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通信原理 第6章_数字信号的基带传输

通信原理 第6章_数字信号的基带传输

功率谱密度为:
T P(f) S
Sa2
fT
(S
)
S
4
2
0.6 0.4 0.25 0.2
0
2.0
单极性不归零
1.5
P= 0.5
1.0
0.5
0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 f/fb
0
双极性不归零 P= 0.5
0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 f/fb
0.12
0.08 0.0625
0.04
单极性归零 0.0507 半占空P= 0.5
1
Sa2 (m
)
(
f
16
2
16 m
2
mfs )
TS Sa2 (fTS ) 1 ( f ) 1 Sa2 (m ) ( f
16
2 16
16 m奇数
2
mfs )
4、双极性归零码
∵ g1(t)= Gτ(t), g2(t)= - Gτ(t),τ=TS /2,

,G2(f)=- G1(f)
且当信源等概 p=1/2时,单双极性归零码的
差分码或相对码(Differential encoding): 差分码又称为相对码,特征是:不用电平的绝对值 而用电平的相对变化传0、1符号。
原始代码 1 1 0 1 0 0 1
传号差分码
“1变0不变”,
TS
空号差分码
“0变1不变”
TS
多电平波形
0 0 0 1 0 1 10 0 0 1 1 11
Ts Ts
习题6-1
设二进制符号序列为110010001110,试以 矩形脉冲为例,分别画出相应的单极性波 形,双极性波形,单极性归零波形,双极 性归零波形,二进制差分波形及八电平波 形。

通信原理第7版第6章PPT课件(樊昌信版)

通信原理第7版第6章PPT课件(樊昌信版)

西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作:曹丽娜
§6.1.2 基带信号的频谱特性 ---PSD
思路:
分解 交变波 稳态波
s(t) u(t) v(t)



Ps ( f ) Pu ( f ) Pv ( f )
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作:曹丽娜
推导:设二进制的随机脉冲序列:
1 4
fS
G( f ) 2

1 4

f
2 S
G(mf S ) 2 ( f
m
mf S )
PS ( f )
1 4
f
STS2

sin

fTS
fTS


1 4

(
f
)

TS 4
Sa 2
(fTS
)

1 4

(
f
)


参见教材P137~139
自行推导
示意图:
西安电子科技大学 通信工程学院
P[g1(t nTs ) g2 (t nTs )], 以概率(1 P)
或写成
un (t) an[g1 (t nTs ) g2 (t nTs )]
其中
1 P, 以概率P an P, 以概率(1 P)
显然, u(t)是一个随机脉冲序列 。
1 v(t)的功率谱密度---Pv( f )
g1(t+2TB) g2(t+TB)
g1(t )
g1(t-2TB)
g2(t-TB)
g2(t-2TB)
-TB

s(t) sn (t) n

数据通信原理第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。

通信原理第6章 模拟信号的数字传输

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

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。
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第6章 模拟信号的数字传输

通信原理填空画图

通信原理填空画图

第一章 绪论一、填空题2、数字通信系统的有效性用 传输速率 衡量,可靠性用 差错率 衡量。

3、模拟通信系统的有效性用 传输带宽 衡量,可靠性用 信噪比 衡量。

5、通信系统的有效性衡量指标对于模拟通信系统为 传输带宽 ,对于数字通信系统为 传输速率 。

6、通信系统的可靠性衡量指标对于模拟通信系统为 信噪比 对于数字通信系统为差错率 。

7、一个M 进制基带信号,码元周期为T S 秒,则传码率为 1/T S 波特 ,若码元等概出现,一个码元所含信息量为 log 2M (bit) 。

9、模拟信号是指信号的参量可 连 续 取值的信号,数字信号是指信号的参量可 离 散 取值的信号。

10根据信道中所传输信号特征的不同,通信系统可分为 模拟 通信系统和 数字 通信系统。

二、画图1、画出模拟通信系统的一般模型。

2、画出通信系统的简化模型。

三、计算题1、对于二电平数字信号,每秒传输300个码元,问此传码率R B 等于多少?若该数字信号0和1出现是独立等概率的,那么传信率R b 等于多少?band R B 300 s bit R b /300第三章 随机信号分析一、填空题1、窄带随机过程可表示为)](cos[)(t t t c ξξϕωα+和t t t t c s c c ωξωξsin )(cos )(-。

2、广义平均随机过程的数学期望、方差与时间无关,自相关函数只与时间间隔有关。

3、随机过程的基本特征是:它是 时间 的函数 ,但是在 某一时刻 上的值却是不确定的,是一个随机变量。

4、随机过程的统计特征可通过它的分布特征或数字特征来描述。

5、一个均值为零方差为2n σ的窄带平稳高斯过程,它的同相分量和正交分量均是平稳高斯过程。

而且均值为0,方差为2n σ6、一个均值为零方差为2n σ的窄带平稳高斯过程,其包络的一维分布服从瑞利分布,相位的一维分布服从均匀分布。

7、平稳随机过程的各态历经性可以把统计平均简化为时间平均,从而大大简化了运算。

考研西北工业大学《825通信原理》强化精讲数字基带传输系统(一)

考研西北工业大学《825通信原理》强化精讲数字基带传输系统(一)
19
例6.1 求单极性NRZ信号的功率谱,假定p=1/2。 解 对于单极性NRZ信号,有
g1 (t ) 0
g 2 (t ) g (t )
这里, g(t)为高度为1、宽度为Tb的全占空矩形脉冲。
g (t ) 1
T / 2 b
0
Tb / 2
t

G1 ( f ) 0 G2 ( f ) G( f ) Tb Sa(Tb / 2) Tb Sa(fTb )
2
(6.1-26)
18
Ps ( ) Pv ( ) Pu ( )
m


f s2 pG1 (mf s ) (1 p)G2 (mf s ) 2 ( f mf s ) f s p(1 p) G1 ( f ) G2 ( f )
g1 (t )
2
5. 讨论:
+3E
+E
-E -3E 01 00 11 10 01 11 00
好处:?? 代价:??
11
2. 基带信号表达式
问题: ●随机脉冲序列的时域表示。 ●组成基带信号的单个码元波形并非一定是矩形。 根据实际需要,可以有多种多样,比如升余弦脉冲、 高斯脉冲等--信息符号并不是与唯一的基带波形相 对应。 表达式:
0
1/4
1 / Tb
f
21
1 1 2 Px ( ) Tb S a (fTb ) ( f ) 4 4
Px ( )
Tb / 4
1/4
0
1 / Tb
f
讨论: (1)单极性NRZ信号的功率谱只有连续谱和直流分量。 (2)由离散谱仅含直流分量可知,单极性NRZ信号的功率谱 不含可用于提取同步信息的 fb 分量。 (3)由连续分量可方便求出单极性NRZ信号的功率谱的带宽 近似为(Sa函数第一零点):

樊昌信通信原理第6章 数字基带 (7版)

樊昌信通信原理第6章 数字基带 (7版)
2
2
N
f B P (1 P ) G1 ( f ) G2 ( f )

3 s(t ) =u(t)+v(t) 的功率谱密度---Ps( f )
双边谱
2
PS ( f ) Pu ( f ) Pv ( f ) f B P (1 P ) G1 ( f ) G2 ( f )
u (t )
n
u n (t ) s n (t ) v n (t )
g1 (t nTB ), P sn (t ) ,(1 P ) g( 2 t nTB)
u

n
(t )
un (t ) an [ g1 (t nTB ) g 2 (t nTB )]
-E
11
11
( c)单归零码 归零 ——特点:从中可直接提取位定时信号,
+E ——应用:作为其他码型提取同步时钟的过渡码型。 (b) (a) +E 0 1 0 1 +E 0 +E 1 0 1 1 0 0 1
t
1
(c)
1
TB
0
/ Ts 1
0 1
0
-E 1 0 1 1 0 0
(d)
+E 0 -E
+E +E
1
0
1
1
0
0
1
1
0
1
1
0
0
1
(c)
—— 应用:高数据速率传输系统。 0 0
-E +E 1 0 1 1 0 0 1
t
(d)
(e)
0 四电平波形: -E 00—— +3E 01—— +E 10—— - E 11—— -3E

通信原理基础知识:第六章习题解答(1)

通信原理基础知识:第六章习题解答(1)

(3).若g(t)改为图P6-1(b),重新回答题(2)所问。
不归零NRZ
归零RZ
6.4 解:(1)双极性码波形的功率谱密度为
Ps ( f ) 4 fB (1 p) G( f ) 2
fB (2 p 1)G(mfB )2 ( f mfB )
m
其功率
S
1
2
ps ()d ps ( f )df
RBmax =nRB,无码间串扰
6-17. 某二进制数字基带系统所传送的是单极性基带信号,且数 字信息“1”和“0”的出现概率相等。
(1)若数字信息为“1”时,接收滤波器输出信号在抽样判决时刻 的值A=1(V),且接收滤波器输出噪声是均值为0、均方根值为 0.2(V)的高斯噪声,试求这时的误码率Pe。
0
其他
对其进行傅里叶变化可得时域表达式为:
hc t
1 2π
Hc
ωe
jt dt
103
Sa 2
103 πt
从冲激响应函数的图形可知
1 传输函数(c)的冲激响应的尾巴以 t 2 的速度衰减
在实际应用中,传输函数(c)是比较容易实现的
通过以上的综合比较,可知传输函数(c)较优。
6-14 设某基带系统的频率特性 H () 为余弦滚降频谱,传
间串扰传输,则系统的传输特性应该满足:
H
ω
i
H
ω

TB
i
C
0
ω 2π
TB
ω 2π
TB
H 1

-
TB
2π - 0 π 2π
TB TB
TB T B

TB
T 当
ω

B
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七、什么是眼图?眼图模型、说明什么问题?
八、时域均衡:基本原理、解决什么问题?如何衡量均 衡效果?
一、数字基带系统和频带系统结构
一、数字基带信号(电波形)及其频谱特性(1)
二元码:幅度取值只有两种“1”、“0”或“1”、 “-1”

单极性非归零码:用高低电平分别表示“1”和“0”, 如图6-1(a) 。一般用于近距离之间的信号传输 双极性非归零码:用正负电平分别表示“1”和“0”, 如图6-1(b)。应用广泛,适应于在有线和电缆信道中 传输。 单极性归零码:有电脉冲宽度比码元宽度窄,每个脉 冲都回到零电位。如图6-1(c)。利于减小码元间波形 的干扰和同步时钟提取。但码元能量小,匹配接收时 输出信噪比低些
二、基带传输码的常用码型(4)
HDB3特点:保持AMI码的优点,三元码,无直流分量,主 要功率集中在码速率fb的1/2出附近(如图)。 位定时频率分量为零,通过极性交替规律得到检错能力。 增加了使连0串减少到 至多3个的优点,而不管 信息源的统计特性如何。
对于定时信号的恢复 是十分有利的。广泛应 用于基带传输与接口码。
Pv (w) = 2p å
¥ m =-
Cn d (w - mws )
2
Pv ( f ) = å
2
Cn d ( f - mf s )
2
故稳态波的双边功率谱密度
Pv ( f ) = å
¥ m =-
f s [ PG1 (mf s ) + (1 - P)G2 (mf s )] ? d ( f
mf s )..(6.1 - 14)
代入(6.1-26)得单极性非归零波形的双边功率谱密度
Ps (w) = Ts 2 1 Sa (p fTs ) + d ( f )..(6.1 - 30) 4 4
1 P = , g1 (t ) = - g 2 (t ) = g (t ) 2
(2)、双极性非归零波形:若设
ì ï 1 t £ Ts / 2 且g (t ) = í t ï î0
第六章 数字基带传输系统
一、数字基带、频带信号及其传输系统的结构
二、数字基带信号(消息代码的电波形)及其频谱特性: 单/双极性非归零/归零码、差分码等 三、基带传输码的常用码型:AMI码、HDB3码等 四、什么是码间干扰?产生的原因、无码间干扰条件? 五、什么是部分响应系统?解决什么问题?实现方法。 六、无码间干扰基带系统的抗噪声性能:分析方法、最 佳判决门限。
但单个误码有时会在 接收端译码后产生多个 误码。
二、基带传输码的常用码型(5)
3、PST码(成对选择三进码):编码过程是: 先将二进制的代码划分成2个码元为一组的码组序列, 然后再把每一码组编码成两个三进制数字(+、-、0)。 因为两位三进制数字共有9种状态,故可灵活地选择其 中的4种状态。表5—1列出了其中一种使用最广的格式。 为防止PST码的直流漂移,当在一个码组中仅发送单个 脉冲时,两个模式应交替变换。如: 代码: 01 00 11 10 10 11 00 取+模式:0+(正) -+ +- -0(负) +0(正) +- -+ 取-模式:0- (负) -+ +- +0(正) -0(负) +- -+ 特点:三元码、能提供足够的定时分量,无直流成分,编 码过程也较简单。 但在识别时需要提供“分组”信息,即需要建立帧同步
Ps (w) = lim
T
E[ ST (w) ] T
E[ ST (w) ] Ps (w) = lim (2 N +1)Ts N
2
2

T = (2 N +1)Ts
N n =- N
则 sT (t ) = å
sn (t )

3、其中截短信号ST(t)看成是由一个稳态波(随机信号平均分 量)和一个交变波构成 N N N v ( t ) = P g ( t nT s ) + (1 P ) g ( t nT s ) = v (t )..(6.1 - 5) 稳态波: T 邋 n=- N 1 n=- N 2 n=- N n 交变波:uT (t ) = sT (t ) - vT (t )...(6.1- 6) ?
uT (t )
å
N n=- N
un (t )..(6.1 - 8)
其中: un(t ) = an[ g1 (t - nTs) - g1 (t - nTs)]..(6.1 - 9)
ì ï 1 - P 以概率P an = í ...(6.1 - 10) P 以概率 1 P ï î
一、数字基带信号(电波形)及其频谱特性(4)
则G1 ( f ) = - G2 ( f ) = G( f ) = TsSa(p fTs)
代入(6.1-26)得双极性非归零波形的双边功率谱密度:
Ps (w) = TsSa2 (p fTs)..(6.1- 34)
见[例6-1]、 [例6-2]
一、数字基带信号(电波形)及其频谱特性(7)
结论:(1)、一般随机脉冲序列的功率谱包括:连续谱和离散谱 (2)、连续谱总是存在的、离散谱可能没有 (3)、离散分量对于位同步、载波同步等问题十分重要 问题:数字基带信号采用什么样的电波形较为合适?
二、基带传输码的常用码型(3)
2、HDB3码(三阶高密度双极性码):是 HDBn码的一种。是AMI 码的改进 。其编码原理: (1)、先把消息代码变换成AMI码,检查AMI码的连0情况串,当 没有4个以上连0串时,这时的AMI码就是HDB3码; (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。这个符号就称 为破坏符号,用V符号表 (3)、为保证无直流特性,还必须保证相邻V符号也极性交替。 可变换4个0中的第一个0的符号,再变换之后的V符号 如: 代码: 1000 0 1000 0 1 1 000 0 1 1 AMI码:-1000 0 +1000 0 -1 +1 000 0 -1 +1 -1000 -V +1000 +V -1 +1 000 +V -1 +1 HDB3码:-1000 -V +1000 +V -1 +1 -B00 –V +1 -1
二、基带传输码的常用码型(6)
4、数字双相码或Mancherster码,也叫分相码 用一个周期的方波表示”1”,则用反相方波表示 “0”。 如代码:1 1 0 0 1 0 1 双相码:10 10 01 01 10 01 10如图(6-5a) 特点:二元码、在每个码元的中心部位都要发生电平 跳变,因此,不管信源中”1”、”0”分布如何,经 变换后,都没有直流分量,且频谱中存在很强的定时 分量,可以很容易从中提取出位同步信息,不受信源 的统计特性的影响。 但使得原数字信号的基带带宽加倍。 适用于数据终端设备在短距离上的传输。
一、数字基带信号(电波形)及其频谱特性(5)
5、再求交变波的双边功率谱密度 对 uT (t )付里叶变换得 UT ( f )(6.1 19)
Pn (w) = lim
T
UT ( f ) (6.1 20)
2
2
E轾 U (w) 犏 臌T
2
E[ UT ( f ) ] T
2
..(6.1 - 24) ? Pn ( f )
s(t ) = å
¥ n =-
ì ï g1 (t - nTs ) 以概率P出现 s n (t ),其中s n (t ) = í ....(6.1-3/4) ï î g2 (t - nTs ) 以概率1 - P出现
一、数字基带信号(电波形)及其频谱特性(3)
2、随机脉冲序列通常是功率型的,故其功率谱密度为
f s P(1 - P) G1 ( f ) - G2 ( f ) ...(6.1 - 25)
6、整个随机基带序列的双边功率谱密度
Ps ( f ) = P u ( f ) +P v ( f ) = f s P(1 - P) G1 ( f ) - G2 ( f ) +
2
å
¥ m=-
f s [ PG1 (mf s ) + (1 - P)G2 (mf s )] ? d ( f
2
mf s )..(6.1 - 26)
整个随机基带序列的单边功率谱密度
Ps ( f ) = 2 f s P(1 - P) G1 ( f ) - G2 ( f ) + f s [ PG1 (0) + (1 - P)G2 (0)] ? d ( f ) 2å
¥ m=1 2 2
f s [ PG1 (mf s ) + (1 - P)G2 (mf s )] ? d ( f
...(6.1 - 11)
其中:Cn = f s [ PG1 (mf s ) + (1 - P)G2 (mf s )].....(6.1 - 13) 及: G1 (mfs) =ò¥
g1 (t )e ¥
j 2p mfst
dt
dt
¥ m =-
G2 (mfs ) = ò-
g 2 (t )e -
j 2p mfst
二、基带传输码的常用码型(2)
1、传号交替反转码——AMI码 将消息代码0(空号)和1(传号)按如下规则进行编码: 代码0仍变换为传输码的0,而把代码中的1交替地变换 为传输码的+1、-1、+1、-1等。 如 消息代码:1 0 0 1 1000 1 1 1。。。 AMI码: +1 0 0 -1 +1000 -1 +1 -1。。。 特点:三元码,无直流分量,主要功率集中在码速率fb的 1/2出附近(如图),低频成分 少。位定时频率分量为 零,通过极性交替规律得到检错能力。 主要缺点:位定时提取困难。虽可通过全波整流得到fb分 量,但当连零个数多时,fb分量特征小。功率谱分布与 信源分布与信源的统计特性关系很大
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