通信原理第六章资料
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(第六章 数字基带传输系统)图片公式
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
通信原理第六章 数字信号的频带传输
通信原理ICommunication Theory安建伟北京科技大学通信工程系第六章 数字信号的频带传输6.1 引言 6.2 二进制数字信号正弦型载波调制 6.3 四相移相键控 6.4 M进制数字调制 6.5 恒包络连续相位调制第6章数字信号的频带传输6.1 引言1.数字信号的正弦型载波调制数字信号 d(t) 调制 频带信号 带通信道s ( t ) = A c o s ( 2 π ft + ϕ ) = F ( d ( t ))用数字基带信号去控制正弦型载波的某参量： ¾ 控制载波的幅度，称为振幅键控(ASK)； ¾ 控制载波的频率，称为频率键控(FSK)； ¾ 控制载波的相位，称为相位键控(PSK)。
3北京科技大学通信系第6章数字信号的频带传输2. 数字信号的分类 （1）二进制及M进制(M>2)； （2）按是否满足叠加原理分类： 线性调制及非线性调制； （3）按已调符号约束关系分类 无记忆调制及有记忆调制。
4北京科技大学通信系第6章数字信号的频带传输6.2 二进制数字信号的正弦载波调制1. 二进制通断键控（OOK或2ASK） 2. 二进制移频键控（2FSK） 3. 二进制移相键控（2PSK或BPSK） 4. 2PSK的载波同步 5. 差分移相键控（DPSK）5北京科技大学通信系第6章数字信号的频带传输 (OOK) 6.2.1 二进制通断键控二进制通断键控(OOK： On-Off Keying) 又名二进制振幅键(2ASK)，它是以单极性 不归零码序列来控制正弦载波的导通与关 闭。
即正弦载波的幅度随数字基带信号而 变化。
6北京科技大学通信系第6章数字信号的频带传输1. OOK信号的产生a) 模拟法n = −∞∑+∞a nδ ( t − nTb )b (t ) =a n = 0 或1脉冲成形 滤波器 冲激响应 g T ( t )n = −∞∑+∞a n g T ( t − nTb )sO O K (t ) A cos(2π f c t )b) 键控法载波 cosωct开关电路1 0KSOOK(t)b(t)7北京科技大学通信系第6章数字信号的频带传输¾时域表示b( t ) =n = −∞∑a∞ngT ( t − nTb )其中b(t)为单极性矩形不归零脉冲序列。
通信原理第六章
《通信原理课件》
《通信原理课件》
图6-29 相位选择法产生4PSK信号
《通信原理课件》
《通信原理课件》
图6-30 B方式4PSK信号相干解调原理框图
《通信原理课件》
《通信原理课件》
2、多进制的相对移相(MDPSK)
以四进制相对相移信号4DPSK为例进行讨论。
《通信原理课件》
a b c d e f
图6-11 2FSK信号的过零检测法
《通信原理课件》
6.2.3 二进制相移键控（2PSK）和 二进制差分移相键控（2DPSK）
相移键控是利用载波相位的变化来传递 数字信息，通常可以分为绝对相移键控 （2PSK）和相对相移键控（2DPSK）两 种方式，下面分别讨论。
波）和相干解调，分别如图6-9和图6-10 所示，其原理和2ASK解调时相同，只是这 里使用两套电路。
《通信原理课件》
图6-9 2FSK包络检波方框图
《通信原理课件》
图6-10 2FSK相干解调方框图
《通信原理课件》
2FSK另外一种常用而简便的解调方法是过零 检波解调法，其解调原理框图及各点时间波形如 图6-11（a）和（b）所示。其基本原理是：二 进制移频键控信号的过零点数随载波频率不同而 异，通过检测过零点数从而得到频率的变化。在 图6-11中，输入信号经过限幅后产生矩形波，经 微分、整流、脉冲波形成形后得到与频率变化相 关的矩形脉冲波，再经低通滤波器滤除高次谐波， 便恢复出与原数字信号对应的数字基带信号。
（a）模拟调频法
（b）键控法
图6-7 2FSK信号的产生
《通信原理课件》
3、2FSK信号的功率谱及带宽
《通信原理课件》
通信原理讲义-第六章 数字信号的载波传输1二进制调制
数字信号的调制可以看成特殊调制信号 的模拟调制，类似模拟调制的情况，数 字调制也是用调制信号调制载波的三个 参数：振幅、频率、相位。 相应地称为：幅度键控、频率键控、相 位键控。
6.1 二进制数字调制
二进制数字调制是指调制信号为二进制 基带信号，这种调制信号仅有两种电平， 表示为“1”和“0”： 二进制数字调制又分为： 二进制幅度键控 二进制频率键控 二进制相位键控
数字基 带信号 二进制幅度键控s2ASK(t)
载波Acoswct
二进制幅度键控解调（非相干）
带通 滤波器
1 0.5 0 -0.5 -1 0 1 0.5 0 -0.5 -1 0 1 0.5 0 -0.5 -1 0 100 200 300 400 500 600 100 200 300 400 500 600 100 200 300 400 500 600
1 A1 0 0 0 1 ……
由调频理论，调制后信号的瞬时频率 w(t)=w0+KFMf(t) 而对单极性二元基带信号只有两种电平： f(t)=0或1， 故：w1= w0+KFM w2= w0。
二进制频率键控调制后的时域波形
1
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1
二进制差分相位键控的调制方法
二元单 极性码 输入 相对码 差分编码 二进制差分相位 键控DPSK输出
Acos(wct)
载波发生器
差分编码原理：
后一位与新生成的前一位码做模2和得到新生成的码
绝对码：1 0 0 1 0 1 1 0 相对码：1 1 1 0 0 1 0 0
二进制差分相位键控的解调（相干）
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
号
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
通信原理第六章ppt课件
§6.2 抽样定理
• 如果想把时间连续的模拟信号变成0/1数字 串，必须先抽样
• 但是，很显然，抽样以后
• 的信号，与原来的信号是
• 不同的
• 能否从抽样信号中恢复原
t
• 信号呢？如果能，有什么条件？
:
§6.2.1 低通信号抽样定理
可以看作下面两 个信号的乘积
t
1
t
t
:
m(t)
t
T (t)
t
➢ 对 Y 的均匀量化，等效为对 X 的非均匀量化。
EY
0 EX
:
三. 编码
➢ 编码就是将量化后的多进制数字信号变换成 二进制数字代码〔逆过程为译码），这是一 种一一对应的变换关系，实为 M 进制与二 进制的转换。
➢ 要求：M ≤ 2N 或N ≥ log2M〔取整数） ➢ N 为二进制码组的码位数。
Hale Waihona Puke 2048 x1 1 8 1 16 1
32 16 8
4
11
128 64
1
第7段的
2
量化间隔 32
1
第 8段的量 2化 0 4 1间 8 0 2隔 64 4 16
16 32
第1、 2段的量化间隔
64
128
1 128
1 第3段的
1
64 量化间隔 232
1
第4段的量化间隔 4
16
可见最小11 1分 6 28辨 210:率 ,4计 8为 1为 个
m(t) 样 ms(t) 化 msq(t) 码 {an} 信道 {an} 码 msq(t) 通 m0(t)
A/D
D/A
➢ 编码——译码为一对变换关系；
➢ 抽样——低通为一对变换关系；
通信原理第六章 答案
通信原理辅导及习题解析（第六版）第6章数字基带传输系统本章知识结构及内容小结[本章知识结构]图6－1 第6章知识结构框图[知识要点与考点]1．数字基带信号（1）数字基带信号波形基本的数字基带信号波形有单、双极性不归零波形，单、双极性归零波形、差分波形与多电平波形。
（2）数字基带信号的数学表达式 ①()()nsn s t a g t nT ∞=-∞=-∑式中，()s t 为单极性时，n a 取0或＋1；()s t 为双极性时，n a 取＋1或－1。
()g t 可取矩形 ②()()nn s t s t ∞=-∞=∑（3）数字基带信号的功率谱密度[]212212()(1)()()()(1)()()s s s s s s m P f f P P G f G f f PG mf P G mf f mf δ∞=-∞=--++--∑① 二进制数字基带信号的功率谱密度可能包含连续谱与离散谱。
其中，连续谱总是存在，根据连续谱确定信号带宽；在双极性等概信号时，离散谱不存在，根据离散谱确定直流分量与定时分量； ② 二进制不归零基带信号的带宽为s f （1/s s f T =）；二进制归零基带信号的带宽为1/τ。
2．常用传输码型常用传输码型有三电平码（AMI 码、HDB3码）与二电平码（双相码、差分双相码、密勒码、CMI 码、块编码）。
其中，AMI 码与HDB3码需要重点掌握。
（1）AMI 码将消息码的“1”(传号)交替地变换为“+1”和“－1”，而“0”(空号)保持不变。
（2）HDB3码 ① 编码规则：当连0数目不超过3个时，同AMI 码；连0数目超过3时，将每4个连“0”化作一小节，定义为B00V ；V 与前一个相邻的非0脉冲极性相同，相邻的V 码之间极性交替。
V 的取值为+1或-1；B 的取值可选0、+1或-1；V 码后面的传号码极性也要交替。
② 译码规则：寻找破坏脉冲V 码，即寻找两个相邻的同极性码，后一个码为V 码；V 码与其之前的3个码一起为4个连0码；将所有-1变成+1后便得到原消息代码。
通信原理樊昌信版第6章数字基带传输系统3
6.5.2 二进制单极性基带系统
f0 ( x )
f1( x )
－A 0 A
f0 ( x )
x
f1 ( x )
13
1、最佳判决门限
2 A P(0) n vd ln 2 A P(1)
（6.5-12）
A 当P(1)=P(0)=1/2时 v 2 2、误码率（设V*d=A/2）
d
眼图可以用来指示接收滤波器的调整，以减 小码间串扰，改善系统性能。
23
眼图的模型
最佳抽样时刻：“眼睛”张开最大的时刻； 判决门限电平：眼图中央的横轴位置对应于判 决门限电平； 对定时误差的灵敏度：眼图斜边的斜率决定了 系统对抽样定时误差的灵敏程度，斜率越大， 对定时误差越灵敏，即要求定时准确；
6.7.1部分响应系统
• 研究问题：基带传输中的有效性问题 • 研究目的：如何设计频带利用率高又可实 现的基带传输系统 • 研究方法：放宽对无码间串扰的要求以提 高有效性
30
问题的提出 由奈奎斯特第一准则知，基带系统的总特性 设计成理想低通特性, 能达到理论上的极限传 输速率，达到最高的频带利用率(2B/Hz)。理 想低通传输特性实现困难，且h(t)的尾巴振荡 幅度大、收敛慢，而对定时要求十分严格。 余弦滚降特性所需的频带加宽了，降低了系 统的频带利用率。 问题：能否找到频带利用率为2B/Hz，满足 “尾巴”衰减大、收敛快，又可实际实现的传 输特性？
34
•讨论g(t)的波形特点
4 cos t / TS g t 2 2 1 4t / TS Ts kTs g (0) 4 , g 1, g 0, k 3 , 5 , 2 2
除了在相邻的取样时刻 t=Ts/2 处 g(t)=1 外， 其余的取样时刻上，g(t) 具有等间隔零点。 g(t)波形的拖尾幅度与t 2成反比，说明g(t)波 形拖尾的衰减速度加快了。
通信原理第六章-保真度准则下的信源编码
（6-6）
假如信源符号代表信源输出信号的幅度值，那么，这一种就是以方差表示的失真度。它 意味着幅度差值大的要比幅度差值小的所引起的失真更为严重， 严重程度用平方来表示。 这 种失真就是平方误差失真。 当 r 3 时， U 0,1,2 ， V 0,1,2 ，则失真矩阵为
0 1 4 D 1 0 1 4 1 0
U ,N U ,N
（6-10）
也可写成
D N P i P j | i d i , j
i 1 j 1 r
N
r
N
s
N
N
（6-11）
l
P i P j | i
i 1 j 1
s
N
d ui , v j
l 1
l
由此所得的信源平均失真度（单个符号的平均失真度）
（6-19）
应该强调指出，条件概率 P V U 反映的是不同的有失真信源编码或信源压缩方法。 计算使平均互信息最小的 P V U ，实质上是选择一种编码方式使信息传输率为最小。
RD 是在信源给定情况下，接收端为满足失真要求所必须获得的最少平均信息量。因
6.2 失真度和平均失真度 6.2.1 失真度
由于本章只涉及信源编码问题。我们把信道编码、信道、信道译码这三部分看成是一个 没有任何干扰的广义信道。这样收信者收到消息后所产生的失真（或误差）只是由信源编码 带来的。 若对信源输出的信号进行有损压缩， 则信源解码后的信号与信源编码器的输入信号 间将存在误差。从直观感觉可知，若允许失真越大，信源压缩比越大，信息传输率越低。所 以信息传输率与信源编码所引起的失真（或误差）是有关的。 现在我们要研究在给定允许失真地条件下， 是否可以设计一种信源编码使信息传输率最 低。为此，必须首先讨论失真度。 设离散无记忆信源 U ,U u1, u2 ,...,ur ，其概率分布为 Pu Pu1 , Pu2 ,...,Pur 。信源 符号通过信道传输到某接收端，接收端的接收变量 V v1, v2 ,...,vs 。对应每一对 u, v ，我们
通信原理 第六章 数字基带传输系统
来源： 来源： 计算机输出的二进制数据 模拟信号→ A/D →PCM码组 上述信号所占据的频谱是从直流或低频开始的，故称数 数 字基带信号。 字基带信号
2008.8 copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组 3
基本概念
2、数字信号的传输
1）基带传输 基带传输——数字基带信号不加调制在某些 基带传输 具有低通特性的有线信道中传输，特别是传输距离 不太远的情况下； 2）频带传输 频带传输——数字基带信号对载波进行调制 频带传输 后再进入带通型信道中传输。
2008.8 copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组 19
传输码结构设计的要求
码型变换或成形是数字信息转换为数字信号的过程， 码型变换或成形是数字信息转换为数字信号的过程，不 数字信息转换为数字信号的过程 同的码型将有不同的频谱结构，对信道有着不同的要求。 同的码型将有不同的频谱结构，对信道有着不同的要求。
1 2 3 4 5
引言 数字基带信号码波形 基带传输的常用码型 基带脉冲传输和码间干扰 无码间干扰的基带传输特性
2008.8
copyright 信息科学与技术学院通信原理教研组
18
6.３基带传输的常用码型 ３
在实际的基带传输系统中， 在实际的基带传输系统中，并不是所有类 型的基带电波形都能在信道中传输。 型的基带电波形都能在信道中传输。 对传输用的基带信号有两个方面的要求： 对传输用的基带信号有两个方面的要求： （ 1 ） 对代码的要求 ， 原始消息代码必须编 对代码的要求， 成适合于传输用的码型； 传输码型的选择） 成适合于传输用的码型；（传输码型的选择） 对所选码型的电波形要求， （2） 对所选码型的电波形要求，电波形应 适合于基带系统的传输。（基带脉冲的选择） 。（基带脉冲的选择 适合于基带系统的传输。（基带脉冲的选择）
通信原理第7版第6章PPT课件樊昌信版
— 改善系统性能的两个措施
课件制作：曹丽娜
引言
数字基带信号 － 未经调制的数字信号，它所占据的频谱是
从零频或很低频率开始的。
数字基带传输系统 －不经载波调制而直接传输数字基带信
号的系统，常用于传输距离不太远的情况。
数字带通传输系统 －包括调制和解调过程的传输系统
研究数字基带传输系统的意义：
近程数据通信系统中广泛采用
P(1 P)，以概率 2 P(1 P)
E
（aman） P2 (1 P)2 (1 P)2 P2 2P(1 P)( P 1) P 0
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
2
E[ U T ( f ) ]
Pu ( f ) lim
N (2 N 1)T
0
错
误
码
元
课件制作：曹丽娜
§6.1
数字基带信号
及其
频谱特性
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
§6.1.1 数字基带信号
几种基本的基带信号波形
单个
序列
六种基本信号波形
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
归零
/ Ts 1
基带传输方式也有迅速发展的趋势
基带传输中包含带通传输的许多基本问题
任何一个采用线性调制的带通传输系统，可以等效为一
个基带传输系统来研究。
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
引言
基带传输系统组成：
基带脉冲
输入
发送
滤波器
信道
通信原理第六章(模拟信号的数字传输)习题及其答案
第六章（模拟信号的数字传输）习题及其答案【题6－1】已知信号()m t 的最高频率为m f ，由矩形脉冲()m t 进行瞬时抽样，矩形脉冲的宽度为2τ，幅度为1，试确定已抽样信号及其频谱表示式。
【答案6－1】矩形脉冲形成网络的传输函数()()()22Q A Sa Sa ωτωτωττ==理想冲激抽样后的信号频谱为1()(2) =2s mm m n sM M n f T ωωωωπ∞=-∞=-∑瞬时抽样信号频谱为()()()()(2)2H s m n sM M Q Sa M n T τωτωωωωω∞=-∞==-∑()H M ω中包括调制信号频谱与原始信号频谱()M ω不同，这是因为()Q ω的加权。
瞬时抽样信号时域表达式为()()()()H sn m t m t t nT q t δ∞=-∞=-*∑【题6－2】设输入抽样器的信号为门函数()G t τ，宽度200ms τ=，若忽略其频谱的第10个零点以外的频率分量，试求最小抽样速率。
【答案6－2】门函数()G t τ的宽度200ms τ=，其第一个零点频率1150f Hz τ==，其余零点之间间隔都是1τ，所以第10个零点频率为110500m f f Hz ==。
忽略第10个零点以外的频率分量，门函数的最高频率是500Hz 。
由抽样定理，可知最小抽样速率21000s m f f Hz ==。
【题6－3】设信号()9cos m t A t ω=+，其中10A V =。
若()m t 被均匀量化为40个电平，试确定所需的二进制码组的位数N 和量化间隔v ∆。
【答案6－3】()m t 需要被量化为40个电平，即40M =，表示40个电平需要的二进制码组位数2[log ]16N M =+=量化间隔22100.540A v V M ⨯∆===【题6－4】已知模拟信号抽样的概率密度()f x 如下图所示。
若按四电平进行均匀量化，试计算信号量化噪声功率比。
通信原理第7版第6章PPT课件(樊昌信版)
系统的传递函数
描述线性时不变系统的数 学模型，表示输入和输出 之间的关系。
03
CATALOGUE
模拟调制系统
调制的定义与分类
调制的定义
调制是一种将低频信号加载到高 频载波上的技术，以便通过信道 传输。
调制的分类
调制可以分为模拟调制和数字调 制两大类。模拟调制是指用连续 变化的模拟信号去调制载波的幅 度、频率或相位。
章节概述
本章将介绍数字调制的基本原理和技术，包括振幅调制、频 率调制和相位调制等。
通过学习本章，学生将能够了解数字调制的基本概念、原理 和技术，掌握数字调制系统的性能分析和设计方法，为进一 步学习通信系统的其他相关内容打下基础。
02
CATALOGUE
信号与系统
信号的分类与特性
01
02
ห้องสมุดไป่ตู้
03
周期信号
线性调制系统（AM、FM）
AM（调幅）调制
AM调制是通过改变载波的幅度来传 递信息的一种调制方式。在AM调制 中，低频信息信号叠加在载波上，并 通过信道传输。
FM（调频）调制
FM调制是通过改变载波的频率来传递 信息的一种调制方式。在FM调制中， 低频信息信号用来控制载波的频率变 化，从而实现信息的传输。
有效性
衡量通信系统传输有效信息的 能力，通常用传输速率或频谱
效率来表示。
可靠性
衡量通信系统传输信息的可靠 程度，通常用误码率（BER） 或信噪比（SNR）来表示。
实时性
衡量通信系统传输实时信号的 能力，通常用延迟时间来表示
。
安全性
衡量通信系统保护信息传输安 全的能力，通常用加密和认证
技术来表示。
误码率（BER）计算
《通信原理》第六章 数字基带传输常用规律和技巧.
1第一部分AMI码与HDB3码对传输用的基带信号的主要要求:对代码的要求：原始消息代码必须编成适合于传输用的码型；对所选码型的电波形要求：电波形应适合于基带系统的传输。
1. AMI码（传号交替反转码）编码规则：传号(“1”)极性交替，空号(“0”)不变。
例：信码{an}： 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 AMI: +1 0 -1 0 0 +1 0 0 0 0 0 -1 0 +1特点：（1）无直流分量和仅有小的低频分量；（2）二电平→三电平－－1B/1T码(一个二进制符号变换成一个三进制符号所构成的码)；（3）易于检错；（4）编、译码简单；（5）当出现长的连0串时，不利于定时信息的提取。
1.00.5s2. HDB3码编码规则：（1）当连“0”个数不超过3时，仍按AMI码的规则编，即传号极性交替；（2）当连“0”个数超过3时，4个连“0”为一组，当该组四连“0”与其前一组四连“0”之间有奇数个传号码，用000V取代该组四连“0”。
V 极性与其前非零码极性一致，V本身满足极性交替；（3）当该组四连“0”与其前一组四连“0”之间有偶数个（包括0个）传号码，用B00V取代该组四连“0”。
B极性与其前一非零码极性相反，V极性与B极性一致，V本身满足极性交替；例如：1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1HDB3 +V -1 +1 -B 0 0 -V +1 -1 +1 0 0 0 +v 0 +1 译码：凡遇到-1 0 0 0 -1+1 0 0 0 +1+1 0 0 +1-1 0 0 -1译成：＊0 0 0 0例：HDB3：0 +1 0 0 0 +1 -1+1 -1 0 0 -1 0 +1 0 -1代码：0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1特点:1）无直流分量、低频分量小；2）连0串不会超过3个，对定时信号的恢复十分有利；3）编码复杂，译码简单。
樊昌信通信原理第六章总结
通过示波器观察接收端的基带信号波形，从而估计系统性能 定义
在抽样判决器的输入端跨接一个示波器，然后调整示波器水 平扫描整个周期，使其与接收码元的周期同步。
具体做法
抽样失真
过零点失真
实际眼图的对应
对定时误差灵敏度 最佳抽样时刻
可以评估的系统的性能
噪声容限
判决门限
接收二进制双极性波形时，在一个码元周期内只能看到一只眼睛，若接收的是M进制双极性波形，则一个码元周期内可以看见（M-1)只眼睛
定义：信号频谱从零频或较低频率开始
单极性波形：用正电平和零电平对应二进制中的1和0；适用于计算机内部或极近距离的传输
双极性波形：用正电平和负电平对应二进制中的1和0
单极性归零波形：单极性波形的基础上（占空比50%根据具 体要求确定），后一半归零
种类
双极性归零波形：双极性波形的基础上（占空比50%根据具 体要求确定），后一半归零
眼图
数字基带传输系统
数字基带传输系统
定义 组成：
某些有线信道中，传输距离不太远的情况下，可以不经过载波调制直接进行传输的系统 信道信号形成器 信道 接收滤波器 抽样判决器 同步提取和定时脉冲 2：信道加性噪声的影响
误码的原因：
思想
1：系统特性不理想导致的码间串扰 无码间串扰时的基带传输特性
设计
意义
1；近程数据通信中广泛使用
差分波形：电平跳变表示1，电平不变表示0
二进制随机脉冲序列包含连续谱和离散谱 连续谱必定存在，根据连续谱可以确定随机序列的带宽;离散谱不一定存在，取决于波形
频谱特性
数字基带信号
1：不含直流分量，并且低频分量少（传输中只接收主瓣能量）
2：具有内在的检错能力
通信原理(第六版)第6章 教程
即可得到随机序列s(t)的功率谱密度，即
Ps ( f ) = Pu ( f ) + Pv ( f ) = f S P (1 − P ) G1 ( f ) − G2 ( f )
+
m = −∞
2
∑
∞
f S [ PG1 (mf S ) + (1 − P )G2 (mf S )] δ ( f − mf S )
设一个二进制的随机脉冲序列如下图所示：
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第6章 数字基带传输系统
图中 Ts － 码元宽度 g1(t)和g2(t) － 分别表示消息码“0”和“1”，为任意波形。 设序列中任一码元时间Ts内g1(t)和g2(t)出现的概率分别为P和 (1-P)，且认为它们的出现是统计独立的，则该序列可表示为
s (t ) =
−∞
N
=
n=− N
∑a∫
n
∞
−∞
[ g1 (t − nTS ) − g 2 (t − nTS )]e − j 2π f t dt
=
其中
G1 ( f ) =
n=− N
a n e − j 2 π f nTs [G1 ( f ) − G 2 ( f )] ∑
∞
N
∫
−∞ ∞
g1 (t ) e − j 2πft dt
N
的统计平均值仅在m = n时存在，故有
E[ U T ( f ) ] =
2 n =− N
∑
N
E[a ] G1 ( f ) − G2 ( f ) = (2 N + 1) P (1 − P ) G1 ( f ) − G2 ( f )
2 n 2
2
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第6章 数字基带传输系统
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1
6.1 数字基带传输概述
数字基带信号——消息代码的电波形 来自数据终端的原始数据信号，如计算机输出的二进制序列，或 者是来自模拟信号经数字化处理后的数字信号， 这些信号往往包 含丰富的低频分量，甚至直流分量，因而称之为数字基带信号
数字基带传输 在某些具有低通特性的有线信道中，特别是传输距离不太远的情 况下，可直接传输数字基带信号
信道信号形成器 把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号，这种变换 主要是通过码型变换和波形变换来实现的， 其目的是与信道匹 配，
信道 允许基带信号通过的媒质，通常为有线信道， 如市话电缆、架 空明线等
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6.1 数字基带传输概述
接收滤波器 滤除带外噪声，对信道特性均衡，使输出的基带波形有利于抽 样判决
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数字基带信号一般用二进制随机序列表示
在实际中g1(t)、g2(t) 可以是任意脉冲 图示为二进制随机脉冲序列波形（样本函数），其中选g1(t)是
方波，g 3Ts) g1(t＋ 2Ts) g2(t＋Ts)
g (t) g1 (t)
g2(t－ 2Ts)
－E
(e)
差分波形
＋3E 0 0
00
＋E 0 1 －E －3E
01
10
11
11
01
多电平波形
(f) 8
6.2.2 数字基带信号频谱特性
数字基带信号的数学表示式 若二进制基带信号中各码元波形相同而取值不同，则可 用下式表示
st angt nTs
n
式中an是第n个信息符号,对应电平值（0、 1或-1、1）Ts 为码元间隔，g(t)为某种标准脉冲波形
数字基带传输系统的基本组成 由信道信号形成器、信道、接收滤波器、抽样判决器以及同 步设备组成
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6.1 数字基带传输概述
n(t)
数字 基带信号
信道信号 形成器
信道
GT( )
C( )
接收 滤波器
抽样 判决器
GR( )
同步 提取
数字基带传输系统框图
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6.1 数字基带传输概述
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6.2.1 数字基带信号
常见的基带信号波形
＋E 1 0 1 0 0
0
单极性不归零波形
(a)
11
10 1 0 0 1 1 ＋E
－E
(d) 双极性归零波形
10 10 ＋E
－E
双极性不归零波形
(b)
11
＋E 1 0 1 0 0
0
单极性归零波形
(c) 2020/9/25
11
10 1 0 0 1 1 ＋E
m
功率谱是冲击强度取决|Cm|2的离散线谱 根据离散谱可以确定随机序列是否包含直流分量（m=0）
和定时分量(m=1)
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6.2.2 数字基带信号频谱特性
交变波的功率谱密度
Pu( f ) fs p1 pG1 f G2 f 2
功率谱是连续谱 与g1(t), g2(t)的频谱及其概率p有关
数字频带传输 大多数信道，如各种无线信道和光信道， 都是带通型的，数字基 带信号必须经过载波调制才能在信道中传输
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6.1 数字基带传输概述
数字基带传输系统的研究意义 数字基带传输中包含频带传输的许多基本问题 任何一个采用线性调制的频带传输系统可等效为基带传输系 统来研究 近程数据通信系统广泛采用了数字基带传输方式
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6.2.2 数字基带信号频谱特性
数字基带信号的数学表示式 若令g1(t)表示“0”，g2(t)表示“1”，则二进制基带信号 第n个码元为
sn
(t)
an
g
t
nTs
g1t
g2
t
nTs nTs
"0" "1"
二进制随机序列表达式
st sn t
n
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6.2.2 数字基带信号频谱特性
st sn t
n
sn
t
g1(t g2 (t
nTs ) nTs )
以概率p出现 以概率1－p出现
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6.2.2 数字基带信号频谱特性
数字基带信号的频域分析
——为了使频域分析的物理概念清楚，推导过程简化，把随机序列 s(t)分解成稳态波v(t)和交变波u(t)
稳态波
将每个码元内出现g1(t)、 g2(t)的概率加权平均
g2(t－Ts)
(a)
－Ts O Ts
t
2
2
v(t)
(b)2020/9/25
－T －T O T T
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t
6.2.2 数字基带信号频谱特性
数字基带信号一般用二进制随机序列表示 设二进制随机脉冲序列中任一码元时间Ts内，g1(t)和g2(t)出现 的概率分别为P和1-P，且认为它们的出现是统计独立的，则数 字基带信号可表示为
g2(t－ 2Ts)
g2(t－Ts)
(a)
－Ts O Ts
t
2
2
v(t)
(b)
(c)
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－Ts －Ts O Ts Ts
2
2
u(t)
O
t
t
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6.2.2 数字基带信号频谱特性
稳态波的功率谱密度
Pv ( f ) Cm 2 ( f mf s )
m
2
fspG1(mfs ) (1 p)G2(mfs ) ( f mfs )
抽样判决器 在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻（由位定时脉冲 控制）对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，以恢复或再生 基带信号
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6.2 数字基带信号及其频谱特性
数字基带信号 消息代码的电波形，即用不同的电平或脉冲来表示相应 的消息代码
数字基带信号的类型 矩形脉冲、三角波、高斯脉冲、升余弦脉冲 最常用的是矩形脉冲，因为矩形脉冲易于形成和变换
第六章 数字基带传输系统
数字基带传输概述 数字基带信号及其频谱特性
常用数字基带信号 数字基带信号的表示 数字基带信号的功率谱 基带传输的常用码型 AMI码 HDB3码 PST码 双相码 密勒码 基带脉冲传输与码间干扰 无码间干扰的基带传输特性 基带传输系统的抗噪性能
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vt pg1t nTs (1 p)g2(t nTs )
n
交变波
ut s(t) v(t)
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6.2.2 数字基带信号频谱特性
二进制随机序列时域分解的一个实现
g2(t＋ 4Ts) g1(t＋ 3Ts) g1(t＋ 2Ts) g2(t＋Ts)
g (t) g1 (t)