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 课程围绕着数字通信系统模型介绍了通课程围绕着数字通信系统模型介绍了通信的基本原理、基本技术和系统性能的信的基本原理、基本技术和系统性能的分析方法。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
2、编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.通信的基本概念：消息、信息、信号、通信的基本概念：消息、信息、信号、通信通信2.通信实现的方式和手段（非电的、电通信实现的方式和手段（非电的、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.
3、信息的度量信息的度量：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）（P14
4、，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.电磁波的传播分类（地波、天波、视电磁波的传播分类（地波、天波、视线（线（天线高度和传输距离的关系天线高度和传输距离的关系）、）、散射）散射）4.调制信道的一般数学模型调制
5、信道的一般数学模型（加性噪声、（加性噪声、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.数字基带信号、数字基带传输系统的数字基带信号、数字基带传输系统的概念概念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.基带
6、传输的常用码型基带传输的常用码型（AMI、HDB3、双相码、差分双相码、密勒码、双相码、差分双相码、密勒码、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.数字基带信号传输系统接收端抽样判数字基带信号传输系统接收端抽样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.眼图眼图第第7
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已调信号表达式、信号波形已调信号表达式、信号波形、调调制原理制原理、解调方法解调方法、功率谱密度功率谱密度、系系统带宽统带宽5.2FSK已调信号表达式已调信号表达式、信号波形信号波形、调调制原理制原理、解调方法解调方法、功率谱密度、系功率谱密度、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已调信号表达式、信号波形已调信号表达式、信号波形、调调制原理制原理、
8、解调方法解调方法、功率谱密度、系功率谱密度、系统带宽统带宽7.2DPSK原理、信号波形原理、信号波形、调制原理调制原理、绝对码和相对码之间的相互转化绝对码和相对码之间的相互转化、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系统在系统在不同解调方式下系统抗噪性能分析及不同解调方式下系统抗噪性能分析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
9、样定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.
10、分组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.线性分组码的监督矩阵（线性分组码的监督矩阵（H）、生成矩）、生成矩阵（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
11、类型同步的四种类型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
12、家取得理想成绩！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3)-(4.1 (m)50822DrDh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
13、性干扰特点：当没有信号时，没有乘性干扰。当没有信号时，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。)()()()(tntetkteiof 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
14、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，造成码间串码间串扰扰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。)(cos)(sin)(cos)()(cos)()(00010t
15、ttVttXttXttttRscniii)()()(22tXtXtVsc)()(tan)(1tXtXtcs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u容量容量C的定义：的定义：每个符号能够传输的平均信每个符号能够传输的平均信息量最大值息量最大值。(比特比特/符号符号)u容量容量Ct的定义：的定义：单位时间（秒）内能够传输单位时间（秒）内能够传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
16、的符号数单位时间内信道传输的符号数)/()(max)(yxHxHCxP)/()(max)(yxHxHrCxPt第第4章章 信道信道Ct rCniiixPxPxH12)(log)()(mjnijijijyxPyxPyPyxH112)/(log)/()()/(n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）。）。)/(1log2sbNSBCt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)221)()()1()(fGfGPPffPSsmSSSSmffmfGPmfPG
17、f)()()1()(221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)的傅里叶变换的傅里叶变换第第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()传输信道传输信道C(C()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()anann(t)nR(t)a)第一项第一项akh(t0)是是第第k个接收码元波形的抽样值个接收码元波形的抽样值，它是确，它是确定定ak
18、 的依据；的依据；b)第二项（第二项（项）项）是是除第除第k个码元以外的其它码元波形在个码元以外的其它码元波形在第第k个抽样时刻上的总和（代数和），它对当前码元个抽样时刻上的总和（代数和），它对当前码元ak的判决起着干扰的作用，所以称之为的判决起着干扰的作用，所以称之为码间串扰值。码间串扰值。由由于于ak是以概率出现的，故码间串扰值通常是一个随机是以概率出现的，故码间串扰值通常是一个随机变量。变量。c)第三项第三项nR(kTS+t0)是是输出噪声在抽样瞬间的值输出噪声在抽样瞬间的值，它是，它是一种随机干扰，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。0000()
19、()()()sknsRsn kr kTta h ta hkn TtnkTt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为其他整数kkkThs,00,1)(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iSsTTiH)2(ST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，其区间内，将它们进行叠加，其结果应当为一常数（不必一定是结果应当为一常数（不必一定是Ts）。）。III.奈奎斯特带宽：奈奎斯特带宽：
20、B=1/2TsIV.奈奎斯特速率：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(1)NNBfff22Bd/Hz(1)(1)NBNfRBf 0 0T H()0Nf23 1 1 0.5 0.52Nf 0 0 0.5 0.5 1 1tNf 21Nf 22Nf 23Nf 24Nf 24Nf 23Nf 22Nf 21h(t)0Nf2Nfu余弦滚降特性余弦滚降特性 p为了解决理想
21、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
22、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 ncsncASKtnTtgattstecos)(cos)()(2），概率为（，概率为ppan110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 11 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
23、已调信号又称已调信号又称通断通断键控信号（键控信号（OOK,On-Off Keying），开关“合下”码开关“合上”，码)0(0 )1(1)(ts2ASK调制方法调制方法e e2ASK2ASK发送信息发送信息 1 0 0 11 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2ASK解调方法解调方法222)()(sin)()(sin16)(scscscscsASKTffTffTffTffTfP)()(161ccffff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sASKfB22第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系
24、统2ASK系统带宽系统带宽 ttsttste22112FSKcoscos)(nsnnTtgats)(1 nsnnTtgats)(2PPan1,0,1概率为概率为PPan概率为概率为,01,1 “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 ，开关“合下”码开关“合上”，码)0(0 )1(1)(ts2FSK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
25、系统由上式可以看出：由上式可以看出：相位不连续相位不连续2FSK信号的功率谱由信号的功率谱由连续谱连续谱和和离散谱离散谱组成。其中，连续谱由两个中心位于组成。其中，连续谱由两个中心位于f1和和f2处的双边谱叠加而成，离散谱位于两处的双边谱叠加而成，离散谱位于两个载频个载频f1和和f2处；处；2112112FSK)()(sin)()(sin16)(sssssTffTffTffTffTfP222222)()(sin)()(sin16sssssTffTffTffTffT)()()()(1612211ffffffff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 连续谱的形状
26、随着两个载频之差的大小而连续谱的形状随着两个载频之差的大小而变化变化，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 若以功率谱第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sfffB2122FSK第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统”发“，”发“，1 )cos()cos(0 )cos()0cos(2tttteccccPSK2PSK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 11 0
27、 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，开关“合下”码开关“合上”，码)1(1 )0(1)(tse e2PSK2PSK发送信息发送信息 1 0 0 11 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7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统 结论：带宽也是基带信号带宽的两倍结论：带宽也是基带信号带宽的两倍。与。与2ASK的区别仅在于的区别仅在于当当P=1/2时，其谱中无离散时，其谱中无离散谱
28、谱（即载波分量）。（即载波分量）。222)()(sin)()(sin4)(scscscscsPSKTffTffTffTffTfP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 0 0 0 0 0 0 0 0 0 02DPSK01 1 0 0 1 0 1 1或信号相位：二进制数字信息：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tccos)(ts)(2teDPSK开关电路移相01800码变换第第7章章 数字带通传输系统数字带通传输系统1nnnbab1nnnbba相对码和绝对码之间的相互转换：相对
29、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 结论：带宽也是基带信号带宽的两倍结论：带宽也是基带信号带宽的两倍。与。与2ASK的区别仅在于的区别仅在于当当P=1/2时，其谱中无离散时，其谱中无离散谱谱（即载波分量）。（即载波分量）。2222)()(sin)()(sin4)()(scscscscsPSKDPSKTffTffTffTf
30、fTfPfP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t011011011100100100100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Hsff2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
31、，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线性码线性码：按照一组线性方程构成的代数码按照一组线性方程构成的代数码。在在线性码中信息位和监督位是由一些线性代线性码中信息位和监督位是由一些线性代数方程联系着数方程联系着的。的。u分组码：分组码：将信息码分组，为每组信息码附加将信息码分组，为每组信息码附加若干监督码的编码若干监督码的编码。u线性分组码线性分组码：按照一组线性方程构成的分组：按照一组线性方程构成的分组码码。第
32、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）令令 r 个监督关系式等于个监督关系式等于0，组成方程组，方程组，组成方程组，方程组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-
33、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线性分组码的线性分组码的封闭性封闭性：一种线性码中的：一种线性码中的任意两个码组之和仍为这种码中的一个任意两个码组之和仍为这种码中的一个码组。码组。由于线性码具有封闭性，所以两个码组由于线性码具有封闭性，所以两个码组(A1和和A2)之间的距离（即对应位不同的数目）之间的距离（即对应位不同的数目）必定是另一个码组必定是另一个码组(A1+A2)的重量（即的重量（即“1”的的数目）。因此，数目）。因此，码的最小距离就是码的最码的最小距离就是码的最小重
34、量（除全小重量（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循环码的生成多项式循环码的生成多项式g(x)应该是应该是(xn+1)的一个常数项为的一个常数项为1的的(n k)次因子。次因子。u生成矩阵生成矩阵G)()()()()(21xgxxgxgxxgxxkkG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 首先根据给定的首先根据给定的(n,k)值值选定生成多项式选定生成多项式g(x)，即从，即从(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，
35、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)，得到余式，得到余式r(x)，r(x)的次数必定小于的次数必定小于g(x)的次数，即小于的次数，即小于(n k)。将此余式将此余式r(x)加于信息位之后作为监督位，即将加于信息位之后作为监督位，即将r(x)和和xn-k m(x)相加，得到的多项式必定是一个码多项式。即编出相加，得到的多项式必定是一个码多项式。即编出的码组的码组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据：依据：任意一
36、个码组多项式任意一个码组多项式T(x)都应该能被都应该能被生成多项式生成多项式g(x)整除整除，所以在接收端可以将，所以在接收端可以将接收码组接收码组R(x)用原生成多项式用原生成多项式g(x)去除，以去除，以余项是否为零来判别接收码组中有无错码。余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卷积码是一种非分组码卷积码是一种非分组码。通常它更适用于前向纠错，。通常它更适用于前向纠错，因为对于许多实际情况它的性能优于分组码，而且运因为对于许多实际情况它的性能优于分组
37、码，而且运算较简单。算较简单。u卷积码在编码时虽然也是把卷积码在编码时虽然也是把k个比特的信息段编成个比特的信息段编成n个个比特的码组，但是比特的码组，但是监督码元不仅和当前的监督码元不仅和当前的k比特信息比特信息段有关，而且还同前面段有关，而且还同前面m=(N 1)个信息段有关个信息段有关。所。所以以一个码组中的监督码元监督着一个码组中的监督码元监督着N个信息段个信息段。通常将。通常将N称为称为编码约束度编码约束度，并将，并将nN称为称为编码约束长度编码约束长度。一般。一般说来，对于卷积码，说来，对于卷积码，k 和和 n 的值是比较小的整数。我的值是比较小的整数。我们将卷积码记作们将卷积码记
38、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目的目的：使接收端产生的本地载波和接收信号的使接收端产生的本地载波和接收信号的载波同频同相。载波同频同相。在接收设备中产生一个和接收在接收设备中产生一个和接收信
39、号的载波信号的载波同频同频、同相同相的本地振荡，用于相干的本地振荡，用于相干解调。解调。u方法方法：接收信号包含离散的载频分量时接收信号包含离散的载频分量时：需从信号中：需从信号中分离载波作为本地相干载波，其必然与接收信分离载波作为本地相干载波，其必然与接收信号载波频率相同，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。接收信号中无离散的载频分量时接收信号中无离散的载频分量时：需从信号中：需从信号中提取载波。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
40、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)相位含糊性相位含糊性：2分频器的输出电压有相差分频器的输出电压有相差180 的两种的两种可能相位。采用可能相位。采用2DPSK体制可以避免此缺点的
41、影响。体制可以避免此缺点的影响。b)错误锁定错误锁定：平方后的接收电压中有可能存在其他的离：平方后的接收电压中有可能存在其他的离散频率分量，使锁相环锁定在错误的频率上。解决这散频率分量，使锁相环锁定在错误的频率上。解决这个问题的办法是降低环路滤波器的带宽。个问题的办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：
42、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、为了得到科斯塔斯环法在理论上给出的性能，要求、为了得到科斯塔斯环法在理论上给出的性能，要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
43、和保持时间的关系同步建立时间和保持时间的关系 在同步电路中的低通滤波器和环路滤波器都是在同步电路中的低通滤波器和环路滤波器都是通频带很窄的电路。一个滤波器的通频带越窄，其通频带很窄的电路。一个滤波器的通频带越窄，其惰性越大。当在其输入端加入一个正弦振荡时，它惰性越大。当在其输入端加入一个正弦振荡时，它输出端振荡的建立时间越长；当输入振荡截止时，输出端振荡的建立时间越长；当输入振荡截止时，输出端振荡的保持时间也越长。显然，这个特性和输出端振荡的保持时间也越长。显然，这个特性和我们对于同步性能的要求是相左的，即建立时间短我们对于同步性能的要求是相左的，即建立时间短和保持时间长是互相矛盾的要求。在设
44、计同步系统和保持时间长是互相矛盾的要求。在设计同步系统时只能折中处理。时只能折中处理。第第13章章 同步原理同步原理2.码元同步码元同步：又称时钟同步或时钟恢复。对于：又称时钟同步或时钟恢复。对于二进制信号，又称二进制信号，又称位同步位同步。u目的目的：使每个码元得到最佳的解调和判决使每个码元得到最佳的解调和判决。在接在接收端需要产生与接收码元严格同步的时钟脉冲序收端需要产生与接收码元严格同步的时钟脉冲序列，用它来确定每个码元的积分区间和抽样判决列，用它来确定每个码元的积分区间和抽样判决时刻。时刻。时钟脉冲序列是周期性的归零脉冲序列，时钟脉冲序列是周期性的归零脉冲序列，其周期与接收码元周期相同
45、，且相位和接收码元其周期与接收码元周期相同，且相位和接收码元的起止时刻对正。的起止时刻对正。当码元同步时，此时钟脉冲序当码元同步时，此时钟脉冲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方法方法：从接收信号中获取同步信息，从接收信号中获取同步信息，由其产生一由其产生一时钟脉冲序列，使该时钟脉冲序列和接收码元起时钟脉冲序列，使该时钟脉冲序列和接收码元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：外同步法外同步法：它是一种利用辅助信息同步的方：它是一种利用辅助信息同步的方法，需要在信号中另外加入
46、包含码元定时信法，需要在信号中另外加入包含码元定时信息的导频或数据序列。息的导频或数据序列。自同步法自同步法，它不需要辅助同步信息，直接从，它不需要辅助同步信息，直接从信息码元中提取出码元定时信息。显然，这信息码元中提取出码元定时信息。显然，这种方法要求在信息码元序列中含有码元定时种方法要求在信息码元序列中含有码元定时信息。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目的目的：能够正确地将接收码元分组，使接收信能够正确地将接收码元分组，使接收信息能够正确被理解。息能够正确被理解。数字通信中，接收端需要数字通信中，接收端需要从收到的连续的
47、数字信号序列中识别出每个字从收到的连续的数字信号序列中识别出每个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方法方法：通常需要在发送信号中周期性地插入标：通常需要在发送信号中周期性地插入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 漏同步概率漏同步概率Pl：同步系统将正确的同步位置：同步系统将正确的同步位置漏过而没有捕捉到。漏同步的主要原因是漏过而没有捕捉到。漏同步的主要原因是噪声的影响，使正确的同步码元变成错误噪声的
48、影响，使正确的同步码元变成错误的码元。的码元。假同步概率假同步概率Pf：当捕捉时同步系统将错误：当捕捉时同步系统将错误的同步位置当作正确的同步位置捕捉到。的同步位置当作正确的同步位置捕捉到。产生假同步的主要原因是由于噪声的影响产生假同步的主要原因是由于噪声的影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 结论：结论：当判定条件放宽时，即当判定条件放宽时，即m增大时，漏增大时，漏同步概率减小，但假同步概率增大。设计时同步概率减小，但假同步概率增大。设计时需折中考虑。需折中考虑。mrrnrrnlppCP0)1(1nmrrnfCP20漏同步概率漏同步概率Pl假同步
49、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.网同步网同步：解决通信网的时钟同步问题。解决通信网的时钟同步问题。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：单向通信系统单向通信系统：一般由接收设备调整自已的时：一般由接收设备调整自已的时钟，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 异步网异步网或或准同步网准同步网：容许各站的时钟有误差，：容许各站的时钟有误差，但是通过调整码元速率的办法使全网能够协但是通过调整码元速率的办法使全网能够协调工作。调工作。第第13章章 同步原理同步原理
