电子科技大学数字通信课件整理版ppt课件

信道容量：
（在高斯白噪声下）
C

W
log 2 1
P WN 0

bit/s
Shannon建立了对信息通信的基本限制，开创了一个新
的领域 ——信息论。 11
1.4 数字通信发展的回顾与展望
随后的几十年中，尤其是在编码领域，人们开始 向逼近Shannon极限进行了不懈的努力：
Hamming，1950，纠错和纠错编码的经典研究 Muller，Reed，Solomen，1960，新的分组码 Fony，1966，级连码 1968，BCH码 Viterbi等人，卷积码及译码 Ungerboeck，Fony，Wei，1982～1987，网格编码调制 TCM Berrou，1993，Turbo码和迭代译码
Kolmogorov & Winer 1939～1942
解决了在加性噪声n( t ) 存在的情况下，从接收信 号r( t )=s( t ) + n( t ) 中估计信号波形s( t ) 的问
题 结论： 最佳线性滤波器 —— 在均方近似意义上的最佳
Shannon
百度文库
1948
信息论 奠定了信息传输的数学基础
信道
s(t)
n(t)
特点： 发送信号 s( t ) 被
加性随机噪声过程
r(t)=as(t)+n(tn)( t ) 恶化
噪声统计地表征为高 斯噪声过程
简单、适用面广、数 学上易于处理
是最常用、最主要的信道模型6
1.3 通信信道的数学模型
线性滤波器信道
（带有加性噪声的线性滤波器）
s(t)
线性滤波器
Digital Communications
Li Xingming
李兴明 e-mail：xingmingl@uestc.edu.cn
本课程研究的主要内容
介绍数字通信系统分析和设计基础的基本原理 研究数字形式的信息从信源到一个或多个目
的地的传输问题。 先修课程： 通信原理；概率论和随机过程等
参考教材： Digital communication， Proakis，
（如：水声信道， 电离层无线信道等）
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1.4 数字通信发展的回顾与展望
电通信 —— 最早起源于电报 S.Morse，1837
现代数字通信：起源于Nyquist的研究，1924
带宽受限的电报信道，最大信号传输速率？
发送信号 s(t) an g(t nT )
n
要解决的问题： 1. 抽样点上无 ISI 的最大比特率？

c( ,t)s(t )d n(t)
特点： 考虑到了发送信号的时变多径效应
例：移动通信中的多径传播
L
时变冲激响应 c( , t) ak (t) (t k ) k 1
接收信号：
L
r(t) ak (t)s(t k ) n(t) k 1
2. 最优脉冲形状？
结论： 当带宽限于 w Hz 时，最大脉冲速率是 2w 脉冲/秒 sin(2 wt) 采用脉冲形状 g(t) 2 wt ，可以达到此脉冲速率。
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1.4 数字通信发展的回顾与展望
带限信号的抽样定理：
带宽为w的信号可以用以奈奎斯特速率抽样的样值 s(nT) 通过下列插值公式重构：
c( t )
信道
n(t)
r(t)=s(t)c(t)+n(t)
特点： 适用于对传输信号带宽有限制的信道 采用滤波器保证传输信号不超过规定的带宽限制
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1.3 通信信道的数学模型
线性时变滤波器信道
s(t)
线性时变 滤波器
c(τ,t )
信道
n(t)
r(t) s(t) c( ,t) n(t)
电子工业出版社
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第1章 绪论
l数字通信系统的组成 l通信信道的特征及数学模型 l数字通信发展的回顾与展望
1.1 数字通信系统的组成
模拟信源(音频,视频), 数字信源(计算机,电传机)
以受控方式引入冗余, 克服信道噪声和干扰
将二进制信息序列 映射为信号波形
输出 信号
信源和 输入变换器
信源 编码器
信道 编码器
单边带调制SSB：
传输信号的信道带宽限制在邻近 载波的频段上。
本节目的：
希望将所有带通信号与系统简化为等效低通信号，这样可 以大大简化带通信号的处理。
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2.1 带通与低通信号的表示
理论依据：
实信号x(t)的傅里叶变换特性：
X ( f ) X *( f )
通信信道
类型：
电线、电缆 光纤 水下海洋信道 自由空间 其它媒质
（以电信号形式传输） （以光信号形式传输）
（以声波形式传输） （以电磁波形式传输） （磁带、磁盘、光盘）
特征： 无论用什么媒质来传输信息，发送信号都要随机地受到各
种可能机理的恶化。
共性问题 —— 加性噪声 其它噪声和干扰源 信道损伤（如信号衰减, 失真, 多径效应等）
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第2章 确定与随机信号分析
本章介绍学习后续各章所需的背景知识 自己复习相关的基础知识：傅里叶变换及 其性质；随机过程，等等
2.1 带通与低通信号的表示
带通信号（系统） 是一种实信号，其频谱集中在某个频率（±f0）附近，且
频谱宽度远小于f0的信号（系统） 双边带调制DSB：
传输信号的信道带宽限制在以载 波为中心的一个频段上。
数字 调制器
不产生冗余
将信源输出变换为二进制数字 序列. 输出:二进制数字序列
码率: k/n
连接发送机和接收 机的物理媒质
信道
输出 变换器
信源 译码器
信道 译码器
数字 解调器
指标:失真
指标:误码率
重构原始信号 依据信道编码规则重 构出初始的信息序列
将接收波形还原 成数字序列
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1.2 通信信道及其特征
s(t
)


n
s
n 2w

sin2wt
2wt
n
n / 2w
/ 2w
Hartley 1928 多进制数据通信（用多幅度电平传输数据）
结论：
当最大的信号幅度限于Amax，且幅度分辨率为Aδ时，存
在一个能在带限信道上可靠通信的最大数据速率。
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1.4 数字通信发展的回顾与展望
解决途径之一：通过增加发送信号功率来减小噪声的影响
限制条件： 发送信号功率
信道带宽
限制了在任何通信信道上能
可靠传输的数据量
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1.3 通信信道的数学模型
用数学模型来反映传输媒质最重要的特征。
内部因素 —— 加性噪声（热噪声） 外部因素 —— 其它噪声和干扰源
三种常用的信道模型 加性噪声信道