数字通信课件_第7章
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《数字通信原理》课件

《数字通信原理》 PPT课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 数字通信概述 • 数字信号的调制与解调 • 数字信号的传输方式 • 数字通信中的同步技术 • 数字通信系统的性能评价 • 数字通信的应用实例
01
数字通信概述
数字通信的定义与特点
电信网络
支持语音、视频和数据通信,提供高质量、低延迟的通信服务。
感谢观看
THANKS
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
通过压缩信源信息以减少传输的数据 量,从而提高频谱效率和传输速率。
信道编码
通过增加额外的信息以检测和纠正传 输过程中的错误,从而提高可靠性。
多输入多输出技术
利用多个天线同时传输信号,以提高 频谱效率和可靠性。
动态信道分配
根据信道状态动态分配信道资源,以 提高频谱效率和可靠性。
01
数字通信的应用实 例
数字通信的应用与发展趋势
总结词
数字通信在各个领域都有广泛的应用,如移动通信、卫星通信、光纤通信等。 未来数字通信将朝着高速化、宽带化、智能化方向发展。
详细描述
随着信息技术的发展,数字通信已经渗透到人们生活的方方面面,如手机通话 、上网冲浪、视频会议等。同时,随着5G、6G等新一代移动通信技术的不断发 展,数字通信的应用场景和性能将得到进一步提升。
总结词
数字通信是一种利用数字信号进行信息传输的通信方式,具 有抗干扰能力强、传输质量高、可复用性强等优点。
详细描述
数字通信采用离散的数字信号,将信息编码为二进制或多进 制数字形式,通过信道传输。与模拟通信相比,数字通信具 有更高的信息传输效率和可靠性,能够更好地抵抗噪声和干 扰,提供更好的通信质量。
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 数字通信概述 • 数字信号的调制与解调 • 数字信号的传输方式 • 数字通信中的同步技术 • 数字通信系统的性能评价 • 数字通信的应用实例
01
数字通信概述
数字通信的定义与特点
电信网络
支持语音、视频和数据通信,提供高质量、低延迟的通信服务。
感谢观看
THANKS
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
通过压缩信源信息以减少传输的数据 量,从而提高频谱效率和传输速率。
信道编码
通过增加额外的信息以检测和纠正传 输过程中的错误,从而提高可靠性。
多输入多输出技术
利用多个天线同时传输信号,以提高 频谱效率和可靠性。
动态信道分配
根据信道状态动态分配信道资源,以 提高频谱效率和可靠性。
01
数字通信的应用实 例
数字通信的应用与发展趋势
总结词
数字通信在各个领域都有广泛的应用,如移动通信、卫星通信、光纤通信等。 未来数字通信将朝着高速化、宽带化、智能化方向发展。
详细描述
随着信息技术的发展,数字通信已经渗透到人们生活的方方面面,如手机通话 、上网冲浪、视频会议等。同时,随着5G、6G等新一代移动通信技术的不断发 展,数字通信的应用场景和性能将得到进一步提升。
总结词
数字通信是一种利用数字信号进行信息传输的通信方式,具 有抗干扰能力强、传输质量高、可复用性强等优点。
详细描述
数字通信采用离散的数字信号,将信息编码为二进制或多进 制数字形式,通过信道传输。与模拟通信相比,数字通信具 有更高的信息传输效率和可靠性,能够更好地抵抗噪声和干 扰,提供更好的通信质量。
《通信原理》课件2第7章

第7章 差错控制编码
图7.2.3(c)所示是选择重发的检错重发工作过程。 在这种 系统中, 发送端连续不断地发送码组, 接收端检测到错误 后发回NAK信号, 但是发送端不是重发前N个码组, 而是只 重发有错误的那一组。
图中显示发送端只重发接收端检出有错的码组2, 对其 他码组不再重发。 接收端对已认可的码组, 从缓冲存储器 读出并对其重新排序, 以恢复出正常的码组序列。 显然, 选择重发系统的传输效率最高, 但价格也最贵, 因为它要 求较为复杂的控制, 在收、 发两端都要求有数据缓存器。
第7章 差错控制编码
7.1 差错控制编码的基本原理 7.2 差错控制方式 7.3 差错控制编码的分类 7.4 差错控制码 7.5 线性分组码 7.6 卷积码 7.7 信道编码在LTE中的应用 本章小结 习题 实训10 汉明码验证实验
第7章 差错控制编码
7.1 差错控制编码的基本原理
在信道中传输数字信号时, 由于实际信道的传输特性不 尽理想以及无处不在的加性噪声干扰, 在接收端将产生误码。 那么, 如何降低误码率, 提高通信的可靠性呢?首先,应 根据信道特性, 合理设计基带信号, 选择合适的调制、 解 调方式及发射功率, 其次还需采用均衡技术, 消除或减少 码间串扰。 但在很多情况下, 仅采用这几项措施是不够的, 必须通过信道编码, 即差错控制编码, 使系统的传输质量 提高1~2个数量级。 与制造高质量的设备相比, 这种方法 花费少而且效果好。
图7.2.3(a)描述了停发等候重发系统的工作过程。 发送 端在TW时间内发送码组1给接收端, 然后停止一段大于应答 信号和线路延时的时间。 发送端收到ACK(应答)信号后再控 制发送码组2。 接收端检测出码组2有错(图中用*号表示)时, 由反向信道发回一个码组2, 直到接收到正确的码组为止。 这是一种半双工工作方式, 原理简单, 但效率较低。
通信原理(樊昌信)第7章 数字调制

谱零点带宽:
§7.2 二进制数字调制系统 抗噪声性能
概述
性能指标:系统的误码率 Pe 分析方法:借用数字基带系统的方法和结论 分析条件:恒参信道(传输系数取为 K ) 信道噪声是加性高斯白噪声
背景知识: 窄带噪声 正弦波+窄带噪声
§7.2.1 2ASK系统的抗噪声性能
2ASK---相干解调
基带信号
反相器 振荡器2
f2
s (t )
相加器
e2FSK (t )
选通开关
特点:转换速度快、电路简单、 产生的波形好、频率稳定度高。
ak a b c s(t ) s(t )
1
0
1
1
0
0
1 t t t
d
t
e
t
f
t
g
2 FS K信 号
t
图 二进制移频键控信号的时间波形
三、2FSK信号的解调 1、非相干解调,如图(b); 2、相干解调,如图(a)。 3、过零检测法;
e2 DPSK (t ) 带通
滤波器 延迟TB a 相乘器 b c 低通 滤波器 d 抽样 判决器 定时 脉冲 e 输出
相乘器 起着 相位比较的作用
带通 滤波 器
a
相乘 器 b
c
低通 滤波 器
d
抽样 判决 器 定时 脉冲
e
延迟 Ts
参考
(a )
DPSK信号 a b
c d 二进 制信息 反相 e
0
0
§7.1.1 二进制振幅键控 (2ASK)
原理: s(t)载波幅度
表达式:
单极性
波形:
1 0 1 1 0 1 t
数字通信-PPT课件

1
本课程研究的主要内容
介绍数字通信系统分析和设计基础的基本原理,介 绍数字通信技术发展的新成果;
研究内容包括:数字形式的信息从信源到一个或多 个目的地的传输问题。
先修课程: 通信原理;概率论和随机过程等
参考教材: Digital communication, Proakis,
电子工业出版社
2
第1章 绪论
xl (t) xi (t) jxq (t)
从带通信号中 提取低通信号 的处理过程
—— 解调
解调器
23
第2章 确定与随机信号分析
介绍后续各章所需的背景知识 自己复习相关的基础知识:傅里叶变换及 其性质;随机过程,等等
2.1 带通与低通信号的表示
频谱:
X ( f ) F[x(t)] x(t)e j2 ftdt Re[xl (t)e j2 f0t ] e j2 ftdt
介绍后续各章所需的背景知识 自己复习相关的基础知识:傅里叶变换及 其性质;随机过程,等等
2.1 带通与低通信号的表示
带通信号(系统)
是一种实窄带高频信号,其频谱集中在某个频率(±f0)附近, 且频谱宽度远小于f0的信号(系统)
双边带调制DSB:
传输信号的信道带宽限制在以载 波为中心的一个频段上。
单边带调制SSB:
xl (t) x (t)e j2 f0t [x(t) jxˆ(t)]e j2 f0t xl (t) [x(t) cos 2 f0t xˆ(t) sin 2 f0t] j[xˆ(t) cos 2 f0t x(t) sin 2 f0t]
xi (t) x(t) cos 2 f0t xˆ(t) sin 2 f0t xq (t) xˆ(t) cos 2 f0t x(t) sin 2 f0t
本课程研究的主要内容
介绍数字通信系统分析和设计基础的基本原理,介 绍数字通信技术发展的新成果;
研究内容包括:数字形式的信息从信源到一个或多 个目的地的传输问题。
先修课程: 通信原理;概率论和随机过程等
参考教材: Digital communication, Proakis,
电子工业出版社
2
第1章 绪论
xl (t) xi (t) jxq (t)
从带通信号中 提取低通信号 的处理过程
—— 解调
解调器
23
第2章 确定与随机信号分析
介绍后续各章所需的背景知识 自己复习相关的基础知识:傅里叶变换及 其性质;随机过程,等等
2.1 带通与低通信号的表示
频谱:
X ( f ) F[x(t)] x(t)e j2 ftdt Re[xl (t)e j2 f0t ] e j2 ftdt
介绍后续各章所需的背景知识 自己复习相关的基础知识:傅里叶变换及 其性质;随机过程,等等
2.1 带通与低通信号的表示
带通信号(系统)
是一种实窄带高频信号,其频谱集中在某个频率(±f0)附近, 且频谱宽度远小于f0的信号(系统)
双边带调制DSB:
传输信号的信道带宽限制在以载 波为中心的一个频段上。
单边带调制SSB:
xl (t) x (t)e j2 f0t [x(t) jxˆ(t)]e j2 f0t xl (t) [x(t) cos 2 f0t xˆ(t) sin 2 f0t] j[xˆ(t) cos 2 f0t x(t) sin 2 f0t]
xi (t) x(t) cos 2 f0t xˆ(t) sin 2 f0t xq (t) xˆ(t) cos 2 f0t x(t) sin 2 f0t
第7章IS-95数字蜂窝移动通信系统

A和D发送了比特1,B发送了比特0,C保持沉默。
10
二、网络结构与接口
二、网络结构与接口
与GSM相似,也有MS、BTS、BSC、MSC、HLR、VLR、OMC、 AUC、EIR、SMSC等。
主要接口:Um、Abit、A
Um接口主要参数: 上行824MHz-849MHz 频道间隔1.25MHz 调制方式QPSK 下行869MHz-894MHz 双工间隔45MHz 信道速率1.2288Mbps
M=G-(Ls+SNR) Ls-系统内部损耗 例:G=30dB,SNR=10dB,Ls=2dB,M=18dB 表明干扰功率超过信号功率18dB时,系统就不用正常工 作,极限18dB。
5
扩频通信
4、直接序列扩频
m(t) × c(t) PSK s1(t) 放功 载波 m(t):10 采用双极性不归零码 c(t)=m(t)×p(t) p(t):1101001
理想的信号是类似白噪声的随机信号,因为任何时间 上不同的两段白噪声都不一样,若代表二种信号,差别就 最大。 真正的随机信号是不能重复再现的,所以只能用一种 周期性的码序列来逼近它的性能,故称伪随机码PN。 PN在扩频系统或CDMA系统中起着十分重要的作用, 这类码序列的重要特性是它具有近似白噪声的性能。
在C不变的条件下,频带B和信噪比S/N是可以相互 转换的,甚至信号被噪声淹没时,只要有足够的宽带, 也能可靠通信,这就是扩频通信使用宽带的原因。
4
扩频通信
2、处理增益 G= 10lgB/Bm B-扩频信号带宽 Bm-信号带宽
表示信噪比改善程度,是扩频系统一个重要指标。 3、抗干扰容限
通信系统要正常工作,需保证输出端有一定的SNR,抗 干扰能力有限,引入抗干扰容限。
北邮通信原理课件 第7章 7.9

量化信噪比
■
N q = E ⎡ m − mq ⎢ ⎣
= ∑∫
i =1 M mi m i −1
(
)
2
⎤ = b x−m q ∫a ⎥ ⎦
2பைடு நூலகம்
(
) f ( x ) dx
2
( x − qi ) f ( x ) dx
b
■
S0 = E ⎡ m 2 ⎤ = ∫ x 2 f ( x ) dx ⎣ ⎦ a
9
7.9.3 均匀量化器例(1)
∆v = 0.5V
mi = −4 + 0.5i , i = 0,1,… ,16 qi = −3.75 + 0.5i , i = 0,1,… ,15
抽样值
2.1 2.25 12 1100 30
3.2 3.25 14 1110 32
-0.75 -0.75 6 0110 12
qi
量化级序号 二进制编码 四进制编码
24
7.9.3 µ 律15折线
对µ = 255 压扩特性的近似
z x=(2i-1)/255
段落 斜率
0
0
1 32
1 8 1 255 2 16
2 8 3 255 3 8
3 8 7 255 4 4
4 8 15 255 5 2
5 8 31 255 6 1
6 8 63 255 7
7 8 127 255 8
5
7.9.3 标量量化基本原理
量化误差(量化噪声): eq ( nTs ) = x( nTs ) − y( nTs )
eq = x − yk = x − Q ( x ) ~ 随机变量
量 化 噪声平均功率 (方差)
2 N q = E ⎡ eq ⎤ ⎣ ⎦
■
N q = E ⎡ m − mq ⎢ ⎣
= ∑∫
i =1 M mi m i −1
(
)
2
⎤ = b x−m q ∫a ⎥ ⎦
2பைடு நூலகம்
(
) f ( x ) dx
2
( x − qi ) f ( x ) dx
b
■
S0 = E ⎡ m 2 ⎤ = ∫ x 2 f ( x ) dx ⎣ ⎦ a
9
7.9.3 均匀量化器例(1)
∆v = 0.5V
mi = −4 + 0.5i , i = 0,1,… ,16 qi = −3.75 + 0.5i , i = 0,1,… ,15
抽样值
2.1 2.25 12 1100 30
3.2 3.25 14 1110 32
-0.75 -0.75 6 0110 12
qi
量化级序号 二进制编码 四进制编码
24
7.9.3 µ 律15折线
对µ = 255 压扩特性的近似
z x=(2i-1)/255
段落 斜率
0
0
1 32
1 8 1 255 2 16
2 8 3 255 3 8
3 8 7 255 4 4
4 8 15 255 5 2
5 8 31 255 6 1
6 8 63 255 7
7 8 127 255 8
5
7.9.3 标量量化基本原理
量化误差(量化噪声): eq ( nTs ) = x( nTs ) − y( nTs )
eq = x − yk = x − Q ( x ) ~ 随机变量
量 化 噪声平均功率 (方差)
2 N q = E ⎡ eq ⎤ ⎣ ⎦
(完整版)通信原理——第七章

获得振幅键控、频移键控和相移键控三种基本的数字调制方式。
1
0
1
1
0
1
1
0
1
t
t
t
(a) 振幅键控 (ASK)
(b) 频移键控
(FSK) 正弦载波的三种键控波形
(c) 相移键控
(PSK)
绝对相移键控PSK 相对相移键控DPSK
7.1 二进制数字调制原理
7.1.1 二进制振幅键控(2ASK)
1
0
0
1
s(t)
课件
第7章
数字带通传输
通信原理(第7版) 樊昌信 曹丽娜 编著
本章内容:
第7章 数字调制
7.1 二进制数字调制原理 2ASK 2FSK 2PSK/2DPSK
7.2 二进制数字调制系统的抗噪声性能
7.3 二进制数字调制系统的性能比较
7.4 多进制数字调制原理(了解)
7.5 多进制数字调制系统的抗噪声性能(×)
➢ 数字调制:用数字信号控制载波某个参数的过程 ➢ 用数字基带信号对载波进行调制,产生各种已调数字信号 。 ➢ 数字带通传输系统(或 数字频带传输系统):包括调制和解调过程的数
字传输系统 ➢ 调制的作用:
将信号频谱搬移至最佳频段 多路复用,高效利用信道 提高传输质量
数字调制方式:用数字基带信号改变 正弦型载波 的 幅度、频率 或 相
1. 2ASK基本原理
Ts
t
振幅键控是利用载波的幅度变化来
载波
t
传递数字信息,而其频率和初始相
位保持不变。
2ASK
t
2ASK信号的一般表达式可以写为
e2ASK (t) s(t) cosct 单极性
数字通信原理与技术(王兴亮)第 7 章 差错控制编码

第 7 章 差错控制编码
第 7 章 差错控制编码
7.1 概述 7.2 常用的几种简单分组码 7.3 线性分组码 7.4 循环码 7.5 卷积码 *7.6 网格编码调制
第 7 章 差错控制编码
7.1 概 述
7.1.1 信道编码
在数字通信中,根据不同的目的,编码可分为信源编码和
信道编码。信源编码是为了提高数字信号的有效性以及为了使
G [Ik Q ]
1 1 Q 1 0
1 1 1 0 T P 0 1 1 1
第 7 章 差错控制编码
7.3.3 伴随式(校正子)S
设发送码组A=[an-1,an-2,…,a1,a0],在传输过程中可能发生 误码。接收码组B=[bn-1,bn-2,…,b1,b0 ],则收发码组之差定义 为错误图样E, 也称为误差矢量, 即
为 0。此时,可以纠正单个错误,或者该码可以检出两个错误。
第 7 章 差错控制编码
码的最小距离d0 直接关系着码的检错和纠错能力;任
一(n,k)分组码,若要在码字内:
(1) 检测e个随机错误,则要求码的最小距离d0≥e+1; (2) 纠正t个随机错误, 则要求码的最小距离d0≥2t+1; (3) 纠正t个同时检测e(≥t)个随机错误,则要求码的最小
a n 1 a n 2 a 1 a 0 0
奇监督码情况相似, 只是码组中“1”的数目为奇数, 即 满足条件
a n 1 a n 2 a 0 1
而检错能力与偶监督码相同。 奇偶监督码的编码效率R为
R ( n 1) / n
第 7 章 差错控制编码
的恒比码,即每个码组的长度为 5,其中 3 个“1”。这时可能
第 7 章 差错控制编码
7.1 概述 7.2 常用的几种简单分组码 7.3 线性分组码 7.4 循环码 7.5 卷积码 *7.6 网格编码调制
第 7 章 差错控制编码
7.1 概 述
7.1.1 信道编码
在数字通信中,根据不同的目的,编码可分为信源编码和
信道编码。信源编码是为了提高数字信号的有效性以及为了使
G [Ik Q ]
1 1 Q 1 0
1 1 1 0 T P 0 1 1 1
第 7 章 差错控制编码
7.3.3 伴随式(校正子)S
设发送码组A=[an-1,an-2,…,a1,a0],在传输过程中可能发生 误码。接收码组B=[bn-1,bn-2,…,b1,b0 ],则收发码组之差定义 为错误图样E, 也称为误差矢量, 即
为 0。此时,可以纠正单个错误,或者该码可以检出两个错误。
第 7 章 差错控制编码
码的最小距离d0 直接关系着码的检错和纠错能力;任
一(n,k)分组码,若要在码字内:
(1) 检测e个随机错误,则要求码的最小距离d0≥e+1; (2) 纠正t个随机错误, 则要求码的最小距离d0≥2t+1; (3) 纠正t个同时检测e(≥t)个随机错误,则要求码的最小
a n 1 a n 2 a 1 a 0 0
奇监督码情况相似, 只是码组中“1”的数目为奇数, 即 满足条件
a n 1 a n 2 a 0 1
而检错能力与偶监督码相同。 奇偶监督码的编码效率R为
R ( n 1) / n
第 7 章 差错控制编码
的恒比码,即每个码组的长度为 5,其中 3 个“1”。这时可能
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7.2.2
State Representation and the State Diagram
A convolutional encoder belongs to a class of devices known as finite-state machines, which is the general name given to machines that have a memory of past signals.
7.2
CONVOLUTIONAL ENCODER REPRESENTATION
Connection Representation
The figure illustrates a (2, 1) convolutional encoder with constraint length K = 3. There are n = 2 modulo-2 adders; thus the code rate k/n is .
It is from this property of generating the output by the linear addition of time-shifted impulses, or the convolution of the input sequence with the impulse response of the encoder, that we derive the name convolutional encoder. Notice that the effective code rate for the foregoing example with 3-bit input sequence and 10-bit output sequence is k/n =3/10 If the message had been longer, say 300 bits, the output codeword sequence would contain 604 bits, resulting in a code rate of 300/604—much closer to 1/2 .
7
National Mobile Communications Research Lab
CHAPTER 7
8
National Mobile Communications Research Lab
CHAPTER 7
7.2.1.2 Polynomial Representation
For the encoder example in Figure 7.3, we can write
The output sequence for the input “one” is called the impulse response of the encoder.
6
National Mobile Communications Research Lab
CHAPTER 7
Then, for the input sequence m = 1 0 1, the output may be found by the superposition or the linear addition of the time-shifted input “impulses” as follows:
9
National Mobile Communications Research Lab
CHAPTER 7
In this example we started with another point of view—namely, that the convolutional encoder can be treated as a set of cyclic code shift registers. We represented the encoder with polynomial generators as used for describing cyclic codes.
7.2.1
5
National Mobile Communications Research Lab
CHAPTER 7
7.2.1.1 Impulse Response of the Encoder
Consider the contents of the register in Figure 7.3 as a one moves through it:
11
National Mobile Communications Research Lab
CHAPTER 7
12
National Mobile Communications Research Lab
CHAPTER 7
13
National Mobile Communications Research Lab
10
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
National Mobile Communications Research Lab
CHAPTER 7
Let the state of the encoder at time ti be defined as Xi = mi − 1, mi − 2, . . . , mi − K + 1. The ith codeword branch Ui is completely determined by state Xi and the present input bit mi; thus the state Xi represents the past history of the encoder in determining the encoder output. The encoder state is said to be Markov, in the sense that the probability P(Xi + 1|Xi, Xi − 1, . . . , X0) of being in state Xi + 1, given all previous states, depends only on the most recent state Xi; that is, the probability is equal to P(Xi + 1 |Xi). One way to represent simple encoders is with a state diagram; such a representation for the encoder in Figure 7.3 is shown in Figure 7.5.
2
National Mobile Communications Research Lab
CHAPTER 7
7.1 CONVOLUTIONAL EDCODING
A general convolutional encoder, shown in Figure 7.2, is mechanized with a kKstage shift register and n modulo-2 adders.
CHAPTER 7
The n code symbols occurring at time ti comprise the ith branch word, Ui = u1i, u2i, . . . , uni, where uj i ( j = 1, 2, . . . , n) is the jth code symbol belonging to the ith branch word. Since there are n code bits for each message bit, the code rate is 1/n.
The output sequence is found as follows:
Express the message vector m = 1 0 1 as a polynomial—that is, m(X) = 1 + X2. Then the output polynomial U(X), or the output sequence U, of the Figure 7.3 encoder can be found for the input message m as follows:
CHAPTER 7
Channel Coding
PART 2
Prof. Xu Pingping
CHAPTER 7
A convolutional code is described by three integers, n, k, and K, where the ratio k/n has the same code rate significance (information per coded bit) that it has for block codes; however, n does not define a block or codeword length as it does for block codes. The integer K is a parameter known as the constraint length; it represents the number of k-tuple stages in the encoding shift register. An important characteristic of convolutional codes, different from block codes, is that the encoder has memory—the n-tuple emitted by the convolutional encoding procedure is not only a function of an input k-tuple, but is also a function of the previous K − 1 input k-tuples. In practice, n and k are small integers and K is varied to control the capability and complexity of the code.