通信原理第五章
(通信原理课件)第五章

2、HDB3码 HDB3码的全称是3阶高密度双极性码,它 是AMI码的一种改进型,其目的是为了保 持AMI码的优点而克服其缺点, 使连“0” 个数不超过3个。其编码规则如下: (1)当信码的连“0”个数不超过3时, 仍按AMI码的规则编码,即传号极性交替;
《通信原理课件》
(2)当连“0”个数超过3时,出现4 个或4个以上连“0串时,”则将每4个 连“0”小段的第4个“0”变换为非“0” 脉冲,用符号V表示,称之为破坏脉冲。 而原来的二进制码元序列中所有 的 “1”码 称为信码,用符号B表示。当信 码序列中加入破坏脉冲以后,信码B与 破坏脉冲 V 的正负极性必须满足如下 两个条件:
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交替使用。 4、双相码
双相码又称Manchester码,即曼彻斯 特码。它的特点是每个码元用两个连续 极性相反的脉冲来表示。
《通信原理课件》
5、密勒(Miller)码
密勒码又称延迟调制码,它是双相码 的一种变形。编码规则如下:“1”码用 “10”或“01”表示。“0”码分两种情形 处 理 : 对 于 单 个 “ 0” 时 , 用 “ 11” 或 “00”表示。要求在码元持续时间内不 出现跃变,且与相邻码元的边界处也不 跃变;对于连“0”时,用“00”与“11” 交替。要求在两个“0”码的边界处出现 跃变。
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6、CMI码 CMI 码是传号反转码的简称,其编
码规则为: “1”码交替用“00”和 “11”表示;“0”码用“01 ” 表示。 CMI 码的优点是没有直流分量,且有 频繁出现波形跳变,便于定时信息提 取,具有误码监测能力。
《通信原理课件》
5.2.2 基带波形的形成
在选择了合适的码型之后,尚需考虑 用什么形状的波形来表示所选择的码型。 上面介绍的各种常用码型都是以矩形脉 冲为基础的,我们知道矩形脉冲由于上 升和下降是突变的,其低频分量和高频 成分比较丰富,占用频带也比较宽。如 果信道带宽有限,采用以矩形脉冲为基 础的码型进行传输就不合适,而需要采 用更适合于信道传输的波形,
通信原理第五章答案精品PPT课件

-5
0
5
f(kHz)
4-9设某信道具有双边噪声功率谱密度Pn(f)=0.5*10-3W/Hz, 在该信道中传输抑制载波的单边带(上边带)信号,并设调制 信号m(t)的频带限制在5kHz,而载波为100kHz,已调信号的功 率为10kW。若接收机的输入信号在加至解调器之前,先经过 带宽为10kHz的一理想带通滤波器,试问:
[ (c )] [ (c )]}
(2) (1
0.5 sin
t)
cosct
cosct
1 4
[sin(c
)
sin(c
)]
F[ (1 0.5sin t) cosct] [ ( c ) ( c )]
j
4
{
[
(c
)]
[
(c
)]
[
(c
)
[
(c
)]]}
cos t
cos c t cost cosct
(1)解调器输入端的信噪功率比; (2)解调器输出端的信噪功率比; (3)调制度增益G。
解:(1)Si Sc ScSx 40 10 50(kW )
Ni 2BPn ( f ) 2 (2 5103) (0.5103) 10W
Si 50kW 5000 Ni 10W
结束语
当你尽了自己的最大努力时,失败 也是伟大的,所以不要放弃,坚持 就是正确的。
的表示式,并画出频谱图。
解:
m(t )
sin(2000t
)
sin(4000t
)
则
sUSB
(t )
m(t )
cos c
t
m(t
)
sin
ct
cos(12000t) cos(14000t)
通信原理(第5章)

2、若m(t)的频带限于 w wc 则:
H m(t ) cos( wct ) m(t ) sin( wct ) H m(t ) sin( wct ) m(t ) cos( wct )
ˆ (t ) jM ( w) sgn( w) F m
ˆ ( w) 3、M
载波信号
频域表达式
SAM(ω) = πA0[δ(ω -ωc) +δ(ω +ωc )
6
5.1 幅度调制(线性调制)的原理
时域波形图
m(t) t A0 + m( t ) cosωct t t
当满足条件: |m(t)|max ≤ A0 时,其包络与调制信号的 波形相同,因此用包络检 波法可以容易地恢复原始 调制信号。
20
5.1 幅度调制(线性调制)的原理
一般情况下SSB信号的时域表达式 调制信号为任意信号时SSB信号的时域表达式为
1 1 ˆ (t )sin ct SSSB (t ) m(t ) cos ct m 2 2
式中,
m( ) ˆ (t ) m d t ˆ ( ) 1 m m(t )=- d t 1
1 = 2
1 2 Am
cos(ωc+ ωm)t + Am cos(ωc -ωm)t
1 -2 1 +2
上边带信号的时域表达式
Amcosωm t cosωc t Amcosωm t cosωc t
Amsinωm t sinωc t Amsinωm t sinωc t
下边带信号的时域表达式
SUSB(t) =
BDSB = 2 fH
② 功率:
PDSB
1 2 Ps m (t ) 2
通信原理第5章

(2)
三、实际抽样 ------自然抽样
自然抽样的特点
平顶抽样:
5.2 脉冲编码调制(PCM)
脉冲编码调制(PCM)简称脉码调制,它是一种用一组二进 制数字代码来代替连续信号的抽样值,从而实现通信的方式。 由于这种通信方式抗干扰能力强,它在光纤通信、数字微波通 信、卫星通信中均获得了极为广泛的应用。 PCM是一种最典型的语音信号数字化的波形编码方式。首 先,在发送端进行波形编码(主要包括抽样、量化和编码三个过 程),把模拟信号变换为二进制码组。编码后的PCM码组的数 字传输方式可以是直接的基带传输,也可以是对微波、光波等 载波调制后的调制传输。在接收端,二进制码组经译码后还原 为量化后的样值脉冲序列,然后经低通滤波器滤除高频分量, 便可得到重建信号 x(t ) 。
1 Ts= 是最大允许抽样间隔,它被称为奈奎斯特间隔,相对 2 fH 应的最低抽样速率fs=2fH称为奈奎斯特速率。
混叠现象
信号的重建
该式是重建信号的时域表达式, 称为内插公式。 它说 明以奈奎斯特速率抽样的带限信号x(t)可以由其样值利用内
插公式重建。这等效为将抽样后信号通过一个冲激响应为
际标准中取μ=255。另外,需要指出的是μ律压缩特性曲线 是以原点奇对称的, 图中只画出了正向部分。
2、A律压扩特性
Ax 1 ln A ,0 x 1 / A z 1 ln( Ax) ,1 / A x 1 1 ln A
• • •
x——压缩器归一化输入电压 z——压缩器归一化输出电压 μ ——压缩器参数
量化的物理过程
q7
x q x q x (t)
q
信号的实际值
6
量化误差
6
信号的量化值
通信原理第5章数字基带传输系统

N
sT (t) sn (t)
n N
为了使频谱分析的物理概念清楚,推导过程简 化,将sT(t)分解成稳态波vT(t)和交变波uT(t)。
24
稳态波:是随机序列s(t)的统计平均分量,
取决于每个码元内出现g1(t)、 g2(t)的概率加 权平均,且每个码元统计平均波形相同,因
此可表示成:
13
2. 双极性不归零码波形(BNRZ)
脉冲的正、负电平分别对应于二进制代码1、0。
特点:当0、 1符号等概出现时无直流分量(幅度相 等、极性相反的双极性波形) 。 接收端判决电平为 0,不受信道特性变化的影响,抗干扰能力较强。双 极性波形有利于在信道中传输。
E
10
-E
14
3. 单极性归零波形(RZ)
f
s
Pg1(t) (1 P)g2 (t) e jms d
f s PG1(m s ) (1 P)G2 (ms )
28
式中
G1(ms ) g1(t)e jmstdt
G2 (ms ) g2 (t)e jmstdt
29
把得到的Cm代回v(t)表达式得
v(t) f s PG1(m s ) (1 P)G2 (m s )e jmst
代码
10
0
Ts
12
此波型不宜传输。因为:
1)有直流分量,一般信道难于传输零频附近的 频率分量。 2)收端判决门限电平与信号功率有关,受信道特 性变化影响,不方便。 3)不能直接用来提取位同步信号,因NRZ连0序 列中不含有位同步信号频率成分。 4)要求传输线路有直流传输能力,即有一根需要 接地。
此波形只适用于计算机内部或极近传输。
信道匹配, 便于传输,减小码间串扰,利于同步提取
通信原理课件第五章

0 1
0
11 00源自01215.3 基带数字信号的波形 基带数字信号的波形 传号差分码: 出现时, 传号差分码:当“1”出现时,电压即发生跳变;当“0”出 出现时 电压即发生跳变; 出
现时,电压不发生变化。 现时,电压不发生变化。
1 0
1
0
0 1
1
1
0
22
0 1 0 1 1 0 0 0 1
12
5.3 基带数字信号的波形 优点: 优点:简单 缺点: 缺点: ① 有直流分量; 有直流分量; 信号不出现跳变,不能提取位定时信息; ② 信号不出现跳变,不能提取位定时信息; 每个“ 和 相互独立, ③ 每个“1”和“0”相互独立,无检错能力; 相互独立 无检错能力; 单极性码传输时需要信道一端接地, ④ 单极性码传输时需要信道一端接地,只适 合用导线连接的各点之间做近距离传输, 合用导线连接的各点之间做近距离传输, 如机箱内, 如机箱内,不适用于两根芯线均不接地的 电缆传输; 电缆传输; 接收单极性码,判决电平为V/2 V/2, ⑤ 接收单极性码,判决电平为V/2,信道衰 减时,无最佳判决门限。 减时,无最佳判决门限。
17
5.3 基带数字信号的波形
归零码相邻脉冲间必有零电位区域存在。 归零码相邻脉冲间必有零电位区域存在。 相邻脉冲间必有零电位区域存在 因此, 因此,在接收端根据接收波形归于零电平便知 比特信息已收毕, 1比特信息已收毕,以准备下一比特信息的接 收。可以认为正负脉冲的前沿起了启动信号的 作用,后沿起了终止信号的作用。因此, 作用,后沿起了终止信号的作用。因此,可以 经常保持正确的比特同步。 经常保持正确的比特同步。即收发之间无须特 别的定时,且各符号独立的构成起止方式, 别的定时,且各符号独立的构成起止方式,属 于自同步方式。 于自同步方式。
《通信原理》樊昌信,国防工业出版社,第五版)第五章总结

精品行业资料,仅供参考,需要可下载并修改后使用!第五章 总结节1 数字基带信号数字基带传输系统框图组成:信道信号形成器、编码信道、接收滤波器、抽样判决器。
一、时域形式:基带信号:单极性、双极性;归零、不归零。
二、频谱结构:1.稳态波v(t)的功率谱密度P v (ω):2.交变波u(t)的功率谱密度P u (ω):3.基带信号S(t)的功率谱密度P s (ω)=P v (ω)+P u (ω) 三、常用码型:对传输码的码型结构要求:① 能从相应的基带信号中获取定时信息。
( 减少连0,连1的可能 ) ② 相应的基带信号无直流成份和只有很小的低频成份。
③ 适应性强,不受信息源统计特性[P 、1-P]的影响。
④ 尽可能提高传输速率(传输效率)。
1.AMI 码(传号交替反转码):编码规则、AMI 码特点。
1B / 1T 码型 基本码()()∑+∞-∞==n n t s t s ()()()⎩⎨⎧---=pnT t g p nT t g t s s s n 121概率概率()()s m m v mf f C f P -=∑+∞-∞=δ2()()()()s m s s s mf f mf G p mf pG f --+=∑+∞-∞=δ22121()()[]()()()()2212112limf G f G p p f T N U E P ssT N u --=+=∴∞→ωω2.HDB3码(三阶高密度双极性码):编码规则、HDB3码特点。
1B / 1T 码型 改进码节2 性能分析一、数字基带传输系统模型:发送滤波器、恒参信道、噪声叠加、接收滤波器、抽样判决器。
二、码间串扰无噪分析 1.时域无码间串扰条件:2.频域无码间串扰条件:3.频带利用率=码元速率/传输带宽 有效性指标 最高2波特/Hz 4.理想特性的逼近——“滚降”特性优点:“尾巴”衰减振荡幅度小,对定时信号的要求可降低。
缺点:无码间串扰的最高频带利用率较低。
通信原理 第五章 基带数字信号的表示和传输

HDB3码
通信原理
【例】1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1
AMI码
HDB3码 【例】2 HDB3码
+ 0 0 0 - + - 0 0 + + 0 0 0 - + - 0 0 + -
1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 + 0 0 0 V+ - 0 + - 0 0 0 V- 0 +
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主要内容
通信原理
5.1
概 述
5.2 字符的编码
5.3 数字基带信号波形 5.4 基带传输的常用码型 5.5 基带数字信号的频率特性 5.6 基带数字信号传输与码间串扰 5.7 眼图 5.8 时域均衡
电子工业出版社
5.3 数字基带信号波形
通信原理
1
数字基带信号
2
基带信号的波形的形成
电子工业出版社
电子工业出版社
最常见的基带信号波形
通信原理
单极性不归零脉冲 双极性不归零脉冲 单极性归零脉冲 双极性归零脉冲 差分码(相对码) 多电平脉冲
电子工业出版社
多电平脉冲
通信原理
这种信号多于一个二进制符号对应于一个 脉冲的基带信号这种波形统称为多值波形 或多电平波形。 例如,令两个二进制符号00对应+3E,01对 应+E,10对应-E,11对应-3E,则所得波形 为4值波形或4电平波形。
5.3 数字基带信号的波形
通信原理
1
数字基带信号
2
基带信号的波形的形成
电子工业出版社
基带信号的波形形成
通信原理
单极性脉冲与单极性归零脉冲间的变换 绝对码与相对码之间变换
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重要,它在数字通信系统中具有普遍 意义。 数字基带传输系统的基本结构如图 5-1所示。它由脉冲形成器、发送滤波 器、信道、接收滤波器、抽样判决器 与码元再生器组成。为了保证系统可 靠有序地工作,还应有同步系统。系 统工作过程及各部分作用如下。
图 5-1数字基带传输系统
数字基带传输系统的输入端通常是码 元速率为 RB ,码元宽度为 Ts 的二进制 (也可为多进制)脉冲序列,用符号 {dk}表示。 一般终端设备(如电传机、计算机) 送来的“ 0”、“ 1”代码序列为单极 性码,如图 5-2 ( a )波形所示。后面 我们将见到这种单极性代码由于有直 流分量等原因并不适合在基带系统信 道中传输。
第五章:数字信号的基带传输
5.1 5.2 5.3 5.4 引言 数字基带信号的码型和波形 数字基带信号的功率谱密度 数字基带信号的传输与码间串扰
5.5 码间串扰基带传输系统的抗噪 声性能分析 5.6 最佳基带传输系统 5.7 眼图 5.8 改善数字基带系统性能的措施
5.1 引言
数字信号的传输需要解决的主要问题 是:在规定的传输速率下,有效地控制 符号间干扰,具有抗加性高斯白噪声的 最佳性能以及形成发、收两端的位定时 同步。因而如何保证准确地传输数字信 号是数字通信系统要解决的关键问题。 数字信号的传输可分为基带传输和频带 传输两种方式。
又相互联系。基带信号的码型类型很多, 常见的有单极性码、双极性码、AMI码、 HDB3码和CMI码等。适合于信道中传输的 波形一般应为变化较平滑的脉冲波形。为 了简便起见,本节将以矩形脉冲为例来介 绍基带信号的码型。
不同形式的码型信号具有不同的频 谱结构,实际中必须合理地设计选择 数字基带信号码型,使数字信号能在 给定的信道中传输。我们将适于在信 道中传输的基带信号码型称为线路传 输码型。 为适应信道的传输特性及接收端再 生恢复数字信号的需要,基带传输信 号码型设计应考虑如下一些原则:
Байду номын сангаас
基带传输系统的信道通常采用电缆、 架空明线等。由于信道中存在噪声n(t) 和信道本身传输特性的不理想,使得 接收端得到的波形 yT (t )与发送波形 gT (t ) 具有较大的差异,如图5-2(d)所示。 接收滤波器的作用是滤除带外噪声 并对已接收的波形均衡,以便抽样判 决器正确判决。接收滤波器的输出波 形y(t)如图5-2(e)所示。
信源发出的数字信号未经调制或频谱 变换,直接在有效频带与信号频谱相对应 的信道上传输的通信方式称为数字信号的 基带传输。为了适应信道传输特性而将数 字基带信号进行调制,即将数字基带信号 的频谱搬移到某一载频处,变为频带信号 进行传输的方式称为频带传输。
在实际数字通信系统中,数字基带传 输在应用上虽不如频带传输那么广泛, 但仍有相当广的应用范围。数字基带传 输的基本理论不仅适宜于基带传输,而 且还适用于频带传输,因为所有窄的带 通信号、线性带通系统以及线性带通系 统对带通信号的响应均可用其等效基带 传输系统的理论来分析它的性能,因而 掌握数字基带传输系统的基本理论十分
抽样判决器首先对接收滤波器输出的 信号y(t)在规定的时刻进行抽样,获得 抽样值序列 y(kTS),然后对抽样值进行 判决,以确定各码元是“1”码还是“0” 码。抽样值序列 y(kTS)见图 5-2 ( g)所 示。 码元再生电路的作用是对判决器的输 出“0”、“1”进行原始码元再生,以 获得图5-2(h)所示与输入波形相应的 ' 脉冲序列 。 {d k }
脉冲形成器的作用是把单极性码变换 为双极性码或其它形式适合于信道传输 的、并可提供同步定时信息的码型,如 图5-2(b)所示的双极性归零码元序列 d(t)。脉冲形成器也称为码型变换器。
脉冲形成器输出的各种码型是以矩形 脉冲为基础的,这种以矩形脉冲为基础 的码型往往低频分量和高频分量都比较 大,占用频带也比较宽,直接送入信道 传输,容易产生失真。发送滤波器的作 用是把它变换为比较平滑的波形gT(t), 如图5-2(c)所示的波形为升余弦波形。
3、单极性归零(RZ)码 单极性归零码是在传送“1”码时发送 一个宽度小于码元持续时间的归零脉冲, 而在传送“0”码时不发送脉冲,如图5-3 (c)所示。设码元间隔为Ts,归零码宽 度为 ,则称 / Ts 为占空比。 4、双极性归零(RZ)码 双极性归零码的构成与单极性归零码一 样,如图5-3(d)所示。这种码型除了具 有双极性不归零码的一般特点以
零(NRZ)码,其特点是数字消息用两个 极性相反而幅度相等的脉冲表示。其与 单极性码比较有以下优点: (1)从平均统计角度来看,消息“1” 和“0”的数目各占一半,所以无直流分 量。 (2)接收双极性码时判决门限电平为零, 稳定不变,因而不受信道特性变化的影 响,抗噪声性能好。 (3)可以在电缆等无接地的传输线上传 输。
同步提取电路的任务是从接收信号中提 取定时脉冲cp,供接收系统同步使用。 ' 对比图5-2(a)、(h)中的 {d k }与{dk} 可以看出,传输过程中第4个码元发生了 误码。产生该误码的原因之一是信道加性 噪声,之二是传输总特性(包括收、发滤 波器和信道的特性)不理想引起的波形畸 变,使码元之间相互串扰,从而产生码间 干扰。
(1)对于频带低端受限的信道传输,线 路码型中不含有直流分量,且低频分量 较少。 (2)便于从相应的基带信号中提取定时 同步信息。 (3)信号中高频分量尽量少,以节省传 输频带并减少码间串扰。 (4)所选码型应具有纠错、检错能力。 (5)码型变换设备要简单,易于实现。
1 单极性不归零(NRZ)码 设消息代码由二进制符号“0”、“1” 组成,则单极性不归零码如图5-3(a) 所示。这里,基带信号的零电位及正电 位分别与二进制符号的“0”及“1”一 一对应可见,它是一种最简单的常用码 型。 2、双极性不归零(NRZ)码 图5-3(b)所示的代码是双极性不归
图5-2 数字基带传输系统各点波形
5.2 数字基带信号的码型和波形
对传输用的基带信号的主要要求有两 点:( 1 )对各种码型的要求,期望将 原始信息符号编制成适合于传输用的码 型;( 2 )对所选码型的电波形要求, 期望电波形适宜于在信道中传输。前一 问题是传输码型的选择;后一问题是基 带波形的选择。这两个问题既有独立性