通信原理05.ppt

1、通信原理(合约本)、周炳槊沁华等编着，通信原理课程建设教材系列，普通高等教育“九五”国家级重点教材， 5.1引言5.2通过数字基带信号波形及其功率谱密度5.3加性高斯噪声信道传输的数字基带信号的接收5.4数字PAM信号通过限带信道传输， 第五章数字信号的基带传输5.5在理想的带宽限制和加性高斯噪声干扰信道条件下数字PAM信号的最佳基带传输5.6目图5.7信道均衡5.8个部分响应系统5.9个符号同步，图5.1.1数字通信系统的配置， 5.1.1数字基带信号和数字基带传输1信息量的单位2信息传输率(信息速率) 3码元传输率(码元速率或码元速率) 4码元速率与信息速率之间的关系5比特差错率6比特差错

2、率(差错率) 7频带利用率，以及对可以获得脉冲幅度调制(PAM )信号的脉冲载波的位置进行调制，并且对可以获得脉冲幅度调制(PPM )信号的脉冲载波的宽度进行调制，以获得脉冲位置调制(PPM )信号5.2数字基带信号波形及其功率谱密度、数字脉冲调制有三种基本方法：数字PAM信号以脉冲载波的振幅携带数字信息。 图5.2.1产生Mpam信号的原理框图，5.2.1数字脉冲幅度调制(PAM )，MPAM信号的通用公式是喀喀喀喀喀喀喀喀喀喀喀喀喀喀喀，653 2双极零码， 图5.2.4双极零码信号波形和双边功率谱密度、3单向零码(RZ )、图5.2.6单向零码信号波形和单边功率谱密度、4双极零码、图5.

3、2.6双极零码信号波形和单边功率码另外，图5.2.8差分码(相对代码) 6多级的PAM信号波形(MPAM )被映射到输入的二进制序列中的每个k个二进制符号在MPAM内的m个可能的离散幅度值之一的信号波形，其中，发射滤波器冲激响应为矩形零脉冲数字PAM信号的数学表示是5.2.3数字PAM信号的功率谱密度计算，数字PAM信号的平均值和自相关函数都是周期Ts的周期时间函数，所以数字PAM信号是循环稳定过程，所以不需要求出数字PAM信号的功率谱密度、S(t )的平均1证明数字PAM信号在循环稳态过程、S(t )的自相关函数、平均自相关函数、2求出循环稳态过程S(t )的功率谱密度、傅立叶变换、自相关序

4、列、随机序列an真实，码间没有相关的情况下Pa(f )的计算： 另外，在随机序列an的各符号间不相互相关的条件下发送的MPAM信号的功率谱密度是喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓喀嚓1线路代码型的设计原则： (1)线路代码的功率谱密度特性与基带信道的频率特性一致(2) 减少线路代码频谱中高频分量(3)容易从接收侧的线路代码中提取代码同步信号(4)减少错误扩散(5)容易进行错误监视(6)尽量提高线路代码型的编码效率，5.2.4常用线路代码型(1) AMI代码：的信号交替反转的代码， 图5.2.15 AMI码的信号波形，(2) HDB3码，图5.2.16 HDB3码及其信号波形图，图5.2.17 HDB3码和AMI

5、码的单侧功率谱图，(3) CMI码，图5.2.19 CMI码及其信号波形，(优点在于在接收侧利用简单的非线性转换之后提取时钟是方便的。图5.2.21数字分相码的单边功率谱密度，图5.2.22数字分相码及其信号波形，(5)延迟调制码，图5.2.24延迟调制码及其信号波形，图5.2.25延迟调制码的功率谱密度，57348； 另外，在图5.3.1加性高斯白噪声信道上传输的数字基带信号的接收系统5.3加性高斯白噪声的信道条件下的数字基带信号的接收，其中，数字基带信号的接收是采用低通滤波器的第二解调方法，该解调方法对于接收滤波器使用与发送信号匹配的匹配滤波器、两种解调方式、接收原理、图5.3.3使用低通

6、滤波器的数字PAM信号的接收框图、使用5.3.1低通滤波器的接收、(1)判定式接收侧低通滤波器输出、2位差错率计算、(2)判定阈值的确定图5.3.6概率密度曲线P1 (如果发行了“1”，则在y小于阈值VT的情况下发行“0”，如果发行了误判定概率为“0”，而在y大于阈值VT的情况下发行了“1”，则误判定概率为二进制通信系统的平均误判定概率为平均比特率Pb的最佳判定阈值VT 对于Pb极小的最佳判定阈值VT，(3)计算平均比特率，在P(s1)=P(s2)=1/2时VT=0，Pb=P(e|s1)=P(e|s2 ) .其中，如上所述，二进制编码为“1”或“0”等如果单极性非零码的接收平均比特率计算公式出

7、现诸如“1”、“0”等概率，则在接收侧使用低通滤波器、采样和确定而受到信道传输中的加性高斯噪声的影响的解调平均比特率公式为最佳判定阈值VT=A/2，其“5.3.7pam信号在加性高斯噪声干扰下利用匹配滤波器的最佳接收框图，利用5.3.2匹配滤波器的最佳接收，匹配滤波器的冲激响应h(t )与信号h(t)=s1(Tb-t，0 假设发出=Eb Z，取样值y的条件概率密度函数式为“0”，发出指令时，P(s1)=P(s2)=1/2时，VT=0，最佳判定阈值VT=0时，Pb=P(e|s1)=P(e|s2)，双极零码序列为“1” 在受到信道传输中的加性宽带高斯噪声干扰而在接收侧进行匹配滤波器最佳接收的情况下

8、的平均比特速率计算公式是，在出现单向零码“1”和“0”等概况的情况下，匹配滤波器最佳接收的平均比特速率是，5.4数字PAM信号是基于频带限制的该系统由发送滤波器、信道、接收滤波器和采样、确定器构成，通过带限线性非时变滤波器和加性白高斯噪声n(t )来表示各信道。 发送滤波器的传递函数是GT(f )，冲激响应是gT(t )，基带信道的传递函数是C(f )，冲激响应是c(t )，接收滤波器的传递函数是GR(f )，冲激响应是gR(t )。 5.4.2码间干扰的基带传输的奈奎斯特标准、基带传输系统的合成冲激响应必须满足码间干扰的基带传输的奈奎斯特标准、定理可以满足x(t )，因此该足够的条件满足x(

9、t )的傅里叶5.5由于理想限制带和加性高斯白噪声干扰，数字PAM信号的最佳基带传输是图5.5.1数字PAM基带传输系统的方框图，在基带信道是理想频带的情况下， 适当设计发射滤波器和接收滤波器以使在接收侧采样中的码间干扰为零，并且系统的组合传递函数必须满足以下条件：如果2PAM信号为双极非零码序列，那么其最佳基带传输系统的平均比特率实际上为用示波器显示基带传输系统接收滤波器的输出基带信号波形。 5.6眼图和图5.6.1眼图在“眼”张开最大的时刻是最好的采样时刻。眼睛图的斜边的斜率确定时序误差的灵敏度，要求斜边越陡，对时序误差越敏感，即，时序越准确。 “眼睛”在特定采样时间点的差异决定了系统的噪

10、声容限。 眼睛图中央的横轴位置对应于判定阈值。 如果代码间干扰非常严重，“眼睛”完全闭合，系统错误代码很严重。 另外，目的图提供了关于数字通信系统的许多有用信息：信道均衡器补偿信道特性的不完整性，以减小在接收端处采样时的码间干扰。5.7信道均衡器、具有图5.7.1均衡器的数字基带传输系统，1线性均衡器作为线性均衡器使用线性滤波器，被称为线性均衡器，可以由横向滤波器来实现，横向滤波器的冲激响应方式是原始发送、信道、 具有级联的接收系统和线性均衡器的合成系统图5.7.3元基带传输系统与线性均衡器级联，其中，原始基带传输系统的传递函数与X(f )级联，其中，对应的冲激响应与x(t )级联。 迫零算法

11、的迫零算法的均衡器可以通过峰值失真标准描述均衡效果. (2)均方误差算法综合地考虑在均衡器的输出侧存在残馀码间干扰和加性噪声，则此算法根据最小均方误差基准计算横向滤波器的抽头系数。 2判决反馈均衡器、图5.7.4判决反馈均衡器的结构、基本设计思想：以预定的信息传输率，采用相关编码法，在前后的码元之间注入相关，使信号波形的频谱特性发生变化，使传输的信号波形的频谱变窄，提高系统带宽利用率另外，5.8部分响应系统重要的是可以在以物理方式使用相关编码来实现限带系统的发射和接收滤波器的同时，满足奈氏带宽的要求，而相关编码可能在以接收侧采样的时间点在该基带传输系统中引入码间干扰，但其原因在于图5.8.1第

12、一类型的部分响应基带传输系统的框图，图5.8.2第一类型的部分响应系统的传递函数，图5.8.3第一类型的部分响应系统中的冲激响应，系统中的冲激响应公式， (2)第一类部分响应系统的接收和数据检测可以在接收侧对根据t=nTb时的采样值cn检测原始发送数据an的公式进行逆运算：为了避免“错误码传播”现象，可以在原始的相关编码之前进行预编码，在图5.8.4中进行预编码第二类部分响应系统(别名修改双二进制系统)，图5.8.5第四类部分响应基带传输系统的框图，其中冲激响应方程是图5.8.6第四类部分对应系统，其中，预编码器被用于在相关编码之前执行预编码，以避免传递函数方程或错误码传播。 图5.8.7预编码的第四类型部分响应基带传输系统、第三一般形式的部分响应系统可以使用抽头延迟线性滤波器配置，不同类型的部分响应系统可以使用不同的线性加权配置， 其冲激响应实现图5.8.8一般形式的部分响应系统符号同步的一些方法： 1发送/接收时钟与相同的主时钟同步，所述主时钟提供非常精确的定时信号。 在此情况下，接收器必须估计并补偿发射/接收信号之间的相对延迟。 当通过无线传输主时钟