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通信原理I第18次课教案

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通信原理I第18次课教案_第1页
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1.复习:(1) 部分响应系统的基本设计思想在既定的码元传输速率()下,采用相关编码法,在前后码元之间注入相关性,以达到提高系统频带利用率 (实现的频带利用率) 的目的该内容又称为奈奎斯特第二准则2) 第Ⅰ类部分响应系统定时脉冲+模2判决预编码相关编码+第Ⅰ类部分响应系统是由预编码、相关编码器及模2判决器组成其中:① 预编码运算② 相关编码运算 ③ 模2判决(3) 第Ⅰ类部分响应的频谱函数第Ⅰ类部分响应波形的频谱函数是余弦型的,即有2.本次课学习的主要章节:5.5.2 第Ⅳ类部分响应系统5.6 数字基带传输系统的抗噪声性能5.5.2 第Ⅳ类部分响应系统将时间间隔为2的两个波形相减作为基本传输信号,便构成了第Ⅳ类部分响应波形: ( 5.5.10)此系统幅频特性为 ( 5.5.11)显然,第Ⅳ类部分响应的频谱是正弦型的,如图5.5.4所示图5.5.4 第Ⅳ类部分响应频谱函数例5.5.2 设一相关编码系统如图所示,图中理想低通滤波器的截止频率为,通带增益为1) 写出系统的幅频特性,并判断该系统是哪种类型的部分响应系统?(2) 如果采用预编码,设预编码器输入序列为,试写出预编码器输出,采样值序列与的关系式;若为11101001,试分别求出、及(假定参考码元为00 )。

3) 说明部分响应系统的主要特点解:(1) 由题图可得系统的单位冲激响应为则系统的传输函数为 于是,得系统的幅频特性为可见,该系统为第Ⅳ类部分响应系统 (2) ; = 1 1 1 0 1 0 0 1; = 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0; = 1 1-1 0 1 0 0-1; = 1 1 1 0 1 0 0 13) 采用部分响应波形,能实现的频带利用率,而且通常它的波形“拖尾”衰减大和收敛快,还可实现基带频谱结构的变化5.5.3 部分响应关系的推广一般地,部分响应波形为 (5.5.12)式中,取包含0再内的所有整数显然,不同的将有不同的相关编码形式常见的部分响应波形示于教材表5.5.1,表中的频谱函数的通式为 (5.5.13)5.6 数字基带传输系统的抗噪声性能 1.抗噪声性能指标 抗噪声性能是指在数字基带系统中叠加噪声后,对其可靠性指标进行分析的问题,它是研究数字基带传输系统的又一重要内容。

本节讨论无码间干扰时,二进制数字基带传输系统的误码率计算问题2. 分析模型 有噪声时,数字基带信号的接收方框图如图5.6.1所示,由图可见,数字基带信号叠加噪声后,将造成接收波形的随机畸变,可能导致错误判决而产生误码图5.6.1 有噪声时基带系统分析模型5.6.1噪声背景下数字基带信号的接收在图5.6.1中,接收滤波器的输出波形可表示成 ( 5.6.1)式中,是接收滤波器(低通滤波器)的输出噪声,其统计特性与信道噪声有关如果式(5.6.1)中的信号是双极性不归零码波形,即 ( 5.6.2) 于是,在采样判决时刻,对进行周期性瞬时采样,得到相应的样值为 ( 5.6.3) 简写为 ( 5.6.4) ( 5.6.5) 由式(5.6.4)和式(5.6.5)不难看出,采样判决时刻的样值是信号样值A或-A与随机变量之和,这表明样值是一个随机变量。

因此,不可避免地会出现错误判决5.6.2 高斯白噪声对二电平数字基带传输系统的影响一、 二进制双极性基带系统的误码率1.误码率表达式和计算步骤(1) 二进制基带系统的误码率误码率表达式二进制基带系统的平均错判概率,即误码率通式为式中,是发“1”错判为“0”的概率(错判概率);是发“0”错判为“1”的概率;和分别是发“1”的概率(先验概率)和发“0”的概率2) 计算步骤 ① 由信道噪声确定噪声样值的统计特性,进而得出样值的条件概率密度函数和;② 制定判决规则,计算错判概率和;③ 写出平均错判概率(总误码率)④ 计算在最佳判决门限下的总误码率2.加性高斯白噪声信道下的样值统计特性确定出样值的统计特性是计算系统误码率的关键从式(5.6.4)或式(5.6.5)可见,样值的统计特性取决于噪声假设信道加性噪声是一个零均值高斯白噪声,其双边功率谱密度为根据3.7节,则接收滤波器的输出噪声是一个零均值的限带高斯噪声,故采样时刻的噪声是均值为零、方差为的高斯随机变量因此,样值也是高斯随机变量所以有:发“1”时,由式(5.6.4)可直接写出样值的一维(条件)概率密度函数为 ( 5.6. 6)式中,方差。

同理,利用式(5.6.5)可写出发“0”时,样值的一维(条件)概率密度函数为 ( 5.6.7) 图5.6.2画出了及的概率密度函数曲线图5.6.2 概率密度函数 及3.求错判概率及系统总的误码率现假设判决门限为,并制定如下判决规则: 若,则判决输出“1”;如果,判决输出“0”根据此判决规则,由图5.6.2求得发“1”错判为“0”的概率为 ( 5.6.8)同理,发“0”错判为“1”的概率为 ( 5.6.9) 于是,基带传输系统总的误码率(平均错判概率)可表示成 (5.6.10) 从式(5.6.10)可以看出,基带传输系统总的误码率与判决门限(判决电平)有关。

4.确定最佳判决门限值 所谓最佳门限是指总误码率最小的判决门限值令,可求得 ( 5.6.11)解式(5.6.11),得最佳门限值为 ( 5.6.12)5.计算在最佳门限下的总误码率 若,即等概发送时,最佳门限值,这时总误码率为 ( 5.6.13)作变量代换,设,式( 6.5-13)可写成 ( 5.6.14)式( 6.5-14)就是仅考虑信道加性噪声,而忽略码间干扰条件下,且在最佳门限值下,双极性码基带传输系统的总误码率计算公式将式(5.6.14)改写成 ( 5.6.15) 从式(5.6.15)看出,增大发送信号功率或减小噪声功率(减小噪声的功率谱密度),均可减小误码率二、 二进制单极性基带系统的误码率 同样,可推导出对于单极性码波形的有关计算公式,它们是: 单极性不归零码波形的表达式 ( 5.6.16) 最佳门限值为 ( 5.6.17) 当等概发送时,最佳门限值,总误码率为 (5.6.18)可见,单极性的误码率数值比双极性的高(因为单极性基带系统的噪声容限小于双极性基带系统),所以单极性的抗噪声性能不如双极性的好。

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