北邮通信原理PPT课件
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北邮通信原理课件A-1绪论
信宿/ 收信者
接收设备 传输系统 信道
1.2 通信系统的分类与通信方式
一、通信系统分类 二、通信方式
一、通信系统分类
按消息分：电报系统、电话系统、数据系统、图 象系统 按调制方式分：基带传输、载波传输
连续载波：调幅、调频、调相 脉冲载波：脉幅、脉宽、脉位
按工作波段分：长波、中波、短波、红外 媒质上的信号分：模拟系统、数字系统 传输媒质（信道）分：有线系统（架空明线、对 称电缆、同轴电缆、光纤、波导）、无线系统 （长波、中波、短波、微波、卫星） 按复用方式分：频分复用、时分复用、码分复用
电子电路、数字电路、概率论与随机过程 考核方式：作业15%、小测验25%、期末考试60% 作业：自觉独立完成 基于Matlab的演示实验：自愿学习
课程主要内容
绪论 确知信号分析 随机过程分析 信道 模拟调制系统 数字基带传输系统 数字带通传输系统 信源编码 差错控制编码
五、数字通信系统
信
息 源
信源
编码 器 基 带 数 字 序 列
加
密 器 基 带 数 字 序 列
信道
编码 器 基 带 数 字 信 号
调
制 器
模
拟 信 号
已
调 信 号 道 信
噪 声 源
受
信 者
信源
解码 器
解
密 器
信道
解码 器
解
调 器 同步 系统
信源编/译码器——模数转换；数据压缩；提高传输效率 加/解密器——保密传输 信道编/译码器——差错控制，提高抗干扰能力 调制/解调器——传输、复用 同步——保证收发两端的信号在时间上步调一致 以上各个功能框可根据需要设置（同步必须有）。数字通 信系统的主要内容就是研究这些功能框的实现方法。
理学通信原理北邮
AM
Pm PAM
m2 (t ) A02 m2(t)
（4.2.8）
显然，AM信号的调制效率总是小于1。
《通信原理课件》
[例4.2] 设m(t)为正弦信号，进行 100%的幅度调制，求此时的调制效率。
解：依题意可设 m(t) Am cosmt
而100%调制就是A0 = |m(t)|max 的调制，
《通信原理课件》
出的已调信号功率表达式是相同的。考虑 到本章模拟通信系统的抗噪声能力是由信 号平均功率和噪声平均功率之比（信噪比） 来度量。因此，为了后面分析问题的简便， 我们均假设调制信号（基带信号）为确知 信号。
《通信原理课件》
4.2.2 双边带调制（DSB）
1、DSB信号的模型 在AM信号中，载波分量并不携带信 息，信息完全由边带传送。如果将载 波抑制，只需在图4.2 中将直流A0去 掉，即可输出抑制载波双边带信号， 简称双边带信号（DSB）。 DSB调制器 模型如图4-3所示。
《通信原理课件》
零、具有各态历经性的平稳随机过程， 其统计平均与时间平均是相同的。由3.6 节 知 ， AM 已 调 信 号 是 一 非 平 稳 随 机 过 程 ， 经分析可得
PAM
()
A02 2
[
(
c
)
(
c
)]
1 4
[
Pm
(
c
)
Pm
(
c
)]
（4.2.9）
《通信原理课件》
上式中Pm(ω)为调制信号的功率谱密度。 由功率谱密度可以求出已调信号的平均
《通信原理课件》
4、调制信号为随机信号时已调信号的频 谱特性 前面讨论了调制信号为确知信号时已调信 号的频谱。在一般情况下，调制信号常常 是随机信号，如语音信号。此时，已调信 号的频谱特性必须用功率谱密度来表示。 在通信系统中，我们所遇到的调制信号通 常被认为是具有各态历经性的宽平稳随机 过程。这里假设m(t)是均值为
北邮通信原理ppt
《通信原理课件》
21
1.3.2 通信方式
1、按信息传输的方向与时间关系划分通信方式
对于点对点之间的通信，按信息传送的方向与时间关 系，通信方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信 三种。
单工通信是指信息只能单方向进行传输的一种通信工 作方式，如图1-5（a）所示。单工通信的例子很多，如 广播、遥控、无线寻呼等。这里，信号只从广播发射台、 遥控器和无线寻呼中心分别传到收音机、遥控对象和 BP 机上。
《通信原理课件》
8
《通信原理课件》
9
我们以语音信号为例来说明图1-2模拟通信系统 模型各部分的作用。
发信人讲话的语音信息首先经变换器将语音信 息变成电信号（模拟信源），然后电信号经放大 设备后可以直接在信道中传输。为了提高频带利 用率，使多路信号同时在信道中传输，原始的电 信号（基带信号）一般要进行调制才能传输到信 道中去。调制是信号的一种变换，通常是将不便 于信道直接传输的基带信号变换成适合信道中传 输的信号，这一过程由调制器完成，经过调制后 的信号称为已调信号。在收端，经解调器和逆变 换器还原成语音信息。
第一章 绪论
1.1 引言 1.2 通信系统的组成 1.3 通信系统分类及通信方式 1.4 信息及其度量 1. 5 通信系统的主要性能指标 1.6 信道及其容量
《通信原理课件》
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《通信原理课件》
2
《通信原理课件》
3
《通信原理课件》
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1.2 通信系统的组成
1.2.1 通信系统的一般模型
我们把实现信息传输所需一切设备和传输媒介 所构成的总体称为通信系统。以点对点通信为例， 通信系统的一般模型如图1-1所示。
5、按通信业务类型分类
根据通信业务类型的不同，通信系统可分为电报通信系 统、电话通信系统、数据通信系统和图像通信系统等.
北邮通信原理课件 (3)
（2）
量化是用量化电平值yk来代替x。显然 这种替代是存在误差的，这个误差是由于 量化产生的，故叫量化误差，表示为
e（t）=x － y
量 化 噪 声 的 大 小 常 用 它 的 均 方 值 e2 （t），即量化噪声功率表示。它对通信质 量的影响程度用量化器输出的信号功率与 量化噪声功率的比SNR（dB）表示。
图3-21用阶梯或锯齿波逼近模拟信号
单纯的DPCM已用得不多，更多的是 采 用 自 适 应 差 分 脉 冲 编 码 调 制 （ AD— PCM）。自适应是指能自动地改变量化间 隔，使预测误差电平大时增大量化阶距， 误差电平小时缩短量化阶距，从而有助于 进一步降低量化噪声。
3.3 增量调制（ΔM）
式中 Y—— X—— μ——压缩参数，
3. PCM
（1）
实现将样值脉冲变成二进制代码的编 码器种类很多，例如有计数型、直读型、 逐次比较型、折叠级联型及混合型等。 整流器用来判别输入样值脉冲的极性， 编出第一位码D1（极性码），同时将双极 性脉冲变换成单极性脉冲。
比较器是编码器的核心，它通过对输 入的样值电流I信 和标准电流I权 进行比较， 从而对输入信号的抽样值实现非线性量化 编码。 保持电路的作用是保持输入信号的抽 样值在整个比较过程中具有一定的幅度。
T=1/2Fm 是不失真抽样的最大时间间 隔，称之为奈奎斯特间隔或奈奎斯特周期。
第一，在抽样之前加截止频率为Fm的 低通滤波器，滤除Fm 赫以上的频谱成分， 从而消除折叠现象和避免由此引起的失真。
第二，由于收端的低通滤波器不可能 做成理想的，特别是在截止频率附近，与 理想的特性相差甚大。
第三，实际的抽样频率不可能是单位 冲激脉冲，只能是高度为A，宽度为Δt，重 复频率为1/T的矩形窄脉冲序列s（t）,其表 示式为
北邮通信原理信道课件
卷积码
01
卷积码是一种将信息位映射为连续的码字的编码方式。
02
卷积码具有记忆性，能够利用连续的码字之间的相关性进行纠
错。
卷积码的解码算法相对复杂，但具有良好的性能和较低的实现
03
复杂度。
03
信道模拟与仿真
信道模拟器的工作原理
信道模拟器是一种用于模拟和测试通信系统在各种信道条件下的性能的工 具。
03
目前常见的数字电视广播信道 编码技术包括LDPC码、BCH 码和卷积码等。
移动通信中的信道编码
1
在移动通信中，信道编码是实现可靠数据传输的 关键技术之一。
2
通过将数据信息与冗余信息结合，信道编码能够 抵抗无线信道中的噪声、干扰和衰落，降低误码 率。
3
常见的移动通信信道编码技术包括Turbo码、 LDPC码和Polar码等。
卫星通信中的信道编码
01
02
03
在卫星通信中，信道编 码同样用于提高信号传 输的可靠性和抗干扰能
力。
由于卫星通信信道的特 殊性质，信道编码需要 具备更高的纠错能力和 更强的抗干扰能力。
目前在卫星通信中广泛 应用的信道编码技术包 括Reed-Solomon码、 BCH码和卷积码等。
香农定理
香农定理是通信理论中的重要定理，它给出了在有噪信道中 实现可靠通信所需的最小码元速率的上限。
02
信道编码
信道编码的基本概念
信道编码是通信系统中用于提高数据传输可靠性 的重要手段。
通过在信息位中添加冗余，信道编码可以在传输 过程中检测和纠正错误。
常见的信道编码方式包括线性分组码、循环码、 卷积离散信道模型描述了信号在离散时间 点的传输情况，通常用符号表示信号 ，概率分布表示噪声。
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.
北邮通信原理课件-第十章
特征： I、 符号等概：二进制序列，两个符号出现的概率为0.5 II、游程特性：连续符号称为游程。连续符号的个数称为 游程长度。长度为n的游程占游程总数的 1/ 2n III、移位：给定随机序列，移位任意个元素所得的序列与 原来序列，对应元素一半相同，一半不同。 IV、非周期，或者说周期无限长
2
游程
j nN(n 0, 1, 2, ) j nN
j nN
a1a2a3
aN
ak (1, 1)
N个1
还是m序列，
bk bk j
j nN 111 1
-1多一个
16
互相关函数的性质
互相关函数的性质 ： rbc j 1 N
同周期N的两个m序列， 其两两m序列对的 互相关差别很大
c t
c t
c t Tc
T
0 T
dt dt
选择 最大值
0
ri ( )
1
1/ N
2Tc
T
NTc
0
dt
c t N 1 Tc
32
粗同步 串行相关法
c t
c t
nT n 1T
dt
检测 最大值
33
粗同步：匹配滤波捕获法
12
m序列的性质
移位相加特性
一个m序列 M p与其移位序列 M r模2加得到的序列 M s仍是M p的移位序列（移位数与M r 的不同），即：
m序列
M p移位序列
M p Mr Ms
双极性：
M p 另一个移位序列
M p Mr Ms
13
双极性m序列
北邮 移动通信原理课件
10
BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center
• 在前三代移动通信中，除了上述物理层关键技术的不 断发展外，在网络层其功能也在逐步完善。它主要体 现有： • 1)网络协议逐步走向规范化，到了第三代(3G)已初步形 成了横向三层：物理层、链路层、网络高层；纵向两 个平面：用户业务平面与控制平面的初步规范结构。 • 2)逐步增强并完善网络层辅助物理层实现对三重动态 性的匹配功能，加强并完善对无线资源管理、移动性 管理以及接入分配、调度算法的实现。 • 3)第二代(2G)开始逐步引入智能网，实现交换与控制的 分离，并通过业务生成系统快速生成新业务。
第一章 绪 论
• §1.1 移动通信的主要特点
• 移动通信是通信领域中最具有活力，最具有发 展前途的一种通信方式。它是当今信息社会中 最具有个性化特征的通信手段。它的发展与普 及改变了社会也改变了人类的生活方式，它让 人们领悟到现代化与信息化的气息。 • 移动通信，顾名思义其最本质的特色是“移动” 二字，就是说这类通信不是传统静态的固定式 通信，而是动态的移动式通信。
4
BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center
1.2 移动通信的发展
•移动通信，确切地说蜂窝式移动通信，就正式商业运营 而言，至今也不过只有20多年的历史，就其发展历程 看，大约每十年更新一代。目前正处于第二代(2G)与第三 代(3G)交接期。 •自上世纪八十年代我国引入模拟式(TACS)移动通信网以 来，经过短短二十多年的发展，截止2002年底，我国已 拥有2亿以上的移动通信用户，成为全球头号移动用户大 国。我国的第一代移动通信TACS系统目前已完成其历史 任务而被淘汰；第二代移动通信GSM系统是全球第一， 规模最大、用户最多，CDMA系统目前也是数一数二， 并即将成为全球第一；第三代移动通信，我国目前还处 于即将投入运营的阶段。
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• 在前三代移动通信中，除了上述物理层关键技术的不 断发展外，在网络层其功能也在逐步完善。它主要体 现有： • 1)网络协议逐步走向规范化，到了第三代(3G)已初步形 成了横向三层：物理层、链路层、网络高层；纵向两 个平面：用户业务平面与控制平面的初步规范结构。 • 2)逐步增强并完善网络层辅助物理层实现对三重动态 性的匹配功能，加强并完善对无线资源管理、移动性 管理以及接入分配、调度算法的实现。 • 3)第二代(2G)开始逐步引入智能网，实现交换与控制的 分离，并通过业务生成系统快速生成新业务。
第一章 绪 论
• §1.1 移动通信的主要特点
• 移动通信是通信领域中最具有活力，最具有发 展前途的一种通信方式。它是当今信息社会中 最具有个性化特征的通信手段。它的发展与普 及改变了社会也改变了人类的生活方式，它让 人们领悟到现代化与信息化的气息。 • 移动通信，顾名思义其最本质的特色是“移动” 二字，就是说这类通信不是传统静态的固定式 通信，而是动态的移动式通信。
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1.2 移动通信的发展
•移动通信，确切地说蜂窝式移动通信，就正式商业运营 而言，至今也不过只有20多年的历史，就其发展历程 看，大约每十年更新一代。目前正处于第二代(2G)与第三 代(3G)交接期。 •自上世纪八十年代我国引入模拟式(TACS)移动通信网以 来，经过短短二十多年的发展，截止2002年底，我国已 拥有2亿以上的移动通信用户，成为全球头号移动用户大 国。我国的第一代移动通信TACS系统目前已完成其历史 任务而被淘汰；第二代移动通信GSM系统是全球第一， 规模最大、用户最多，CDMA系统目前也是数一数二， 并即将成为全球第一；第三代移动通信，我国目前还处 于即将投入运营的阶段。
北邮通信原理课件 (7)
（4） 同步带宽Δfs
同步带宽是指位同步频率 与码元速率之差。如果这个频 差超过一定范围，就无法使收 端位同步脉冲的相位与输入信
号的相位同步。
4. 位同步相位误差对
性能的影响
前面已经求得数字锁相法位同 步的相位误差 θe，有时不用相位差 而用时间差 Te 来表示相位误差。因 每码元的周期为T，故得
（ 3）
事实上，同步信号也可以在时域内插 入，这时载波同步信号、位同步信号和数 据信号分别被配置在不同的时间内传送。
2.
自同步法的收端位同步提取电路，从 功能上讲，一般都由两部分组成：第一部 分是非线性变换处理电路，它的作用是使 接收信号或解调后的数字基带信号经过非 线性变换处理后含有位同步频率分量或位 同步信息；第二部分是窄带滤波器或锁相 环路，它的作用是滤除噪声和其他频谱分 量，提取纯净的位同步信号。
群同步码组不是集中插入在信息码流 中，而是将它分散地插入，即每隔一定数 量的信息码元，插入一个群同步码元。群 同步码码型选择的主要原则是：一方面要 便于收端识别，即要求群同步码具有特定 的规律性，这种码型可以是全“ 1 ”码、 “ 1”“ 0”交替码等；另一方面，要使群 同步码的码型尽量和信息码相区别。
① 对群同步码组的要求
对作为群同步码组的特殊码组有两个 方面的要求：一方面要求同步码组在信息 码元序列中不易出现以便识别，即将信息 码元误认为同步码组的概率要小，同时当 同步码组中有误码时，漏识别的概率也要 小。另一方面的要求是识别该特殊码组的 识别器应该尽量简单。
②
巴克码是一种非周期序列。
（3） 间歇式插入法（分散插入法）
-
② 包络检波
——
在某些数字微波中继通信系统 中，经常在中频上用对频带受限的 二相移相信号进行包络检波的方法 来提取位同步信号。
北邮通信原理PPT第20讲
消息A----“000”；消息B----“111” 传输中产生一位或是两位错码，都将变成禁用码组，具有检出 两位错码的能力 在产生一位错码情况下，收端可根据“大数”法则进行正确判 决，能够纠正这一位错码，该编码具有纠正一位错码的能力 在产生两位错码情况下，只具有检错能力
这表明增加两位冗余码元后码具有检出两位错码及纠正一位错 码的能力
若产生错码（“0”错成“1”或“1”错成“0”）收端无法发现， 该编码无检错纠错能力
增加一位冗余后具有 检出一位错码的能力
编码二：
消息A----“00”；消息B----“11”
若一位产生错码，变成“01”或“10”，因“01”“10”为禁用码组， 收端可发现有错，但无法确定错码位置，不能纠正，
编码三：
n表示码组长度，1表 示信息码元的个数 上述编码方法被称为重复码，记为(n, 1) ，编码方法：
把每个信息比特u重复n遍形成一个码组c = (u, u, …, u )
译码方法： 若译码器收到的一个n个比特码组y = (yn-1, yn-2,…, y0 )，判决码组 y中比特“1”和“0”的个数： 1）若比特“1”的个数多则判决发送的“1”码； 2）若比特“0”的个数多则判决发送的“0”码 仍然出错的概率（其中p为信道误码率）：
发现错误
与返回重发不同的是，发端并不重发错误码组后的所有码组， 而只重发有错的那个码组
差错控制方式—前向纠错
2. 前向纠错（FEC） 发
能够纠正错误的码
收
发送端将信息序列编码成能够纠正错误的码，接收端根据编码 规则进行检查，如果有错自动纠正，特点如下： 1. 不需要反馈信道，特别适合只能提供单向信道场合 2. 自动纠错，不要求检错重发，延时小，实时性好 3. 纠错码必须与信道的错误特性密切配合 4. 若纠错较多，则编、译码设备复杂，传输效率低
这表明增加两位冗余码元后码具有检出两位错码及纠正一位错 码的能力
若产生错码（“0”错成“1”或“1”错成“0”）收端无法发现， 该编码无检错纠错能力
增加一位冗余后具有 检出一位错码的能力
编码二：
消息A----“00”；消息B----“11”
若一位产生错码，变成“01”或“10”，因“01”“10”为禁用码组， 收端可发现有错，但无法确定错码位置，不能纠正，
编码三：
n表示码组长度，1表 示信息码元的个数 上述编码方法被称为重复码，记为(n, 1) ，编码方法：
把每个信息比特u重复n遍形成一个码组c = (u, u, …, u )
译码方法： 若译码器收到的一个n个比特码组y = (yn-1, yn-2,…, y0 )，判决码组 y中比特“1”和“0”的个数： 1）若比特“1”的个数多则判决发送的“1”码； 2）若比特“0”的个数多则判决发送的“0”码 仍然出错的概率（其中p为信道误码率）：
发现错误
与返回重发不同的是，发端并不重发错误码组后的所有码组， 而只重发有错的那个码组
差错控制方式—前向纠错
2. 前向纠错（FEC） 发
能够纠正错误的码
收
发送端将信息序列编码成能够纠正错误的码，接收端根据编码 规则进行检查，如果有错自动纠正，特点如下： 1. 不需要反馈信道，特别适合只能提供单向信道场合 2. 自动纠错，不要求检错重发，延时小，实时性好 3. 纠错码必须与信道的错误特性密切配合 4. 若纠错较多，则编、译码设备复杂，传输效率低
北邮通信原理课件A-3随机过程讲解学习53页PPT
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
北邮通信原理课件A-3随机过程讲解 学习
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
北邮通信原理课件A-3随机过程讲解 学习
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
2024版北邮通信原理课件第7章
多址技术
06
CHAPTER
差错控制编码
通过添加冗余信息，使得接收端能够检测出传输过程中出现的错误。
检错原理
在检错的基础上，通过一定的算法对错误进行定位和纠正。
纠错原理
检错和纠错原理
将信息序列划分为等长的组，每组独立进行编码，编码后的码字具有线性关系。
定义
编码方法
解码方法
通过生成矩阵将信息序列映射为码字序列。
01
02
03
新型数字带通调制技术
05
CHAPTER
信道复用和多址技术
频分复用是将信道的可用频带划分成若干互不交叠的频段，每路信号经过频率调制后占用一个频段，以实现多路不同频率的信号在同一信道上同时传输。
定义
各路信号互不干扰，易于实现和管理。
优点
需要占用较宽的频带，且对频率资源的利用率不高。
缺点
频分复用（FDM）
二进制数字调制原理
03
MPSK（多进制相移键控）调制原理
通过控制载波的多个不同相位来表示多进制数字信号，不同的相位偏移对应不同的数字信号。
01
MASK（多进制振幅键控）调制原理
通过控制载波的多个不同振幅来表示多进制数字信号，不同的振幅对应不同的数字信号。
02
MFSK（多进制频移键控）调制原理
用多个不同频率的载波来分别表示多进制数字信号，载波的频率随多进制数字信号的变化而变化。
04
探讨了信道编码与差错控制的基本原理和方法，包括线性分组码、卷积码等。
05
将介绍无线通信系统的基本原理和技术，包括无线信道特性、无线传输技术等。
将探讨通信网络的基本原理和技术，包括网络协议、网络拓扑结构等。
将深入讲解数字通信系统中的信号传输和处理技术，包括数字信号的基带传输、数字调制与解调等。
北邮通信原理课件(第7章)
北邮通信原理课件(第7章)一、教学内容本节课的教学内容选自北京邮电大学出版社的《通信原理》一书，具体为第7章“数字通信系统”。
本章主要介绍了数字通信系统的基本概念、原理和技术，包括数字通信系统的基本组成、数字信号的传输、数字信号的调制与解调、数字信号的编码与解码等内容。
二、教学目标1. 使学生了解数字通信系统的基本概念和原理，理解数字通信系统与模拟通信系统的区别。
2. 使学生掌握数字信号的传输方法，了解数字信号的调制与解调技术。
3. 使学生了解数字信号的编码与解码方法，理解编码与解码的作用和意义。
三、教学难点与重点重点：数字通信系统的基本概念、原理和技术。
难点：数字信号的调制与解调技术，数字信号的编码与解码方法。
四、教具与学具准备教具：投影仪、电脑、通信原理课件。
学具：教材、笔记本、签字笔。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过一个简单的数字通信系统实例，让学生了解数字通信系统的基本组成和原理。
2. 讲解数字通信系统的基本概念和原理，包括数字通信系统的定义、组成、特点等。
3. 讲解数字信号的传输方法，包括基带传输和带通传输两种方式。
4. 讲解数字信号的调制与解调技术，包括调幅、调频、调相三种基本调制方式。
5. 讲解数字信号的编码与解码方法，包括单字符编码、多字符编码两种方式。
6. 例题讲解：通过几个典型的例题，让学生理解并掌握数字通信系统的原理和技术。
7. 随堂练习：让学生根据所学内容，完成一些相关的练习题，巩固所学知识。
六、板书设计板书设计如下：数字通信系统1. 基本概念定义：以数字信号作为传输对象的通信系统组成：发送端、传输介质、接收端特点：抗干扰能力强、信号传输稳定2. 数字信号传输基带传输：直接传输数字信号带通传输：通过调制将数字信号转换为模拟信号，再进行传输3. 调制与解调调制：调整载波信号的某个参数，使其与数字信号相对应解调：在接收端将调制后的信号还原为数字信号4. 编码与解码单字符编码：将每个字符转换为唯一的数字编码多字符编码：将多个字符组合成一个编码，提高传输效率七、作业设计1. 简述数字通信系统的基本组成。
通信原理ppt北邮资源
随着计算机和数字化技术的发展，数字通信逐渐取代模 拟通信成为主流。
3 移动通信的飞速发展
移动通信技术的出现和发展，使得人们可以随时随地进 行通信，极大地改变了人们的生活方式。
4 未来通信的趋势
未来通信将朝着更高速度、更低时延、更广覆盖的方向 发展，同时还将融合人工智能、大数据等技术，实现更 加智能化和个性化的通信服务。
05
信号的检测与估计
信号检测的基本原理
信号检测的基本概念
阐述信号检测的定义、目的和意义，以及信号检测在通信系统中 的作用。
信号检测的基本原理
介绍信号检测的基本原理，包括假设检验、似然比检验、贝叶斯准 则等。
信号检测的性能指标
分析信号检测的性能指标，如虚警概率、漏警概率、检测概率等， 以及它们之间的关系。
TCP/IP协议族
包括TCP、UDP、IP等协议，用于实现不同网络之间的互连和通 信。
HTTP协议
用于Web浏览器和服务器之间的通信，实现网页的浏览和数据 的传输。
SSL/TLS协议
提供安全的数据传输通道，保护数据在传输过程中的安全性和完 整性。
通信网络的安全与可靠性
防火墙技术
通过设置访问控制规则， 防止未经授权的访问和数 据泄露。
01
02
信源
产生和发送信息的设备或实体， 如话筒、摄像头等。
03
04
信宿
接收和处理信息的设备或实体， 如扬声器、显示器等。
通信原理的研究对象
信号与噪声
研究信号的特性、噪声的来源和性质，以及 信号在噪声干扰下的传输性能。
编码与调制
研究信道的传输特性、信道容量和信道编码 等问题，以提高通信系统的可靠性和有效性
传输媒介
3 移动通信的飞速发展
移动通信技术的出现和发展，使得人们可以随时随地进 行通信，极大地改变了人们的生活方式。
4 未来通信的趋势
未来通信将朝着更高速度、更低时延、更广覆盖的方向 发展，同时还将融合人工智能、大数据等技术，实现更 加智能化和个性化的通信服务。
05
信号的检测与估计
信号检测的基本原理
信号检测的基本概念
阐述信号检测的定义、目的和意义，以及信号检测在通信系统中 的作用。
信号检测的基本原理
介绍信号检测的基本原理，包括假设检验、似然比检验、贝叶斯准 则等。
信号检测的性能指标
分析信号检测的性能指标，如虚警概率、漏警概率、检测概率等， 以及它们之间的关系。
TCP/IP协议族
包括TCP、UDP、IP等协议，用于实现不同网络之间的互连和通 信。
HTTP协议
用于Web浏览器和服务器之间的通信，实现网页的浏览和数据 的传输。
SSL/TLS协议
提供安全的数据传输通道，保护数据在传输过程中的安全性和完 整性。
通信网络的安全与可靠性
防火墙技术
通过设置访问控制规则， 防止未经授权的访问和数 据泄露。
01
02
信源
产生和发送信息的设备或实体， 如话筒、摄像头等。
03
04
信宿
接收和处理信息的设备或实体， 如扬声器、显示器等。
通信原理的研究对象
信号与噪声
研究信号的特性、噪声的来源和性质，以及 信号在噪声干扰下的传输性能。
编码与调制
研究信道的传输特性、信道容量和信道编码 等问题，以提高通信系统的可靠性和有效性
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《通信原理课件》
《通信原理课件》
如果 S 0 ，则认为无错，反之有错。式（9.3-2）称为监督关系式或校
验关系式，S 称为监督子或校验子。由于只有一个监督码元，则只有一个监督 关系式，S 的取值只有两种，只能代表有错和无错这两种信息，不能进一步指 明错码的位置。可以推测，如果将监督码元增加一位，则有两个监督关系式，
样不变，后 r 位为监督码元。
图9-3 (n，k）线性分组码为系统码的结构
《通信原理课件》
9.3.1线性分组码的编码
在介绍线性分组码的原理之前，首先我 们来看一种简单而又常用的线性分组码— —奇偶监督码（也称为奇偶校验码），分 为奇数监督码和偶数监督码。无论信息码 元有多少，监督码元只有一位。在偶数监 督码中，监督码元的加入使得每个码字中 “1”的数目为偶数；在奇数监督码中，监 督码元的加入使得每个码字中“1”的数目 为奇数。
间的最小距离，称为该编码的最小汉明距离，简称为最小码距，用 d min 表示。例如码长 n =3 的重复码，只有 2 个许用码字，即 000 和 111， 显然 d min ＝3。
《通信原理课件》
《通信原理课件》
信道编码的效用
《通信原理课件》
[例9.2.1]
《通信原理课件》
《通信原理课件》
9.2.2 信道编码的译码方法
《通信原理课件》
如果用两个二进制码元来表示一个消息，有4 种可能的码字，即“00”、 “01”、“10”和
“11”。比如规定“00”表示消息A， “11”表 示消息B。码字“01”或“10”不允许使用，称
为禁用码字，对应地，用来表示消息的码字称为 许用码字。如果在传输消息的过程中发生一位错 码，则变成禁用码字“01”或“10”，译码器就 可判决为有错。这表明在信息码元后面附加一位 监督码元以后，当只发生一位错码时，码字具有 检错能力。但由于不能判决是哪一位发生了错码， 所以没有纠错能力。
第九章 信道编码
9.1 引言 9.2 信道编码的基本原理 9.3 线性分组码 9.4 循环码 9. 5 卷积码
《通信原理课件》
9.1 引言
《通信原理课件》
在无记忆信道中，噪声独立随机地影响着 每个传输码元，因此接收的码元序列中的错 误是独立随机出现的，以高斯白噪声为主体 的信道属于这类信道。在有记忆信道中，噪 声和干扰的影响往往前后相关，错误成串出 现。还有些信道既有独立随机差错也有突发 性成串差错，称为混合信道。对不同类型的 信道，需要设计不同类型的信道编码，才能 收到良好效果。按照信道特性和设计的码字 类型进行划分，信道编码可以分为纠独立随 机差错码、纠突发差错码和纠混合差错码。 本章将只讨论纠独立随机差错码。
《通信原理课件》
一、最大后验概率（MAP）译码（ML）译码
《通信原理课件》
三、最小汉明距离译码
《通信原理课件》
9.3 线性分组码
线性分组码既是分组码，又是线性码。分组码的编码包括两个
基本步骤：首先将信源输出的信息序列以 k 个信息码元划分为一 组；然后根据一定的编码规则由这 k 个信息码元产生 r 个监督码
《通信原理课件》
线性分组码的编码原理
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
《通信原理课件》
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一般地，在 n, k 线性分组码中，设 M 是编码器的输入信息码元序列，
监督子 S1S2 的可能值就有 4 种组合，故能表示 4 种不同的信息，如果用其中
一种表示无错，则其余 3 种就可以用来指示一位错码的 3 种不同位置。同理，
监督子 S1S2 Sr 的可能值就有 2r 种组合，可以用其中一种表示无错，其余
2r 1 种用来指示一个错码的 2r 1 个可能的位置。
《通信原理课件》
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编码中的几个定义
在信道编码中， n 长码字中非零码元的数目定义为码字的汉明
（Hamming）重量，简称码重。例如“10101”码字的码重为 3，“01111” 码字的码重为 4。
两个 n 长码字 x，y 对应码元取值不同的个数定义为码字的汉明距离，
简称码距，用 d(x，y)表示。在一种编码中，码字集合中任意两码字
《通信原理课件》
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本章我们将讨论常见的信道编码和译码的方法。信道编码的数字 通信模型如图 9-1 所示。进入信道编码器的是二进制信息码元序列
M 。信道编码根据一定的规律在信息码元中加入监督码元，输出码 字序列 C 。由于信道中存在噪声和干扰，接收码字序列 R 与发送码 字序列 C 之间存在差错。信道译码根据某种译码规则，从接收到的码 字 R 给出与发送的信息序列 M 最接近的估值序列 Mˆ 。
《通信原理课件》
9.2.1 信道编码的检错和纠错能力
信道编码的检错和纠错能力是通过信息 量的冗余度来换取的。为了便于理解，先 通过一个简单的例子来说明。例如，要传
送A和B两个消息，可以用一个二进制码元 来表示一个消息，比如“0” 码代表A， “1”码表示B。在这种情况下，若传输中
产生错码，即“0”错成“1”，或“1”错 成“0”，接收端将无法检测到差错，因此， 这种编码没有检错和纠错能力。
元，构成 n k r 个码元组成的码字。线性码是指监督码元与信
息码元之间的关系是线性关系，它们的关系可用一组线性代数方程 联系起来。
线性分组码一般用符号 n, k 表示，其中 k 是每个码字中二进制信
息码元的数目； n 是码字的长度。
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一个 n 长的码字 C 可以用矢量 C cn1,cn2 ,,c1,c0 表示。线性分组码 n, k 为系统码的结构如图 9-3 所示，码字的前 k 位为信息码元，与编码前原
《通信原理课件》
9.2 信道编码的基本原理
香农的信道编码定理指出：对于一个给
定的有扰信道，如果信道容量为C，只要发 送端以低于C的信息速率R发送信息，则一
定存在一种编码方法，使译码差错概率随 着码长的增加，按指数规律下降到任意小 的值。这就是说，通过信道编码可以使通 信过程不发生差错，或者使差错控制在允 许的数值之下。
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如果 S 0 ，则认为无错，反之有错。式（9.3-2）称为监督关系式或校
验关系式，S 称为监督子或校验子。由于只有一个监督码元，则只有一个监督 关系式，S 的取值只有两种，只能代表有错和无错这两种信息，不能进一步指 明错码的位置。可以推测，如果将监督码元增加一位，则有两个监督关系式，
样不变，后 r 位为监督码元。
图9-3 (n，k）线性分组码为系统码的结构
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9.3.1线性分组码的编码
在介绍线性分组码的原理之前，首先我 们来看一种简单而又常用的线性分组码— —奇偶监督码（也称为奇偶校验码），分 为奇数监督码和偶数监督码。无论信息码 元有多少，监督码元只有一位。在偶数监 督码中，监督码元的加入使得每个码字中 “1”的数目为偶数；在奇数监督码中，监 督码元的加入使得每个码字中“1”的数目 为奇数。
间的最小距离，称为该编码的最小汉明距离，简称为最小码距，用 d min 表示。例如码长 n =3 的重复码，只有 2 个许用码字，即 000 和 111， 显然 d min ＝3。
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信道编码的效用
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[例9.2.1]
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9.2.2 信道编码的译码方法
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如果用两个二进制码元来表示一个消息，有4 种可能的码字，即“00”、 “01”、“10”和
“11”。比如规定“00”表示消息A， “11”表 示消息B。码字“01”或“10”不允许使用，称
为禁用码字，对应地，用来表示消息的码字称为 许用码字。如果在传输消息的过程中发生一位错 码，则变成禁用码字“01”或“10”，译码器就 可判决为有错。这表明在信息码元后面附加一位 监督码元以后，当只发生一位错码时，码字具有 检错能力。但由于不能判决是哪一位发生了错码， 所以没有纠错能力。
第九章 信道编码
9.1 引言 9.2 信道编码的基本原理 9.3 线性分组码 9.4 循环码 9. 5 卷积码
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9.1 引言
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在无记忆信道中，噪声独立随机地影响着 每个传输码元，因此接收的码元序列中的错 误是独立随机出现的，以高斯白噪声为主体 的信道属于这类信道。在有记忆信道中，噪 声和干扰的影响往往前后相关，错误成串出 现。还有些信道既有独立随机差错也有突发 性成串差错，称为混合信道。对不同类型的 信道，需要设计不同类型的信道编码，才能 收到良好效果。按照信道特性和设计的码字 类型进行划分，信道编码可以分为纠独立随 机差错码、纠突发差错码和纠混合差错码。 本章将只讨论纠独立随机差错码。
《通信原理课件》
一、最大后验概率（MAP）译码（ML）译码
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三、最小汉明距离译码
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9.3 线性分组码
线性分组码既是分组码，又是线性码。分组码的编码包括两个
基本步骤：首先将信源输出的信息序列以 k 个信息码元划分为一 组；然后根据一定的编码规则由这 k 个信息码元产生 r 个监督码
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线性分组码的编码原理
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一般地，在 n, k 线性分组码中，设 M 是编码器的输入信息码元序列，
监督子 S1S2 的可能值就有 4 种组合，故能表示 4 种不同的信息，如果用其中
一种表示无错，则其余 3 种就可以用来指示一位错码的 3 种不同位置。同理，
监督子 S1S2 Sr 的可能值就有 2r 种组合，可以用其中一种表示无错，其余
2r 1 种用来指示一个错码的 2r 1 个可能的位置。
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编码中的几个定义
在信道编码中， n 长码字中非零码元的数目定义为码字的汉明
（Hamming）重量，简称码重。例如“10101”码字的码重为 3，“01111” 码字的码重为 4。
两个 n 长码字 x，y 对应码元取值不同的个数定义为码字的汉明距离，
简称码距，用 d(x，y)表示。在一种编码中，码字集合中任意两码字
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本章我们将讨论常见的信道编码和译码的方法。信道编码的数字 通信模型如图 9-1 所示。进入信道编码器的是二进制信息码元序列
M 。信道编码根据一定的规律在信息码元中加入监督码元，输出码 字序列 C 。由于信道中存在噪声和干扰，接收码字序列 R 与发送码 字序列 C 之间存在差错。信道译码根据某种译码规则，从接收到的码 字 R 给出与发送的信息序列 M 最接近的估值序列 Mˆ 。
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9.2.1 信道编码的检错和纠错能力
信道编码的检错和纠错能力是通过信息 量的冗余度来换取的。为了便于理解，先 通过一个简单的例子来说明。例如，要传
送A和B两个消息，可以用一个二进制码元 来表示一个消息，比如“0” 码代表A， “1”码表示B。在这种情况下，若传输中
产生错码，即“0”错成“1”，或“1”错 成“0”，接收端将无法检测到差错，因此， 这种编码没有检错和纠错能力。
元，构成 n k r 个码元组成的码字。线性码是指监督码元与信
息码元之间的关系是线性关系，它们的关系可用一组线性代数方程 联系起来。
线性分组码一般用符号 n, k 表示，其中 k 是每个码字中二进制信
息码元的数目； n 是码字的长度。
《通信原理课件》
一个 n 长的码字 C 可以用矢量 C cn1,cn2 ,,c1,c0 表示。线性分组码 n, k 为系统码的结构如图 9-3 所示，码字的前 k 位为信息码元，与编码前原
《通信原理课件》
9.2 信道编码的基本原理
香农的信道编码定理指出：对于一个给
定的有扰信道，如果信道容量为C，只要发 送端以低于C的信息速率R发送信息，则一
定存在一种编码方法，使译码差错概率随 着码长的增加，按指数规律下降到任意小 的值。这就是说，通过信道编码可以使通 信过程不发生差错，或者使差错控制在允 许的数值之下。