1、1通信原理通信原理第第24讲讲 要点回顾和要点回顾和部分习题部分习题2第第6章章 数字基带传输系统数字基带传输系统n 数字基带信号的波形、码型和频谱数字基带信号的波形、码型和频谱n 数字基带信号数字基带信号的编码规则的编码规则n NRZ码码,RZ码码,AMI码和码和HDB3码码；n 在码元速率一定时，多元码可以提高信在码元速率一定时，多元码可以提高信 息速率，是以提高发送功率为代价的。息速率，是以提高发送功率为代价的。n 数字基带信号的频谱特性数字基带信号的频谱特性 功率谱可分为功率谱可分为连续谱连续谱和和离散谱离散谱两部分。两部分。n 单极性单极性NRZ、RZ和双极性和双极性NRZ矩形脉冲矩
2、形脉冲 序列的功率谱特性。序列的功率谱特性。3第第6章章 数字基带传输系统数字基带传输系统n 数字基带传输系统数字基带传输系统模型模型()()()()TRHGCG n 产生误码的原因：信道加性噪声；码间串扰。产生误码的原因：信道加性噪声；码间串扰。n 码间串扰的定义和影响（严重时会导致误码）。码间串扰的定义和影响（严重时会导致误码）。4第第6章章 数字基带传输系统数字基带传输系统n 无码间串扰的时域条件无码间串扰的时域条件n 无码间串扰传输特性的选择依据：无码间串扰传输特性的选择依据：n 奈奎斯特第一准则奈奎斯特第一准则0()00skkh kThk 常数常数2(),SisSiHTTT n 将将
3、H()在在 轴上以轴上以2/Ts为间隔切开，然后分段为间隔切开，然后分段沿沿 轴平移到轴平移到(-/Ts,/Ts)区间内，将它们进行叠区间内，将它们进行叠加，其结果应当为一常数。加，其结果应当为一常数。5第第6章章 数字基带传输系统数字基带传输系统n 理想低通传输特性理想低通传输特性n 基带传输最高频带利用率基带传输最高频带利用率/2(B/Hz)BRB n 升余弦滚降频谱特性升余弦滚降频谱特性 (1)NNBfff n 升余弦滚降系统的最高频带利用率为升余弦滚降系统的最高频带利用率为 22B/Hz(1)(1)BNNRfBf 6第第6章章 数字基带传输系统数字基带传输系统n 部分响应系统部分响应系
4、统 n 第一类部分响应系统的频带利用率第一类部分响应系统的频带利用率11/2(B/Hz)2BSSRBTT n 第一类部分响应系统的实现第一类部分响应系统的实现预编码预编码-相关编码相关编码-模模2 2判决判决n 预编码规则预编码规则：bk=ak bk-1 即即:ak=bk bk-1n 相关编码：相关编码：ck=bk+bk-1 n 模模2判决：判决：ak=ckmod2 7第第6章章 数字基带传输系统数字基带传输系统n 第第IV类部分响应信号类部分响应信号11 r02 r13-rn 考虑输入信号为四进制考虑输入信号为四进制2nnncbb-Mod4nnac 预编码：预编码：2 Mod 4nnnbab
5、-相关编码：相关编码：接收端解码：接收端解码：n 当输入为当输入为L进制信号时，经部分响应传输进制信号时，经部分响应传输 系统得到的第系统得到的第、类部分响应信号的类部分响应信号的 电平数为电平数为（2L-1）。8第第6章章 数字基带传输系统数字基带传输系统n 眼图眼图模型和相关概念模型和相关概念n 作用：校正或补偿系统特性，减小码作用：校正或补偿系统特性，减小码 间串扰的影响间串扰的影响。n 均衡器均衡器n 时域均衡原理时域均衡原理 n 均衡器均衡效果评价的方法均衡器均衡效果评价的方法n“迫零迫零”均衡器的设计均衡器的设计6-7 已知信息代码为已知信息代码为1011 0000 0000 01
6、01，假设该，假设该序列前一编码输出为序列前一编码输出为V-。试确定相应的。试确定相应的AMI码以码以及及HDB3码。码。信息码：信息码：1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 AMI码码:+1 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 +1 AMI码码:-1 0 +1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 +1 0 -1 信息码：信息码：1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 HDB3 V-+1 0 -1 +1 0 0 0 V+-B 0 0 V-0 +1 0 -1 6-11 设基带传输系统的发送滤波器、信道和接收滤设基带
7、传输系统的发送滤波器、信道和接收滤波器组成总特性为波器组成总特性为H()，若要求以，若要求以2/Ts波特的速波特的速率进行传输，试验证图率进行传输，试验证图P6-6所示的的各种所示的的各种H()，能否满足抽样点上无码间串扰的条件。能否满足抽样点上无码间串扰的条件。n Nyquist第一准则第一准则2()isiHCTp pw w ST 4()isiHCT ST2212BssRTT （a）Nyquist带宽带宽 1122NssfBTT 该系统无码间串扰传输的最大码元传输速率该系统无码间串扰传输的最大码元传输速率max122BssRBTT 以以2/TS波特的速率进行数据传输时，该系统波特的速率进行数
8、据传输时，该系统不满足消除抽样点上码间串扰的条件。不满足消除抽样点上码间串扰的条件。（b）传输速率传输速率2/Ts虽然小于（奈奎斯特速率）虽然小于（奈奎斯特速率）3/Ts，但由于不是但由于不是2/Ts的整数倍，所以在该系统中以的整数倍，所以在该系统中以2/Ts的速率传输，不能消除码间串扰。的速率传输，不能消除码间串扰。max32322sBssBTRBTT（c）210seqTH ，其它，其它1sBTmax22BsRBT该系统满足消除抽样点上码间串扰的条件。该系统满足消除抽样点上码间串扰的条件。（d）因此，该系统不满足消除抽样点上码间串扰的因此，该系统不满足消除抽样点上码间串扰的条件。条件。1,0
9、,seqTH 其它其它12sBT max122BssRBTT 6.12解解：（1 1）该系统可构成等效矩形系统）该系统可构成等效矩形系统 01,0,eqH 其它其它所以该系统能实现无码所以该系统能实现无码间干扰传输。间干扰传输。（2 2）该系统无码间干扰的最大码元传输速率为）该系统无码间干扰的最大码元传输速率为 002BRf 由于系统的实际带宽为由于系统的实际带宽为 00112Bf 所以，此时系统的频带利用率为所以，此时系统的频带利用率为 0B022(B/Hz)11fRBf 【练习【练习】、设采用预编码的第四类部分响应形成网、设采用预编码的第四类部分响应形成网络的输入序列络的输入序列 为为00
10、011110101001011，试求预编码后，试求预编码后序列序列 和输出序列和输出序列。解解：2 mod 2kkkbab-2 kkkcbb-kb预编码序列预编码序列 ：kc输出序列输出序列 ：1-10100-1010-1-11100输出输出ck1001000010001100000预编码预编码bk11010010101111000ak0 017第第7章章 数字频带传输系统数字频带传输系统n二进制数字调制的已调信号时域和频域特性：二进制数字调制的已调信号时域和频域特性：n 2ASK信号产生方法：信号产生方法：模拟调制法和键控法模拟调制法和键控法n 2ASK信号的解调方法：非相干解调和相干解调信
11、号的解调方法：非相干解调和相干解调n 2ASK信号的功率谱是基带信号功率谱信号的功率谱是基带信号功率谱B(f)的线的线 性搬移（属线性调制）。性搬移（属线性调制）。n g(t)为矩形不归零脉冲时为矩形不归零脉冲时2ASK22/ssBfT2ASK信号带宽信号带宽:2ASK21(Baud/Hz)2sASKRB 频带利用率频带利用率:18第第7章章 数字频带传输系统数字频带传输系统n g(t)为升余弦滚降波形时为升余弦滚降波形时22(1)ASKsBBf 2ASK21(Baud/Hz)1sASKRB 22ASKsBf n 二进制频移键控（二进制频移键控（2FSK）的产生方法）的产生方法n 若以功率谱第
12、一个零点之间的频率间隔计算若以功率谱第一个零点之间的频率间隔计算 2FSK信号的带宽，则其带宽近似为信号的带宽，则其带宽近似为2212FSKsBfff-19第第7章章 数字频带传输系统数字频带传输系统n 2PSK信号的时域表达式和信号波形信号的时域表达式和信号波形n“倒倒”现象现象或或“反相工作反相工作”n PSK特点：特点：无离散载波分量；解调时存在相位无离散载波分量；解调时存在相位 模糊；模糊；与与ASK有相同的频带利用率。有相同的频带利用率。但是功率但是功率 利用率高于利用率高于2ASK信号。信号。n 2DPSK是利用前后相邻码元的载波相对相位是利用前后相邻码元的载波相对相位 变化来表示
13、数字信息。变化来表示数字信息。n 2DPSK信号的波形和解调方法：信号的波形和解调方法：相干解调加码反变换法相干解调加码反变换法 延迟差分相干解调法延迟差分相干解调法2DPSK2PSKB2sBf20第第7章章 数字频带传输系统数字频带传输系统n 多进制数字调制原理多进制数字调制原理n MASK信号的频带利用率信号的频带利用率/1(/)sRBbaud Hz n MFSK信号的带宽：信号的带宽：B fM-f1+fn 多进制绝对相移键控多进制绝对相移键控(MPSK)：PAs22/M SKM SKsBBfT采用频带传输时，频带利用率最高为采用频带传输时，频带利用率最高为1Baud/Hz.21第第7章章
14、 数字频带传输系统数字频带传输系统n 正交相移键控正交相移键控(QPSK)n QPSK信号矢量图信号矢量图参考相位参考相位34 54 74 110100104 4,4M 系系统统4 系统系统2 参考相位参考相位2 23 1000011104,0M 22第第7章章 数字频带传输系统数字频带传输系统n 正交相移键控正交相移键控(QPSK)n 对于对于QPSK调制信号，如果用功率谱谱零点调制信号，如果用功率谱谱零点 宽度宽度(主瓣、双边带主瓣、双边带)来表示其占据的带宽，来表示其占据的带宽，则则QPSK信号的带宽为信号的带宽为2/Ts，频带利用率为，频带利用率为 1bps/Hz。n 偏置偏置QPSK
15、(OQPSK):为了减小此相位突变，为了减小此相位突变，将两个正交分量在时间上错开半个码元将两个正交分量在时间上错开半个码元，使，使 之不可能同时改变。之不可能同时改变。7-7 已知发送数字信息为已知发送数字信息为011010，分别画出下列两种，分别画出下列两种情况下的情况下的2PSK、2DPSK和相对码的波形：和相对码的波形：（1）码元速率为）码元速率为 ，载波频率为，载波频率为 ；（2）码元速率为）码元速率为 ，载波频率为，载波频率为 ；1200B1200B1200Hz1800Hz 解解：n7-8 在在2ASK系统中，已知码元传输速系统中，已知码元传输速 率率 ，信道加性高斯白噪声的单边功
16、率，信道加性高斯白噪声的单边功率谱密度为谱密度为 ，接收端解调器输入端，接收端解调器输入端的峰值振幅的峰值振幅 ，试求：，试求：（1）非相干接收时系统的误码率；）非相干接收时系统的误码率；（2）相干接收时系统的误码率。）相干接收时系统的误码率。【解解】：（：（1）非相干接收时，）非相干接收时，噪声功率：噪声功率：信噪比：信噪比：62 10 BBR 180610W/Hzn-40aV /412rePe-2186110026*10*2*102.4*10()nBn BnRW-262211(40*10)10033.3322*2.4*103nar-41.20*10eP-（2）相干接收时，）相干接收时，51
17、2.23*1022erPerfc-/4512.35*10rePer-n7-11 某某2FSK系统中的码元传输速率系统中的码元传输速率 发送发送1符号的频率符号的频率f1的频率为的频率为10MHz，发送，发送0符号的符号的频率频率f2的频率为的频率为10.4MHz，且发送概率相等。信道，且发送概率相等。信道加性高斯白噪声的单边功率谱密度为加性高斯白噪声的单边功率谱密度为 接收端解调器输入端的峰值振幅接收端解调器输入端的峰值振幅 。试求：试求：（1）2FSK信号的第一谱零点带宽；信号的第一谱零点带宽；（2）非相干接收时系统的误码率；）非相干接收时系统的误码率；（3）相干接收时系统的误码率。）相干接
18、收时系统的误码率。62 10 BBR 180610 W/Hzn-40aVm m 解解：带宽：带宽：非相干接收时非相干接收时 相干接收时相干接收时/281/2*2.89*10rePe-218611026 104 102.4 10()nBnRWs s-2233.332nars s913.89*1022erPerfc-/2914.0*102rePer-6662120.4 102 2 104.4 10 HzBBffR-292FSK2FSK信号的功率谱和带宽信号的功率谱和带宽n7-16 已知数字信息为已知数字信息为1时，发送信号的功率为时，发送信号的功率为1kW，信道信道功率损耗为功率损耗为60dB，接
19、收端解调器输入的噪声功率为，接收端解调器输入的噪声功率为 W ，试求非相干解调试求非相干解调OOK及相干解调及相干解调2PSK系统的误码率。系统的误码率。解：计算接收信号功率解：计算接收信号功率信噪比信噪比 OOK非相干解调：非相干解调：2PSK相干解调相干解调3360/1061010 log60()10()1010ttrrPPdBPWP-34101010rnPrP-/421/2*4.1*10rePe-613.87*102ePerfcr-410-n7-20 采用采用4PSK调制传输调制传输2400bps数据，数据，（1）最小理论带宽是多少？）最小理论带宽是多少？（2）若传输带宽不变，而比特率加
20、倍，则调制方式如何）若传输带宽不变，而比特率加倍，则调制方式如何 改变？改变？解：（解：（1）符号速率符号速率最小理论带宽最小理论带宽基带：最大频带利用率为基带：最大频带利用率为2；调制信号：最大频带利用率为；调制信号：最大频带利用率为1；（2）若比特率加倍，而传输带宽不变，则波特率应不变，）若比特率加倍，而传输带宽不变，则波特率应不变，M16，故可使用，故可使用16PSK调制进行传输。调制进行传输。222400/log2400/log 41200()bBbRbpsRRMBaud 1200BBR24800log/4800/12004bbBRbpsMRR1200BR 32第第8 8章章 新型数字
21、带通调制技术新型数字带通调制技术n16QAM信号和信号和16PSK信号的性能比较信号的性能比较n正交正交2FSK信号的最小频率间隔信号的最小频率间隔1/(2Ts)nMSK和和GMSK的调制和解调原理的调制和解调原理nOFDM的基本原理的基本原理 fmin=1/Tsfk2/Tsfk1/Tsfk ff33第第8 8章章 新型数字带通调制技术新型数字带通调制技术n MSK信号特点信号特点1/(4)sT 1/2h /2 （1）已调信号的振幅是恒定的；）已调信号的振幅是恒定的；（2）信号的频率偏移严格地等于）信号的频率偏移严格地等于 相应的调制指数相应的调制指数（3）以载波相位为基准的信号相位在一个码）
22、以载波相位为基准的信号相位在一个码 元期间内准确地线性变化元期间内准确地线性变化（4）在码元转换时刻信号的相位是连续的，）在码元转换时刻信号的相位是连续的，或者说，信号的波形没有突跳。或者说，信号的波形没有突跳。练习练习 一个一个8PSK和和8QAM的星座图如题图的星座图如题图5-10所示所示（1）若）若8PSK星座图中两相邻星座点之间的最小欧星座图中两相邻星座点之间的最小欧式距离为式距离为A，求圆的半径，求圆的半径r；（2）若）若8QAM星座图中两相邻星座点之间的最小星座图中两相邻星座点之间的最小欧式距离为欧式距离为A，求其内圆和外圆的半径，求其内圆和外圆的半径a和和b；（3）假设星座图上的
23、各信号点等概率出现，求出）假设星座图上的各信号点等概率出现，求出两信号星座图对应的信号平均功率，在相邻星两信号星座图对应的信号平均功率，在相邻星座点之间的最小欧式距离均为座点之间的最小欧式距离均为A的条件下比较这的条件下比较这两种星座图对应的两种星座图对应的8PSK和和8QAM信号的发送功信号的发送功率差异。率差异。解解：（1）对于）对于8PSK，最小欧式距离，最小欧式距离A与圆的半径与圆的半径r 满足余弦定理：满足余弦定理：22222cos45Arrr -22Ar-（2）对于）对于8QAM信号，内圆最小欧式距离信号，内圆最小欧式距离A与内与内圆的半径圆的半径r的关系为：的关系为：222Arr
24、/2rA 对于外圆，由于对于外圆，由于b与与a的夹角为的夹角为45，三角形的另，三角形的另一边长为一边长为A，利用余弦公式，利用余弦公式2222cos45Abaab -132bA （3）8PSK信号的平均发射功率：信号的平均发射功率：2218()82222PSKAAP -8QAM信号的平均发射功率：信号的平均发射功率：222QAM11333()448224APAA 8PSK比比8QAM相比相比PSKQAM41.4421.59dB(22 33PP-）（）（）解解：1）MSK信号的相位路径：信号的相位路径：,()(1)2kksssattkTtkTT -由分析可画出附加相位变化如图由分析可画出附加相
25、位变化如图8-1 设发送数字信息序列为设发送数字信息序列为1 1 1 1 1 1 1，试画出，试画出MSK信号的附加相位变化图形。若信号的附加相位变化图形。若信息速率为信息速率为 ，载频为，载频为 ，试画出，试画出MSK信号的波形。信号的波形。1000b/sbR 1750Hzcf 1100017502000=244bcbRffR 2100017501500=1.544bcbRffR-1000bRB 1750Hzcf 2）若）若，则可得传则可得传“1”码时，载波频率为码时，载波频率为传传0码的频率为码的频率为可画出可画出MSK信号波形如图：信号波形如图：40第第9 9章章 模拟信号的数字传输模拟
26、信号的数字传输n 低通信号的抽样定理低通信号的抽样定理()()()ssTx tx tt 1()()ssnsXfX fnfT-n 抽样信号的频谱抽样信号的频谱Xs(f)是无数间隔频率为是无数间隔频率为fs 的原信号频谱的原信号频谱X(f)相叠加而成。相叠加而成。()()()()2()ssHsnx th tx tx nT SaftnT-p pn 信号的重建信号的重建n 实际应用中，抽样频率实际应用中，抽样频率fs必须比必须比2fH 大一些。大一些。41第第9 9章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输n 带通信号的抽样定理带通信号的抽样定理n 抽样是对原始信号频谱进行周期性延拓的结抽样是对原始信
27、号频谱进行周期性延拓的结 果，只要保证边带之间不重叠即可。果，只要保证边带之间不重叠即可。221HLSfffmm n如果要求各边带之间等间隔，则如果要求各边带之间等间隔，则2()21LHsfffm nfH=NB 时，抽样频率为时，抽样频率为2B。当。当fH 不是不是B的的整数倍，则整数倍，则带通信号的最小抽样频率在带通信号的最小抽样频率在2B4B间变动间变动。42第第9 9章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输n 模拟信号的量化方法：均匀量化和非均匀量化模拟信号的量化方法：均匀量化和非均匀量化n 量化是按预先规定的有限个电平表示模量化是按预先规定的有限个电平表示模 拟抽样值的过程。拟抽样值
28、的过程。n 正常量化区内，正常量化区内，均匀量化的最大量化误差均匀量化的最大量化误差 与样值信号的大小无关。与样值信号的大小无关。n 量化器的量化器的平均输出信号量噪比随量化电平数平均输出信号量噪比随量化电平数 MM的增大的增大而提高。而提高。43第第9 9章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输n 非均匀量化的目的：非均匀量化的目的：提高提高小信号的输出信号量噪比小信号的输出信号量噪比。n 非均匀量化的原理：非均匀量化的原理：量化间隔随信号抽样值的不同而量化间隔随信号抽样值的不同而变化。信变化。信号号抽样值小时抽样值小时，量化间隔量化间隔 v也小也小；信号抽样值；信号抽样值大时，量化间隔大
29、时，量化间隔 v也变大。也变大。n 目前国际上广泛使用的是目前国际上广泛使用的是A A律和律和 律压缩特律压缩特 性。我国大陆：性。我国大陆：A 87.6A 87.6。44第第9 9章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输n 脉冲编码调制（脉冲编码调制（PCM）的原理与性能，二进制）的原理与性能，二进制 码字码型、码字码型、A律律13折线编码。折线编码。n 从模拟信号抽样、量化，直到变换成为二进从模拟信号抽样、量化，直到变换成为二进 制符号的基本过程，称为制符号的基本过程，称为脉冲编码调制脉冲编码调制。n PCM中常用的码型：中常用的码型：自然二进码自然二进码；折叠二进码折叠二进码；循环二进
30、码循环二进码（格雷码）：（格雷码）：一个重要特点是相邻码字之间一个重要特点是相邻码字之间 只有一位码元不同。只有一位码元不同。45第第9 9章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输n 8位位A律律13折线折线PCM编码过程编码过程 确定极性码；确定段落码确定极性码；确定段落码c2 c3 c4，（，（128，512，1024；确定段内码：段内码是按量化；确定段内码：段内码是按量化 间隔均匀编码的，每一段落均被均匀地划分间隔均匀编码的，每一段落均被均匀地划分 为为16个量化间隔。确定量化值落在具体哪个个量化间隔。确定量化值落在具体哪个 段落，取其段落中间值。段落，取其段落中间值。n PCM译码过
31、程：译码过程：解码过程中为了减少误解码过程中为了减少误 差，在量化判决电平的基础上加上差，在量化判决电平的基础上加上1/21/2量化量化 间隔间隔，所对应的编码输出是，所对应的编码输出是1212位，位，1/21/2个量个量 化间隔的权值在化间隔的权值在4 4位段内码之后位段内码之后。46第第9 9章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输n 自适应差分脉冲编码调制原理自适应差分脉冲编码调制原理n 8k抽样速率，那么，抽样速率，那么，1路路PCM信号需要用信号需要用 64kbps的传输速率；的传输速率；n ADPCM可在可在32kbps上达到上达到64kbps的的PCM数数 字电话质量。字电话质
32、量。n ADPCM的主要改进是的主要改进是量化器和预测器量化器和预测器均采均采 用自适应方法。用自适应方法。n 所谓所谓量化自适应量化自适应的基本思想是让量化阶的基本思想是让量化阶(n)的变化随输入信号的均方根值的变化随输入信号的均方根值 s(n)相匹配，相匹配，即即(n)=K s(n)。47第第9 9章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输n 增量调制的原理与性能增量调制的原理与性能n 增量调制增量调制(M)可以看成是一种最简单的可以看成是一种最简单的DPCM。n 增量调制系统中的量化噪声增量调制系统中的量化噪声n 一般量化噪声：阶梯本身的电压突跳产生。一般量化噪声：阶梯本身的电压突跳产生
33、。n 过载量化噪声：信号变化过快引起失真。过载量化噪声：信号变化过快引起失真。n 最大跟踪斜率最大跟踪斜率/skTfssss()sinkm tAt 2233max222222330.0488ssssqkmkmkmSffffNfff ff fs sp ps sp p 48第第9 9章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输n 增量调制的优点：增量调制的优点：在在比特率低时，比特率低时，M的量化信噪比优于的量化信噪比优于PCM；实现电路比实现电路比PCM简单，简单，M只编一位码，接收端不只编一位码，接收端不需要码字同步。需要码字同步。n M的缺点：的缺点：当输入信号变化斜率大时，当输入信号变化斜率
34、大时，M 会出现会出现过载过载现象。现象。n 数字压扩自适应增量调制数字压扩自适应增量调制 连续可变斜率增量调制连续可变斜率增量调制CVSD：连连码检测、音节平滑码检测、音节平滑，量阶随音节时间间隔，量阶随音节时间间隔（5 20ms）中信号平均功率变化。）中信号平均功率变化。49第第9 9章章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输n 时分复用的基本概念：时分复用的基本概念：PDH SDHn 准同步数字体系准同步数字体系(PDH)nITU提出的两个建议：提出的两个建议：n E体系体系 我国大陆、欧洲及国际间连我国大陆、欧洲及国际间连 接采用；接采用；E1标称速率：标称速率：2.048Mbpsn
35、T体系体系 北美、日本等。北美、日本等。n E体系的一次群结构体系的一次群结构习题习题 设信号频率范围为设信号频率范围为04kHz，幅值在，幅值在-4.096 +4.096V间均匀分布。若采用间均匀分布。若采用13折线折线A律对该信号律对该信号 进行非均匀量化编码。进行非均匀量化编码。（1）试求这时最小量化间隔等于多少？）试求这时最小量化间隔等于多少？（2）假设某时刻信号幅值为）假设某时刻信号幅值为1V，求这时编码器，求这时编码器 输出码组，并计算量化误差。输出码组，并计算量化误差。解解：1 1 最小量化间隔最小量化间隔 4.096/20480.002V （2 2）信号幅值信号幅值 1(1/0
36、.002)500V 确定极性码：幅值大于确定极性码：幅值大于0 0，所以极性码，所以极性码11C 确定段落码：确定段落码：第一次比较：考虑抽样值处于第一次比较：考虑抽样值处于1313折线折线8 8个段落个段落中的前四段还是后四段，故中的前四段还是后四段，故 128I 500I ，说明抽样值位于后四段，故，说明抽样值位于后四段，故21C 第二次比较考虑抽样值处于第二次比较考虑抽样值处于5656段还是段还是7878段，故段，故512I 500512 ，说明抽样值位于，说明抽样值位于5656段，故段，故 30C 第三次比较考虑抽样值处于第三次比较考虑抽样值处于5 5段还是段还是6 6段，段，故故25
37、6I 500I ，说明抽样值位于后，说明抽样值位于后6 6段，故段，故31C 第四次比较：参考权值电流位于量化间隔第四次比较：参考权值电流位于量化间隔7 7和和8 8之间，故之间，故256+8 16384I 确定段内码：第确定段内码：第6 6段有段有1616个量化间隔，每个量个量化间隔，每个量 化间隔的长度为化间隔的长度为1616，故，故500384 ，说明抽样值位于后，说明抽样值位于后8 8个量化个量化51C 间隔，故间隔，故 第五次比较：参考权值电流位于量化间隔第五次比较：参考权值电流位于量化间隔1111和和1212之间，故之间，故256+12 16448I 500448 ，说明抽样值位于
38、后，说明抽样值位于后4 4个量化个量化61C 间隔，故间隔，故 第六次比较：参考权值电流位于量化间隔第六次比较：参考权值电流位于量化间隔1313和和1414之间，故之间，故256+14 16480I 500480 ，说明抽样值位于后，说明抽样值位于后2 2个量化个量化71C 间隔，故间隔，故 第七次比较：参考权值电流位于量化间隔第七次比较：参考权值电流位于量化间隔1414和和1515之间，故之间，故256+15 16496I 500496 ，说明抽样值位于第，说明抽样值位于第1515个量化个量化81C 间隔的中间，故间隔的中间，故 可得出编出的可得出编出的PCM码组为码组为1101111140
39、.008 504 其量化电平为其量化电平为。故量化误差等于。故量化误差等于55第第1010章章 数字信号的最佳接收数字信号的最佳接收n 数字信号的最佳接收数字信号的最佳接收n“最佳最佳”准则是准则是最小错误概率准则最小错误概率准则和和最大最大 输出信噪比准则输出信噪比准则。n 匹配滤波器最大输出信噪比和信号波形无匹配滤波器最大输出信噪比和信号波形无 关，只决定于关，只决定于信号能量信号能量E与噪声功率谱密度与噪声功率谱密度 n0之比。之比。n 基于最小错误概率准则的最佳接收机的核基于最小错误概率准则的最佳接收机的核 心是由相乘和积分构成的相关运算，常称心是由相乘和积分构成的相关运算，常称 这种
40、算法为这种算法为相关接收法相关接收法。56第第1010章章 数字信号的最佳接收数字信号的最佳接收n 二元确知数字信号的最佳接收机结构二元确知数字信号的最佳接收机结构n 匹配滤波器匹配滤波器的的传输特性传输特性n 最小错误概率准则最小错误概率准则)()()0()1(10r rr rffPP)()()0()1(10r rr rffPP若 ，则判为“0”；若 ，则判为“1”。n 最大信噪比准则最大信噪比准则()()sh tks Tt-02()*()jftH fkSf e-n10-5 设一个设一个2PSK接收信号的输入信噪比为接收信号的输入信噪比为 ，试比较最佳接收，试比较最佳接收机和普通接收机的误码
41、率相差多少，并设后者的带通滤波器带宽为机和普通接收机的误码率相差多少，并设后者的带通滤波器带宽为6/Ts HZ。解解 信噪比信噪比 最佳接收机：最佳接收机：实际接收机：实际接收机：比较比较 信噪比降低了信噪比降低了7dB，误码率增加为，误码率增加为10000倍。倍。dBnEb10/0 6011103.87*1022beEPerfcerfcn-0/10dBbEn 10/100/1010bEn 12ePerfcr 0/101.67*6/6bssETSrNnT 2111.673.38*1022ePerfcrerfc-2463.38*10103.87*10-n10-9n匹配滤波器匹配滤波器解：（解：（
42、1）信号）信号f(t)在在t=T 时刻结束，因此最大输出信噪比的时刻结束，因此最大输出信噪比的出现时刻出现时刻 ，可取，可取 。（2）取）取K=1，则匹配滤波器冲激响应，则匹配滤波器冲激响应h(t)()(0ttKfth-0tT 0tT 0/2()()00otherAtTh tf TtAtT-()()()()()y tf th tfh td -0)()(*tjeKFH-卷积，分段计算卷积，分段计算(3)最大输出信噪比最大输出信噪比22220/2(32)/2()(43)3/2(2)3/220A ttTAtTTtTy tAtTTtTA tTTtTelsewhere-2max002/2oEA Trnn
43、 020max44/nTAnEro60第第1313章章 同步原理同步原理 掌握掌握载波同步、位（码元载波同步、位（码元）同步、群）同步、群（帧（帧）同步和网同步的同步和网同步的基本概念、基本方法和基本概念、基本方法和技术指标。技术指标。sin()sin()2ppddK A AuK 锁相环鉴相特性锁相环鉴相特性巴克码巴克码4123-4-1-3-2R(j)1-15j320n13-2 试写出存在载波同步相位误差条件下的试写出存在载波同步相位误差条件下的2DPSK信号误码信号误码率公式。率公式。2DPSK信号：相干解调、码反变换（差分译码）。信号：相干解调、码反变换（差分译码）。非相干解调：非相干解调
44、：差分相干解调（相位比较法）差分相干解调（相位比较法）解：有载波同步相位误差时解调输出解：有载波同步相位误差时解调输出信号噪声功率比下降为信号噪声功率比下降为 倍。倍。无相位误差时的误码率为无相位误差时的误码率为故有相位误差时的误码率为故有相位误差时的误码率为cos)(21)(tmtve2cosrerfcPrerfPee-2121 211coscos2eePerfrPerfcr -13-3 设接收信号的信噪比等于设接收信号的信噪比等于20dB，要求码元同步误差不大于，要求码元同步误差不大于 5，试问采用开环码元同步法时应如何设计窄带滤波器的带，试问采用开环码元同步法时应如何设计窄带滤波器的带宽
45、才能满足上述要求。宽才能满足上述要求。解：解：若窄带滤波器的带宽等于若窄带滤波器的带宽等于1/KT，其中，其中K为一个常数，则提取为一个常数，则提取同步的时间误差比例为：同步的时间误差比例为：滤波器带宽滤波器带宽1/(KT)00.33 (13.31)/bTKEn-1/()2.3/KTT 00.330.050.4356/bKKEnn13-4 设一设一5位巴克码序列的前后都是位巴克码序列的前后都是-1码元，试画出其自相关函数曲线。码元，试画出其自相关函数曲线。解：局部自相关函数解：局部自相关函数前后都是前后都是-1码元码元：自相关函数自相关函数j=-4 4 R(j)=-1,-3,-1,1,5,-1
46、,1,-1,-11()0NjiijiR jx xjN-1,0()01,00,NjiijiNjR jx xjNjN-或或1()0NjiijiR jx xNj-1()NiijiR jy y n13-5 设用一个设用一个7位巴克码作为群同步码，接收误码率为位巴克码作为群同步码，接收误码率为 试分别求出容许误码数为试分别求出容许误码数为0和和1时的漏同步概率。时的漏同步概率。解：解：漏同步概率漏同步概率容许误码数容许误码数m=0时，时，容许误码数容许误码数m=1时时 410-01(1)mrrn rlnrPC pp-4741(1)1(110)7*10nlPp-2(1)(1)1(0)2nn nxnxxx-170716777076271(1)1(1)(1)1(1)7(1)212.1*10rrrlrPC ppCpC pppppp-65关于考试题型关于考试题型填空题填空题判断题判断题简单计算简单计算基本概念基本概念综合题综合题计算题计算题
