通信原理I第5章-数字基带传输

符号传输速率： Rs (Baud) 信息传输速率：Rb (bit/s) Rb ＝ Rs log2 M (bit/s) Rs ＝ Rb /log2 M (baud)

误符号率：Ps 误比特率：Pb 频带利用率：单位为bit/s/Hz或Baud/Hz
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主要内容


引言 数字基带信号波形及其功率谱密度 通过AWGN信道传输的数字基带信号的接收 数字PAM信号通过限带基带信道的传输 AWGN干扰下数字PAM信号通过理想限带信道 的最佳基带传输 眼图 信道均衡 部分响应系统 符号同步

模拟调制：调制信号取值连续 数字调制：调制信号取值离散 正弦波调制：正弦型信号作为载波 脉冲调制：周期性脉冲序列作为载波 正弦波模拟调制：AM，FM，PM 正弦波数字调制：ASK， FSK， PSK，QAM 脉冲模拟调制：PAM，PDM，PPM 脉冲数字调制：数字PAM，PCM/DPCM/ADPCM
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基本的数字基带信号波形(3)

多电平码波形 k个二进制符号bi 例. k =3, M=8
b1b2b3 000 001 010 011 100 101 110 111 an +7 +5 +3 +1 -1 -3 -5 -7
M = 2k
bi an
75310 -1 -3 -5 -7 -
一个M进制符号an
a= bn ⊕ an −1 n
0 0 1 二进制单极性不归零码 0 0 0 0 1 1
相对码
a= bn ⊕ an −1 n
A 0
0
1
单极性不归零传号差分码 跳变：”1“ 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1
an = bn an −1
A 0
0
相对码
单极性不归零空号差分码 跳变：”0“

光纤, 无线
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为什么要研究基带系统？



频带系统也存在基带传输问题，基带系统中 的许多概念、理论可直接应用于频带系统； 理论上，频带传输系统总有一个基带传输系 统与之对应 —> 等效基带系统； 实际中存在基带传输 ( 设备内部、外设 ) ，不 只用于低速率传输，还有高速传输，并有迅 速发展的趋势。
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数字脉冲幅度调制(PAM)
二进制信息序列 M进制幅度序列 MPAM信号
∑ b δ ( t − nT )
n b n
Rb =
1 Tb
Hale Waihona Puke Baidu
码型 编码
∑ a δ ( t − nT )
n s n
M = 2K
发送 滤波器
= s(t)
∑a
n
n
gT ( t − nTs )
Ts = KTb
gT ( t ) ⇔ GT ( f )
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载波C(t)：携带调制信号的信号

数字信号的基带传输与频带传输


数字脉冲调制信号：基带信号(功率谱密度为低 通型) 数字信号的基带传输：将数字基带信号通过基 带信道(传递函数为低通型)传输 —— 信号频谱 不搬移，直接传送。

同轴电缆，双绞线

数字基带信号经正弦波调制：带通信号 数字信号的频带传输：将数字带通信号通过带 通信道传输
1 1 1 0 1 0 0 1 1
-7
+3
+1
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数字PAM信号的功率谱密度(1)
s(t) =
n = −∞
∑a
∞
n
gT ( t − nTs )
* 其中 {an } 广义平稳随机序列， = = E ( an ) m Ra ( k ) a；Ra ( a n a n + k )
= Ra (τ ) gT ( t ) 发送脉冲波形，t ∈ 0, Ts
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若干基本概念

信息量： I ( x ) = − log 2 P ( x ) (比特 )
= H ( x)
∑P(x ) − log P ( x ) ( bit / 符号 )
i =1 i 2 i
M
M = 2k 且独立等概

= H ( x ) log = k ( bit / 符号 ) 2 M
Rs =
1 Ts
= s(t)
■
n = −∞
∑a
∞
n
gT ( t − nTs )
~ M进制数字脉冲幅度调制(MPAM) 随机序列
an 传输码(线路码 )
gT ( t ) 发送脉冲波形 (矩形、升余弦、高斯、半余弦脉冲)
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基本的数字基带信号波形(1)
二进制单极性不 归零(NRZ)码
bn = 0, 1 ⇔ an = 0, 1
1
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基本的数字基带信号波形(2)
二进制单极性归 零(RZ)码
bn = 0, 1 ⇔ an = 0, 1
A 0 τ
A 0
1
1
1
0
1
0
0
1
Ts
τ
t 1 = gT ( t ) Arect − τ 2
t
二进制 双 极 性 归 零(RZ)码
t 1 = gT ( t ) Arect − τ 2
第五章
数字基带传输系统
信息与通信工程学院 无线通信系统与网络实验室（WCSN）
郝建军 jjhao@bupt.edu.cn
(010)62281643
主要内容


引言 数字基带信号波形及其功率谱密度 通过AWGN信道传输的数字基带信号的接收 数字PAM信号通过限带基带信道的传输 AWGN干扰下数字PAM信号通过理想限带信道 的最佳基带传输 眼图 信道均衡 部分响应系统 符号同步
bn = 0,1 ⇔ an = −1, +1
A 0 -A
适于通过同轴电缆等在设备之间进行短距离传输
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基本的数字基带信号波形(2)

差分码：用相邻码元电平是否跳变代表‘0’或‘1’
+
bn 绝对码 an 相对码
差分编码 (相对编码)
A 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1
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数字通信系统模型
信 源 信 源 编 码 加 密 器 信 道 编 码 调 制 器
信道
噪声干扰
信 宿
信 源 译 码
解 密 器
信 道 译 码
解 调 器
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调制的分类

调制：用欲传输的原始信号m(t)去控制高频正弦波或 周期性脉冲信号的某一参量，使它随m(t)发生变化 调制信号m(t)：原始基带信号

A 0
A 0
1
1
1
0
1
0
0
1
Ts
t
t 1 = gT ( t ) Arect − Ts 2
二进制 双 极 性 不 归零(NRZ)码
bn = 0,1 ⇔ an = −1, +1
t 1 = gT ( t ) Arect − Ts 2
A 0 -A
1
1
1
0
1
0
0