通信原理第八章
移动通信原理与系统——第八章 第五代移动通信
NFV基础设施（NFVI）
虚拟计算
虚拟存储
虚拟网络
虚拟化层
计算
存储
网络
图6 NFV架构
NFV 管理
和 编排
NFV优势
✓ NFV 是从运营商角度出发 提出的一种软件和硬件分 离的架构，将虚拟化技术 引入到电信领域，采用通 用平台来完成专用平台的 功能。
✓ NFV 能 实 现 软 件 的灵 活 加 载，从而可以在数据中心 、网络节点和用户端等不 同位置灵活地部署配置， 加快网络部署和调整的速 度，降低业务部署的复杂 度，提高网络设备的统一 化、通用化、适配性等。
同发展，实现网络变革。 ✓ 新型基础设施平台将引入互联网和虚拟化技术，设计实现基于通用设
施的新型基础设施平台，关键技术是NFV和SDN。 ✓ 新型的5G网络架构包含接入、控制和转发三个功能平面。
核心网 接入网
转发功能 控制功能 接入功能
5G网络逻辑架构
分布式组网 集中式组网 动态自组织网
Mesh网 Wi-Fi
➢ 增强移动宽带（Enhanced Mobile Broadband, eMBB）场景 ➢ 海量机器通信（Massive Machine Type Communications, mMTC）
场景 ➢ 超 高 可 靠 、 低 时 延 通 信 （ Ultra Reliable and Low Latency
➢ mMTC应用场景
• mMTC主要面向智慧城市、环境监测、智能农业、森林防火等以传感 和数据采集为目标的应用场景，具有小数据包、低功耗、海量连接等特 点。这类终端分布范围广、数量众多，不仅要求网络具备超密集连接的 支持能力，满足每平方公里100万连接数密度的指标要求，而且还要保 证终端的超低功耗和超低成本。
通信原理(第八章新型数字带通调制技术)PPT课件
实例分析
QPSK（四相相移键控调制）
在PSK的基础上，将相位划分为四个不同的状态，每个状态表示两个 比特的信息，提高了频谱利用率和传输速率。
16-QAM（十六进制正交幅度调制）
在QAM的基础上，将幅度划分为16个不同的状态，每个状态表示4个 比特的信息，进一步提高了频谱利用率和传输速率。
OFDM（正交频分复用调制）
20世纪70年代，随着数字信号处理技 术的发展，多种新型数字带通调制技 术如QPSK、QAM等开始出现。
02
数字带通调制技术的基本原理
数字信号的调制过程
调制概念
调制是将低频信号（如声音、图像等）转换成高频信号的过程， 以便传输。
数字信号的调制方式
数字信号的调制方式主要有振幅键控（ASK）、频率键控（FSK） 和相位键控（PSK）等。
通信原理(第八章新型数字带 通调制技术)ppt课件
• 引言 • 数字带通调制技术的基本原理 • 新型数字带通调制技术介绍 • 新型数字带通调制技术的应用场景
• 新型数字带通调制技术的优势与挑 战
• 新型数字带通调制技术的实现方法 与实例分析
01
引言
新型数字带通调制技术的定义与重要性
定义
新型数字带通调制技术是指利用数字 信号调制载波的幅度、频率或相位， 以实现信号传输的技术。
光纤通信系统
在光纤通信系统中，新型数字带通调制技术如偏振复用正交频分复用（PD-OFDM） 被用于实现高速、大容量的数据传输，满足不断增长的网络流量需求。
卫星通信系统
广播卫星
在广播卫星中，新型数字带通调制技术如正交频分复用（OFDM）被用于发送多路电视信号和其他多媒 体内容，提供高质量的广播服务。
将高速数据流分割成多个低速数据流，在多个子载波上进行调制，提 高了频谱利用率和抗多径干扰能力。
通信原理08PPT课件
从星座图可以观察到：
若信号幅度(功率) 不变，当M增加时，相邻信号 点的欧氏距离减小，对应着噪声容限减小，抗噪 声性能减弱
-3
3
8.1 正交振幅调制
Q I
Q I
(a) 16PSK
图2.4.1 16PSK和16QAM星座图
(b) 16QAM
-4
4
8.1 正交振幅调制
QAM 基本原理
用两个独立的基带波形( 二进制或多进制)， 对两路正交的同频载波进行抑制载波的 MASK 调制，可实现两路信号并行传输。
通信原理
第8章 新型数字带通调制技术
-1
1
第7 章数字带通传输系统
❖ 8.1 正交振幅调制 ❖ 8.2 最小频移键控和高斯最小频移键控 ❖ 8.3 正交频分复用
随着VLSI 和DSP 技术的发展，一些性能 上各有所长但技术实现较复杂的新型调制 系统得以广泛应用
-2
2
8.1 正交振幅调制
QAM (Quadrature Amplitude Modulation) 属于振幅、相位联合键控APK MASK、MPSK 分析
频带利用率：MQAM 和 MPSK 的频
带利用率为：
1
1
log2
M
bit/(s
Hz)
—升余弦信号滚降系数
-8
8
8.2 最小频移键控（MSK）
带宽最小、相位连续、包络恒定、频率正交 的2FSK
这里“最小”指的是能以最小的调制指数 （0.5）获得正交信号。
h f2 f1 fFra bibliotekRsRs
一个码元内包含Tc /4 的整数倍：
f1
f2
fc fc
1
4Ts 1
通信原理课件第八章 时分复用(一)
基带信号 m1(t)
m2(t)
信道
低通滤波器 1 低通滤波器 2
m1 ′(t ) m２′(t )
mn -1 (t ) mn(t)
发送端
接收端
低通滤波器 n－1 低通滤波器 n
mn -1 ′(t ) mn ′(t )
图 6-4 时分复用系统示意图
wujing
现代通信原理——第八章 时分复用
8
1路 2路 3路 4路
同步时分复用原理
4 32 1
D CB A d cb a
cC3 bB2 aA1
帧3
帧2
帧1
2
1
B
A
b
a
异步时分复用原理
2b B a A 1
帧6 帧5 帧4 帧3 帧2 帧1
wujing
现代通信原理——第八章 时分复用
12
TDM方式的优点（相对与FDM）
❖ 1、多路信号的汇合和分路都是数字电路，比 FDM的模拟滤波器分路简单、可靠。
❖ 把基群数据流采用同步(SDH)或准同步数字复接 技术汇合成更高速的数据(称为高次群)，高次群 的复接结构称为高次群的复接帧。
❖ 对帧的研究是时分复用系统研究的重点，相当于 对频分复用系统中频道的研究。
wujing
现代通信原理——第八章 时分复用
17
E1帧结构源于语音通信：
❖ 抽样频率：
fs=8000Hz
❖ 空分复用方式（SDM，space division multiplex ） 无线通信中(包括卫星通信)的位置复用 有线通信中的同缆多芯复用。
❖ 码分复用方式（CDM，code division multiplex ） 编码发射、相关接收技术。
精品文档-数字通信原理(李白萍)-第8章
11
第 8 章 同步原理
平方变换法实现载波提取的原理方框图如图8-1所示。
图 8-1 平方变换法提取同步载波原理方框图
12
第 8 章 同步原理
如果基带信号m(t)=±1， 那么该抑制载波的双边带信号为 二进制相移键控信号(2PSK信号)， 这时已调信号sm(t)经过平方 律部件后得
sm2
(t)
1 2
1 2
cos
2ct
(8-3)
13
第 8 章 同步原理
(2) 平方环法。 为了改善平方变换法的性能， 使恢复的相 干载波更为纯净， 可以在平方变换法的基础上， 把窄带滤波器 改为锁相环， 这种实现的载波同步的方法就是平方环法。 其原 理方框图如图8-2所示。 由于锁相环具有良好的跟踪、 窄带滤 波和记忆功能， 因此平方环法比一般的平方变换法具有 更好的性能， 在载波提取中得到了广泛的应用。
v6
1 2
m(t ) s in
v5、v6经过乘法器后得到
(8-6)
v7
v5
v6
1 m2(t)sin
4
cos
1 m2(t)sin 2
8
(8-7)
20
第 8 章 同步原理
当θ较小时， (t)
(8-8)
式中，v7的大小与相位误差θ成正比。v7相当于一个鉴相器的 输出， 通过环路滤波器后就可以控制压控振荡器的输出相位，
图 8-6 DSB信号的导频插入示意图
28
第 8 章 同步原理
图 8-7 (a) 发送端; (b) 接收端
29
第 8 章 同步原理
设基带信号为m(t)， 且无直流分量; 被调载波为acsinωct;
插入导频为被调载波移相90°形成的， 为－accosωct。 其中
《通信原理》樊昌信曹丽娜编著第六版课件第8章
将变化的声音信号按照幅度的变化改变电波的振幅，实现信息的传递。
解调原理
将信号的振幅变化还原为原来的声音信号，还原信息。
频率调制的原理
1
基本原理
按照要传输的信息信号的频率的高低改
方案一
2
变电波的频率，实现信息的传递。
使用VCO将电压转变为频率同时使用LC
谐振电路接收信号。
3
方案二
使用FM发射机的鉴别器接收频率，再使 用解调器还原信号。
使用电容电感调制器将要传输的音频信号转化为调制电位。
2 解调器
使用共振电路将术的不断发展
越来越多的新技术将改变进入未来的通信世界。
深入了解通信的基础原理
这是研究未来技术的基础，在此基础上可以不断学 习、创新。
通信原理 第六版第8章
了解通信原理的基本原理。
模拟调制的基本原理
AM调制
在载波波形的幅度上叠加要传输的信息信号，使载 波波形的振幅发生变化。
FM调制
在载波波形的频率上叠加要传输的信息信号，使载 波波形的频率发生变化。
PM调制
在载波波形的相位上叠加要传输的信息信号，使载 波波形的相位发生变化。
幅度调制的原理
相位调制的原理
调制原理
将要传输的信息信号的相位与电波的相位相互作用，实现信息的传递。
解调原理
解析电波中的相位变化，将其还原为原来的信息信号。
幅度调制与解调
接收器
通过天线捕获信号并通过解调器还原声音信号。
发射器
将声音信号通过麦克风转化为电信号，并使用振荡 器将其转化为信号频率。
频率调制与解调
1 调制器
通信原理第八章数字信号的最佳接收
第八章 数字信号的最佳接收8. 0、概述数字信号接收准则：⎩⎨⎧→→相关接收机最小差错率匹配滤波器最大输出信噪比 8. 1、最佳接收准则最佳接收机：误码率最小的接收机。
一、似然比准则0 ≤ t ≤ T S ，i = 1、2、…、M ，其中：S i (t) 和n (t)分别为接收机的输入信号与噪声，n(t) 的单边谱密度为n 0n(t)的k 维联合概率密度：()似然函数→⎭⎬⎫⎩⎨⎧-=⎰ST kn dt t n n n f 0201exp )2(1)(σπ式中：k = 2f H T S 为T S 内观察次数，f H 为信号带宽出现S 1(t)时,y(t)的联合概率密度为:[]⎭⎬⎫⎩⎨⎧--=⎰ST kn S dt t s t y n y f 02101)()(1exp )2(1)(σπ → 发“1”码 出现S 2(t)时, y(t)的联合概率密度为:[]⎭⎬⎫⎩⎨⎧--=⎰ST kn S dt t s t y n y f 02202)()(1exp )2(1)(σπ→ 发“0”码 误码率：f S2(y) f S1(y)a 1 y T a 2 y()()()()()()(){t n t s t n t s i t n t s t y ++=+=12()()()()⎰⎰∞-∞++=iT iT V V S S e dyy f s p dy y f s p S P S S P S P S S P P )()()()(2211221112要使P e 最小，则：0=∂∂Tey p 即：()()()()02211=+-T S T S y f s p y f s p故：P e 最小时的门限条件为 ：最小满足e T T S T S P y s p s p y f y f →=)()()()(1221 判定准则： 似然比准则判判→⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫→<→>2122111221)()()()()()()()(S s p s p y f y f S s p s p y f y f S S S S二、最大似然比准则最大似然比准则判判如时当→⎭⎬⎫→<→>=22112112)()()()(:,)()(S y f y f S y f y f s p s p S S S S用上述两个准则来构造的接收机即为最佳接收机。
通信原理8-同步技术
数据交换，必须实现网同步 使得在整个通信网内有一个统一的时间节
拍标准
二. 同步信号的获取方式
外同步法
– 由发送端发送专门的同步信息， 接收端把这个专门的同步信息检 测出来作为同步信号的方法
– 需要传输独立的同步信号，需付 出额外的功率和频带
三. 同பைடு நூலகம்的技术指标
同步误差小 相位抖动小 同步建立时间短 同步保持时间长
数字通信系统中，要求同步信息传输的可靠性 高于信号传输的可靠性
载波同步是相干解调的基础。
判断
只有数字调制系统存在载波同步
无论是模拟调制信号还是数字调制信 号，都必须有相干载波才能实现相干 解调。
1. 载波同步
载波同步产生的本地载波应该与接收到的信 号中的调制载波同频同相，而不是与发送端 调制载波同频同相
在接收信号中，发送端调制的载波成分可能 存在，也可能不存在。
– 只有定时脉冲正确，才谈得上正确地抽样判 决
– 位同步是正确抽样判决的基础
3. 群同步
包括字同步、句同步、帧同步 接收端为了正确恢复信息就必须识别
句或帧的起始时刻 接收端必须产生与字、句和帧起止时
间相一致的定时信号 群同步是正确译码和分路的基础 数字通信和模拟通信都存在群同步
4. 网同步
– 若接收信号中包含有载波，可用窄带滤波器直 接提取
– 若接收信号中不包含载波成分，则用载波同步 法提取
2. 位同步
是数字通信系统特有的一种同步
– 为了从接收波形中恢复出原始的基带信号， 须对它进行抽样判决，要求接收端提供“定 时脉冲序列”
– 定时脉冲序列的重复频率与码元速率相同， 相位与最佳抽样判决时刻一致
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匹配滤波器的单位冲激响应为
h(t)=s(t =T ，则有H ω
−1(1
h(t)=s(T-t)
匹配滤波器的单位冲激响应如图8 -3(b)因此，匹配滤波器的传输函数为
1
((j j j S ωωω【例2】已知匹配滤波器的单位冲激响应
h(t)如图所示。
试求：1）输入信号波形；
）匹配滤波器的输出波形；）最大输出信噪比时刻
和最大输出信噪比；
)t 0
0.5
-A
最大输出信噪比出现时刻应在信号结束之
； 最大输出信噪比为：
哪一个信号是不确定的；
另一方面，即使知道哪一个信号被发送，但是由于信号在传输过程中可能发生
）确定匹配滤波器的冲击响应。
）两个匹配滤波器的输出信号。
bs 21112()()s s t T s t ϖϖ≤⎩且，和。
1、画出相关器构成的最佳接收机结构；
2、设信息代码为110，画出各点可能波形；
3、若接收机输入高斯白噪声功率普密度为n 0/2,试求系统的误码率。
)b
E n =解：1、画出最佳相干接收机结构；
解：2、设信息代码为110，画出各点可能波形；
(t (解：3、若接收机输入高斯白噪声功率普密度为n 试求系统的误码率。
由题可知：信号是等能量的，即
2
20
2()2
Ts
Ts
E t dt s T ==∫∫(
2E A erfc。