通信原理：第五章 数字通信系统
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第五章 数字通信系统
2021/3/6
1
5.1 引言
数字通信系统的组成
信源
信源编 码器
信道差错 控制编码器
数字 调制器
信道
信宿
2021/3/6
信源 译码器
信道 译码器
数字 解调器
2
5.1 引言
n(t)
数字基 带信号
信道信号 形成器
GbT,(c )
信道 C( )
接收 e 滤波器
d GR ()
抽样 判决器
0 0.5Rb Rb 1.5Rb 2Rb
f
信号波形图
单边功率谱密度图
单极性归零码
2021/3/6
17
5.2.2 常用数字PAM信号波形(码型)
4、双极性归零码
A 1
an A
0
gT (t)
1
占空比50％
t
0
Tb
Tb
2
矩形归零脉冲
2021/3/6
18
5.2.2 常用数字PAM信号波形(码型)
例：5.2.4 符号间互不相关的双极性归零码及其 功率谱密度图
2021/3/6
5
5.1.2 信息量单位、信息速率及码元速率
3、码元传输速率（码元速率）——波特B
在M进制中，每秒传送的M进制符号数，称为 码元传输速率或符号速率，单位波特（Band）， Rs (B) 可用B表示。
4、码元速率与信息速率之间的关系 M 2K
Rs
Rb log 2 M
Rb K
波特
Ts
g f
a 包括码形、
同步
波形变换 数字基带传输系统 提取
1 0101 1
a
t
b
t
c 2021/3/6
3t
5.1 引言
1 0101 1
基带 a
t
信号
码型 b
变换
t
波形 c
t
变换
信道 d
t
输出
滤波器 e
输出
t
抽样 判决
f
t
输出 g
2信02号1/3/6
1 01 1 11 0
t
4
5.1.2信息量单位、信息速率及码元速率
bn 1 1 1 0 0 1 0
s (t )
P( f )
A
t 0
Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb 7Tb
Rb
ห้องสมุดไป่ตู้
1 Tb
A
0 0.5Rb Rb 1.5Rb 2Rb
f
信号波形图
单边功率谱密度图
双极性不归零码
2021/3/6
15
5.2.2 常用数字PAM信号波形(码型)
3、单极性归零码（RZ）
2021/3/6
9
5.2.1数字脉冲幅度调制（PAM）
二进制 信息序列
二进制—>
M进制转换
bn (t nTb)
Rb
1 Tb
M 2K
M进制 幅度序列
gT (t) GT ( f )
发送 MPAM信号 滤波器
an (t nTs )
Ts KTb
s(t) angT (t nTs )
Rs
Rb K
A 0
P( f )
1 Rs
Rb R s lo g 2 M R s K b it / s
Tb
1 Rb
2021/3/6
6
5.1.2 信息量单位、信息速率及码元速率
5、频带利用率
所传输的信息速率（符号速率） 系统带宽
单位：bit / s, Hz 或 Band / Hz
Rb
f
单位带宽中比特 传输速率
RB
f
单位带宽中码元 传输速率
1、单极性不归零码（NRZ）
gT (t)
A 1
an
0
0
1
t
0
Tb
矩形不归零脉冲
2021/3/6
12
5.2.2 常用数字PAM信号波形(码型)
例：5.2.1 符号间互不相关的单极性不归零码及 其功率谱密度图
bn 1 1 1 0 0 1 0
P( f )
s (t )
A
Rb
1 Tb
t
0 Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb 7Tb
A 1
an
0
0
gT (t)
1
占空比50％
t
0
Tb
Tb
2
矩形归零脉冲
2021/3/6
16
5.2.2 常用数字PAM信号波形(码型)
例：5.2.3 符号间互不相关的单极性归零码及其 功率谱密度图
bn 1 1 1 0 0 1 0
P( f )
s (t )
A
Rb
1 Tb
t
0 Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb 7Tb
2021/3/6
7
5.1.2 信息量单位、信息速率及码元速率
6、误比特率、误码率
误码率
Pe
错误接收码元数 传送总码元数
（误符号率）
错误接收的信息率
误比特率 Pb 传送信息总量
（误信率）
二进制时 多进制时
Pb Pe Pb Pe
2021/3/6
8
5.2 数字基带信号波形及其功率谱密度
5.2.1 数字脉冲幅度调制（PAM） 5.2.2 常用的数字PAM信号波形（码型） 5.2.3 数字PAM信号的功率谱密度计算 5.2.4 常用线路码型
0 0.5Rb Rb 1.5Rb 2Rb
f
信号波形图
单边功率谱密度图
单极性不归零码
2021/3/6
13
5.2.2 常用数字PAM信号波形(码型)
2、双极性不归零码
A 1
an A
0
gT (t)
1
0
t
Tb
矩形不归零脉冲
2021/3/6
14
5.2.2 常用数字PAM信号波形(码型)
例：5.2.2 符号间互不相关的双极性不归零码及 其功率谱密度图
1、信息量的单位——比特
二进制序列的离散信源，若符号之间等概独 立，信源输出的每个符号所包含的信息量为1个 比特（bit），称信息量单位。
2、信息传输速率（信息速率）——比特/秒
二进制通信系统中，每秒传送二进制符号数 用每秒传送的最大信息量来表示，单位为比特/ 秒（bit/s），称为信息传输速率，或信息速率、 比特率。 Rb (bit / s)
图5.2.1 产生MPAM信号的原理框图
2021/3/6
10
5.2.2 常用数字PAM信号波形(码型)
1、单极性不归零码（NRZ） 2、双极性不归零码 3、单极性归零码（RZ） 4、双极性归零码
5、差分码（相对码）
6、多电平的PAM信号波形（MPAM）
2021/3/6
11
5.2.2 常用数字PAM信号波形(码型)
bn 1 1 1 0 0 1 0
P( f )
s (t )
A
Rb
1 Tb
t
0 Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb 7Tb A
0 0.5Rb Rb 1.5Rb 2Rb
f
信号波形图
单边功率谱密度图
双极性归零码
2021/3/6
19
5.2.2 常用数字PAM信号波形(码型)
5、差分码（相对码）
绝对码
an
an 1, 0
bn1
延迟Tb
差分码
（相对码）
bn
bn1 an bn1
绝对码：信号波形与输入二进制符号一一对应
相对码：利用相邻码元间信号是否变化来表示
2021/3/6
20
5.2.2 常用数字PAM信号波形(码型)
例：5.2.5 差分码（相对码）及其功率谱密度图
绝对码
1 1 10 0 1 0
相对码 0 1 0 1 1 1 0 0 1 01 00011
2021/3/6
1
5.1 引言
数字通信系统的组成
信源
信源编 码器
信道差错 控制编码器
数字 调制器
信道
信宿
2021/3/6
信源 译码器
信道 译码器
数字 解调器
2
5.1 引言
n(t)
数字基 带信号
信道信号 形成器
GbT,(c )
信道 C( )
接收 e 滤波器
d GR ()
抽样 判决器
0 0.5Rb Rb 1.5Rb 2Rb
f
信号波形图
单边功率谱密度图
单极性归零码
2021/3/6
17
5.2.2 常用数字PAM信号波形(码型)
4、双极性归零码
A 1
an A
0
gT (t)
1
占空比50％
t
0
Tb
Tb
2
矩形归零脉冲
2021/3/6
18
5.2.2 常用数字PAM信号波形(码型)
例：5.2.4 符号间互不相关的双极性归零码及其 功率谱密度图
2021/3/6
5
5.1.2 信息量单位、信息速率及码元速率
3、码元传输速率（码元速率）——波特B
在M进制中，每秒传送的M进制符号数，称为 码元传输速率或符号速率，单位波特（Band）， Rs (B) 可用B表示。
4、码元速率与信息速率之间的关系 M 2K
Rs
Rb log 2 M
Rb K
波特
Ts
g f
a 包括码形、
同步
波形变换 数字基带传输系统 提取
1 0101 1
a
t
b
t
c 2021/3/6
3t
5.1 引言
1 0101 1
基带 a
t
信号
码型 b
变换
t
波形 c
t
变换
信道 d
t
输出
滤波器 e
输出
t
抽样 判决
f
t
输出 g
2信02号1/3/6
1 01 1 11 0
t
4
5.1.2信息量单位、信息速率及码元速率
bn 1 1 1 0 0 1 0
s (t )
P( f )
A
t 0
Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb 7Tb
Rb
ห้องสมุดไป่ตู้
1 Tb
A
0 0.5Rb Rb 1.5Rb 2Rb
f
信号波形图
单边功率谱密度图
双极性不归零码
2021/3/6
15
5.2.2 常用数字PAM信号波形(码型)
3、单极性归零码（RZ）
2021/3/6
9
5.2.1数字脉冲幅度调制（PAM）
二进制 信息序列
二进制—>
M进制转换
bn (t nTb)
Rb
1 Tb
M 2K
M进制 幅度序列
gT (t) GT ( f )
发送 MPAM信号 滤波器
an (t nTs )
Ts KTb
s(t) angT (t nTs )
Rs
Rb K
A 0
P( f )
1 Rs
Rb R s lo g 2 M R s K b it / s
Tb
1 Rb
2021/3/6
6
5.1.2 信息量单位、信息速率及码元速率
5、频带利用率
所传输的信息速率（符号速率） 系统带宽
单位：bit / s, Hz 或 Band / Hz
Rb
f
单位带宽中比特 传输速率
RB
f
单位带宽中码元 传输速率
1、单极性不归零码（NRZ）
gT (t)
A 1
an
0
0
1
t
0
Tb
矩形不归零脉冲
2021/3/6
12
5.2.2 常用数字PAM信号波形(码型)
例：5.2.1 符号间互不相关的单极性不归零码及 其功率谱密度图
bn 1 1 1 0 0 1 0
P( f )
s (t )
A
Rb
1 Tb
t
0 Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb 7Tb
A 1
an
0
0
gT (t)
1
占空比50％
t
0
Tb
Tb
2
矩形归零脉冲
2021/3/6
16
5.2.2 常用数字PAM信号波形(码型)
例：5.2.3 符号间互不相关的单极性归零码及其 功率谱密度图
bn 1 1 1 0 0 1 0
P( f )
s (t )
A
Rb
1 Tb
t
0 Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb 7Tb
2021/3/6
7
5.1.2 信息量单位、信息速率及码元速率
6、误比特率、误码率
误码率
Pe
错误接收码元数 传送总码元数
（误符号率）
错误接收的信息率
误比特率 Pb 传送信息总量
（误信率）
二进制时 多进制时
Pb Pe Pb Pe
2021/3/6
8
5.2 数字基带信号波形及其功率谱密度
5.2.1 数字脉冲幅度调制（PAM） 5.2.2 常用的数字PAM信号波形（码型） 5.2.3 数字PAM信号的功率谱密度计算 5.2.4 常用线路码型
0 0.5Rb Rb 1.5Rb 2Rb
f
信号波形图
单边功率谱密度图
单极性不归零码
2021/3/6
13
5.2.2 常用数字PAM信号波形(码型)
2、双极性不归零码
A 1
an A
0
gT (t)
1
0
t
Tb
矩形不归零脉冲
2021/3/6
14
5.2.2 常用数字PAM信号波形(码型)
例：5.2.2 符号间互不相关的双极性不归零码及 其功率谱密度图
1、信息量的单位——比特
二进制序列的离散信源，若符号之间等概独 立，信源输出的每个符号所包含的信息量为1个 比特（bit），称信息量单位。
2、信息传输速率（信息速率）——比特/秒
二进制通信系统中，每秒传送二进制符号数 用每秒传送的最大信息量来表示，单位为比特/ 秒（bit/s），称为信息传输速率，或信息速率、 比特率。 Rb (bit / s)
图5.2.1 产生MPAM信号的原理框图
2021/3/6
10
5.2.2 常用数字PAM信号波形(码型)
1、单极性不归零码（NRZ） 2、双极性不归零码 3、单极性归零码（RZ） 4、双极性归零码
5、差分码（相对码）
6、多电平的PAM信号波形（MPAM）
2021/3/6
11
5.2.2 常用数字PAM信号波形(码型)
bn 1 1 1 0 0 1 0
P( f )
s (t )
A
Rb
1 Tb
t
0 Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb 7Tb A
0 0.5Rb Rb 1.5Rb 2Rb
f
信号波形图
单边功率谱密度图
双极性归零码
2021/3/6
19
5.2.2 常用数字PAM信号波形(码型)
5、差分码（相对码）
绝对码
an
an 1, 0
bn1
延迟Tb
差分码
（相对码）
bn
bn1 an bn1
绝对码：信号波形与输入二进制符号一一对应
相对码：利用相邻码元间信号是否变化来表示
2021/3/6
20
5.2.2 常用数字PAM信号波形(码型)
例：5.2.5 差分码（相对码）及其功率谱密度图
绝对码
1 1 10 0 1 0
相对码 0 1 0 1 1 1 0 0 1 01 00011