北邮通信原理课件-第五章1.
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1、1第五章 数字信号的基带传输1516学时如何表达离散符号？如何在基带频带上传输这样的信号？2为什么采用数字通信系统n数字电路n信号处理技术(算法)n纠错编码技术能否采用数字通信系统？n实际的信号，多数是模拟信号n数字信号近似表达模拟信号n抽样、量化n精度问题35.1 引言符号：消息的表达，二进制，多进制符号：消息的表达，二进制，多进制信号波形：一个物理信号，可以用函数描述，信号波形：一个物理信号，可以用函数描述， 有幅度，有相角有幅度，有相角数字调制器：把符号映射成物理信号的系统数字调制器：把符号映射成物理信号的系统数字信号：数字调制器的输出，本身数字信号：数字调制器的输出，本身就就是一个模拟
2、信号，是一个模拟信号， 因其携带数字符号信息得名。因其携带数字符号信息得名。数字调制器的载波：一般是周期性的脉冲。数字调制器的载波：一般是周期性的脉冲。数字基带信号、基带信道、数字基带传输系统：数字基带信号、基带信道、数字基带传输系统：功率谱密度在零频附近的数字信号功率谱密度在零频附近的数字信号通带在零频附近的信道通带在零频附近的信道信号和信道均为基带的传输系统。信号和信道均为基带的传输系统。45.1 引言数字通信系统中，信号的变化5 数字基带信号传输系统框图abcefg脉冲形成器发送滤波器信道接收滤波器抽样判决器码元再生同步提取定时脉冲噪声)(tn6各点波形75.1.2 几个定义n信息量的单
3、位信息量的单位:（比特（比特，奈特，奈特，etc）n若离散信源是由两种符号组成的集合，并且满足如下两个条件：n符号等概出现n各符号之间统计独立 则定义此信源输出的每个符号包含的信息量为1个比特(bit)，称此比特为信息量的单位。n上述条件满足时，符号包含的信息量为最大值，不独立或者不等概时所包含的信息量小于 1bit。8信息速率：信息速率： （比特（比特/秒）秒） n数字系统单位时间传输的信息量。单位bit/sn如果二进制信源的输出符号独立&等概，则信息速率等于单位时间传输的二进制符号数量。9码元传输速率：码元传输速率：（波特）（波特）n是一个数字传输系统平均每一秒钟所传输的符号个数。
4、码元间隔 Ts表示每隔Ts 时间发送了一个符号。 n也称符号速率n单位为波特(baud)，含义为每秒符号数10信息速率与码元传输速率的关系：信息速率与码元传输速率的关系：M进制数字通信系统：2KM 表示K个二进制符号映射成一个M进制符号2logbssRR KRM为二进制符号速率，bRsR为M进制符号速率，令：则：信源满足独立等概条件，则信息速率也为 ：单位为bit/sbRbaud11误比特率误比特率&误符号率：误符号率：误比特率：二进制系统，发端发送符号 ， 收端接收到的符号 ，两者不等的概率：iSSiiP SS S误符率： M进制系统，发端发送符号 ， 收端接收到的符号 ，两者不等的
5、概率：iSSiiP SS S误符率也称误码率12频带利用率：频带利用率：n如果一个数字通信系统的信息传输速率是Rb ，该系统所占用的带宽是B，则其频带利用率是Rb/B （bit/s/Hz）。n或者按波特率来衡量：如果一个数字通信系统的符号输速率是 Rs，该系统所占用的带宽是B，则其频带利用率是 Rs/B （Baud/Hz）。 信息速率带宽符号速率带宽135.2 数字基带信号波形及其功率谱密度n脉冲幅度调制信号，PAMn数字序列调制脉冲载波的幅度n脉冲位置调制信号，PPMn数字序列调制脉冲载波的脉冲位置n脉冲宽度调制信号，PDMn数字序列调制脉冲载波的脉冲宽度数字脉冲调制载波为周期性脉冲145.
6、2.1 PAM（二进制或者M进制）PAM可以看成是信号 驱动一个冲激响应为 的线性系统所得。 nsnatnT g t155.2.2 常用的PAM信号波形（码型）I165.2.2 常用的PAM信号波形（码型）II0P(f)f2RbRb单极性归零信号功率谱密度包含时钟分量及其奇次谐波0P(f)fRb2Rb单极性不归零信号功率谱密度17-4-3-2-10123400.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2单极性RZ（半占空）有直流分量及时钟的奇次谐波分量185.2.2 常用的PAM信号波形 III190P(f)f2RbRb双极性不归零信号功率谱密度双极性归零信号功率
7、谱密度5.2.2 常用的PAM信号波形 IV2000.511.522.533.500.10.20.30.40.50.60.70.80.91f/RbPs(f)双极性NRZ主瓣占总能量的91%215.2.2 常用的PAM信号波形 V220P(f)fRb2Rb差分波形：单极性不归零信号5.2.2 常用的PAM信号波形 VI差分编码等概、独立：差分码与绝对码有相同的功率谱密度235.2.2 常用的PAM信号波形 VII0P(f)f2RsRs多电平信号：双极性,等概率,不归零245.2.3 数字PAM信号功率谱密度 I nTsns ta gtnT平稳过程？相关函数功率谱密度循环平稳过程？相关函数功率谱密
8、度时间平均25广义平稳随机序列nanaE am *ann mRmE a a为广义平稳随机序列：预备知识：na符号之间不相关 22nn mnnn mn mnn mnn mnn mnn mnn maaaCov a aEaE aaE aE a aa E aE aaE aE aE a amRmm2000ann mmCov a am 22000aaamRmmm 22200aaaammRmmm26PAM信号为循环平稳随机过程 nTsaTsnnE S tE agtnTmgtnT周期函数，周期为：sT nTsns ta gtnT均值的特点？27 ,snkTsTsnkaTsTsnkaTsTssmnRt tE S
9、 t S tE a agtnTgtkTRkn gtnTgtkTRmgtnTgtnTmT *ann mRmE a amkn周期函数，周期为：sT故：故：s(t)为循环平稳随机过程为循环平稳随机过程自相关函数的特点？PAM信号为循环平稳随机过程28PAM信号的时间平均自相关函数 2222221,111ssssssssTTsssTTaTsTssmnsTnTTaTTsnTmnsaTTsmsRRt tdtTRmgtnTgtnTmTdtTRmgt gtmTdtTRmgt gtmTdtT gTTRgt gtdt 1sagsmsRRm RmTT29PAM信号的功率谱密度 2222 ()2111ssjfssjf
10、agsmsjfmTjfmfTagsmsaTsPfRedRmRmTedTRm eRmTedTPfGfT 2sjfmTaamPfRm e其中： na的功率谱密度30符号之间不相关时平稳随机序列的功率谱密度 2sjfmTaamPfRm e由定义： 22200aaaammRmmm为实序列且符号之间不相关：na 222sjfmTaaamPfme22ssjfmTjfmTssmmmsmfTeTeT 22222sjfmTaaaaammssmmPfmefTT 22222221aasaTTTmsssssmmmPfPfGfGfGfTTTTT31符号之间不相关时平稳随机序列的功率谱密度随机过程S(t)的功率谱密度：
11、22222221aasaTTTmsssssmmmPfPfGfGfGfTTTTT连续谱线谱若MPAM信号均值为零，则： 222asTsPfGfT32例题例题 n求单极性不归零二元码的功率密度谱。求单极性不归零二元码的功率密度谱。 335.2.4 常用线路码型60KHz同轴电缆：单极性不归零码：0P(f)fRb2Rb345.2.4 常用线路码型概述：基带传输时，采用的一些基带数字信号，概述：基带传输时，采用的一些基带数字信号，主要用于基带设备连接（如交换机连接传输设备、网卡连接hub等）、磁记录、以及其它用途。设计原则设计原则符合信道的特性高频分量少便于提取符号同步信号减少误码扩散便于误码检测：内
