通信原理第11章
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通信原理(第二版)(章 (11)
第11章 同步原理 图11.2.5 DSB信号中插入导频示意图
第11章 同步原理 图11.2.6 插入导频法发送端及接收端框图
第11章 同步原理 图11.2.6(a)是插入导频法发送端方框图，根据此图可知
uo(t)=acm(t) cos2πfct+ac sin2πfct 其中，acm(t) cos2πfct为DSB信号项， acsin2πfct为插入的导频信 号，它与载波accos2πfct正交，所以也称为正交载波(导频)。图 11.2.6(b)是接收端解调的方框图，假设收到的信号就是uo(t)， uo(t)的导频经中心频率为fc的窄带滤波器滤出来，再经过90° 相移后得到同步载波ac cos2πfct， uo(t)与载波accos2πfct经相乘 器相乘后输出，有
S Ts 2 n (步) Ts n 2
第11章 同步原理
在接收二进制数字信号时，各码元出现“0”或“1”是随机 的，两个相邻码元出现01、10、11、00的概率可以近似认为相 等。若把码元“0”变“1”或“1”变“0”时的交变点提取出来作 为比相用的脉冲，也就是说，每出现一次交变点，鉴相器比相 一次，使得控制器扣除或附加一个脉冲，位定时信号调整一次， 那么，对位定时信号平均调整一个Ts/n所需要的时间为2Ts秒， 故同步建立时间为
下面以DSB及2PSK为例来说明插入导频法实现载波同步 的基本方法。图11.2.5(a)是基带信号的频谱，(b)是其DSB信号 的频谱及插入导频的位置(虚线所示)。导频插在DSB信号频谱 为0的地方，即导频的频率为fc，且与调制用的载波信号正交。 插入导频法发送端及接收端的方框图如图11.2.6所示。
第11章 同步原理 图11.2.4 Costas环法提取同步载波及解调方框图
通信原理第11章同步原理
s (t )
平方器
e (t )
窄带 BPF
2 fc
二分频
fc
若m ( t ) = ±1
1 1 e (t = ) + cos 2ωct 2 2
11.2 载波同步
西安电子科技大学 通信工程学院
平方环法
s (t )
平方器
e (t )
鉴相器
ud
环路 滤波器
uc
压控 振荡器
uo ( t )
二分频
uo ( t )
= uo ( t ) m ( t ) cos ωc t + sin ωc t
插入导频法收端 uo ( t ) uo ( t )
BPF 窄带 BPF
×
v (t )
LPF
mo ( t )
v ( t ) = uo ( t ) cos ωc t
1 mo ( t ) = m ( t ) 2
sin ωct
90
波形变换常用电路：微分+整流
11.3 位同步
西安电子科技大学 通信工程学院
包络检波滤波法 适用：带限的2PSK
O
(a)
t
O
(b)
t
O
(c)
t
11.3 位同步
西安电子科技大学 通信工程学院
（2）锁相法
位同步输出
a
整形 接收码元 相位 比较器
超 前 脉 冲 滞 后 脉 冲
晶振
d
n分频器
c
或 门
扣除门 (常开)
一、群同步的实现方法
1.起止式同步法
止 起
1 2 3 4 5 止
1
5 字
1.5
缺点： 不便于同步传输 传输效率低
通信原理CH11V20100609
2k个不同码组
2n个不同码组 总的码组个数
许用码组
在2n个码组中，许用码组数量仍然是2k个 余下（2n 2k）的个码组为禁用码组
12
11.2 纠错编码的基本原理 P331 3. 编码的几个概念术语 (1) 码重、汉明重量 code weight
码组中“1”码元的个数。 (2) 码距、汉明距离 Hamming distance
a2 a3 a4 a5 a6 无错
s1＝a2a4a5a6 s2＝a1a3a5a6 s3＝a0a3a4a6
(11.5-3) (11.5-4) (11.5-5)
25
11.5 线性分组码 2. 汉明码构造
P335
如果没有误码，则校正子s1 = s2 = s3 =0，则可得： s1＝a2a4a5a6 =0 s2＝a1a3a5a6 =0 s3＝a0a3a4a6 =0
代价：增加带宽。
16
11.4 简单的实用编码 P333
11.4.1 奇偶监督码 Parity check P333 1. 码结构
an1,an2,an3,....a.0.,
其中，an1 , an2 , …, a1,a0为信息位；, a0为监督位。
2. 编码规则 偶监督码：加监督位后，使码组中”1”的个数为偶数
两个码组对应位上不同码元的位数d
在图11-4中，码距就是两个码组（两个 顶点）之间沿立方体各边到达的最少边 数
对于集合式(11.2-1)，最少边数均为2
对于000、111集合，最少边数为3
13
11.2 纠错编码的基本原理 P331 3. 编码的几个概念术语 (3) 最小距离（最小码距）
在一个码组集合中，码组间码距的最小值。 用d0或dmin。 (4) 纠错能力、检错能力
移动通信原理与工程11
11.1.2 日常维护的内容 (1) 保证设备的完好，设备的电气性能、机械性能、维护技术 指标及各项服务指标符合标准。 (2) 搞好网络优化，保证服务区内有良好的通信质量。 (3) 迅速准确地排除各种通信故障，保证通信畅通。 (4) 协调全程全网的配合，共同保证联网运行质量。 (5)把关新设备、扩容设备的入网质量。
按登记表检查备品备 件
备品备件不缺少、不损 坏。
第十一章日常维护与管理
3. 终端系统季度维护操作指导
终端系统维护项 目 磁盘整理 BA M 运行状 态 通信状 态（WS） 磁盘整理 通信状 态（WS） 各种接 口状态 操作指导 查看BAM中硬盘C、硬盘D的磁盘碎片数， 运行磁盘整理程序及磁盘碎片整理程序。 查看BAM的运行状态，BAM软件的运行 情况。 查看与WS的通信状态，可用PING命令 来检查与WS的通信状态。 参考指 标 正常
检查模块时钟
正常情况下信息显示 正确。
第十一章日常维护与管理
3. 功能子系统日常维护操作指导
功能子系统维护项目 操作指导 参考指标
话务统计 系统
例行话务统 计检查
例行话务统计前登记统计项目，提取 结果并上报。 数据管理系统［操作/操作回顾/数据 操作日志］或［操作/操作回顾/维护 日志回顾］。 记录交接 班前操作 记录。
参考指标 正常
维护目的： 检查各模块LPN7链路的运行状态。 5. LAPD中继电路及信令链路日常维护操作指导
第十一章日常维护与管理
信令维护项目 操作指导 参考指标
观 察 GLAPD 板 上的指示灯状 态
VCC指示灯是否常亮。
检查相应LAPD链路指示 灯。
VCC灯正常加电时常亮。
参考技术手册中的指示灯是否 正常。
通信原理(Ⅱ)第11章 -线性分组码-一般原理
110 101
I
k
Q
G
（11.5-15）
0001
011
G称为生成矩阵,具有[IkQ]形式
的生成矩阵称为典型生成矩阵 6
生成矩阵G 可以产生整个码组
a6a5a4a3a2a1a0 a6a5a4a3 G
A [a6a5a4a3]G
（11.5-16） （11.5-17）
a6 a4 a3 a0 0
式中已将模２ 加简写成“+”。
1 a6 1 a5 1 a4 0 a3 1 a2 0 a1 0 a0 0
1 a6 1 a5 0 a4 1 a3 0 a2 1 a1 0 a0 0 （11.5－8）
② 错码较多（超过该编码的检错能力），即式（11.5-10） 成立,B变为另一许用码组，这样的错码不可检测。
10
7、线性分组码的性质
封闭性： 指一种线性码中的任意两个码组之和仍为这种码的另一个码组。
Q
a6
1011 001
a5
a4
（11.5-12）
a3
Q为一个k × r阶
（11.5-13） 矩阵，Q=PT
011
上式表示，信息位给定后，用信息位
的行矩阵乘以矩阵Q就得到监督位。 若在Q的左边加上1个k × k阶单位方阵
1000 111
0100 0010
1 a6 0 a5 1 a4 1 a3 0 a2 0 a1 1 a0 0
a6
a5
1110100 1101010
a
4
a3
0 0
（模2）
1011001
通信原理第11章差错控制编码分析
接收端将接收到的信码原封不动地转发回发端， 并与原发送信码相比较，若发现错误，发端再重 发。
发
数据信息 数据信息
收
图11.1-6 信息反馈法
第11章 差错控制编码
11.1
概述
收端把收到的数据序列全部经反向信道送回发
端，发端比较发出和送回的数据序列，从而发 现有否错误，如果有错误，发端将数据序列再 次传送，直到发端没有发现错误。
编码二： 消息A----“00”；消息B----“11” 最小码距2 若传输中产生一位错码，则变成“01”或“10”， 收端判决为有错（因“01”“10”为禁用码组），但 无法确定错码位置，不能纠正，该编码具有检出 一位错码的能力。 这表明增加一位冗余码元后码具有检出一位错 码的能力
第11章 差错控制编码
11.1
概述
差错控制编码属信道编码，要求在满足有效性 前提下，尽可能提高数字通信的可靠性。 差错控制编码是在信息序列上附加上一些监督 码元，利用这些冗余的码元，使原来不规律的或 规律性不强的原始数字信号变为有规律的数字信 号。例如奇偶校验。 差错控制译码则利用这些规律性来鉴别传输过 程是否发生错误，或进而纠正错误。
11.2
差错控制编码的基本原理
（2）最小码距与检错和纠错能力的关系
一个码能检测e个错码，则要求其最小码dmin≥e+1
一个码能纠正t个错码，则要求其最小dmin≥2t+1 一个码能纠正t个错码，同时能检测e个错码，则要
求其最小码距
dmin≥e+t+1 (e>t)
第11章 差错控制编码
11.2
11.1
概述
（1）检错重发法（ARQ） Automatic Repeat reQuest 收端在接收到的信码中发现错码时，就通 知发端重发，直到正确接收为止。例如奇偶 校验。 检错重发方式只用于检测误码，能够在接 收单元中发现错误，但不一定知道该错误码 的具体位置。 需具备双向信道。
北京理工大学《通信原理》第11章-差错控制编码
但是这种码不能发现一个码组中的两个错码，因为发生两
个错码后产
检错和纠错
上面这种编码只能检测错码,不能纠正错码。例如，当接收码 组为禁用码组“100”时，接收端将无法判断是哪一位码发生了 错误，因为晴、阴、雨三者错了一位都可以变成“100”。
要能够纠正错误，还要增加多余度。例如，若规定许用码组只 有两个：“000”（晴），“111”（雨），其他都是禁用码组， 则能够检测两个以下错码，或能够纠正一个错码。
例如：“000”（晴），“001”（云），
“010”（阴），“011”（雨），
“100”（雪），“101”（霜），
“110”（雾），“111”（雹）。
其中任一码组在传输中若发生一个或多个错码，则将变 成另一个信息码组。这时，接收端将无法发现错误。
12
第11章差错控制编码
若在上述8种码组中只准许使用4种来传送天气，例如：
若码组A中发生两位错码，则其位置不会超出以O点为圆 心，以2为半径的圆。因此，只要最小码距不小于3，码 组A发生两位以下错码时，
不可能变成另一个准用 码组，因而能检测错码 的位数等于2。
0123
A
B 汉明距离
e
d0
19
第11章差错控制编码
同理，若一种编码的最小码距为d0，则将能检测(d0 - 1)个错码。 反之，若要求检测e个错码，则最小码距d0至少应不小于( e + 1)。
N － 码组的总位数，又称为码组的长度（码长）， k － 码组中信息码元的数目， n – k ＝ r － 码组中的监督码元数目，或称监督位数目。
16
第11章差错控制编码
分组码的码重和码距
码重：把码组中“1”的个数称为码组的重量，简称码重。 码距：把两个码组中对应位上数字不同的位数称为码组
通信原理的讲义第十一章复用
故，在乘积之后，信号的带宽便拓宽了， 这就是扩频。
可见，扩频后信号的功
率在原信号带宽的功率
原信号频谱
内低于原信号。
扩频后信号频谱 这对于军事上的应用非
常重要，即使得我方的
通信信号不易被敌方检
W频率
测到。
扩频的另外一个特点是抗干扰：
窄带噪声
扩频后信号
W频率 经过解扩之后
原信号
窄带噪声带宽展
W频率
i 为第i 路信号及特征波形的时延参数， i 为第i 路信
号的相位参数， wc 为载波频率。 现考虑用 ck (t ) 特征波形对第k 路信号实现解扩，可
认为此时在第k 路上，接收端已实现同步。即此时可认 为， k 0 ， k 0
用2ck (t ) cos( wct ) 去乘s(t ) 得
第十一章 复用
复用又称多址或多路。
通信中复用的本质是：在同一信道上允 许多路信号同时传输。
目前复用技术主要包括：FDM/FDMA频 分复用/多址（波分复用）、TDM/TDMA 时分复用/多址、CDM/CDMA码分复用/ 多址。
11.1 频分复用/波分复用
所谓频分复用，就是用不同的频率传送 各路消息，以实现通信。
滤 去 2wc 信 号
r1 ( t )
dk
(
t
)
c
2 k
(
t
)
N
d i ( t i ) c i ( t i ) c k ( t ) cos( i )
i1,i k
将 r1(t) 在（0，T）上做积分，得 T 时刻接收机输 出为
T
D (T ) t 0 r1 (t )dt
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直接法
1. 平方变换法和平方环法 DSB已调信号
s( t ) m ( t ) cos c t
接收端将该信号进行平方变换，即经过一个平方律部件后就得到 m 2 (t ) 1 2 2 2 e( t ) m ( t ) cos c t m ( t ) cos 2 c t 2 2
点对多点通信： 同步包括载波同步，位同步和网同步(Network synchronization （计算机通信）
§11．2 载 波 同 步 方 法
定义：当采用同步解调或相干检测时，接收端需要提供一个与发射端调制载波同 频同相的相干载波。这个相干载波的获取就称为载波提取，或称为载波同步 实现方法 插入法：在发射信号时，在适当频率位置插入一个或多个导频(Pilot)信号 直接法：在接收端从发送信号中提取载波
对模拟系统： 采用相干解调时，接受端需要一个与发端调制时的载波完全 同频同相的相干载波，这个载波获取就称为载波同步（或载 波提取） 对数字系统： 调制系统除了载波同步外，还有位同步。在接收端产生与接收 码元的重复频率和相位一致的定时脉冲序列的过程称为码元同 步或位同步。 点对点通信： 同步包括载波同步(Carrier synchronization) ，位同步(bit synchronization) ，帧同步（群同步:group synchronization ）。
v5
1 m ( t ) cos 2 1 v 6 m ( t ) sin 2
返回
§11.3 位 同 步 方 法
定义：又称位定时恢复或码元同步。 即从接收信号中设法恢复出与发端频率相同的码元时钟信号，保证解调时在最 佳时刻进行抽样判决，以消除噪声干扰所导致的解调接收信号的失真，使接收 端能以较低的错误概率恢复出被传输的数字信息。 实现方法： 外同步法——插入导频法 自同步法——直接法 两个问题： (1) 如果数字基带信号中确实含有位同步信息，即信号功率谱中含有位同步离 散谱，就可以直接用基本锁相环提取出位同步信号，供抽样判决使用 。 (2) 如果数字基带信号功率谱中并不含有位定时离散谱时，怎样才能获得位同 步信号。
直接法：不需外加码组，利用数据码组之间的不同特性实现自同步
返回
输入已调信号 平方律 部件 2fc窄带 滤波器
二分频
滤波输出
输入已调信号
平方器
PD
LF
锁相环
VCO
二分频
滤波输出
2. 同相正交环法：（costas）
V
输入已调信号
输出
V3
低通
V5
1
fc
VC0 环路滤波器
V7
90 度相移
V2
低通
V6
V4
1 v 3 m ( t ) cos c t cos( c t ) m ( t )[cos cos(2 c t )] 2 1 v 4 m ( t ) cos c t sin( c t ) m ( t )[sin sin( 2 c t )] 2 1 2 1 2 v 7 m ( t ) v 7 v 5 v 6 m ( t ) sin 2 4 8
第十一章
主要内容： 同步的概念与分类 载波同步方法 位同步方法 帧同步方法
同步原理
重点： 同步的分类 载波同步方法 位同步方法 帧同步方法
§11.1 §11.2 §11.3 §11.4
引
言
载 波 同 步方法 位同步方法 帧同步方法
§11.1
引ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
言
同步(synchronization)：通信系统中的实际问题，信息(information)传输的前提。
1.滤波法
输入基带
波形变换
微分整流 包络检波
窄带滤波
移相
脉冲形成
2.锁相法 采用锁相环(PLL:Phase Lock Loop)位同步信号的方法。 锁相框图
返回
§11.3 帧 同 步 方 法
1. 定义 基带信号都是按消息内容对码元进行编组形成帧，编码的规律必须一致。 帧同步(Frame Synchronization)：确定编码的开头和末尾时刻 2. 方法 插入特殊码组法：在数字信息流中插入一些特殊码组作为头尾标记 连贯式插入法 间隔式插入法