通信原理第9讲
通信原理 (完整)精选全文
数字通信的主要优点：
(a) 失真的数字信号
(b) 恢复的数字信号
数字信号波形的失真和恢复
数字通信的主要缺点：
➢ 占用带宽大 ➢ 设备复杂 ➢ 同步要求高
宽带通信、压缩编码 VLSI、SOC、ASIC 信号处理技术
应用实例：
➢ 数字传输技术：电话、电视、计算机数据等 信号的远距离传输。
➢ 模拟传输技术：有线电话环路、无线电广 播、电视广播等。
狭义信道
有线信道 无线信道
中长波地波 短波电离层反射 超短波、微波视距传输 超短波、微波对流层散射 卫星中继
编码信道 调制信道
信 源
加 密 器
编 码 器
调 制 器
发 转 换 器
信 道
收 转 换 器
解 调 器
解解 码密 器器
信 宿
发送设备
噪 声
接收设备
广义信道
广义信道
调制信道：
调制器输出端到解调器输入端的所有设备和媒介。 研究调制和解调时，常用调制信道。 连续信道/模拟信道。
eo(t)
e0t htei t nt e0t kt ei t nt
n(t)
n(t): 加性干扰 k(t): 乘性干扰
k t 依赖于网络的特性，k t 反映网络特性对 ei t 的作用。
干扰
加性干扰：本地噪声
始终存在
乘性干扰：非理理想信道 与信号共存
sR t sT tht nt
乘性 加性
增量调制DM
军用、 民用电话
Hale Waihona Puke 差分脉码调制DPCM电视电话、 图像编码
其 他 语 言 编 码 方 式 中低速数字电话 ADPCM、 APC、 LPC
按信号复用方式分类
通信原理 第09章 数据通信规程
在数据链路层上采取必要的控制手段对 数据信息的传输进行控制，使DTE与网 络或DTE与DTE之间能够有效、可靠地 传输数据信息。 数据链路控制规程是实 现链路控制、管理的相关规范、约定和 协议等，本章主要讲述常见的数据链路 通信控制规程，包括异步通信控制规程， BSC、HDLC等。
第9章 数据通信规程
图9-2 YMODEM协议数据帧格式
YMODEM协议不同于XMODEM 协议的地方是，数据块单元长度为1024 个字节。其它数据帧格式和XMODEM 协议一样。和XMODEM协议的其它差 异在于，在YMODEM协议中传输过程 开始后，接收方接收成功的帧并不向发 送方返回ACK，只对接收错误的帧返回 一个NCK，要求此帧重新发送。 YMODEM协议提供了一种批模式，在 此模式下，只有用一条命令就可以同时 传输多个文件。
SYN（Synchronous Idle）同步：用于 建立和保持收发两端的同步，SYN不能 放在DLE之后和与校验码有关系的控制 字符中间。 ETB （End of Transmission Block）数 据分组块传输结束：仅由发送端送出， 但校验码（BCC）仅随其后，但最后一 个信息码组的结束必须使用ETX。
并键入命令：Send FileName,这样就 激活了本地计算机上的Kermit协议。这 时，用户做的工作就完成了，Kermit完 成剩余部分。它在本地计算机上寻找一 个名为“FileName”的文件，并分组， 组的数量取决于文件的大小和每个分组 的大小。
图9.3 Kermit文件的传输
பைடு நூலகம்
在此协议中，以发送端向接收端发送 一初始化帧（S类型）来开始发送一个文件， 此帧通知接收端准备接收帧。S类型的帧和 它的最终确认帧包括了一些参数，如果两个 计算机之间要交换文件，那第它们必须按顺 序同意这些参数，从而使协议能正常工作。 它支持传输7位的ASCII字符，数据块能以 长达96字节的可变长度的分组形式传输， 对每个被传送的分组需要一个确认帧， Kermit协议支持批量文件的传输。Kermit 协议的帧格式如图9-4所示。
《通信原理》(第3版)课件CH9
二、基本概念
◼ 信道编译码 信道编码是使不带规律性或规律性不强的原始数字信
号变为带上规律性或加强了规律性的数字信号 信道译码器则利用这些规律性来鉴别是否发生错误，
或纠正错误。
❖ 差错控制：包括信道编码在内的一切纠正错误手段。 ❖ 差错控制的工作方式
➢ 前向纠错FEC、检错重发ARQ、信息反馈IF、混合纠错HEC
a0
（2）生成矩阵；
（3）此码的全部码字；
（4）此码的最小码距
d
及纠、检错能力；
0
（5）此码的编码效率 。
三、汉明码
汉明码是一种高效率的纠单个错误的线性分组码，其最小码距 d0 = 3。
0 0 1 0
0 0 0 1
a5
a4 a3
a2
a1
=
0 0 0 0
a0
H A = 0n−k n = 7列
监督方程即为约束关系
简记为
1 0 1 1 0 0 0 H = 1 1 1 0 1 0 0
1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1
(n−k) = 7−3 = 4行
输入二进制信息{bi}
比特速率 Rb a3 , a2 , a1, a0
将 k位信息
分为一组
信道 编码器
长度为 k 的信息组
输出{bˆi }
比特速率 Rb
信道 译码器
编码输出 {di}
比特速率 Rc = Rbn / k b6 , b5 , b4 , b3 , b2 , b1, b0
长度为 n 比特的码字
k 比特信息 n − k 监督位
数字 调制器
有噪声 信道
长度为 n 比特的码字
解调输出{dˆi} 比特速率 Rc
通信原理教程(第2版)课后答案12-9
解：由题意， t =120 次/秒， =12.5 ms。 （1） P t 120 12.5 10 3 1.5 。 （2） P0 e t e 1.5 0.223 。
37
kh
课
当 p 最大时，有：
p e 2 P 2 Pe 2 P 0 P
解：由题意， t 6000 30 / 3600 50 次/秒， 500 s ，则系统的归一化总业 务量为
w.
习题 9.10
ww
和重发。每次发送需占用一个 12.5 ms 的时隙。试问： （1） 系统的归一化总业务量等于多少？ （2） 第一次发送就成功的概率等于多少？ （3） 在一次成功发送前，刚好有两次碰撞的概率等于多少？
ww
w.
最多站数。
答： R-ALOHA。 因为纯 ALOHA 与 S-ALOHA 的最大通过量分别为 0.18 和 0.37。 习题 9.6 在一个纯 ALOHA 系统中， 信道容量为 64kb/s， 每个站平均每 10s 发送
一个分组，即使前一分组尚未发出（因碰撞留在缓存器中） ，后一分组也照常产生。 每个分组包含 3000b。若各站发送的分组按泊松分布到达系统，试问该系统能容纳的 解：对于纯的 ALOHA，可用的带宽为： 0.18 64 11.52 kb/s。
P=-ln(0.2)=1.61 p Pe P 1.61 e 1.61 1.61 0.2 0.322
因为 P>1，所有系统过载。
习题 9.12 设一个令牌环形网中的令牌由 10 个码元组成，信号发送速率为 10 多少米？当网中只有 3 个站工作（其他站都关闭）时，需要的最小的电缆总长度为多 解：信号发送速率为 10 Mb/s，则延迟 1 码元的时间为 1/10 us信原理》习题第九章
通信原理樊昌信版9,10章课后答案
9.9 采用13折线A律编码，设最小量化间隔为1个单位，已知抽样脉冲值为+635单位:(1)试求此时编码器输出码组，并计算量化误差;(2)写出对应于该7位码(不包括极性码)的均匀量化11位码。
(采用自然二进制码) 解（1）已知抽样脉冲值它位于第7段序号为3的量化级，因此输出码组为量化误差为635-(512+3*32)=27(2) 对应的11位均匀量化码为010********9-10采用13折线A律编码电路，设接收端收到的码组为“01010011”最小量化间隔为1个量化单位，并已知段内码改用折叠二进码：(l) 试问译码器输出为多少量化单位；(2) 试写出对应于该.7位码(不包括极性码)的均匀量化11位码。
解（1）接收端收到的码组由C1=0知，信号为负值；由段落码知，信号样值位于第6段，起点电平为256,量化间隔为16;由段内码码器输出为C5C6C7C8 =0011 采用折叠码) C5C6C7C8 =0011 采用折叠码，对应自然二进制码为0100可知，信号样值位于第6段的第5级(序号为4)，故译码器输出为256416162328 (/)I=-+⨯+=-（2）均匀量化11位码为001010010009.11采用13折线A律编码，设最小的量化间隔为1个量化单位，已知抽样脉冲值为-95量化单位：(1)试求此时编码器输出码组，并计算量化误差;(2)试写出对应于该7位码(不包括极性码)的均匀量化11位码。
解（1）因为样值为负值.所以极性码又因64 < 95 < 128，所以码组位于第四段，段落码为量化间隔为4。
由于95=64 +7 *4 +3,所以段内码为故编码器输出为量化误差为3个单位。
(2)对应的均匀量化11位码为（92=64 +7 *4）9.13 对10路带宽均为300Hz-3400Hz的模拟信号进行PCM时分复用传输。
设抽样速率为8000Hz，抽样后进行8级量化，并编为自然二进制码，码元波形是宽度为 的矩形脉冲，且占空比为1。
通信原理教案9-1
第9 章差错控制编码（第一讲）目的要求：1、了解差错控制编码的概念、基本原理及差错控制方式；2、掌握码长、码重、码距、编码效率及纠检错能力与最小码距的关系；3、了解常用的简单差错控制编码的纠、检错原理。
差错控制编码的基本原理一、差错控制编码的基本概念数字信号在传输过程中，加性噪声、码间串扰等都会产生误码。
为了提高系统的抗干扰性能，可以加大发射功率，降低接收设备本身的噪声，以及合理选择调制、解调方法等。
若仍不能满足要求，就需采用差错控制编码技术。
差错控制编码，又称为信道编码，纠错编码。
其基本思路是：在发端被传输的信息序列中附加一些监督码元，这些监督码元与信息码元之间以某种确定的规则相互关联。
接收端按照既定的规则检验监督码元与信息码元之间的关系，一旦传输出错，这种关系将被破坏，从而可以发现错误，乃至纠正错误。
信道编码与信源编码不同。
信源编码是为了提高数字信号的有效性以及为了使模拟信号数字化而采取的编码。
信道编码是为了降低误码率，提高数字通信的可靠性而采取的编码。
二、差错控制方式差错控制方式有以下几种：（1）检错重发方式，又称为自动请求重传方式，记作ARQ(Automatic Repeat Request)。
其特点是译第9-1 页内容方法与手段码设备简单，对突对突发错误和信道干扰较严重时有效，但需要反馈信道，而且实时性差。
（2）前向纠错方式。
记作FEC(Forword Error Correction)。
其特点是单向传输，实时性好，但译码设备较复杂。
（3）混合纠错方式。
记作HEC(Hybrid Error Correction)，是FEC 和ARQ方式的结合。
其特点是具有自动纠错和检错重发的优点，可达到较低的误码率，因此，近年来得到广泛应用。
（4）反馈校验方式。
记作IF(Information Feedback)，其特点是设备简单，但需要反馈信道，而且传输效率低。
ARQ方式又分为：停发等候重发系统、返回重发系统和选择重发系统。
通信原理 课件 第9章.ppt
奈奎斯特速率。与此相应的最大抽样时间间隔称为奈奎斯特 间隔。
12
第9章模拟信号的数字传输
恢复原信号的方法：从上图可以看出，当fs 2fH时，用一个 截止频率为fH的理想低通滤波器就能够从抽样信号中分离出 原信号。从时域中看，当用抽样脉冲序列冲激此理想低通滤 波器时，滤波器的输出就是一系列冲激响应之和，如下图所 示。这些冲激响应之和就构成了原信号。
（D/A）。
2
第9章模拟信号的数字传输
模数变换：对模拟信号首先进行抽样，使其成 为一系列离散的样值序列，然后对这些抽样值的 大小进行离散量化，最后将量化后的样值编成有 限位的数字序列。
数模变换：对接收到的数字序列先进行译码， 恢复出原来的样值序列，再让其通过低通滤波器， 还原出发端的模拟信号。
3
第9章模拟信号的数字传输
fs
2 fL j
17
第9章模拟信号的数字传输
若最高频率fH表示为: fH=nB+kB, 0＜k＜1 因为, n=j+1，能恢复出原信号m(t)的最小抽样速率为：
fs
2 fH 2(nB kB) 2B(1 k )
j1
n
n
按照上式画出的fs和fL关系曲线示于下图：
fs 4B 3B 2B B
0
B
2B 3B 4B 5B 6B
Ms( f )
1 M(f)
T
n
( f nfs )
上式中的卷积，可以利用卷积公式：
f (t) (t) 进行计算，得到
f ( ) (t )d f (t)
1
Ms( f )
M( f )
T
n
樊昌信《通信原理》(第7版)章节题库(数字信号的最佳接收)【圣才出品】
第9章 数字信号的最佳接收一、选择题设加性高斯白噪声的单边功率谱密度为n 0，输入信号能量为E ，则匹配滤波器在t ＝T 时刻输出的最大信噪比为（ ）。
A ．02En B ．0E n C ．02E n D ．4E n 【答案】C【解析】匹配滤波器在t ＝T 时刻输出的最大信噪比为()00max 02s T E r N N ==。
二、填空题1．按照最大似然准则设计的接收机能使______达到最小。
【答案】差错概率【解析】按照最大似然准则和最大后验概率准则判决都可以得到理论上最佳的误码率，即使接收机的差错概率达到最小。
2．对二进制确知信号进行最佳接收时，最佳信号形式是______。
【答案】使ρ＝－1的信号形式【解析】对二进制确知信号进行最佳接收时，误码率是互相关系数ρ的函数：12e P erfc =，当ρ＝－1时，误码率最小，即12e P ，且此时有最佳信号形式：s 1（t ）＝－s 2（t ）。
3．2PSK 信号的互相关系数ρ＝______；2ASK 信号ρ＝______。
【答案】ρ＝－1；ρ＝0【解析】当两种码元相反，ρ＝－1时，误码率最小，所以2PSK 的相关系数为－1。
当两码元正交，ρ＝0时，所以2ASK 的相关系数为0。
4．在2ASK 、2FSK 和2DPSK 这三种信号中，______是等能量信号；______是非等能量信号。
【答案】2FSK 和2DPSK ；2ASK【解析】对于数字基带传输系统，双极性信号是等能量信号，单极性信号是非等能量信号。
5．匹配滤波器是基于 ______准则来设计的。
【答案】最大输出信噪比【解析】匹配滤波器的设计初衷是为了使抽样时刻上线性滤波器的输出信号噪声比最大。
6．若输入信号s （t ）的频谱函数为S （ω），则匹配滤波器的传输函数为______，单位冲激响应为______。
【答案】7．设高斯白噪声的单边功率谱密度为n 0，输入信号的能量为E ，则匹配滤波器在t ＝T 时刻输出的最大信噪比为______。
通信原理II第9次课课件
10.6.3卷积码的解析描述1. 生成矩阵图10.6.1中，输入移存器每一单元与模2加法器之间的连接规则，可以由卷积码的生成矩阵所确定。
设()N k n ,,卷积码在某一时刻j 以及j 之前1-N 个时刻的输入信息段分别是()j k j j j m m m M ,,2,1 =()1,1,21,11----=j k j j j m m m M()1,1,21,11+-+-+-+-=N j k N j N j N j m m m M则时刻j 的输出码组()j n jj j y y y Y ,,2,1 =可以表示成1211G M G M G M Y j j N N j j +++=-+- （10.6.14）式中，1G ，…，l G ，…N G 是n k ⨯阶矩阵，称为生成子矩阵。
⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=l n k l k l k l n l l l n l l l g g g g g gg g g G ,2,1,,22,21,2,12,11,1 N l ,,2,1 = （10.6.15）生成子矩阵的物理意义是很清楚的，它代表时刻j 第l 个信息组对时刻j 输出码组的影响。
具体地讲，生成子矩阵中元素l m i g ,表示了输入移存器中第l 组（每组k 个输入信息比特）第i 个寄存单元（k 比特中第i 比特）的输出与（每组n 个输出比特中）第m 个模2加法器的输入端的连接关系，1,=l m i g 表示有连接线；0,=l m i g 则无连接线。
若输入信息序列无限长，即从0时刻起有持续的编码，输出码组序列是无限长右边序列，则卷积码的生成矩阵可写成半无限矩阵⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=∞ 000000321321321N N N G G G G G G G G G G G G G （10.6.16）例10.6.3 (3,1,3)卷积码编码器如图10.6.2所示。
试写出生成矩阵G ，如果输入信息序列是（110101…），求输出码组序列。
通信原理(陈启兴版)第9章课后习题答案(DOC)
第9章差错控制编码9.1 学习指导9.1.1 要点差错控制编码常称为纠错编码，或信道编码，其基本思想是在发送端根据一定的规律在待发送的信息码元中加入监督码元，接收端就可以利用监督码元与信息码元的关系来发现或纠正错误，其实质就是通过牺牲有效性来换取可靠性的提高。
本章的要点有差错控制技术和编码分类；最小码距与纠检错能力；线性分组码的生成、监督和纠错；循环码的生成多项式、生成矩阵、编码和译码；卷积码的矩阵、多项式和图形描述方法。
1. 差错控制技术对于不同类型的信道，应该采用不同的差错控制技术。
差错控制技术主要有以下四种。
(1) 检错(error detection)重发(retransmission)：在发送码元序列中加入差错控制码元，接收端利用这些码元检测到有错码时，利用反向信道通知发送端，要求发送端重发，直到正确接收为止。
所谓检测到有错码，是指在一组接收码元中知道有一个或一些错码，但是不知道该错码应该如何纠正。
在二进制系统中，这种情况发生在不知道一组接收码元中哪个码元错了。
因为若知道哪个码元错了，将该码元取反即能纠正，即将错码“0”改为“1”或将错码“1”改为“0”就可以了，不需要重发。
在多进制系统中，即使知道了错码的位置，也无法确定其正确取值。
采用检错重发技术时，通信系统需要有双向信道传送重发指令。
(2)前向纠错(Forward Error Correction)：这时接收端利用发送端在发送码元序列中加入的差错控制码元，不但能够发现错码，还能将错码恢复其正确取值。
在二进制码元情况下，能够确定错码的位置，就相当于能够纠正错码。
采用FEC时，不需要反向信道传送重发指令，也没有因反复重发而产生的时延，故实时性好。
但是为了能够纠正错码，而不是仅仅检测到错码，和检错重发相比，需要加入更多的差错控制码元。
故设备要比检测重发设备复杂。
(3)反馈(feedback)校验(check out)：这时不需要在发送序列中加入差错控制码元。
通信原理第九章
(4) 网同步。 在获得了以上讨论的载波同步、位同步、群同步之后， 两点间的数字通信就可以有序、准确、可靠地进行了。然而， 随着数字通信的发展，尤其是计算机通信的发展，多个用户 之间的通信和数据交换，构成了数字通信网。显然，为了保 证通信网内各用户之间可靠地通信和数据交换，全网必须有 一个统一的时间标准时钟，这就是网同步的问题。
1 m ( t ) cos θ 2 1 v 6 = m ( t ) sin θ 2 v5 =
v5、v6相乘产生误差信号:
1 2 v d = m ( t ) sin 2θ 8
当m(t)为矩形脉冲的双极性数字基带信号时， 2 (t ) = 1 。 即 m 使m(t)不为矩形脉冲序列，式中的 m 2 (t ) 可以分解为直流和交流 分量。由于锁相环作为载波提取环时， 其环路滤波器的带宽设 计的很窄，只有m(t)中的直流分量可以通过，因此vd可写成
vd = K d sin 2θ
如果我们把图 9 - 3 中除环路滤波器（LF）和压控振荡器 （VCO）以外的部分看成一个等效鉴相器（PD），其输出vd正 是我们所需要的误差电压。
它通过环路滤波器滤波后去控制VCO的相位和频率，最 终使稳态相位误差减小到很小的数值，而没有剩余频差（即 频率与ωc同频）。此时VCO的输出v1=cos(ωct+θ)就是所需
一、直接法
9.2 .2信号中不包含载频分量时的 载频提取
直接法也称自同步法。这种方法是设法从接收信号中提取 同步载波。有些信号，如DSB-SC、PSK等，它们虽然本身不 直接含有载波分量，但经过某种非线性变换后，将具有载波的 谐波分量，因而可从中提取出载波分量来。下面介绍几种常用 的方法。 1. 平方变换法和平方环法 平方变换法和平方环法 此方法广泛用于建立抑制载波的双边带信号的载波同步。 设调制信号m(t)无直流分量，则抑制载波的双边带信号为
精简版第九章循环码PPT课件
2020/9/26
通信原理II讲义
5
什么是循环码？
请注意“线性”和“循环”本身是不相干的事 情，我们对循环码的定义已经包括了线性特性。 在下页表所列的4种(3,2)码中，只有第一种符 合我们对循环码的定义。
2020/9/26
通信原理II讲义
6
信息 00 01 10 11
2020/9/26
什么是循环码？
c8=1011100
2020/9/26
通信原理II讲义
3
什么是循环码？
例如c3=(0101110)循环移一位是c8=(1011100)， 再循环移一位是c7=(0111001)。
2020/9/26
通信原理II讲义
4
什么是循环码？
c3 c2
c4
c8 c7
c6 c5
c1
(a ) (7 ,3 )循 环 码 的 码 字 循 环 关 系
n 1
cx c n 1 xn 1 c n 2 xn 2 ... c 1 x c 0c ixi
i 0
2020/9/26
通信原理II讲义
12
循环性
码字 Ccn1cn2...c1c0 的循环左移1位为
C1cn2...c1c0cn1
其码多项式
c 1 x c n 2 x n 1 ...c 1 x 2 c 0 x c n 1
但g’(x)的次数小于g1(x),g2(x)，与假设矛盾。
2020/9/26
通信原理II讲义
16
循环码的性质
设 gx g r 1 x r 1 g r 2 x r 2 ... g 1 x g 0
则根据循环性和线性性
fx f0 f1 x ... fn r x n rg x
通信原理第9章 数字信号的最佳接收
(9.1 - 16)
fs1(y)和fs2(y)的曲线如图 8 - 2 所示。
若在观察时刻得到的观察值为yi，可依概率将yi判为r1或r2。 在yi附近取一小区间Δa，yi在区间Δa内属于r1的概率为
q1 a fs1(y)dy
(9.1 - 17)
9.1 最小差错概率接收准则
第9章 数字信号的最佳接收
根据fs1(y)和fs2(y)的单调性质， 在图 9 - 3 中y坐标上可以找 到一个划分点y′0 。在区间(-∞, y′0， q1＞q2；在区间(y′0, ∞)， q1＜q2。 根据图 9- 3所分析的判决原理，当观察时刻得到的观 察值yi∈(-∞, y′0)时，判为r1出现；若观察时刻得到的观察值 yi∈(y′0, ∞)时，判为r2出现。
由于fs1(y)和fs2(y)的单调性质，图 9 - 2 所示的判决过程 可以简化为图 9 - 3 所示的判决过程。
9.1 最小差错概率接收准则
第9章 数字信号的最佳接收
r1 fs1( y)
P
r2
fs2( y) P
a1 y′0
a2
y
图 9 – 3 判决过程示意图 9.1 最小差错概率接收准则
第9章 数字信号的最佳接收
概率愈小愈好。
在噪声干扰环境中，按照何种方法接收信号才能使得错 误概率最小？我们以二进制数字通信系统为例分析其原理。
在二进制数字通信系统中，发送信号只有两种状态，假
设发送信号s1(t)和s2(t)的先验概率分别为P(s1)和P(s2)，s1(t)和
s2(t)在观察时刻的取值分别为a1和a2，出现s1(t)信号时y(t)的概
在数字通信中，最常采用的最佳准则是输出信噪比最大准 则和差错概率最小准则。
第九章 通信原理PPT课件
2
00 1
01 0
1
00 0
011
0
折叠二进制码对小信号的抗噪性能强，大信号反之，由于语
音信号小电压出现的概率较大，所以折叠码有利于减小语音信号
的平均量化噪声。
11
9.5 脉冲编码调制
格雷二进码 表示方法:
任何相邻电平的码组只有一位码位不同，即相邻码字 的距离恒为1。
除极性码外，绝对值相等时，其幅度码相同，故又称 反射二进码。
9.5
3位编码器（均匀量化），其输入信号抽样脉冲值在-0.5和7.5之间。
现在共有3个不同的Iw值，表示量化值的二进制码有3位，即c1c2c3。它 们能够表示8个十进制数，从0至7。
量化值
c1
c2
c3
0
0
0 0.5 0
1
0
0
1
1.5
2
0
1 2.5 0
3 3.5 0
1
1
4
1
0
0
4.5
5
1 5.5 0
M=2N 在语音通信中，通常采用8位的PCM编码就能够保证满意 的通信质量。我国采用的是8位编码的A律13折线PCM 编码。
14
9.5 脉冲编码调制
若把自然二进码从低位到高位依次给以2倍的加权，就可 变换为十进数。如设二进码为(an-1, an-2, …, a1, a0)
则D=an-12n-1+an-22n-2+…+a121+a020 便是其对应的十进数（表示量化电平值）。 特点: 编码简单、易记，而且译码可以逐比特独立进行。
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9.5 脉冲编码调制
特点: （1）相邻码之间只有一个码字不同，这样误一位码造
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• Te=Ta+(L-1)Tk+Lter • 可以看到如果要减小卫星系统的等效噪温，需要减小L和Ter。
典型的Ter
国际上LNA性能大致如下： 4GHz，
氦制冷参量放大器，其T为15K左右，但结构复杂； 热 电 制 冷 的 参 量 放 大 器 ， 35 － 40K ， 增 益 大 于 60dB，且结构简单，因此得到广泛应用； 热电制冷的场效应管放大器，79－90K，很有发展前 途 隧道二极管放大器及晶体管放大器，500K以上
4 Rhf 2 N ( f ) = hf / kT (V / Hz ) e −1
热噪声功率谱密度
4 Rhf 2 N ( f ) = hf / kT (V / Hz ) e −1
其中
T为物体的绝对温度； h为普朗克常数，6.6254×10-34(J.s) k 为玻尔茨曼常数，1.38054×10Hale Waihona Puke 23（J/K）第九讲 噪声
Gwb@
噪声来源
热噪声 太阳辐射 宇宙辐射 其他
电火花、电磁泄漏、电磁辐射等
（注：除了热噪声外，其他的噪声在一定 条件下是可以认为消除的）
热噪声
电子热运动造成 分析和实验表明
阻值为R的电阻两端所呈现的热噪声电压呈高 2 斯分布，其均值为0，方差为 2 (π kT ) ， R 其单边功率谱密度为 3h
输出噪声功率谱密度
匹配
R
No ( f ) =
R
hf e
hf / kT
输出噪声功率谱密度为N(f)/4R
(V −1
2
/ Hz )
大部分温度和频带下
N 0 = kT
290k N0＝-174dBm/Hz
等效噪声温度Te
信号经过网络时，除了输入端的噪声经过网络， 另外网络本身也产生热噪声，因此输出端的热噪 声变多了。 将网络内部产生的噪声在输入端等效成一个具有 一定温度的热噪声通过无噪的网络，该等效温度 即为等效噪声温度。等效噪声温度表示了一个网 络的内部噪声情况。 P
（注：当匹配电阻不在常温下时，不能使用噪 声系数，而应该使用等效噪温）
So GSi GS i Si 1 Si 1 = = = = N o GN i + Pn GkTi B + GkTe B N i 1 + Te N i F Ti
噪声系数F与等效噪温Te的关系
表示了网络内部噪声的情况
Te F = 1+ T0
级联网络的等效噪温
计算公式
T e = T e1 +
其中
T e2 G1
+
T e3 G 1G 2
+ ...
Tei是第i级网络的等效噪温， Gi是第i级网络的增益 思考：换成噪声系数的表示形式？
天线等效噪温Ta
天线噪声通过馈线进入接收机，当馈线损耗足够小、 接收机采用了LNA后，天线噪声就限制了接收系统噪 声的进一步降低。 天线噪温的定义为 Ta＝Pa/kB
n
Te = 设内部产生噪声功率 P = kTe BG n kBG 为 ， ，其中G为网络增益。 通常无源网络可以通过计算各电阻在工作温度下产生 的噪声，然后根据电路等效得到输出的噪声功率，但 是对于有源网络的噪声分析就复杂多了。
噪声系数F
噪声系数F=(S/N)i/(S/N)o F的定义是：若一个电阻与线性网络匹配连 接，当该电阻处于室温（290K）下，输入 信噪比与输出信噪比的比值。
12GHz段
低温参量放大器，45K 常温参量放大器150K以上 场效应管放大器约为300K。
无线通信中的典型参数
GSM基站接收机的噪声系数为10dB左右
馈线的噪声系数
在匹配的情况下，馈线的噪声系数为
F=L 其中，L是馈线损耗（功率）
卫星通信中的等效噪温
以卫星通信接收机的输入端作为参考点
Te=Ta/L+(1-1/L)Tk+Ter 这里
• • • • Ta是天线等效噪温 L是馈线损耗 Tk是馈线环境温度 Ter是接收机等效噪温
以馈线输入点作为参考点的等效噪温为
• （1） • （2） 天线固有的电阻特性损耗引起的噪声 太阳系噪声
其中Pa是在B带宽内天线在匹配情况下所接收到的噪声功 率，该噪声功率来源与热噪声不同，它可以是
• 该部分噪声与太阳活动、天线仰角、方向等均有关系
• （3） 宇宙噪声 • （4） 大气噪声及降雨噪声 • （5）地面噪声
典型值：
• 12GHz,线极化,1.8m天线，仰角为30度以上时等效噪温为30K • 4GHz，圆极化，30m天线，仰角大于30度时等效噪温约为22K。