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1、第五章第五章数字基带传输系统数字基带传输系统第五章第五章数字基带传输系统数字基带传输系统主要内容主要内容主要内容主要内容?引言引言?引言引言?数字基带信号波形及其功率谱密度数字基带信号波形及其功率谱密度 通过通过AWGN信道传输的数字基带信号的接收信道传输的数字基带信号的接收?通过通过AWGN信道传输的数字基带信号的接收信道传输的数字基带信号的接收?数字数字PAM信号通过限带基带信道的传输信号通过限带基带信道的传输 AWGN干扰下数字干扰下数字PAM信号通过理想限带信道信号通过理想限带信道?AWGN干扰下数字干扰下数字PAM信号通过理想限带信道信号通过理想限带信道 的最佳基带传输的最佳基带传输
2、 眼图眼图?眼图眼图?信道均衡信道均衡?部分响应系统部分响应系统?符号同步符号同步2数字通信系统模型数字通信系统模型数字通信系统模型数字通信系统模型信信 源加 密信 道调 制 源编 码密 器编 码制 器信道噪声干扰解信解信信解 调 器道 译 码解 密 器源 译 码信宿3码码数字信号的基带传输与频带传输数字信号的基带传输与频带传输数字信号的基带传输与频带传输数字信号的基带传输与频带传输数字信号的基带传输数字信号的基带传输将数字基带信号通将数字基带信号通?数字信号的基带传输数字信号的基带传输：将数字基带信号通将数字基带信号通 过基带信道过基带信道(传递函数为低通型传递函数为低通型)传输传输 信号频
3、谱不搬移信号频谱不搬移直接传送直接传送信号频谱不搬移信号频谱不搬移，直接传送直接传送。?同轴同轴电电缆缆，双绞线双绞线同轴缆同轴缆双绞线双绞线?数字信号的频带传输：将数字带通信号通数字信号的频带传输：将数字带通信号通 过带通信道传输过带通信道传输过带通信道传输过带通信道传输?光纤光纤, 无线无线4基本概念基本概念-信息量信息量基本概念基本概念-信息量信息量?信息量信息量：( ( ) )( ( ) )( () )?信息量信息量：( ( ) )( ( ) )( () )2logI xP x= = 比特比特( () )12,nI x xx?( () )121log,a nP x xx=?=?( ()
4、 )()() 1lognai iP x= = 1i= = ()() 1ni iI x= = = 1i= =相互相互独立事件构成的消息独立事件构成的消息所含信息量等于各独立事件信息量之和所含信息量等于各独立事件信息量之和5相互相互独立事件构成的消息独立事件构成的消息，所含信息量等于各独立事件信息量之和所含信息量等于各独立事件信息量之和基本概念基本概念-信源熵信源熵基本概念基本概念-信源熵信源熵设离散信息源是设离散信息源是一一个由个由n个符号组成的符号集个符号组成的符号集且且( () )( () )( () )( () )121nnxxx iP xP xP xP x = = ?,且?,且设离散信息
5、源是个由设离散信息源是个由n个符号组成的符号集个符号组成的符号集，且且( () )( () )( () )( () ) 121niP xP xP xi= = ?每个符号所含信息量的统计平均值每个符号所含信息量的统计平均值( (平均信息量平均信息量) )为为每个符号所含信息量的统计平均值每个符号所含信息量的统计平均值( (平均信息量平均信息量) )为为( )( )( ( ) )( () )( () ) ( () )( () )( () )( () )121logllHxE I xP xP xPPPP=+=+ ( () )( () )( () )( () )2222loglognnP xP xP
6、xP x +( () )( () )( () )2log/niiP xP xbit= 符符号号信息源的熵信息源的熵信息源的熵信息源的熵( () )( () )( () )2 1log/ii iP xP xbit= = 符符号号62kM =且独立等概=且独立等概( ( ) )( () )2log/H xMk bit=符号=符号基本概念基本概念(续续)基本概念基本概念(续续)?符号传输速率：符号传输速率： Rs(Baud)?信息传输速率：信息传输速率：Rb(bit/s)Rb Rslog2M (bit/s) R R /log M (baud)RsRb/log2M (baud)?误符号率误符号率：Ps
7、误符号率误符号率s?误比特率：误比特率：Pb?频带利用率：单位为频带利用率：单位为bit/s/Hz或或Baud/Hz7 7主要内容主要内容主要内容主要内容?引言引言?引言引言?数字基带信号波形及其功率谱密度数字基带信号波形及其功率谱密度 通过通过AWGN信道传输的数字基带信号的接收信道传输的数字基带信号的接收?通过通过AWGN信道传输的数字基带信号的接收信道传输的数字基带信号的接收?数字数字PAM信号通过限带基带信道的传输信号通过限带基带信道的传输 AWGN干扰下数字干扰下数字PAM信号通过理想限带信道信号通过理想限带信道?AWGN干扰下数字干扰下数字PAM信号通过理想限带信道信号通过理想限带
8、信道 的最佳基带传输的最佳基带传输 眼图眼图?眼图眼图?信道均衡信道均衡?部分响应系统部分响应系统?符号同步符号同步8数字脉冲幅度调制数字脉冲幅度调制(PAM)数字脉冲幅度调制数字脉冲幅度调制(PAM)MPAM信号信号二进制信息序列二进制信息序列M进制幅度序列进制幅度序列MPAM信号信号码型码型码型码型发送发送发送发送()()nb nbtnT ( () )ns natnT ( ( ) )( () )nTs ns ta gtnT= 二进制信息序列二进制信息序列M进制幅度序列进制幅度序列编码编码编码编码滤波器滤波器滤波器滤波器( ( ) )( () )TTgtGfsbTKT= =1b bRT= =
9、2KM = =n( ( ) )( () )nTss ta gtnT = ( ( ) )( () )TTgtGfsb( ( ) )( () )nTs ng= ()na 传输码 线路码 传输码 线路码随机序列随机序列( )( )Tgt 发送脉冲波形 发送脉冲波形(矩形、升余弦、高斯、半余弦脉冲矩形、升余弦、高斯、半余弦脉冲)9数字基带系统的构成数字基带系统的构成数字基带系统的构成数字基带系统的构成 b ( ( ) )( ( ) ) ( ( ) ) b nb na( ( ) )s t( ( ) )x t na( ( ) )r t nb( )( )d t信道信道信道信道码型码型 编码编码码型码型 编码
10、编码发滤发滤 波器波器发滤发滤 波器波器收滤收滤 波器波器收滤收滤 波器波器抽样抽样 判决判决抽样抽样 判决判决码型码型 译码译码码型码型 译码译码( ( ) )t位同位同位同位同( ( ) )cp t( ( ) )Tgt( ( ) )n t位同位同位同位同 步器步器步器步器( ( ) ) ( )( )TTgG ( )( )()()nTs ns ta gtnT= 传传输输码码 线线路路码码 数字脉冲幅度调制数字脉冲幅度调制(PAM)随机序随机序()na 传传输输码码 线线路路码码 ( )( )Tgt 发送脉冲波形 发送脉冲波形(矩形、升余弦、高斯、半余弦脉冲矩形、升余弦、高斯、半余弦脉冲)随机
11、序随机序列列( )( )()()( )( )nTs nx ta gtnTn t=+=+ 10数字基带系统中各点的波形数字基带系统中各点的波形数字基带系统中各点的波形数字基带系统中各点的波形10011b10011bnd ( t )s ( t ) TSx ( t )Sr ( t )cp ( t )11d ( t )基本的数字基带信号波形基本的数字基带信号波形(1)基本的数字基带信号波形基本的数字基带信号波形(1)? ? 二进制单极性不二进制单极性不二进制单极性不二进制单极性不二进制单极性不二进制单极性不二进制单极性不二进制单极性不 归零归零归零归零(NRZ)(NRZ)码码码码0,10,1nnba=
12、 =111010010A,nnA( )( )1 2TtgtArectT=t0sT? ? 二进制二进制双极性双极性不不二进制二进制双极性双极性不不 归零归零归零归零(NRZ)(NRZ)码码码码2sT11101001A归零归零归零归零(NRZ)(NRZ)码码码码-A0 0,11, 1nnba= = += +1t12( ( ) )1 2T stgtArectT=基本的数字基带信号波形基本的数字基带信号波形(2)基本的数字基带信号波形基本的数字基带信号波形(2)11101001? ? 二进制单极性归二进制单极性归二进制单极性归二进制单极性归Ts0A二进制单极性归二进制单极性归二进制单极性归二进制单极性
13、归 零零零零(RZ)(RZ)码码码码0,10,1nnba= =( )( )1 2TtgtArect =A,nn? ? 二进制二进制二进制二进制双极性双极性双极性双极性归归归归 t0 A 0 -A? ? 二进制二进制二进制二进制双极性双极性双极性双极性归归归归 零零零零(RZ)(RZ)码码码码 0,11, 1nnba= = += +( )( )1 2TtgtArect =13基本的数字基带信号波形基本的数字基带信号波形(2)基本的数字基带信号波形基本的数字基带信号波形(2)?差分码差分码：用相邻码元电平是否跳变代表用相邻码元电平是否跳变代表0或或1差分码差分码：用相邻码元电平是否跳变代表用相邻码
14、元电平是否跳变代表0 或或1nb 绝对码绝对码a 相相对对码码nbna1nnnaba = = 差分编码差分编码 (相对编码相对编码)na 相相对对码码bT延迟延迟二进制单极性不归零码二进制单极性不归零码111010010A111010010A1110100111101001单极性不归零传号差分码单极性不归零传号差分码A A101100010101100010相对码相对码1nnnaba =000110110000110110相对码相对码0 0单极性不归零传号差分码单极性不归零传号差分码 跳变：”1跳变：”1“1nnnaba =?=?14单极性不归零空号差分码 跳变：”0单极性不归零空号差分码 跳
15、变：”0“0A0A1nnn基本的数字基带信号波形基本的数字基带信号波形(3)基本的数字基带信号波形基本的数字基带信号波形(3)?多电平码波形多电平码波形多电平码波形多电平码波形k个二进制符号个二进制符号bi一一个个M进制符号进制符号an2kM = =例例. k =3, M=8b1b2b3a1 11 11 10 01 10 00 01 11 11 11 11 10 01 10 00 01 11 1b bi i- -7 7+3+3+1+1a an n7b1b2b3an0 0 0+7 0 0 1 +57 -5 -3 0 1 0 +3 0 1 1 +1 1 0 010 -1 -3 -1 -1 0 0 -1 1 0 1
