交的性质来实现两路并行的数字信息传输。
sQAM t mI t cos ωct mQ t sin ωct
mI t
相乘器
相乘器
相加器 信道
cosωct
cosωct
相乘器
mQ t
相乘器
sin ωct
2
1 2 b 1 Q N 2 0
4PSK
参见北邮教材200页
结论：4PSK的误比特率和2PSK相同。
例题
数字调制系统的最佳接收机的误码分析
M进制PAM的错误概率
M进制PSK的错误概率
M进制QAM的错误概率
M进制FSK的错误概率
( －3,1)
(3,1)
( －4.61,0)
( －2.61,0)
(2.61,0)
(4.61,0)
( －1,－1) ( －1,1) ( －3,－3) (3,－3) (0,－2.61)
(0,－4.61)
(a )
(b )
QAM的星座图
在矢量图中可以看出各信号点之间的距离，相邻
点的最小距离直接代表噪声容限的大小。比如，随着
r 2r s m s m , m 1,2,...M
D' r, s m 2r s m s m
相关度量： C r, sm 2r s m s m 可见， 距离 Dr, sm
N
2
2
2
2
2 r t sm t dt m
T 0
R R s log2 M ,
R 1 log2 M W 1
通信第5章基本的数字频带传输
Re[g(t)ej2 fct ]
g (t) a (t)ej(t) x c(t) jx s(t)
令： GfFgt , P gf是 gt的 P S D
s ( t ) 的频谱: S f 1 /2 G f fc G f fc
HTC f HCC f
hecthetcos2fct
hec t
HRC f
抽样判决
he t
LPF
cos2 fct
H ec f
He f
cos2 fct
射频系统频率特性
基带系统频率特性
2019/12/11
18
当 h e t 满足无ISI的时域条件时
t
t
1 001
t
2019/12/11
12
大信噪比时， 系统的误码率：
Pe
1 2
e
/4
定义信噪比： 2A2n2 A2 (2N0BBPF)
BPF的输出信噪比
Pni f B B P F
N0 2
n2 N0BBPF
f
fc
fc
小信噪比时，包络检波器抗噪性能急剧下降，系统无法正 常工作。此称为门限效应。
25 , Pe 12e245 9.65104
0.83,
由门限效应可知，系统无法正常工作。（不再用公式计算）
2019/12/11
14
5.1.2 功率谱与带宽
s2A S K tA m tco s2 fct
复包络: g(t)Am(t) 单极性NRZ信号
Pg(f)A2 4Tb sinfTfbTb2A 42f
s2A S K tA m tco s2 fct
复包络: g(t)Am(t)
g (t) a (t)ej(t) x c(t) jx s(t)
令： GfFgt , P gf是 gt的 P S D
s ( t ) 的频谱: S f 1 /2 G f fc G f fc
HTC f HCC f
hecthetcos2fct
hec t
HRC f
抽样判决
he t
LPF
cos2 fct
H ec f
He f
cos2 fct
射频系统频率特性
基带系统频率特性
2019/12/11
18
当 h e t 满足无ISI的时域条件时
t
t
1 001
t
2019/12/11
12
大信噪比时， 系统的误码率：
Pe
1 2
e
/4
定义信噪比： 2A2n2 A2 (2N0BBPF)
BPF的输出信噪比
Pni f B B P F
N0 2
n2 N0BBPF
f
fc
fc
小信噪比时，包络检波器抗噪性能急剧下降，系统无法正 常工作。此称为门限效应。
25 , Pe 12e245 9.65104
0.83,
由门限效应可知，系统无法正常工作。（不再用公式计算）
2019/12/11
14
5.1.2 功率谱与带宽
s2A S K tA m tco s2 fct
复包络: g(t)Am(t) 单极性NRZ信号
Pg(f)A2 4Tb sinfTfbTb2A 42f
s2A S K tA m tco s2 fct
复包络: g(t)Am(t)
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-第5章 振幅调制、解调及混频 63页 2.5M PPT版
可见,调幅波并不是一个简单的正弦波，包含有三个频率分量：
载 波 分(量 c ):不 含 传 输 信 息
上边频分量 c :含传输信息 下边频分量 c :含传输信息
调制信号
Ω
载波
调幅波
U
ωc
c
下边频
1 2 m aU c
1 2
m
aU
c
上边频
ωc - Ω ωc +Ω
(2) 限带信号的调幅波
5.3 .2 高电平调幅电路 1. 集电极调幅电路 2. 基极调幅电路
返回
5.3 振幅调制电路
A信 M:u 号 AM U c(1m co ts)co cts 纯调幅 DS 信 B :u 号 DSB k U U cco tsco cts 调,调 幅相 SS 信 B:u 号 SS BU (c otcso ctssi n tsi n ct) 调,调 幅频
n
Uncosc(n)t
5.2.2双边带( double sideband DSB)调幅信号 2. 波形与频谱
休息1 休息2 返回
调制信号
下边频
载波
c 上边频
(1) DSB信号的包络正比于调制信号 Uco s t
仿真
(2) DSB信号载波的相位反映了调制信号的极性，即在调制信号负半周 时，已调波高频与原载波反相。因此严格地说，DSB信号已非单纯的振 幅调制信号，而是既调幅又调相的信号。
返回
（则1那）有么设u 调A ：幅M 载U 信波c号信1（ 号 n 已 ：1m 调un cc 波U ）o c可n cts 表o (达n sc)t为c：调 o u 制cA t信sM 其号中：U u ：m m ( tn )U c cko aoU cs sttn
载 波 分(量 c ):不 含 传 输 信 息
上边频分量 c :含传输信息 下边频分量 c :含传输信息
调制信号
Ω
载波
调幅波
U
ωc
c
下边频
1 2 m aU c
1 2
m
aU
c
上边频
ωc - Ω ωc +Ω
(2) 限带信号的调幅波
5.3 .2 高电平调幅电路 1. 集电极调幅电路 2. 基极调幅电路
返回
5.3 振幅调制电路
A信 M:u 号 AM U c(1m co ts)co cts 纯调幅 DS 信 B :u 号 DSB k U U cco tsco cts 调,调 幅相 SS 信 B:u 号 SS BU (c otcso ctssi n tsi n ct) 调,调 幅频
n
Uncosc(n)t
5.2.2双边带( double sideband DSB)调幅信号 2. 波形与频谱
休息1 休息2 返回
调制信号
下边频
载波
c 上边频
(1) DSB信号的包络正比于调制信号 Uco s t
仿真
(2) DSB信号载波的相位反映了调制信号的极性，即在调制信号负半周 时，已调波高频与原载波反相。因此严格地说，DSB信号已非单纯的振 幅调制信号，而是既调幅又调相的信号。
返回
（则1那）有么设u 调A ：幅M 载U 信波c号信1（ 号 n 已 ：1m 调un cc 波U ）o c可n cts 表o (达n sc)t为c：调 o u 制cA t信sM 其号中：U u ：m m ( tn )U c cko aoU cs sttn
第五章 数字基带传输系统
1、AMI码 2、HDB3码 3、曼彻斯特编码（双相码） 4、密勒码 5、CMI码
通信原理
双极性信号交替反转码（AMI）
(1) 零电平代表二进制0，交替出现的正负电压 表示1。 (2) 信号交替反转码用交替变换的正、负电平 表示比特1的方法使其所含的直流分量为零
通信原理
– (3)AMI实现了两个元间隔虚线）
二是可对连续的比特1可进行同步。
– (4)但对一连串的比特0并无同步确保机制。
– (5)为解决比特0的同步，两种AMI的变型B8ZS和
HDB3被研究出来，前者在北美使用，后者用于 日本和欧洲。
B8ZS、HDB3都是在ＡＭＩ的基础上变化的
通信原理
高密度双极性3零码（HDB3）
虽然名称是3零编码，实际是当连续出现 4个比特0时，就在AMI编码中引入变动。
通信原理
通信原理
CMI（Coded Mark Inversion）码
编码规则是：消息码“1”交替用正和负电压 表示，或者说交替用“11”和“00”表示；信 息码“0”用“01”表示
通信原理
通信原理
4、常用数字基带信号的功率谱密度
通信原理
采用升余弦脉冲代替矩形脉冲---基带成型
基带成型后不归零码的功率谱密度，带外能量很少，不易失真
通信原理
字符编码
由于计算机只能识别、存储、和处理二进制的 信息，而字符信息又是最重要的数据信息。这 样为了使计算机能处理字符，规定了字符和二 进制数之间的对应关系，称字符编码。它涉及 到信息的表示，交换，处理，传输和存储以国 家或国际标准的形式来实施。 字符编码：将字符用二进制数来表示的编码。
码型：表示二进制数中0和1的信号形式被称为 码形。 在数字通信中，用直流信号表示二进制数中的 0 和1 。 数字数据基带信号常用码型有二电平码，差分 码，交替反转码（AMI），曼彻斯特码，差分 曼彻斯特码，密勒码，多电平码，和二进制编 码等。
第五章 移动通信(共99张PPT)
2000s，第三代移动通信系统，欧洲、 的WCDMA ，北美 的CDMA-2000 ，中国的TD-SCDMA
6.1 移动通信概述
、移动通信的发展历程 5、移动通信的工作方式
3 （4）空分多址（SDMA）
CC：国家代号，中国为86； 物理信道：一个载频上的TDMA帧的一个时隙； （2）国际移动用户识别码（IMSI）
6.1 移动通信概述
3、移动通信的发展历程
1980s，第一代移动通信系统，1983年 的AMPS，1980 年北欧的NMT，1979年 的NAMTS,1985年英国TACS系统
1990s，第二代移动通信系统，1992年商用的GSM， 1991年北美的IS-54，1993年 的PDC,1993年 提出的IS-95 （N-CDMA）
因 与座机间不用电线相连， 故称为“无绳” 。
以有线 网为依托的通信方式，是有线 网的无线延伸
6.1 移动通信概述
集群移动通信系统
➢用于集团调度指挥； ➢可 用 信 道 为 系 统 的 全
体用户共用，具有自动 选择信道功能，是共享 资源、分担费用、共用 信道设备及服务的多用 途、高效能的无线调度 通信系统。
多址技术
频分多址 (FDMA)：按频道划分用户，频带独享，时间共享
时分多址 (TDMA)：按时隙划分用户，时隙独享，频率共享
码分多址 (CDMA)：按码型划分用户，时隙/频率共享
空分多址 (SDMA)：按空间角度划分用户，频率/时隙/码型共享
多址技术
（1）频分多址（FDMA）
Power
Time
区域覆盖技术
✓频率复用：处在不同位置(不同小区)上的用户可以同时使用相同
频率的信道 ✓可以极大地提高频谱利用率
6.1 移动通信概述
、移动通信的发展历程 5、移动通信的工作方式
3 （4）空分多址（SDMA）
CC：国家代号，中国为86； 物理信道：一个载频上的TDMA帧的一个时隙； （2）国际移动用户识别码（IMSI）
6.1 移动通信概述
3、移动通信的发展历程
1980s，第一代移动通信系统，1983年 的AMPS，1980 年北欧的NMT，1979年 的NAMTS,1985年英国TACS系统
1990s，第二代移动通信系统，1992年商用的GSM， 1991年北美的IS-54，1993年 的PDC,1993年 提出的IS-95 （N-CDMA）
因 与座机间不用电线相连， 故称为“无绳” 。
以有线 网为依托的通信方式，是有线 网的无线延伸
6.1 移动通信概述
集群移动通信系统
➢用于集团调度指挥； ➢可 用 信 道 为 系 统 的 全
体用户共用，具有自动 选择信道功能，是共享 资源、分担费用、共用 信道设备及服务的多用 途、高效能的无线调度 通信系统。
多址技术
频分多址 (FDMA)：按频道划分用户，频带独享，时间共享
时分多址 (TDMA)：按时隙划分用户，时隙独享，频率共享
码分多址 (CDMA)：按码型划分用户，时隙/频率共享
空分多址 (SDMA)：按空间角度划分用户，频率/时隙/码型共享
多址技术
（1）频分多址（FDMA）
Power
Time
区域覆盖技术
✓频率复用：处在不同位置(不同小区)上的用户可以同时使用相同
频率的信道 ✓可以极大地提高频谱利用率
第5章 现代通信原理与技术 西安电子科技大学(张辉 曹丽娜 编著第二版)
依靠同步提取电路从接收信号中提取，位定时的准确与否将直
接影响判决效果，这一点将在第11章中详细讨论。 图 5 - 2 给出了图 5 - 1 所示基带系统的各点波形示意图 。
第5章 数字基带传输系统
图5-2 基带系统个点波形示意图
第5章 数字基带传输系统
其中， (a) 是输入的基带信号，这是最常见的单极性非归 零信号；(b)是进行码型变换后的波形； (c)对(a)而言进行了码 型及波形的变换，是一种适合在信道中传输的波形； (d)是信 道输出信号，显然由于信道频率特性不理想，波形发生失真 并叠加了噪声；(e)为接收滤波器输出波形, 与(d)相比，失真和 噪声减弱；(f)是位定时同步脉冲; (g)为恢复的信息，其中第4 个码元发生误码，误码的原因之一是信道加性噪声，之二是 传输总特性（包括收、发滤波器和信道的特性）不理想引起 的波形延迟、展宽、拖尾等畸变，使码元之间相互串扰。此 时，实际抽样判决值不仅有本码元的值，还有其他码元在该 码元抽样时刻的串扰值及噪声。显然，接收端能否正确恢复 信息，在于能否有效地抑制噪声和减小码间串扰， 这两点也 正是本章讨论的重点。
由于v(t)是以Ts为周期的周期信号，故
v(t )
可以展成傅氏级数 式中
n
Pg (t nT ) (1 P) g
1 s
2
(t nTs )
(5.2 - 11)
v(t )
m
C
TS / 2
m
e
j 2mf s t
1 Cm Ts
TS / 2
第5章 数字基带传输系统
第5章 数字基带传输系统
5.1 数字基带传输概述
5.2 数字基带信号及其频谱特性
通信原理5
《现代通信原理》
四川信息职业技术学院电子系
单NRZ
单RZ
双NRZ
+E 0 -E +E 0 -E +E 0 -E +E 0 -E
1
1
0
1
基带 传输
双RZ
+E 0 初始状态为0 -E
差分码 《现代通信原理》
四川信息职业技术学院电子系
基带 传输
本节重点： 数字基带信号常用的传输码型 本节难点： HDB3码的编码规则 本节课时： 1 学习本节达到的目的和要求： 掌握AMI码、HDB3码、CMI码、双相码等 码型的编码规则和主要优缺点
《现代通信原理》
四川信息职业技术学院电子系
基带 传输
二、数字基带信号的常用码型
数字基带信号都是用携带信息的电脉冲来表示的。
表示单个数字信息或码元的电脉冲形状称为波形， 如矩形波、三角波、升余弦波等。
表示数字信息序列或码元序列的电脉冲格式称为 码型， 如单极性归零码、双极性非归零码等。
在有线信道中传输的基带信号又称为线路传输码 型，即传输码。
《现代通信原理》
四川信息职业技术学院电子系
基带 传输 2）当出现4个以上连“0”串时，则将每4个连“0” 小段的第4个“0”变换成与其前一非“0”符号（＋1或 －1）同极性的符号。因为这样做有可能破坏“极性 交替反转”的规律，故将该符号称为破坏符号，用V
《现代通信原理》
四川信息职业技术学院电子系
基带 传输 由于码元的取值有限，因此通常用不同幅度的电 脉冲表示码元的不同取值。例如用幅度为A的矩形脉 冲（高电平）表示1，用幅度为0的矩形脉冲（低电 平）表示0，由此形成的二进制电脉冲序列被称为数 字基带信号，这是因为它们所 占据的频带通常从
四川信息职业技术学院电子系
单NRZ
单RZ
双NRZ
+E 0 -E +E 0 -E +E 0 -E +E 0 -E
1
1
0
1
基带 传输
双RZ
+E 0 初始状态为0 -E
差分码 《现代通信原理》
四川信息职业技术学院电子系
基带 传输
本节重点： 数字基带信号常用的传输码型 本节难点： HDB3码的编码规则 本节课时： 1 学习本节达到的目的和要求： 掌握AMI码、HDB3码、CMI码、双相码等 码型的编码规则和主要优缺点
《现代通信原理》
四川信息职业技术学院电子系
基带 传输
二、数字基带信号的常用码型
数字基带信号都是用携带信息的电脉冲来表示的。
表示单个数字信息或码元的电脉冲形状称为波形， 如矩形波、三角波、升余弦波等。
表示数字信息序列或码元序列的电脉冲格式称为 码型， 如单极性归零码、双极性非归零码等。
在有线信道中传输的基带信号又称为线路传输码 型，即传输码。
《现代通信原理》
四川信息职业技术学院电子系
基带 传输 2）当出现4个以上连“0”串时，则将每4个连“0” 小段的第4个“0”变换成与其前一非“0”符号（＋1或 －1）同极性的符号。因为这样做有可能破坏“极性 交替反转”的规律，故将该符号称为破坏符号，用V
《现代通信原理》
四川信息职业技术学院电子系
基带 传输 由于码元的取值有限，因此通常用不同幅度的电 脉冲表示码元的不同取值。例如用幅度为A的矩形脉 冲（高电平）表示1，用幅度为0的矩形脉冲（低电 平）表示0，由此形成的二进制电脉冲序列被称为数 字基带信号，这是因为它们所 占据的频带通常从
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
n2 N0BBPF
f
fc
fc
BBPF Rb 得最佳误码率
理论最小带宽
21.07.2020
14
BBPF Rb 得最佳误码率Pe
Pe 1 2e/41 2e(Eb/N0)/2
Eb10TbAcos2fct2dtA 22 0Tb1cos4fctdtA2 2Tb
Eb00
,EbEb1 2Eb0A4 2Tb
an
m (t)
带宽B
发送端
信道
s2 ASK t
B=Rb 带宽2B n ( t )
带宽2B
BPF
包络检波器
抽样判 aˆ n
决器
输出
r (t)
y (t)
定时信号
图 5.1.3 2ASK包络检波解调框图
rts2A SKtnit
ytAmt
21.07.2020
12
非相干解调
mt
sook t
A
t
1 001
A
1
t
t
Acos2 fct
t ytAmt
sook t
A
t
t
1 001
A
t
21.07.2020
13
• 大信噪比时，系统的误码率：
Pe
1 2
e /4
BPF的输出信噪比
定义信噪比：
2A2n2
A2
(2N0BBPF)
A2 2
接收信号s(t)中“1”码对应码元的平均功
率
Pni f B B P F
N0 2
19
❖ ASK for no ISI
基带基本脉冲
射频基本脉冲
t
pc t
P f p t
HTC f HCC f
hecthetcos2fct
hec t
HRC f
抽样判决
he t
LPF
cos2 fct
H ec f
He f
cos2 fct
射频系统频率特性
基带系统频率特性
21.07.2020
20
当 h e ( t ) 满足无ISI的时域条件时 图中各点波形如图所示：
第5章 基本的数字频带传输
21.07.2020
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
数字频带传输技术——在带通信道上传输数字信号的方法。
单极性NRZ 双极性NRZ
ASK信号 PSK信号 FSK信号
通断键控 或启闭键控
9
✓ 2ASK信号时域表示：
mtangTtnTb
n
1, 依概率p
,
an
0 ,
依概率q
g Tt 基 带 脉 冲 形 状
s2A S K tA m tco s2 fct
复包络: g(t)Am(t)
2ASK信号也可以表示为：
s2ASKt0Acos2fct
,''传 号'' ,''空 号''
令： GfFgt , P gf是 gt的 P S D
s ( t ) 的频谱: S f 1 /2 G f fc G f fc
或功率谱: P s f 1 / 4 P g f f c P g f f c
21.07.2020
7
5.1 2ASK
(2 Amplitude Shift Keying)
21.07.2020
第n个码元
,n1TbtnTb
10
✓ 2ASK信号的产生：
单极性不 归零信号
mt
s2 ASK t
乘法器
Acos2 fct
（a）乘积法
Acos2 fct
载波产生
s2 ASK t
mt
（b）开关法（键控法）
图5.1.2 2ASK调制框图
21.07.2020
11
2. 包络检波解调方法
m t 频带调制
已调带通信号
s t
n t
传输媒介 (信道)
mˆ t 频带调制
数字基带信号
rtstnt
带通信号
21.07.2020
6
已调带通信号:
s(t)a(t)cos[2fct (t)] xc(t)cos2 fct xs(t)sin2fct
Re[g(t)ej2 fct ]
g (t) a (t)ej(t) x c(t) jx s(t)
பைடு நூலகம்
16
5.1.2 功率谱与带宽
s2A S K tA m tco s2 fct
复包络: g(t)Am(t) 单极性NRZ信号
Pg(f)A2 4Tb sinfTfbTb2A 42f
P s(f)1 4[P g(ffc)P g(ffc)]
21.07.2020
17
Psf
Pg f B Rb
f
Rb 0 R b 2 Rb
• 小信噪比时，包络检波器抗噪性能急剧下降，系统无法 正常工作。此称为门限效应。
21.07.2020
15
例5.1 2ASK系统的传输率为5Mbps，接收BPF输出幅度为
223.6mV；高斯噪声的功率谱密度分别为 N0 11010
和 N0 3109。求两种情况下包络检波器输出的最佳误码率。 接收机前端BPF的带宽为第一零点带宽时的误码率
21.07.2020
8
5.1.1 基本原理
2ASK或OOK (二进制幅移键控) ——键控（改变）正弦 载波的振幅来传输0或1符号。
1. 2ASK信号及其调制方法
an
m t
Acos2 fct
s2 ASK t
21.07.2020
图5.1.1 2ASK（或OOK）信号的波形
ON-OFF Keying
图5.0 二元ASK、FSK与PSK的信号波形
21.07.2020
3
本章目录：
5.1 2ASK 5.2 2FSK 5.3 2PSK与2DPSK 5.4 QPSK与DQPSK 5.5 基本频带调制的讨论 5.6 *复包络、等效基带系统与无ISI传输
21.07.2020
4
数字通信系统简化模型
发送设备
BT 2Rb
f
fc Rb f c fc Rb
21.07.2020
18
当作无 ISI 滤波时 (如 作升余弦谱滤波）
接收机须是相干解调
Pg f
f
0 f 0 Bf01
Ps f
BT 2B
2 f0 1 R b 1
f
0 fc B f c fc B
作业：1、2
21.07.2020
信号处理
信 源
格 式 化
信
信
源 加道
编 密编
码
码
信 宿
格 式 化
21.07.2020
信号处理
信
信
源 解道
译 密译
码
码
接收设备
m t
基带信号
脉 冲
频
基带
带调
调制
制
发 st
射 机
噪声
信
道 n t
脉 冲 基 带 检
频 带 解 调
接 收
机 r t
测
基带信号 mˆ t
5
数字载波系统模型：
调制信号 数字基带信号
n 2N 0B B P FN 02R b
A 2 A 2 0 .2 2 3 6 2 2 .5 1 0 9
2n 22 N 02 R b4 N 0 5 1 0 6 N 0
25 , Pe 12e245 9.65104
0.83,
由门限效应可知，系统无法正常工作。（不再用公式计算）
21.07.2020