数字通信原理-复习大纲课件

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1、通信原理通信原理复习大纲复习大纲课程归纳课程归纳l课课程程围围绕绕着着数数字字通通信信系系统统模模型型介介绍绍了了通通信信的的基基本本原原理理、基基本本技技术术和和系系统统性性能能的的分析方法。分析方法。 数字通信系统模型数字通信系统模型涵盖内容涵盖内容第第1章章 绪论绪论第第2章章 确确知信号知信号第第3章章 随机过程随机过程第第4章章 信道信道第第5章章 模模拟调制系统拟调制系统第第6章章 数字基带传输系统数字基带传输系统第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统第第9章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输第第10章章 数字信号的数字信号的最最佳接收佳接收第第1111章章 差错控制编

2、码差错控制编码第第1313章章 同步原理同步原理说明：说明：1-10章为考试重点章为考试重点11、13章考基本概章考基本概念或不考！念或不考！第第1章章 绪论绪论1.通通信信的的基基本本概概念念：消消息息、信信息息、信信号号、通信通信2.通通信信实实现现的的方方式式和和手手段段（非非电电的的、电电的）的）3.通信系统的一般组成通信系统的一般组成4.模拟通信系统模型模拟通信系统模型5.数字通信系统模型数字通信系统模型6.数字通信的特点数字通信的特点7.通信系统的分类通信系统的分类（P5）（P6）第第1章章 绪论绪论8.通信方式通信方式：工作方式工作方式信号传输方式信号传输方式9.信息的度量信息的

3、度量：任一消息信息量的计算任一消息信息量的计算离散等概信源信息量的计算离散等概信源信息量的计算离散非等概信源信息量的计算离散非等概信源信息量的计算10.通信系统的性能指标通信系统的性能指标（P8）（P9）（ P10 ，1.4-2）（ P11 ，1.4-4）（ P11 ，1.4-6）（P12）第第1章章 绪论绪论11.有效性的衡量有效性的衡量：传输速率传输速率a.码元传输速率码元传输速率b.信息传输速率信息传输速率频带利用率频带利用率12.可靠性的衡量可靠性的衡量：误码率误码率误信率误信率（ P13 ，1.5-1）（ P13 ，1.5-2）（ P13 ，1.5-4）（ P13 ，1.5-6）（

4、P14 ，1.5-7）第第3章章 随机过程随机过程1.随机过程的基本概念随机过程的基本概念2.平稳随机过程、各态历经性平稳随机过程、各态历经性3.平稳过程的自相关函数平稳过程的自相关函数4.高斯白噪声高斯白噪声（ P42 ）（ P40 ）（ P36 ）（ P57 ）第第4章章 信道信道1.信道的概念信道的概念2.信道的分类信道的分类侠义信道：有线信道、无线信道侠义信道：有线信道、无线信道广义信道：调制信道、编码信道广义信道：调制信道、编码信道3.电电磁磁波波的的传传播播分分类类（地地波波、天天波波、视视线线（天天线线高高度度和和传传输输距距离离的的关关系系）、散射）散射）4.调调制制信信道道的

5、的一一般般数数学学模模型型（加加性性噪噪声声、乘性噪声）乘性噪声）（ P65）第第4章章 信道信道5.恒参信道对信号传输的影响恒参信道对信号传输的影响6.随参信道对信号传输的影响随参信道对信号传输的影响7.编码信道的一般数学模型编码信道的一般数学模型8.离散信道容量的计算离散信道容量的计算9.连续信道容量的计算连续信道容量的计算第第6章章 数字基带传输系统数字基带传输系统1.数数字字基基带带信信号号、数数字字基基带带传传输输系系统统的的概念概念2.数字基带信号的常用波形数字基带信号的常用波形3.数字基带信号的时域表达式数字基带信号的时域表达式4.数字基带信号的频谱特性数字基带信号的频谱特性5.

6、基基带带传传输输的的常常用用码码型型（AMI、HDB3、双双相相码码、差差分分双双相相码码、密密勒勒码码、CMI码）码）（ P133）（ P134 ，6.1-1）（ P141）第第6章章 数字基带传输系统数字基带传输系统6.数字基带信号传输系统模型数字基带信号传输系统模型7.数数字字基基带带信信号号传传输输系系统统接接收收端端抽抽样样判判决器收到的信号形式决器收到的信号形式8.无码间串扰的时域条件无码间串扰的时域条件9.奈奎斯特第一准则奈奎斯特第一准则10.无码间串扰的传输特性的设计无码间串扰的传输特性的设计11.基带传输系统的抗噪性能分析（基带传输系统的抗噪性能分析（P153）12.眼图眼图

7、第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统1.数字带通传输系统的基本概念（数字带通传输系统的基本概念（P180）2.采用数字带通传输系统的目的采用数字带通传输系统的目的3.数字调制的实现方法数字调制的实现方法4.2ASK已已调调信信号号表表达达式式、信信号号波波形形、调调制制原原理理、解解调调方方法法、功功率率谱谱密密度度、系系统带宽统带宽5.2FSK已已调调信信号号表表达达式式、信信号号波波形形、调调制制原原理理、解解调调方方法法、功功率率谱谱密密度度、系系统带宽统带宽第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统6.2PSK已已调调信信号号表表达达式式、信信号号波波形形、调调制制原原理理、

8、解解调调方方法法、功功率率谱谱密密度度、系系统带宽统带宽7.2DPSK原原理理、信信号号波波形形、调调制制原原理理、绝绝对对码码和和相相对对码码之之间间的的相相互互转转化化、解解调方法调方法、功率谱密度、系统带宽功率谱密度、系统带宽8.2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK系系统统在在不不同同解解调调方方式式下下系系统统抗抗噪噪性性能能分分析析及及性能比较性能比较9.多进制调制原理及抗噪性能分析多进制调制原理及抗噪性能分析第第9章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输1.模拟信号数字化的三个步骤模拟信号数字化的三个步骤2.低通模拟信号的抽样定理低通模拟信号的抽样定理3.带通模拟信号的抽样定

9、理带通模拟信号的抽样定理4.脉冲调制的三种类型脉冲调制的三种类型5.PAM调制调制6.均匀量化原理均匀量化原理7.13折线折线A压缩律原理压缩律原理第第9章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输8.15折线折线压缩律原理压缩律原理9.PCM编码的原理及相关计算问题编码的原理及相关计算问题10.DPCM原理及抗噪性能分析原理及抗噪性能分析11.增量调制增量调制(M)原理及抗噪性能分析原理及抗噪性能分析12.时分复用和复接的基本概念时分复用和复接的基本概念第第11章章 差错控制编码差错控制编码1.差错控制编码的基本概念差错控制编码的基本概念2.差错控制技术的四个种类差错控制技术的四个种类3.分组

10、码的一般结构分组码的一般结构4.分组码的码重、码距（纠、检错能力）分组码的码重、码距（纠、检错能力）5.线性分组码的基本概念线性分组码的基本概念6.线线性性分分组组码码的的监监督督矩矩阵阵（H）、生生成成矩矩阵（阵（G）、许用码组、校正子）、许用码组、校正子第第11章章 差错控制编码差错控制编码7.线性分组码的封闭性线性分组码的封闭性8.循环码的基本概念循环码的基本概念9.循环码的生成多项式及生成矩阵循环码的生成多项式及生成矩阵10.循环码的编码方法循环码的编码方法11.循环码的解码方法循环码的解码方法12.卷积码的基本概念卷积码的基本概念第第13章章 同步原理同步原理1.同步的四种类型同步的

11、四种类型2.载波同步的基本概念载波同步的基本概念3.载波同步的载频提取方法载波同步的载频提取方法4.载波同步的性能分析载波同步的性能分析5.码元同步的基本概念及实现方法码元同步的基本概念及实现方法6.群同步的基本概念及实现方法群同步的基本概念及实现方法7.网同步的基本概念及实现方法网同步的基本概念及实现方法参考复习题型lP16： 1-9lP85： 4-6、4-7lP175：6-7、6-10 6-13lP235：7-1 7-7lP296：9-9 9-11lP371：11-7、11-10、11-12结束语结束语1.结合重点内容，深入复习结合重点内容，深入复习!2.预祝大家取得理想成绩！预祝大家取得

12、理想成绩！通信系统的一般组成通信系统的一般组成第第1章章 绪论绪论图图1-4 模拟通信系统模型模拟通信系统模型第第1章章 绪论绪论数字通信系统模型数字通信系统模型第第1章章 绪论绪论第第4章章 信道信道un(t)是叠加在信号上的，故称其为是叠加在信号上的，故称其为加性干扰（噪声）加性干扰（噪声）。u加性干扰特点：加性干扰特点：不论有无信号，加性干扰始终存在。不论有无信号，加性干扰始终存在。u因因k(t)随随t变，故信道称为时变信道。变，故信道称为时变信道。u因因k(t)与与e i (t)相乘，故称其为相乘，故称其为乘性干扰乘性干扰。u乘性干扰特点：乘性干扰特点：当没有信号时，没有乘性干扰。当没

13、有信号时，没有乘性干扰。u因因k(t)作随机变化，故又称信道为作随机变化，故又称信道为随参信道随参信道。u若若k(t)变化很慢或很小，则称信道为变化很慢或很小，则称信道为恒参信道恒参信道。f ei(t)e0(t)ei(t)n(t)图图4-13 调制信道数学模型调制信道数学模型1.线性失真线性失真频率失真频率失真：振幅：振幅-频率特性不良引起的频率特性不良引起的p频率失真频率失真 波形畸变波形畸变 码间串扰码间串扰p解决办法：线性网络补偿解决办法：线性网络补偿相位失真相位失真：相位：相位-频率特性不良引起的频率特性不良引起的p对语音影响不大，对数字信号影响大，造成对语音影响不大，对数字信号影响大

14、，造成码间串扰码间串扰p解决办法：线性网络补偿解决办法：线性网络补偿2.非线性失真非线性失真p可能存在于恒参信道中可能存在于恒参信道中p定义：输入和输出信号的定义：输入和输出信号的 振幅不是直线关系。振幅不是直线关系。3.其他失真其他失真：频率偏移、相位抖动：频率偏移、相位抖动恒参信道对信号传输造成的失真主要为恒参信道对信号传输造成的失真主要为码间串扰码间串扰第第4章章 信道信道接收端收到的信号接收端收到的信号R(t)可以看作一个可以看作一个窄带高斯过程窄带高斯过程。接收信号的包络，一维服从接收信号的包络，一维服从瑞丽分布瑞丽分布接收信号的相位接收信号的相位 ，一维服从，一维服从均匀分布均匀分

15、布第第4章章 信道信道随参信道对信号传输造成的失真主要为随参信道对信号传输造成的失真主要为多径效应多径效应u容容量量C的的定定义义：每每个个符符号号能能够够传传输输的的平平均均信信息量最大值息量最大值。 (比特比特/符号符号) u容容量量Ct的的定定义义：单单位位时时间间（秒秒）内内能能够够传传输输的平均信息量最大值的平均信息量最大值。 (b/s) 式中式中 r 单位时间内信道传输的符号数单位时间内信道传输的符号数第第4章章 信道信道Ct rCn连续信道容量的计算连续信道容量的计算式中式中 S 信号平均功率信号平均功率 （W）；）； N 噪声功率（噪声功率（W）；）； B 带宽（带宽（Hz）。

16、）。第第4章章 信道信道数字基带信号数字基带信号s(t)的功率谱密度的功率谱密度Ps(f)式中式中fs = 1/Ts 码元速率；码元速率； Ts - 码元宽度（持续时间）码元宽度（持续时间） G1(f)和和G2(f)分别是分别是g1(t)和和g2(t)的傅里叶变的傅里叶变换换第第6章章 数字基带传输系统数字基带传输系统数字基带信号传输系统模型数字基带信号传输系统模型第第6章章 数字基带传输系统数字基带传输系统r(t)发送滤波器发送滤波器G GT T( (w w) )传输信道传输信道C(C(w w) )抽样抽样判决判决噪声噪声接收滤波器接收滤波器G GR R( (w w) )anann(t)nR

17、(t)a)第第一一项项akh(t0)是是第第k个个接接收收码码元元波波形形的的抽抽样样值值，它它是是确确定定ak 的依据；的依据；b)第第二二项项（ 项项）是是除除第第k个个码码元元以以外外的的其其它它码码元元波波形形在在第第k个个抽抽样样时时刻刻上上的的总总和和（代代数数和和），它它对对当当前前码码元元ak的的判判决决起起着着干干扰扰的的作作用用，所所以以称称之之为为码码间间串串扰扰值值。由由于于ak是是以以概概率率出出现现的的，故故码码间间串串扰扰值值通通常常是是一一个个随随机机变量。变量。c)第第三三项项nR(kTS + t0)是是输输出出噪噪声声在在抽抽样样瞬瞬间间的的值值，它它是是一

18、种随机干扰，也会影响对第一种随机干扰，也会影响对第k个码元的正确判决。个码元的正确判决。第第6章章 数字基带传输系统数字基带传输系统无码间串扰的时域条件无码间串扰的时域条件第第6章章 数字基带传输系统数字基带传输系统无码间串扰频域条件无码间串扰频域条件奈奎斯特奈奎斯特(Nyquist)第一准则第一准则注意：注意：I.隐含条件：输入数据隐含条件：输入数据RB = 1/TsII.在在(- /Ts, /Ts)区间内，将它们进行叠加，区间内，将它们进行叠加，其结果应当为一常数（不必一定是其结果应当为一常数（不必一定是Ts ）。）。III.奈奎斯特带宽：奈奎斯特带宽： B=1/2TsIV.奈奎斯特速率：

19、奈奎斯特速率： RB V.频带利用率：频带利用率：= =RB/B=2/B=2第第6章章 数字基带传输系统数字基带传输系统滚降系数滚降系数 越大，越大，h(t)的拖尾衰减越快的拖尾衰减越快滚降使带宽增大为滚降使带宽增大为 余弦滚降系统的最高频带利用率为余弦滚降系统的最高频带利用率为 = 0 = 0Tw wH(w w)0 = 1 = 1 = 0.5 = 0.5 = 0 = 0 = 0.5 = 0.5 = 1 = 1th(t)0u余弦滚降特性余弦滚降特性 p为了解决理想低通特性存在的问题，可以为了解决理想低通特性存在的问题，可以使理想低通滤波使理想低通滤波器特性的边沿缓慢下降器特性的边沿缓慢下降，这

20、称为，这称为“滚降滚降”。第第6章章 数字基带传输系统数字基带传输系统最佳抽样时刻是最佳抽样时刻是“眼睛眼睛”张开最大的时刻张开最大的时刻；定时误差灵敏度是眼图斜边的斜率。斜率越大，对位定时定时误差灵敏度是眼图斜边的斜率。斜率越大，对位定时误差越敏感；误差越敏感；图的阴影区的垂直高度表示抽样时刻上信号受噪声干扰的图的阴影区的垂直高度表示抽样时刻上信号受噪声干扰的畸变程度畸变程度；图中央的横轴位置对应于判决门限电平图中央的横轴位置对应于判决门限电平；抽样时刻上，上下两阴影区的间隔距离之半为噪声容限，抽样时刻上，上下两阴影区的间隔距离之半为噪声容限，若噪声瞬时值超过它就可能发生错判。若噪声瞬时值超

21、过它就可能发生错判。g(t)是宽度为是宽度为Ts的单个矩形脉冲，单极性的单个矩形脉冲，单极性NRZ信号信号 第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统2ASK已调信号已调信号e e2ASK2ASK发送信息发送信息 1 0 0 1 1 0 0 1S S( (t t) )t tt t+1+10 0第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统l模拟法模拟法l键控法键控法 l2ASK已已调调信信号号又又称称通通断断键键控控信信号号（OOK,On-Off Keying ）2ASK调制方法调制方法e e2ASK2ASK发送信息发送信息 1 0 0 1 1 0 0 1S S( (t t) )t tt t+

22、1+10 0第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统2ASK解调方法解调方法第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统2ASK功率谱密度功率谱密度第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统2ASK系统带宽系统带宽 “0”w1“1”w2 一路一路2FSK信号分解为信号分解为两路两路2ASK信号信号第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统2FSK已调信号已调信号l波形：波形：第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统第第7 7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统 2FSK调制方法调制方法2FSK相干检测法相干检测法第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统由上式可以看出：由上式可

23、以看出：相相位位不不连连续续2FSK信信号号的的功功率率谱谱由由连连续续谱谱和和离离散散谱谱组组成成。其其中中，连连续续谱谱由由两两个个中中心心位位于于f1和和f2处处的的双双边边谱谱叠叠加加而而成成，离离散散谱谱位位于于两两个载频个载频f1和和f2处；处；第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统2FSK功率谱密度功率谱密度连连续续谱谱的的形形状状随随着着两两个个载载频频之之差差的的大大小小而而变变化化，若若| f1 f2 | fs ，则出现双峰。，则出现双峰。第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统若若以以功功率率谱谱第第一一个个零零点点之之间间的的频频率率间间隔隔计计算算2FSK信

24、号的带宽，则其带宽近似为信号的带宽，则其带宽近似为第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统2PSK已调信号波形已调信号波形第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统e e2PSK2PSK发送信息发送信息 1 0 0 1 1 0 0 1S S( (t t) )t t+1+1-1-1t t2PSK调制方法调制方法模拟调制法模拟调制法键控法键控法 第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统e e2PSK2PSK发送信息发送信息 1 0 0 1 1 0 0 1S S( (t t) )t t+1+1-1-1t t2PSK解调方法解调方法只可相干解调，不可包络检波只可相干解调，不可包络检波 。第第

25、7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统 结结论论：带带宽宽也也是是基基带带信信号号带带宽宽的的两两倍倍。与与2ASK的的区区别别仅仅在在于于当当P=1/2时时，其其谱谱中中无无离离散散谱谱（即载波分量）。（即载波分量）。第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统2PSK功率谱密度功率谱密度第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统2DPSK已调信号已调信号2DPSK信号调制器原理方框图信号调制器原理方框图第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统相对码和绝对码之间的相互转换：相对码和绝对码之间的相互转换：1.绝对码绝对码相对码相对码2.相对码相对码绝对码绝对码第第7章章 数字带通传输系

26、统数字带通传输系统差分相干解调差分相干解调(相位比较）法相位比较）法 相干解调相干解调(极性比较法极性比较法)加码反变换法加码反变换法2DPSK信号解调信号解调第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统 结结论论：带带宽宽也也是是基基带带信信号号带带宽宽的的两两倍倍。与与2ASK的的区区别别仅仅在在于于当当P=1/2时时，其其谱谱中中无无离离散散谱谱（即载波分量）。（即载波分量）。第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统模拟信号数字化模拟信号数字化3步骤：抽样、量化、编码步骤：抽样、量化、编码抽样信号抽样信号抽样信号抽样信号量化信号量化信号t0

27、11011011100100100100编码信号编码信号第第9章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输ffs1/T2/T0-1/T-2/T (f)f-fHfH0fs|Ms(f)|-fHfHf|M(f)|低通模拟信号的抽样定理低通模拟信号的抽样定理第第9章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输 B 信号带宽；信号带宽； n 商商(fH / B)的整数部分，的整数部分，n =1，2，； k 商商(fH / B)的小数部分，的小数部分，0 k t）第第11章章 差错控制编码差错控制编码线性分组码的基本概念线性分组码的基本概念u代数码代数码：建立在代数学基础上的编码。：建立在代数学基础上的编码。u

28、线线性性码码：按按照照一一组组线线性性方方程程构构成成的的代代数数码码。在在线线性性码码中中信信息息位位和和监监督督位位是是由由一一些些线线性性代代数方程联系着数方程联系着的。的。u分分组组码码：将将信信息息码码分分组组，为为每每组组信信息息码码附附加加若干监督码的编码若干监督码的编码 。u线线性性分分组组码码：按按照照一一组组线线性性方方程程构构成成的的分分组组码码 。第第11章章 差错控制编码差错控制编码对于线性分组码（对于线性分组码（n，k）码：）码：监督位：监督位：r n k 监督关系式：监督关系式： rI.H矩阵（监督矩阵）矩阵（监督矩阵）II. 令令 r 个监督关系式等于个监督关系

29、式等于0，组成方程组，方程组，组成方程组，方程组III.的系数构成一个矩阵，称这个矩阵为监督矩阵（的系数构成一个矩阵，称这个矩阵为监督矩阵（H）：）：H AT = 0T 或或A HT = 0将具有将具有Pr k Ir形式的形式的H矩阵称为矩阵称为典型阵典型阵。II.G矩阵（生成矩阵）矩阵（生成矩阵） 典型生成矩阵典型生成矩阵：G = Ik Qk r，Q = PT码组码组A(an-1 an-2 an-k ar-1 ar-2 a0)=(an-1 an-2 an-k)G校正子校正子SBHT(AE)HT=AHT+EHT=EHT第第11章章 差错控制编码差错控制编码u线线性性分分组组码码的的封封闭闭性性

30、：一一种种线线性性码码中中的的任任意意两两个个码码组组之之和和仍仍为为这这种种码码中中的的一一个个码组。码组。 由由于于线线性性码码具具有有封封闭闭性性，所所以以两两个个码码组组(A1和和A2)之之间间的的距距离离（即即对对应应位位不不同同的的数数目目）必必定定是是另另一一个个码码组组(A1 + A2)的的重重量量（即即“1”的的数数目目）。因因此此，码码的的最最小小距距离离就就是是码码的的最小重量（除全最小重量（除全“0”码组外）码组外）。第第11章章 差错控制编码差错控制编码u循循环环码码的的生生成成多多项项式式g(x)应应该该是是(xn + 1)的一个常数项为的一个常数项为1的的(n k

31、)次因子。次因子。u生成矩阵生成矩阵G第第11章章 差错控制编码差错控制编码n循环码的编解码方法循环码的编解码方法u循环码的编码方法循环码的编码方法首首先先根根据据给给定定的的(n, k)值值选选定定生生成成多多项项式式g(x)，即即从从(xn + 1)的因子中选一个的因子中选一个(n - k)次多项式作为次多项式作为g(x)。设设m(x)为信息码多项式，其次数小于为信息码多项式，其次数小于k。用用xn - k乘乘m(x)，得到的，得到的xn-k m(x)的次数必定小于的次数必定小于n。用用g(x)除除 xn-km(x)，得得到到余余式式r(x)，r(x)的的次次数数必必定定小小于于g(x)的

32、次数，即小于的次数，即小于(n k)。将将此此余余式式r(x)加加于于信信息息位位之之后后作作为为监监督督位位，即即将将r(x)和和xn-k m(x)相相加加，得得到到的的多多项项式式必必定定是是一一个个码码多多项项式式。即即编编出出的码组的码组T(x)为为 T(x) = xn - k m(x) + r(x) 第第11章章 差错控制编码差错控制编码依依据据：任任意意一一个个码码组组多多项项式式T(x)都都应应该该能能被被生生成成多多项项式式g(x)整整除除，所所以以在在接接收收端端可可以以将将接接收收码码组组R(x)用用原原生生成成多多项项式式g(x)去去除除，以以余余项是否为零来判别接收码组

33、中有无错码。项是否为零来判别接收码组中有无错码。注意：不可检错误注意：不可检错误。u循环码的解码方法循环码的解码方法第第11章章 差错控制编码差错控制编码卷积码的基本概念卷积码的基本概念u卷卷积积码码是是一一种种非非分分组组码码。通通常常它它更更适适用用于于前前向向纠纠错错，因因为为对对于于许许多多实实际际情情况况它它的的性性能能优优于于分分组组码码，而而且且运运算较简单。算较简单。u卷卷积积码码在在编编码码时时虽虽然然也也是是把把k个个比比特特的的信信息息段段编编成成n个个比比特特的的码码组组，但但是是监监督督码码元元不不仅仅和和当当前前的的k比比特特信信息息段段有有关关，而而且且还还同同前

34、前面面m = (N 1)个个信信息息段段有有关关。所所以以一一个个码码组组中中的的监监督督码码元元监监督督着着N个个信信息息段段。通通常常将将N称称为为编编码码约约束束度度，并并将将nN称称为为编编码码约约束束长长度度。一一般般说说来来，对对于于卷卷积积码码，k 和和 n 的的值值是是比比较较小小的的整整数数。我我们将卷积码记作们将卷积码记作(n, k, N)。码率则仍定义为。码率则仍定义为k / n。 第第11章章 差错控制编码差错控制编码 数字通信系统同步的四种类型：数字通信系统同步的四种类型：1.载波同步载波同步：又称载波恢复。：又称载波恢复。2.码元同步：又称时钟同步或时钟恢复。码元同

35、步：又称时钟同步或时钟恢复。3.群同步：又称帧同步或字符同步。群同步：又称帧同步或字符同步。4.网同步网同步第第13章章 同步原理同步原理1.载波同步载波同步：又称载波恢复。：又称载波恢复。u目目的的：使使接接收收端端产产生生的的本本地地载载波波和和接接收收信信号号的的载载波波同同频频同同相相。在在接接收收设设备备中中产产生生一一个个和和接接收收信信号号的的载载波波同同频频、同同相相的的本本地地振振荡荡，用用于于相相干干解调。解调。u方法方法：接接收收信信号号包包含含离离散散的的载载频频分分量量时时：需需从从信信号号中中分分离离载载波波作作为为本本地地相相干干载载波波，其其必必然然与与接接收收

36、信信号载波频率相同，但有可能需要调整其相位。号载波频率相同，但有可能需要调整其相位。接接收收信信号号中中无无离离散散的的载载频频分分量量时时：需需从从信信号号中中提取载波。载波提取分两种类型。提取载波。载波提取分两种类型。第第13章章 同步原理同步原理n载波同步的载频提取方法载波同步的载频提取方法u 1 有辅助导频时的载频提取（插入导频）有辅助导频时的载频提取（插入导频）环路滤波器环路滤波器压控振荡器压控振荡器输出导频输出导频输入信号输入信号图图13-1 锁相环原理方框图锁相环原理方框图鉴相器鉴相器第第13章章 同步原理同步原理图图13-2 平方环原理方框图平方环原理方框图载频载频输出输出带通

37、滤波带通滤波平平 方方压控振荡压控振荡环路滤波环路滤波锁相环锁相环s(t)2分频分频窄带滤波窄带滤波u2 无辅助导频时的载波提取无辅助导频时的载波提取平方环平方环此方案的缺点：此方案的缺点：a)相相位位含含糊糊性性：2分分频频器器的的输输出出电电压压有有相相差差180 的的两两种种可能相位。采用可能相位。采用2DPSK体制可以避免此缺点的影响。体制可以避免此缺点的影响。b)错错误误锁锁定定：平平方方后后的的接接收收电电压压中中有有可可能能存存在在其其他他的的离离散散频频率率分分量量，使使锁锁相相环环锁锁定定在在错错误误的的频频率率上上。解解决决这这个问题的办法是降低环路滤波器的带宽。个问题的办

38、法是降低环路滤波器的带宽。第第13章章 同步原理同步原理科斯塔斯环法科斯塔斯环法：又称同相正交环法或边环法。：又称同相正交环法或边环法。图图13-3 科斯塔斯环法原理方框图科斯塔斯环法原理方框图90 相移相移环路滤波环路滤波压控振荡压控振荡s(t)载频载频输出输出低低 通通低低 通通 解调解调输出输出 abcdefg优缺点优缺点：1、不需要对接收信号作平方运算，工作频率较低。、不需要对接收信号作平方运算，工作频率较低。2、为为了了得得到到科科斯斯塔塔斯斯环环法法在在理理论论上上给给出出的的性性能能，要要求求两路低通滤波器的性能完全相同。两路低通滤波器的性能完全相同。 第第13章章 同步原理同步

39、原理p相位误差的种类相位误差的种类恒定误差恒定误差：由电路参量引起的。：由电路参量引起的。随机误差随机误差：由噪声引起的。：由噪声引起的。n载波同步的性能载波同步的性能u相位误差相位误差p恒定相位误差和随机相位误差对于恒定相位误差和随机相位误差对于Q值的要求是值的要求是矛盾的。矛盾的。第第13章章 同步原理同步原理p同步建立时间和保持时间的关系同步建立时间和保持时间的关系 在在同同步步电电路路中中的的低低通通滤滤波波器器和和环环路路滤滤波波器器都都是是通通频频带带很很窄窄的的电电路路。一一个个滤滤波波器器的的通通频频带带越越窄窄，其其惰惰性性越越大大。当当在在其其输输入入端端加加入入一一个个正

40、正弦弦振振荡荡时时，它它输输出出端端振振荡荡的的建建立立时时间间越越长长；当当输输入入振振荡荡截截止止时时，输输出出端端振振荡荡的的保保持持时时间间也也越越长长。显显然然，这这个个特特性性和和我我们们对对于于同同步步性性能能的的要要求求是是相相左左的的，即即建建立立时时间间短短和和保保持持时时间间长长是是互互相相矛矛盾盾的的要要求求。在在设设计计同同步步系系统统时只能折中处理。时只能折中处理。第第13章章 同步原理同步原理2.码码元元同同步步：又又称称时时钟钟同同步步或或时时钟钟恢恢复复。对对于于二二进制信号，又称进制信号，又称位同步位同步。u目目的的：使使每每个个码码元元得得到到最最佳佳的的

41、解解调调和和判判决决。在在接接收收端端需需要要产产生生与与接接收收码码元元严严格格同同步步的的时时钟钟脉脉冲冲序序列列，用用它它来来确确定定每每个个码码元元的的积积分分区区间间和和抽抽样样判判决决时时刻刻。时时钟钟脉脉冲冲序序列列是是周周期期性性的的归归零零脉脉冲冲序序列列，其其周周期期与与接接收收码码元元周周期期相相同同，且且相相位位和和接接收收码码元元的的起起止止时时刻刻对对正正。当当码码元元同同步步时时，此此时时钟钟脉脉冲冲序序列和接收码元起止时刻保持着正确的时间关系。列和接收码元起止时刻保持着正确的时间关系。u方方法法：从从接接收收信信号号中中获获取取同同步步信信息息，由由其其产产生生

42、一一时时钟钟脉脉冲冲序序列列，使使该该时时钟钟脉脉冲冲序序列列和和接接收收码码元元起起止时刻保持正确关系。止时刻保持正确关系。第第13章章 同步原理同步原理码元同步方法分类码元同步方法分类：外外同同步步法法：它它是是一一种种利利用用辅辅助助信信息息同同步步的的方方法法，需需要要在在信信号号中中另另外外加加入入包包含含码码元元定定时时信信息的导频或数据序列。息的导频或数据序列。自自同同步步法法，它它不不需需要要辅辅助助同同步步信信息息，直直接接从从信信息息码码元元中中提提取取出出码码元元定定时时信信息息。显显然然，这这种种方方法法要要求求在在信信息息码码元元序序列列中中含含有有码码元元定定时时信

43、息。信息。 第第13章章 同步原理同步原理3.群同步群同步：又称帧同步或字符同步。：又称帧同步或字符同步。u目目的的：能能够够正正确确地地将将接接收收码码元元分分组组，使使接接收收信信息息能能够够正正确确被被理理解解。数数字字通通信信中中，接接收收端端需需要要从从收收到到的的连连续续的的数数字字信信号号序序列列中中识识别别出出每每个个字字符或每一帧的起始码元位置。符或每一帧的起始码元位置。u方方法法：通通常常需需要要在在发发送送信信号号中中周周期期性性地地插插入入标标示一个字符或一帧的起始码元位置。示一个字符或一帧的起始码元位置。u群同步码元的插入方式群同步码元的插入方式有两种：有两种：集中插

44、入集中插入分散插入分散插入第第13章章 同步原理同步原理n群同步性能群同步性能漏漏同同步步概概率率Pl：同同步步系系统统将将正正确确的的同同步步位位置置漏漏过过而而没没有有捕捕捉捉到到。漏漏同同步步的的主主要要原原因因是是噪噪声声的的影影响响，使使正正确确的的同同步步码码元元变变成成错错误误的码元。的码元。假假同同步步概概率率Pf ：当当捕捕捉捉时时同同步步系系统统将将错错误误的的同同步步位位置置当当作作正正确确的的同同步步位位置置捕捕捉捉到到。产产生生假假同同步步的的主主要要原原因因是是由由于于噪噪声声的的影影响响使信息码元错成同步码元。使信息码元错成同步码元。第第13章章 同步原理同步原理

45、 结结论论：当当判判定定条条件件放放宽宽时时，即即m增增大大时时，漏漏同同步步概概率率减减小小，但但假假同同步步概概率率增增大大。设设计计时时需需折中考虑。折中考虑。漏同步概率漏同步概率Pl假同步概率假同步概率Pf 接收码元错误概率接收码元错误概率需要检验的同需要检验的同步码元数步码元数检验时容许错误检验时容许错误的最大码元数的最大码元数第第13章章 同步原理同步原理4.网网同同步步：解解决决通通信信网网的的时时钟钟同同步步问问题题。即即使通信网中各站点时钟之间保持同步。使通信网中各站点时钟之间保持同步。u网同步方法分类网同步方法分类：单单向向通通信信系系统统：一一般般由由接接收收设设备备调调整整自自已已的的时时钟，使之和发送设备的时钟同步。钟，使之和发送设备的时钟同步。双向通信系统双向通信系统：同步网同步网：全网各站具有统一时间标准：全网各站具有统一时间标准异异步步网网或或准准同同步步网网：容容许许各各站站的的时时钟钟有有误误差差，但但是是通通过过调调整整码码元元速速率率的的办办法法使使全全网网能能够够协协调工作。调工作。第第13章章 同步原理同步原理