通信原理课件第9讲 基带传输：低通接收、匹配滤波器、匹配接收
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匹配滤波器匹配滤波器
(i=1, 2, …, m)
由于n(t)是均值为零， 方差为σ2n的高斯过程，则当出现 信号si(t)时, y(t)的概率密度函数fsi(y)可表示为
? fsi ( y)? (
1
2??
n )k
exp ??? ?
1 n0
T 0
[
y(t)
?
si
(t)]2
dt
?(i ? 1,2,..., m)
fsi(y)称为似然函数，它是信号统计检测的第二数据。
s(t)
h(t)
即匹配滤波器的单位冲激响应为
h (t ) = Ks (t0 - t )
O
T
t
O
t0
t
式(8.1 - 16)表明，匹配滤波器的单位冲激响应h(t)是输入信号 s(t)的镜像函数，t0为输出最大信噪比时刻。
对于因果系统， 匹配滤波器的单位冲激响应h(t)应满足:
h(t) = ì??í??0Ks(t0 - t)
瓦兹(Schwartz)不等式可以容易地解决该问题。
施瓦兹不等式为
蝌 ? 1
ゥ
2
X(w)Y(w)dw
￡
1
2
X(w) dw
1
?
2
Y(w) dw
2p - ?
2p ?
2p ?
X(ω)=KY*(ω) 等式才能成立。 K为任意常数
令X(ω)=H(ω)， Y(ω)=S(ω)ejωt0可得
ro =
ò 1
￥
2
H (w)S(w)e jwt0 dw
n0
例[ 8 - 1］设输入信号如下，试求该信号的匹配滤波器传
输函数和输出信号波形。
s(t) = ì??í??10
北邮通信原理课件 (9)(全)
a. 在检测的前后窗口的参考音能量大 小,若两窗口能量均大于某个门限时,同 步处于跟踪模糊区内,就自动向固定方向 调一个样点,使同步头脱离跟踪模糊区. b. 在条件①不满足的条件下,检测两 窗口内参考音能量差值,依据前述准则判 别.
(3) Doppler
在通信过程中,由于多种因素的影响 会导致频率漂移,若不对此进行校正,将
在误码率为10 -2 的情况下采用该种校 验方式后,其误码率小于10 -11,可以认为 是无差错传输.另外采用了 S-ARQ技术, 即重发有错的小组,大大地提高了通过率. 另外在ARQ工作方式下,实现了自动 降速的功能,共分为两档:300bit/s以上及 150bit/s以下.在每一挡下,通信速率可以 根据信道的实际情况实现自动的速率升降, 以获得大的通过率.
(1) 电离层的衰耗随时间变化及多 径效应所引起的衰落. (2) 多径效应所引起的波形展宽.
(3) 电离层快速运动和反射层高度 变化所引起的多普勒频移.
一般情况下,短波高速数字通信系统
框图如图9-1所示.
图9-1 短波无线数字通信系统框图
9.2 TCT-301短波高速调制解 调器的基本原理
图9-2和图9-3分别是短波高速 调制解调器的发送端和接收端的 原理框图.
3. 群同步建立,位同步跟踪,
(1)
这里所指的群同步是指译码同步.在 位同步建立之后,抽样的位置确定了.
(2)
在通信过程中,由于时钟等各种因素 的影响,位同步的位置会发生变化,如果 不跟踪其变化,则在通信建立一段时间之 后因同步位置丢失而导致通信中断.
① 上下帧相位突跳点附近有比较好的 线性关系, Diff>0, Diff=0, Diff<0,同步滞后. ② 上,下帧相位突跳点同时位于两窗 口内,则存在一个同步跟踪的模糊区.
《通信原理》课件
《通信原理》PPT课件
在这份PPT课件中，我们将深入探讨通信原理的重要概念和技术。通过精美的 图片和易于理解的内容，帮助您全面了解通信系统的基本原理和调制解调技 术及其应用，以及信道编码、纠错编码和多址技术。
课程介绍
1 课程内容概述
探讨通信系统基本原理、调制解调技术、信道编码与纠错技术以及多址技术。
讨论传输介质的选择和不 同的编码技术对数据传输 的影响。
调制与解调技术
1 调制技术原理
介绍调制技术的基本原理，包括模拟调制和 数字调制。
2 调制方式与特点
比较不同调制方式的优缺点，包括调幅、调 频和调相。
3 解调技术原理
探讨解调技术的原理和实现方法，包括同步 技术和解调器的设计。
4 解调方法与应用
多址技术
1 多址技术基本原理
说明多址技术在实现多用户并行通信中的基 本原理和应用。
2 分时多址技术
介绍分时多址技术的工作原理和应用领域， 包括时分多址和码分多址。
运营商课程合作
我们的愿景
为运营商培养专业人才，提供 领先的通信技术培训和支持。
课程特色
由资深专家授课，结合实际案 例和实践经验，加深学生对通 信原理的理解。
合作机会
欢迎运营商与我们合作，共同 推进通信行业的发展。
总结
本PPT课件深入浅出地介绍了《通信原理》的关键概念和技术。希望通过这次 学习，您能够全面了解通信系统的原理和技术，并能够应用到实际工作中。
讨论不同场景下的解调方法和实际应用，如 调幅解调、调频解调和调相解调。
信道编码与纠错技术
1 信道编码原理
介绍信道编码的基本原理和作用，以及不同类型的编码方法。
2 奇偶校验及海明码
讲解奇偶校验和海明码的原理，以及如何通过纠错编码提高数据传输的可靠性。
在这份PPT课件中，我们将深入探讨通信原理的重要概念和技术。通过精美的 图片和易于理解的内容，帮助您全面了解通信系统的基本原理和调制解调技 术及其应用，以及信道编码、纠错编码和多址技术。
课程介绍
1 课程内容概述
探讨通信系统基本原理、调制解调技术、信道编码与纠错技术以及多址技术。
讨论传输介质的选择和不 同的编码技术对数据传输 的影响。
调制与解调技术
1 调制技术原理
介绍调制技术的基本原理，包括模拟调制和 数字调制。
2 调制方式与特点
比较不同调制方式的优缺点，包括调幅、调 频和调相。
3 解调技术原理
探讨解调技术的原理和实现方法，包括同步 技术和解调器的设计。
4 解调方法与应用
多址技术
1 多址技术基本原理
说明多址技术在实现多用户并行通信中的基 本原理和应用。
2 分时多址技术
介绍分时多址技术的工作原理和应用领域， 包括时分多址和码分多址。
运营商课程合作
我们的愿景
为运营商培养专业人才，提供 领先的通信技术培训和支持。
课程特色
由资深专家授课，结合实际案 例和实践经验，加深学生对通 信原理的理解。
合作机会
欢迎运营商与我们合作，共同 推进通信行业的发展。
总结
本PPT课件深入浅出地介绍了《通信原理》的关键概念和技术。希望通过这次 学习，您能够全面了解通信系统的原理和技术，并能够应用到实际工作中。
讨论不同场景下的解调方法和实际应用，如 调幅解调、调频解调和调相解调。
信道编码与纠错技术
1 信道编码原理
介绍信道编码的基本原理和作用，以及不同类型的编码方法。
2 奇偶校验及海明码
讲解奇偶校验和海明码的原理，以及如何通过纠错编码提高数据传输的可靠性。
数字基带传输系统PPT课件(通信原理)
,最高频带利
设系统频带为W (赫), 则该系统无码间 干扰时的最高传输速率为2W (波特)
21
当H(ω)的定义区间超过
时,满足
奈奎斯特第一准则的H(ω)不只有单一的解.
22
将
圆滑处理(滚降),只要
对W1呈奇对称,则 一准则.
满足奈奎斯特第
滚降因数
23
按余弦滚降的 表示为
当α=1时, 带宽比α=0加宽一倍, 此时,频带利用率为1B/Hz 24
译码:V是表示破坏极性交替规律的传号,V是破坏点,译码时,找 到破坏点,断定V及前3个符号必是连0符号,从而恢复4个连0码, 再将-1变成+1,便得到消息代码.
13
5.3 基带脉冲传输与码间干扰
基带系统模型
d(t)
GT（ω）
C（ω） s(t)
发送滤波器 传输信道
发送滤波器输入
r(t)
+ GR（ω）
破坏极性交替
AMI码含有冗余信息，
规律
具有检错能力。
缺点 与信源统计特性有关，功率谱形状 随传号率（出现“1”的概率）而变化。
出现连“0”时，长时间不出现电平 跳变，定时提取困难。
11
归一化功率谱
P=0.5 P=0.4
HDB3 AMI
1
fT
能量集中在频率为1/2码速处,位定时频率(即码速频率)分量 为0,但只要将基带信号经全波整流变为二元归零码,即可得 12 位定时信号.
第k个接收 基本波形
17
码间干扰
随机干扰
5.4 无码间干扰的基带传输特性
基带传输特性
识别
h(t) 为系统
的冲激响应
18
当无码间干扰时, 对h(t)在kTs抽样,有:
通信基本原理PPT课件
一、 通信系统的组成
1. 通信的基本概念
通信：把信息从一地有效地传递到另一地的全过程。
2. 通信系统模型
2021/3/9
1
3. 模拟通信系统和数字通信系统模型
3.1. 模拟通信系统模型
2021/3/9
2
3.2. 数字通信系统模型
2021/3/9
3
3.3.数字通信系统与模拟通信系统的性能比较
• 数字传输的抗干扰能力强，噪声不积累。 • 数字系统可采用差错控制编码改善传输质量。 • 数字系统中便于做加密处理； • 数字通信系统适合传输、交换多种信息。 • 数字通信系统便于集成化。 • 数字信号占用的频带宽。 • 数字通信系统对同步要求高，系统设备比较复杂。
基站子系统(BSS)在移动台(MS)和移动网子系统(NSS)之 间提供和管理传输通路，特别是包括了MS与GSM系统的 功能实体之间的无线接口管理；NSS是整个GSM系统的 控制和交换中心，它负责所有与移动用户有关的呼叫接续 处理、移动性管理、用户设备及保密管理等功能，并提供 GSM系统与其它网络之间的连接；MS、BSS和NSS组成 GSM系统的实体部分，操作支持子系统(OSS)为网络运营 商提供一种手段用来控制和维护这些实际运行部分。
光发送电路的作用是把电信号变换成光信号，并耦合到 光纤中传输。
2021/3/9
25
1.2. 光发送机的光发送电路
1.2.1.光发送电路的组成 光发送电路主要包括波形预处理、光源驱动、光功率
自动控制(APC)、光源工作温度自动控制(ATC)、光源组件、 告警等部分。 1.2.2.光源组件
光源组件的作用是产生作为光载波的光信号。光源 组件采用LD（激光器）和LED（发光二极管）。 1.2.3.光调制
1. 通信的基本概念
通信：把信息从一地有效地传递到另一地的全过程。
2. 通信系统模型
2021/3/9
1
3. 模拟通信系统和数字通信系统模型
3.1. 模拟通信系统模型
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2
3.2. 数字通信系统模型
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3
3.3.数字通信系统与模拟通信系统的性能比较
• 数字传输的抗干扰能力强，噪声不积累。 • 数字系统可采用差错控制编码改善传输质量。 • 数字系统中便于做加密处理； • 数字通信系统适合传输、交换多种信息。 • 数字通信系统便于集成化。 • 数字信号占用的频带宽。 • 数字通信系统对同步要求高，系统设备比较复杂。
基站子系统(BSS)在移动台(MS)和移动网子系统(NSS)之 间提供和管理传输通路，特别是包括了MS与GSM系统的 功能实体之间的无线接口管理；NSS是整个GSM系统的 控制和交换中心，它负责所有与移动用户有关的呼叫接续 处理、移动性管理、用户设备及保密管理等功能，并提供 GSM系统与其它网络之间的连接；MS、BSS和NSS组成 GSM系统的实体部分，操作支持子系统(OSS)为网络运营 商提供一种手段用来控制和维护这些实际运行部分。
光发送电路的作用是把电信号变换成光信号，并耦合到 光纤中传输。
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1.2. 光发送机的光发送电路
1.2.1.光发送电路的组成 光发送电路主要包括波形预处理、光源驱动、光功率
自动控制(APC)、光源工作温度自动控制(ATC)、光源组件、 告警等部分。 1.2.2.光源组件
光源组件的作用是产生作为光载波的光信号。光源 组件采用LD（激光器）和LED（发光二极管）。 1.2.3.光调制
通信原理ppt课件
移动通信系统组成
详细描述移动通信系统的各个组成部分，包括基站、移动终端、 网络设备等。
移动通信工作原理
阐述移动通信的工作原理，包括信号的发射、传输和接收过程， 以及移动终端如何实现移动通信。
有线通信系统
有线通信概述
介绍有线通信的基本原理、特点和应用领域。
有线通信系统组成
详细描述有线通信系统的各个组成部分，包括电 话线、光纤、交换机等。
多进制解调
在接收端使用相应的算法将接收到的波形还原为原始的数字 信号。
数字通信的优缺点
优点 抗干扰能力强：数字信号在传输过程中不易受到干扰，能够保证信息的准确传输。
保密性好：数字通信可以通过加密技术保证信息的安全性。
数字通信的优缺点
• 便于存储和复制：数字信号可以方便地存储和复制，不会因传输而损失信息。
有线通信工作原理
阐述有线通信的工作原理，包括信号的传输和接 收过程。
计算机网络通信系统
计算机网络概述
介绍计算机网络的基本概念、发展历程和应用领域。
计算机网络组成
详细描述计算机网络的各个组成部分，包括路由器、交换机、服务 器等。
计算机网络工作原理
阐述计算机网络的工作原理，包括信号的传输和接收过程，以及如何 实现网络通信。
STEP 03
周期性
模拟信号通常具有周期性 ，可以通过傅里叶变换将 其分解为不同频率的正弦 波。
模拟信号在传输过程中满 足线性叠加原理，即不同 频率的信号可以相互叠加 。
调幅调制与解调
调幅调制
将需要传输的消息信号与载波信号相乘，得到调幅波信号，实现将消息信号加载到载波 信号上的过程。
解调
通过将调幅波信号再次与载波信号相乘，得到原始的消息信号，实现从调幅波中提取出 消息信号的过程。
详细描述移动通信系统的各个组成部分，包括基站、移动终端、 网络设备等。
移动通信工作原理
阐述移动通信的工作原理，包括信号的发射、传输和接收过程， 以及移动终端如何实现移动通信。
有线通信系统
有线通信概述
介绍有线通信的基本原理、特点和应用领域。
有线通信系统组成
详细描述有线通信系统的各个组成部分，包括电 话线、光纤、交换机等。
多进制解调
在接收端使用相应的算法将接收到的波形还原为原始的数字 信号。
数字通信的优缺点
优点 抗干扰能力强：数字信号在传输过程中不易受到干扰，能够保证信息的准确传输。
保密性好：数字通信可以通过加密技术保证信息的安全性。
数字通信的优缺点
• 便于存储和复制：数字信号可以方便地存储和复制，不会因传输而损失信息。
有线通信工作原理
阐述有线通信的工作原理，包括信号的传输和接 收过程。
计算机网络通信系统
计算机网络概述
介绍计算机网络的基本概念、发展历程和应用领域。
计算机网络组成
详细描述计算机网络的各个组成部分，包括路由器、交换机、服务 器等。
计算机网络工作原理
阐述计算机网络的工作原理，包括信号的传输和接收过程，以及如何 实现网络通信。
STEP 03
周期性
模拟信号通常具有周期性 ，可以通过傅里叶变换将 其分解为不同频率的正弦 波。
模拟信号在传输过程中满 足线性叠加原理，即不同 频率的信号可以相互叠加 。
调幅调制与解调
调幅调制
将需要传输的消息信号与载波信号相乘，得到调幅波信号，实现将消息信号加载到载波 信号上的过程。
解调
通过将调幅波信号再次与载波信号相乘，得到原始的消息信号，实现从调幅波中提取出 消息信号的过程。
《通信原理》课件
互联网通信技术及应用
互联网通信技术
01
介绍互联网通信技术的发展历程，包括TCP/IP协议、路由器、
交换机等关键技术的特点和作用。
互联网通信网络
02
介绍互联网通信网络的结构和组成，包括局域网、城域网、广
域网等不同网络的特点和应用。
互联网通信应用
03
介绍互联网通信在各个领域的应用，如电子邮件、即时通讯、
通信协议的标准化组织
国际电信联盟（ITU）
是全球最大的电信标准化组织，负责制定全球电信标准。
Internet工程任务组（IETF）
是负责制定互联网标准的组织，包括TCP/IP协议族和其他互联网相关标准。
电气电子工程师协会（IEEE）
是一个全球性的专业组织，负责制定电气和电子工程领域的标准，包括通信协议标准。
在线视频会议等。
感谢观看
THANKS
信源
产生需要传输的信息，如话筒 、摄像头等。
信道
传输信号的媒介，如无线电波 、光纤等。
信宿
接收并使用信息的设备或人， 如扬声器、显示器等。
通信系统的分类
有线通信
利用导线或光缆传输信号，如电话线、光纤 等。
模拟通信
传输连续变化的信号，如调频广播。
无线通信
利用电磁波传输信号，如手机、卫星通信等 。
数字通信
01
通信协议的分层结构是指将通信 协议划分为不同的层次，每个层 次都有特定的功能和协议规范。
02
常见的分层结构包括OSI七层模 型和TCP/IP四层模型。
OSI七层模型包括物理层、数据 链路层、网络层、传输层、会话 层、表示层和应用层。
03
TCP/IP四层模型包括网络接口层 、网络层、传输层和应用层。
通信原理课件
赫兹关于电磁波的实验，为 无线电技术的发展开拓了新的道 路，构成了现代文明的骨架，后 人为了纪念他，把频率的单位定 为赫兹。
信息论的创始人香农Shannon，1916年生于美国，大 学时代在美国密执安大学和麻省理工学院学习，修过 布尔代数课，并曾在发明微分分析仪的数学家布什的 指导下使用微分分析仪，这使他对继电器电路的分析 产生兴趣。他认为这些电路的设计可用符号逻辑来实 现，并意识到分析继电器的有效数学工具正是布尔代 数。1938年，香农发表了著名的论文《继电器和开关 电路的符号分析》，首次用布尔代数进行开关电路分 析，并证明布尔代数的逻辑运算，可以通过继电器电 路来实现，明确地给出了实现加、减、乘、除等运算 的电子电路的设计方法。这篇论文成为开关电路理论 的开端。
信息社会
1 绪论
1.1 通信和通信系统的一般概念
1、通信的目的：传递消息中所包含的信息。 2、消息的表达形式：语言、文字、图像、数据等 3、实现通信的方式：目前最广泛的是电通信 4、电通信的概念：用电信号携带所要传递的消息，然后经过各种电信道 进行传输，达到通信的目的。 5、电通信的优势：能使消息几乎在任意的通信距离上实现迅速而又准确 的传递。
后来，香农到贝尔实验室工作，他进一步证明了可以采用能实现布尔代 数运算的继电器或电子元件来制造计算机，香农的理论还为计算机具有逻辑 功能奠定了基础，从而使电子计算机既能用于数值计算，又具有各种非数值 应用功能，使得以后的计算机在几乎任何领域中都得到了广泛的应用。
无失真变长信源编码定理(香农第一定理) 有噪信道编码定理(香农第二 定理) 保真准则下信源编码定理(香农第三定理)
R s 单位时间传输的码元数 单位：码元/秒 （baud）
R b 单位时间传输的信息量
单位：bit/s
信息论的创始人香农Shannon，1916年生于美国，大 学时代在美国密执安大学和麻省理工学院学习，修过 布尔代数课，并曾在发明微分分析仪的数学家布什的 指导下使用微分分析仪，这使他对继电器电路的分析 产生兴趣。他认为这些电路的设计可用符号逻辑来实 现，并意识到分析继电器的有效数学工具正是布尔代 数。1938年，香农发表了著名的论文《继电器和开关 电路的符号分析》，首次用布尔代数进行开关电路分 析，并证明布尔代数的逻辑运算，可以通过继电器电 路来实现，明确地给出了实现加、减、乘、除等运算 的电子电路的设计方法。这篇论文成为开关电路理论 的开端。
信息社会
1 绪论
1.1 通信和通信系统的一般概念
1、通信的目的：传递消息中所包含的信息。 2、消息的表达形式：语言、文字、图像、数据等 3、实现通信的方式：目前最广泛的是电通信 4、电通信的概念：用电信号携带所要传递的消息，然后经过各种电信道 进行传输，达到通信的目的。 5、电通信的优势：能使消息几乎在任意的通信距离上实现迅速而又准确 的传递。
后来，香农到贝尔实验室工作，他进一步证明了可以采用能实现布尔代 数运算的继电器或电子元件来制造计算机，香农的理论还为计算机具有逻辑 功能奠定了基础，从而使电子计算机既能用于数值计算，又具有各种非数值 应用功能，使得以后的计算机在几乎任何领域中都得到了广泛的应用。
无失真变长信源编码定理(香农第一定理) 有噪信道编码定理(香农第二 定理) 保真准则下信源编码定理(香农第三定理)
R s 单位时间传输的码元数 单位：码元/秒 （baud）
R b 单位时间传输的信息量
单位：bit/s
《通信的基本原理》课件
模拟通信的优点是实现简单、成本低，适用于传输语音、电视等连续信号。
数字通信系统通常包括信源、信道编码器、调制器和传输介质等部分，其中调制器将数字信号调制到载波信号上，以便在传输介质中传输。
数字通信的优点是抗干扰能力强、传输质量高，适用于传输数据、图像等离散信号。
数字通信是通过离散的数字信号传输信息的方式，其信号状态代表了信息的内容。
《通信的基本原理》ppt课件
CATALOGUE
目录
通信概述信号与信道模拟通信与数字通信调制技术通信协议与标准通信技术的发展趋势
01
通信概述
通信是信息传输、处理和共享的过程，通过各种媒介和手段实现信息的传递和交流。
保障信息传递的准确、及时、安全，促进人类社会的交流和发展。
目的
定义
目的地
信息传递的终点，可以是个人、组织或系统。
06
通信技术的发展趋势
5G通信技术是当前通信领域的主流技术，具有高速率、低时延、大连接等优势，为物联网、人工智能等新兴领域提供了强大的支持。
5G通信技术采用了毫米波频段、大规模天线技术、网络切片等先进技术，实现了更高的传输速率和更低的时延，为各种应用场景提供了更好的服务。
5G通信技术的应用场景非常广泛，包括智慧城市、智能制造、远程医疗、虚拟现实等，为人们的生活和工作带来了极大的便利。
调制的实现
02
调制的实现通常需要使用调制器，该设备将低频信号（基带信号）输入到调制器中，通过调制器将低频信号转换为高频载波信号。在数字调制中，通常使用数字信号处理技术实现调制过程。
调制的参数
03
调制的参数包括调制指数、载波频率、带宽等。调制指数决定了信号的失真程度和抗干扰能力；载波频率决定了信号的传输速度和传输效率；带宽决定了信号的传输容量和传输质量。
数字通信系统通常包括信源、信道编码器、调制器和传输介质等部分，其中调制器将数字信号调制到载波信号上，以便在传输介质中传输。
数字通信的优点是抗干扰能力强、传输质量高，适用于传输数据、图像等离散信号。
数字通信是通过离散的数字信号传输信息的方式，其信号状态代表了信息的内容。
《通信的基本原理》ppt课件
CATALOGUE
目录
通信概述信号与信道模拟通信与数字通信调制技术通信协议与标准通信技术的发展趋势
01
通信概述
通信是信息传输、处理和共享的过程，通过各种媒介和手段实现信息的传递和交流。
保障信息传递的准确、及时、安全，促进人类社会的交流和发展。
目的
定义
目的地
信息传递的终点，可以是个人、组织或系统。
06
通信技术的发展趋势
5G通信技术是当前通信领域的主流技术，具有高速率、低时延、大连接等优势，为物联网、人工智能等新兴领域提供了强大的支持。
5G通信技术采用了毫米波频段、大规模天线技术、网络切片等先进技术，实现了更高的传输速率和更低的时延，为各种应用场景提供了更好的服务。
5G通信技术的应用场景非常广泛，包括智慧城市、智能制造、远程医疗、虚拟现实等，为人们的生活和工作带来了极大的便利。
调制的实现
02
调制的实现通常需要使用调制器，该设备将低频信号（基带信号）输入到调制器中，通过调制器将低频信号转换为高频载波信号。在数字调制中，通常使用数字信号处理技术实现调制过程。
调制的参数
03
调制的参数包括调制指数、载波频率、带宽等。调制指数决定了信号的失真程度和抗干扰能力；载波频率决定了信号的传输速度和传输效率；带宽决定了信号的传输容量和传输质量。
通信工程原理经典课件-数字基带传输系统
调制解调器
使用调制解调器对数字信号进行编解码和传输。
交换机
路由器
用于建立和维护通信链路，实现数据的传输和交换。
将数据包路由到目标节点，实现远程通信和数据传 输。
基带等化
信道失真
在传输过程中，信号可能会受到噪声、衰减或干扰等因素的影响，导致信道失真。
均衡器
使用均衡器对信号进行调整和修正，以恢复信号的完整性和准确性。
标准化规范
数字基带传输系统的设计和实现需要遵循一系列 标准和规范，确保数据的有效传输。
难度挑战
设计和优化数字基带传输系统需要考虑信道损耗、 干扰和噪声等复杂因素。
数模转换
1 数字信号
将模拟信号转换为数字信号，以便在数字系统中传输和处理。
2 采样过程
通过对模拟信号进行离散采样，将连续信号转换为离散的数字信号。
纠错编码
1
错误检测
பைடு நூலகம்
通过增加冗余信息，使接收端能够检测和纠正传输过程中的错误。
2
编码方案
常用的纠错编码方案包括海明码、维特比码和卷积码等。
3
数据完整性
纠错编码可以提高数据传输的完整性和可靠性，减少传输错误和丢失。
3 量化技术
通过将连续幅度值转换为离散级别值，实现模拟信号的数字化表示。
基带调制
1
调幅
将数字信号转换为模拟信号的一种方法，
调频
2
调整载波的幅度以表示不同数值。
通过改变载波频率，实现数字信号与模
拟载波的传输。
3
调相
通过改变载波的相位，将数字信号编码 为模拟信号。
线性传输系统
传输介质
选择适当的传输介质，如光纤或电缆，以确保信号 的传输质量。
现代通信原理9第九章 数字信号的基带传输资料
2018/10/24
15
基带传输编码介绍
（5）曼切斯特码 曼切斯特码，又称数字双相码或分相码。它利用 一个半占空的对称方波（如01）表示数据“1‖， 而其反相波（如10）表示数据“0‖。
差分曼切斯特码（CDP码），又称条件双相码。 相邻半占空方波如果同相（如1010）则表示“0‖， 如果反相（如1001）则表示“1‖。
29
基带传输编码介绍
（9）5B6B码 将5位二进制信息变换为一个6位二进制输出码 组。由于5B只有32种组合，而6B有64种组合，有32 个许用码型和32个禁用码型。 许用码组的选择以“0‖―1‖出现的概率近似相同 为依据。 正模式：20个平衡码组（含3个“1‖和3个“0‖） 中删去000111，15个接近平衡的码组（4个“1‖和2个 “0‖）中删去001111和111100，共32个码组。 负模式：20个平衡码组（含3个“1‖和3个“0‖） 中删去111000，15个接近平衡的码组（4个“0‖和2个 “1‖）中删去110000和000011，共32个码组。
2018/10/24 24
AMI与HDB3码的波形
2018/10/24
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NRZ、AMI、HDB3和数字双相码的功率谱
2018/10/24
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（3）BNZS码 与HDB3相似，也是用取代节来替换连“0‖。 B6ZS------PCM-T2的接口码型，每遇到6连“0‖，就 用0VB0VB来代替。[B是符合交替规律的传号，V是 不符合交替规律的传号（破坏节）]。 例如： 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 B+ 0 B- B+ 0 V+ B- 0 V- B+ 0 B- B+ 0 V+ B- 0 VB+ BB3ZS------在美国标准DS-3和加拿大同轴传输系统 LD-4中使用，每遇到3连“0‖，就用00V和B0V。这 两种取代节的选取原则与HDB3相同，B3ZS又称为 HDB2码。
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基带传输系统
基带信号的接收
需要判断出每个周 期内的电平高低
将采样值与判决门限 比较确定电平的高低
基带信号接收的简单原理
低 通 滤 波 器
匹 配 滤 波 器
二进制发送信号:
s1 (t ) 0 t Tb for a binary 1 si (t ) s2 (t ) 0 t Tb for a binary 0 二进制接收信号： y(t ) si (t ) nL (t ) i 1, 2 0 t T
其中nL(t)为加性噪声信号。在特定时刻接收信号可表示为： y A n y(t0 kTb ) A n L (t0 kTb )
y(t0 kTb ) A n L (t0 kTb )
设判决门限为VT ，则判决公式为：
y A n
1 1 y VT y VT y 0 0 y VT
另，当均值为0时，方差：
D[ X (t )] E
X (t ) E[ X (t )] E[ X 2 (t )]
R ( ) E[ X (t ) X (t )] R (0) E[ X 2 (t )] D[ X (t )]
则白高斯噪声的方差为： N0B
则平均误比特率可写为：
当发送s1(t) 信号时，收端的采样值 y 的条件均值、方差、概率密度 函数为： E ( y | s1 ) A
2 D( y | s1 ) E y E ( y | s1 ) s1 E n2 | s1 D(n) n 2
p( y | s1 ) p1 ( y )
假设滤波器输入为：
X (t ) s(t ) nw (t )
其中s(t)为确定信号，nw(t)为高斯白噪声 输出为：
Y (t )
2 n
e
( y A )2
2 2 n
VT
错判概率
P(e1 | s2 )
P(e2 | s1 ) p1 ( y)dy
VT
VT
p2 ( y)dy
那么平均误比特率：
P p1 ( y)dy P(s2 ) p2 ( y)dy b P( s1 )
VT VT
VT VT VT
dVT
Pb P( s1 ) p1 ( y)dy P( s2 ) p2 ( y)dy
VT
0 P(s1 ) p1 (VT ) P(s2 ) p2 (VT )
p1 ( y ) 1 2
2 n
e
( y A )2
2 2 n
p1 (VT ) P(s1 ) P(s2 ) p2 (VT )
t 2
A2 1 Pb erfc 2 2 n 2
求取白高斯噪声的方差 根据限带高斯噪声的性质：
N0 , Gn ( f ) 2 0,
Rn ( ) N 0 f H
f fH f fH
sin 2 f H 2 f H
2
当τ=0时，对于 0/0型的算式求 值需要运用洛 必塔法则求其 极限
利用低通滤波器接收基带信号
判决门限的确定
必须以最小的误码率为目标
2 白高斯噪声的概率密度函数（均值为0，方差为 n ）
p ( n)
1
n 2
e
n2
2 2 n
假设s1(t)基带信号表示二进制符号“1”，幅度为A，相应的s2(t)基 带信号表示符号“0”，幅度为-A 则对于输出信号在特定时刻 y(t ) si (t ) nL (t ) i 1, 2 同样服从高斯 分布
1 A2 Pb erfc 2 2 N B 0
当带宽B一定时，增大A值或减小N0值，则误比特率减小；增 大发射信号的功率或减小加性噪声的功率谱密度N0同样减小系统 的误比特率
匹配滤波器
匹配滤波器
定义：对于给定的输入码元波形s(t)，能够使输出信号的信噪比在一特定时 刻达到最大的线性滤波器称之匹配滤波器
P(e2 | s1 ) P(e1 | s2 )
Pb P( s1 ) P(e2 | s1 ) P( s2 ) P(e1 | s2 ) 1 1 P(e2 | s1 ) P(e2 | s1 ) P(e1 | s2 ) 2 2
P(e1 | s2 )
VT
p2 ( y )dy
p2 ( y )
1
2 n
e 2
( y A)2
2 2 n
将p1(y)和p2(y)代入整理后可以得到最佳判决门限为:
P s2 VT ln 2 A P s1
2 n
若“1”和“0”码等概出现，则VT= 0
此时平均误比特率可以计算，结果为：
P(s1 ) p1 (VT ) P(s2 ) p2 (VT ) p1 (VT ) p2 (VT )
1 2
2 n
0
e
( y A )2
2 2 n
dy
( y A) 令 z 2 n
P(e1 | s2 ) 1
A 2 n
e
z
2
A2 1 dz erfc 2 2 n 2
互补误差函数
erfc( x) 2
x
e dt
1 2
2 n
e
( y A )2
2 2 n
当发送s2(t) 信号时，收端的采样值 y 的统计特性为：
2 D( y | s2 ) E y E ( y | s2 ) s2 E n2 | s2 D(n) n 2
E ( y | s2 ) A
p( y | s2 ) p2 ( y )
最佳判决门限的确定
P p1 ( y)dy P(s2 ) p2 ( y)dy b P( s1 )
VT
对于上式，可以看成是Pb关于VT函数，根据判决门限的确定目标， 将问题转化为求函数的极值
VT
则对上式对VT求导，并令： dPb 0
Pb P( s1 ) p1 ( y)dy P( s2 ) p2 ( y)dy
基带信号的接收
需要判断出每个周 期内的电平高低
将采样值与判决门限 比较确定电平的高低
基带信号接收的简单原理
低 通 滤 波 器
匹 配 滤 波 器
二进制发送信号:
s1 (t ) 0 t Tb for a binary 1 si (t ) s2 (t ) 0 t Tb for a binary 0 二进制接收信号： y(t ) si (t ) nL (t ) i 1, 2 0 t T
其中nL(t)为加性噪声信号。在特定时刻接收信号可表示为： y A n y(t0 kTb ) A n L (t0 kTb )
y(t0 kTb ) A n L (t0 kTb )
设判决门限为VT ，则判决公式为：
y A n
1 1 y VT y VT y 0 0 y VT
另，当均值为0时，方差：
D[ X (t )] E
X (t ) E[ X (t )] E[ X 2 (t )]
R ( ) E[ X (t ) X (t )] R (0) E[ X 2 (t )] D[ X (t )]
则白高斯噪声的方差为： N0B
则平均误比特率可写为：
当发送s1(t) 信号时，收端的采样值 y 的条件均值、方差、概率密度 函数为： E ( y | s1 ) A
2 D( y | s1 ) E y E ( y | s1 ) s1 E n2 | s1 D(n) n 2
p( y | s1 ) p1 ( y )
假设滤波器输入为：
X (t ) s(t ) nw (t )
其中s(t)为确定信号，nw(t)为高斯白噪声 输出为：
Y (t )
2 n
e
( y A )2
2 2 n
VT
错判概率
P(e1 | s2 )
P(e2 | s1 ) p1 ( y)dy
VT
VT
p2 ( y)dy
那么平均误比特率：
P p1 ( y)dy P(s2 ) p2 ( y)dy b P( s1 )
VT VT
VT VT VT
dVT
Pb P( s1 ) p1 ( y)dy P( s2 ) p2 ( y)dy
VT
0 P(s1 ) p1 (VT ) P(s2 ) p2 (VT )
p1 ( y ) 1 2
2 n
e
( y A )2
2 2 n
p1 (VT ) P(s1 ) P(s2 ) p2 (VT )
t 2
A2 1 Pb erfc 2 2 n 2
求取白高斯噪声的方差 根据限带高斯噪声的性质：
N0 , Gn ( f ) 2 0,
Rn ( ) N 0 f H
f fH f fH
sin 2 f H 2 f H
2
当τ=0时，对于 0/0型的算式求 值需要运用洛 必塔法则求其 极限
利用低通滤波器接收基带信号
判决门限的确定
必须以最小的误码率为目标
2 白高斯噪声的概率密度函数（均值为0，方差为 n ）
p ( n)
1
n 2
e
n2
2 2 n
假设s1(t)基带信号表示二进制符号“1”，幅度为A，相应的s2(t)基 带信号表示符号“0”，幅度为-A 则对于输出信号在特定时刻 y(t ) si (t ) nL (t ) i 1, 2 同样服从高斯 分布
1 A2 Pb erfc 2 2 N B 0
当带宽B一定时，增大A值或减小N0值，则误比特率减小；增 大发射信号的功率或减小加性噪声的功率谱密度N0同样减小系统 的误比特率
匹配滤波器
匹配滤波器
定义：对于给定的输入码元波形s(t)，能够使输出信号的信噪比在一特定时 刻达到最大的线性滤波器称之匹配滤波器
P(e2 | s1 ) P(e1 | s2 )
Pb P( s1 ) P(e2 | s1 ) P( s2 ) P(e1 | s2 ) 1 1 P(e2 | s1 ) P(e2 | s1 ) P(e1 | s2 ) 2 2
P(e1 | s2 )
VT
p2 ( y )dy
p2 ( y )
1
2 n
e 2
( y A)2
2 2 n
将p1(y)和p2(y)代入整理后可以得到最佳判决门限为:
P s2 VT ln 2 A P s1
2 n
若“1”和“0”码等概出现，则VT= 0
此时平均误比特率可以计算，结果为：
P(s1 ) p1 (VT ) P(s2 ) p2 (VT ) p1 (VT ) p2 (VT )
1 2
2 n
0
e
( y A )2
2 2 n
dy
( y A) 令 z 2 n
P(e1 | s2 ) 1
A 2 n
e
z
2
A2 1 dz erfc 2 2 n 2
互补误差函数
erfc( x) 2
x
e dt
1 2
2 n
e
( y A )2
2 2 n
当发送s2(t) 信号时，收端的采样值 y 的统计特性为：
2 D( y | s2 ) E y E ( y | s2 ) s2 E n2 | s2 D(n) n 2
E ( y | s2 ) A
p( y | s2 ) p2 ( y )
最佳判决门限的确定
P p1 ( y)dy P(s2 ) p2 ( y)dy b P( s1 )
VT
对于上式，可以看成是Pb关于VT函数，根据判决门限的确定目标， 将问题转化为求函数的极值
VT
则对上式对VT求导，并令： dPb 0
Pb P( s1 ) p1 ( y)dy P( s2 ) p2 ( y)dy