云南民族大學(xué)教案課程名稱:通信原理任課教師:王霞職稱:講師課程性質(zhì):專業(yè)必修課授課學(xué)期:大學(xué)三年級下學(xué)期云南民族大學(xué)教案。程的性質(zhì)、目的與任務(wù)的聯(lián)系(三)與《現(xiàn)代通信技術(shù)》的分工析現(xiàn)代通信系統(tǒng)、通信網(wǎng)的組成、關(guān)鍵技術(shù)和解發(fā)展。特點(一)基本概念的工作原理與系統(tǒng)性能的分析并重；(二)理論學(xué)習(xí)與工程計算的訓(xùn)練相結(jié)合；(三)實驗課程是重要的實踐環(huán)節(jié)。(一)掌握通信系統(tǒng)的一般組成，工作原理，系統(tǒng)性能分析方法及相應(yīng)的指標。(二)通過習(xí)題課及平時作業(yè)，掌握必要的分析方法和工程計算能力。(三)通過實驗課提高實驗水平，培養(yǎng)工程測試的能力。。波。波般模型信息源(簡稱信源)：把各種消息轉(zhuǎn)換成原始電信號，如麥克風(fēng)。信源可分為模擬在信道中傳輸?shù)男盘?。：：已調(diào)信號(帶通信號)。自不同信源的信號綜合到一起傳輸重量輕按調(diào)制方式分類：基帶傳輸系統(tǒng)和帶通(調(diào)制)傳輸系統(tǒng)按工作波段分類：長波通信、中波通信、短波通信……單工通信：消息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞桨腚p工通信：通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時收發(fā)的工作方式全雙工通信：通信雙方可同時進行收發(fā)消息的工作方式：不需要字符同步措施缺點：需要n條通信線路，成本高節(jié)省線路鋪設(shè)費用字符同步措施信、專線通信和網(wǎng)通信算算最(1)強調(diào)課程的重要性，結(jié)合生活中通信技術(shù)的發(fā)展歷程，如從模擬通信到(2)提出學(xué)習(xí)要求，介紹學(xué)習(xí)方法，灌輸主動學(xué)習(xí)的思想，其目的是為了讓學(xué)生少走彎路，提高學(xué)習(xí)效率，讓學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，同時樹立終身學(xué)習(xí)的思想；(3)介紹課程考核方法，注重過程考核，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。云南民族大學(xué)教案1、離散信源的信息量、平均量(熵)的計算；。、實例教學(xué)法0第一章緒論1.4信息及其度量信息：是消息中包含的有效內(nèi)容如何度量離散消息中所含的信息量?關(guān)。關(guān)上例表明：消息所表達的事件越不可能發(fā)生，信息量就越大。1.5通信系統(tǒng)主要性能指標通信系統(tǒng)的主要性能指標：有效性和可靠性1、有效性：指傳輸一定信息量時所占用的信道資源(頻帶寬度和時間間隔)，或者T或5、頻帶利用率：定義為單位帶寬(1赫茲)內(nèi)的傳輸速率，即或的、電信發(fā)明史3.數(shù)字信號、模擬信號，基帶信號、已調(diào)信號(帶通信號、頻帶信號)。云南民族大學(xué)教案Cn的特點和意義；傅里葉變換、實例教學(xué)法-3章確知信號2.1確知信號的類型1、周期性功率信號頻譜(函數(shù))的定義存在復(fù)數(shù)共軛關(guān)系，即Cn的模偶對稱，相位奇對稱。云南民族大學(xué)教案2.2.4功率信號的功率譜密度將定義為信號的功率譜密度P(f)，即云南民族大學(xué)教案2.3確知信號的時域性質(zhì)2.3.2功率信號的自相關(guān)函數(shù)。云南民族大學(xué)教案2.隨機過程的數(shù)字特性(均值、方差、相關(guān)函數(shù))；2、隨機過程的數(shù)字特性(均值、方差、相關(guān)函數(shù))的計算及關(guān)系推導(dǎo)；3-1隨機過程的基本概念211在一個固定時刻t上，不同樣本的取值{i(t),i=1,2,…,n}是一個隨11設(shè)ξ(t)表示一個隨機過程，則它在任意時刻t1的值ξ(t)是一個隨機變量，1的數(shù)字特征1、均值(數(shù)學(xué)期望)：ttttxttxtttt由于1是任取的，所以可以把1直接寫為t，xtt1線的擺動中心:方差常記為2(t)。這里也把任意時刻t直接寫成了t。11212是兩個變量t和t的確定函數(shù)。12式中a(t)a(t)－在t和t時刻得到的ξ(t)的均值1212系21212云南民族大學(xué)教案、實例教學(xué)法的定義1(2)自相關(guān)函數(shù)只與時間間隔τ有關(guān)。把同時滿足(1)和(2)的過程定義為廣義平穩(wěn)隨機過程。顯然，嚴平穩(wěn)隨機過程在通信系統(tǒng)中所遇到的信號及噪聲，大多數(shù)可視為平穩(wěn)的隨機過程。因此，研問題的提出：我們知道，隨機過程的數(shù)字特征(均值、相關(guān)函數(shù))是對隨機過(均為統(tǒng)計平均)完全可由隨機過程中的任一實現(xiàn)的時間平均值來代替。各態(tài)歷經(jīng)性條件能狀態(tài)。因此，在求解各種統(tǒng)計平均(均值或自相關(guān)函數(shù)等)時，無需作無限多次平穩(wěn)過程自相關(guān)函數(shù)的定義：同前平穩(wěn)過程自相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)否具有各態(tài)歷經(jīng)性。一開始學(xué)習(xí)的時候?qū)W生對狹義平穩(wěn)和廣義平穩(wěn)的定義掌握不云南民族大學(xué)教案3、隨機過程的總(平均)功率、實例教學(xué)法率譜密度TT以上關(guān)系稱為維納-辛欽關(guān)系。它在平穩(wěn)隨機過程的理論和應(yīng)用中是一個非常重要關(guān)系式。給出了過程平均功率的計算法。3.3高斯隨機過程(正態(tài)隨機過程)如果隨機過程(t)的任意n維(n=1,2,...)分布均服從正態(tài)分布，則稱它為正|B|－行列式|B|中元素bjk的代數(shù)余因子jkb－為歸一化協(xié)方差函數(shù)，即jk如果高斯過程在不同時刻的取值是不相關(guān)的，即對所有j豐k，有b=0，則以云南民族大學(xué)教案、實例教學(xué)法令及式中－誤差函數(shù)，可以查表求出其值。3.4平穩(wěn)隨機過程通過線性系統(tǒng)確知信號通過線性系統(tǒng)(復(fù)習(xí))式中v－輸入信號，v－輸出信號ioiP()－功率譜密度；i求輸出過程(t)的統(tǒng)計特性，即它的均值、自相關(guān)函數(shù)、功率譜以及概率分布。輸o輸出過程(t)的功率譜密度：o輸出過程(t)的概率分布：如果線性系統(tǒng)的輸入過程是高斯型的，則系統(tǒng)的輸出過o云南民族大學(xué)教案式中，a(t)－隨機包絡(luò)，(t)－隨機相位o－中心角頻率c顯然，a(t)和(t)的變化相對于載波cosot的變化要緩慢得多。cξ(t)的統(tǒng)計特性由a(t)和(t)或(t)和(t)的統(tǒng)計特性確定。若ξ(t)的統(tǒng)cscs計特性已知，則a(t)和(t)或(t)和(cs3.5.1(t)和(t)的統(tǒng)計特性cs一個均值為零的窄帶平穩(wěn)高斯過程ξ(t)，它的同相分量(t)和正交分量c(t)同樣是平穩(wěn)高斯過程，而且均值為零，方差也相同。此外，在同一時刻上得s3.5.2a(t)和(t)的統(tǒng)計特性布是瑞利分布，相位(t)的一維分布是均勻分布，并且就一維分布而言，a(t)與(t)是統(tǒng)計獨立的，即有3.6正弦波加窄帶高斯噪聲c－稱為廣義瑞利分布，又稱萊斯(Rice)分布。包絡(luò)概率密度函數(shù)?(z)曲線云云南民族大學(xué)教案、實例教學(xué)法3.7高斯白噪聲和帶限白噪聲率譜密度式中n－正常數(shù)0或由上式可見，白噪聲的功率譜密度被限制在|?|≤f內(nèi)，通常把這樣的噪聲也H功率譜密度和自相關(guān)函數(shù)曲線式中f－中心頻率，B－通帶寬度c通常，帶通濾波器的B<<f，因此稱窄帶濾波器，相應(yīng)地把帶通白高斯噪聲稱c為窄帶高斯白噪聲。平均功率云云南民族大學(xué)教案問題教學(xué)法、實例教學(xué)法4-14.1無線信道頻率－受天線尺寸限制結(jié)構(gòu)對流層：地面上0~10km平流層：約10~60km電離層：約60~400km對于傳播的影響：散射、吸收Hz數(shù)百或數(shù)千千米離層反射機理－由電離層不均勻性引起頻率－30~60MHz距離－1000km以上對流層散射機理－由對流層不均勻性(湍流)引起頻率－100~4000MHz最大距離<600km流星流星余跡散射流星余跡特點－高度80~120km，長度15~40km存留時間：小于1秒至幾分鐘Hz、斷續(xù)傳輸有線信道率分類：階躍型、梯度型式分類：多模光纖、單模光纖本節(jié)課給學(xué)生介紹通信中的有線信道和無線信道，重點介紹了無線信道的分云南民族大學(xué)教案3、隨參信道的3個特點，多徑傳播及其影響；4、恒參信道的幅頻特性H()、相頻特性Q()和群時延特性()的計算和傳輸；段：教學(xué)方法：講授法、討論法、問題教學(xué)法、實例教學(xué)法4-5解密解密加密4.3信道的數(shù)學(xué)模型4.3.1調(diào)制信道模型i4.3.2編碼信道模型－無記憶信道模型P(0/0)=1–P(1/0)P(1/1)=1–P(0/1)4.4信道特性對信號傳輸?shù)挠绊憛⑿诺赖挠绊懢€信道、衛(wèi)星信道…線性系統(tǒng)中無失真條件：振幅~頻率特性：為水平直線時無失真相位~頻率特性：要求其為通過原點的直線，即群時延為常數(shù)時無失真頻率失真：振幅~頻率特性不良引起的，頻率失真、波形畸變、碼間串擾相位失真：相位~頻率特性不良引起的，對語音影響不大，對數(shù)字信號影響大定義：輸入電壓~輸出電壓關(guān)系是非線性的。。距傳播、散射傳播…化；時延隨時間變化多徑效應(yīng)：信號經(jīng)過幾條路徑到達接收端，而且每條路徑的長度(時延)和衰減都其碼元波形的信號、教學(xué)小結(jié)云南民族大學(xué)教案4-74.5信道中的噪聲－例：開關(guān)火花、電臺輻射頻率范圍：均勻分布在大約0~1012Hz。T－熱力學(xué)溫度(oK)；R－阻值()；B(Hz)。頻譜較寬。電火花就是一種典型的脈沖噪聲。2)窄帶噪聲：來自相鄰電臺或其他電子設(shè)備，其頻譜或頻率位置通常是確知的或窄帶高斯噪聲1)帶限白噪聲：經(jīng)過接收機帶通濾波器過濾的熱噪聲一高斯過程，故此窄帶噪聲又稱窄帶高斯噪聲。n0：以此帶寬作一矩形濾波特性，則通過此特性濾波器4.6信道容量。4.6.1離散信道容量C－每個符號能夠傳輸?shù)钠骄畔⒘孔畲笾礐－單位時間(秒)內(nèi)能夠傳輸?shù)钠骄畔⒘孔畲笾祎123n123mijji量從信息量的概念得知：發(fā)送x時收到y(tǒng)所獲得的信息量等于發(fā)送x前接收端iji對x的不確定程度(即x的信息量)減去收到y(tǒng)后接收端對x的不確定程度。iijiij2i2ij對所有的x和y取統(tǒng)計平均值，得出收到一個符號時獲得的平均信息量iji發(fā)送符號和接收符號有一一對應(yīng)關(guān)系。此時P(x/y)=0；H(x/y)=0。ijtr4.6.2連續(xù)信道容量N－噪聲功率(W)；B－帶寬(Hz)。00由上式可見，連續(xù)信道的容量C和信道帶寬B、信號功率S及噪聲功率譜密度nt0云南民族大學(xué)教案2、單/雙、單歸零/雙歸零、差分、多電平的波形(會畫)和主要特點6-16.1數(shù)字基帶信號及其頻譜特性基本的基帶信號波形1212們的出現(xiàn)是統(tǒng)計獨立的，則該序列可表示為121212212 (等概)時，則沒有離散分量(f-mf)。根據(jù)離散譜可以確定隨機序列是否s別如下圖中的實線和虛線所示密度曲線如下圖中的實線和虛線所示二進制基帶信號的帶寬主要依賴單個碼元波形的頻譜函數(shù)G(f)和G(f)。時間波12SS其中fs=1/Ts,是位定時信號的頻率，它在數(shù)值上與碼元速率R相等。B云南民族大學(xué)教案教學(xué)方法：講授法、討論法、問題教學(xué)法、實例教學(xué)法6-76.2基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型對傳輸用的基帶信號的主要要求:6.2.1傳輸碼的碼型選擇原則中提取定時信號；的變化；具有內(nèi)在的檢錯能力，即碼型應(yīng)具有一定規(guī)律性，以便利用這一規(guī)律性進行宏編譯碼簡單，以降低通信延時和成本。AMI有直流成分，且高、低頻分量少，編譯碼電路簡單，且可利V(3)V與前一個相鄰的非“0”脈沖的極性相同(這破壞了極性交替的規(guī)則，所以VBV時滿足(3)中的兩個要求；V碼后面的傳號碼極性也要交替。1編“0”碼有兩種情況：圖(b)為密勒碼的波形；若兩個“1”碼中間有一個“0”碼時，密勒碼流中出現(xiàn)最云南民族大學(xué)教案106.3數(shù)字基帶信號傳輸與碼間串擾信道信號形成器(發(fā)送濾波器)：壓縮輸入信號頻帶，把傳輸碼變換成適宜于信道信道：信道的傳輸特性一般不滿足無失真?zhèn)鬏敆l件，因此會引起傳輸波形的對信道特性進行均衡，使輸出的基帶波形有利于抽樣判決。的輸出波形進行抽樣判決，以號中提取定時脈沖6.3.2數(shù)字基帶信號傳輸?shù)亩糠治鲚斈Ｐ蚽t令發(fā)送濾波器輸出式中g(shù)(t)－發(fā)送濾波器的沖激響應(yīng)T設(shè)發(fā)送濾波器的傳輸特性為G(ω)，則有總傳輸特性T再設(shè)信道的傳輸特性為C(ω)，接收濾波器的傳輸特性為G(ω)，則基帶傳輸系R為令接收濾波器輸出信號式中，n(t)是加性噪聲n(t)經(jīng)過接收濾波器后輸出的噪聲。Rt例如，為了確定第k個碼元a的取值，首先應(yīng)在t=kT+t0時刻上對r(t)進ksk0k當前碼元a的判決起著干擾的作用，所以稱之為碼間串擾值。k由于a是以概率出現(xiàn)的，故碼間串擾值通常是一個隨機變量。kRS0故當r(kT+t)加到判決電路時，對a取值的判決可能判對也可能判錯。例如，s0kV，則這時判決規(guī)則為：d當r(kT+t0)>Vd時，判a為“1”sk當r(kT+t0)<Vd時，判a為“0”。sk6.4無碼間串擾的基帶傳輸特性6.4.1消除碼間串擾的基本思想在上式中，若讓h[(k-n)Ts+t]在Ts+t、2Ts+t等后面碼元抽樣判決時刻上0006.4.2無碼間串擾的條件令時域條件(這里假設(shè)信道和接收濾波器所造成的延遲t0=0)抽樣，則應(yīng)有下式成立令頻域條件在無碼間串擾時域條件的要求下，我們得到無碼間串擾時的基帶傳輸特性應(yīng)滿足令頻域條件的物理意義區(qū)間內(nèi)，將它們進行疊加，其結(jié)果應(yīng)當為一常數(shù)(不必一定是Ts)。這一過程可以歸述為：一個實際的H(ω)特性若能等效成一個理想(矩形)低通濾6.4.3無碼間串擾的傳輸特性的設(shè)計滿足奈奎斯特第一準則并不是唯一的要求。如何設(shè)計或選擇滿足此準則的H()是令理想低通特性對于帶寬為的理想低通傳輸特性：此基帶系統(tǒng)所能提供的最高頻帶利用率為。故不能實用。令余弦滾降特性為了解決理想低通特性存在的問題，可以使理想低通濾波器特性的邊沿緩慢下降，一種常用的滾降特性是余弦滾降特性，如下圖所示：只要H(ω)在滾降段中心頻率處(與奈奎斯特帶寬相對應(yīng))呈奇對稱的振幅特性，是本節(jié)課的學(xué)習(xí)重點，也是第六章的重點和難云南民族大學(xué)教案116.5基帶傳輸系統(tǒng)的抗噪聲性能圖中n(t)－加性高斯白噪聲，均值為0，雙邊功率譜密度為n/2。0因為接收濾波器是一個線性網(wǎng)絡(luò)，故判決電路輸入噪聲n(t)也是均值為0的平穩(wěn)R高斯噪聲，且它的功率譜密度P(f)為n瞬時值的統(tǒng)計特性可用下述一維概率密度函數(shù)描述RsRR1”碼被判為“0”碼；發(fā)送的“0”碼被判。僅依賴于信號峰值A(chǔ)與噪聲均方根值σ的比值,而與采用什么樣的信號形式無關(guān)。n6.5.2二進制單極性基帶系統(tǒng)0比較雙極性和單極性基帶系統(tǒng)誤碼率可見，當比值A(chǔ)/σ一定時，雙極性基帶n6.6眼圖從示波器顯示的圖形上,觀察碼間干。的接收系統(tǒng)有很大影無碼間串擾基帶系統(tǒng)的抗噪聲性能分析中涉及大量的數(shù)學(xué)推導(dǎo)以及第三章學(xué)云南民族大學(xué)教案3、均衡前、后的峰值失真，迫零均衡器(3抽頭)的抽頭系數(shù)，均衡效果的評價準法6.7部分響應(yīng)和時域均衡kkk-1決結(jié)果，如果{C}序列中某個抽樣值因干擾而發(fā)生差錯，則不但會造成當前恢復(fù)的ka值錯誤，而且還會影響到以后所有的a、a……的正確判決，出現(xiàn)一連串的kk+1k+2應(yīng)的運算稱為相關(guān)運算，所以將下式C=a+akkk-1差錯傳播問題，可以在發(fā)送端相關(guān)編碼預(yù)編碼規(guī)則：b=abkkk-1即a=bbkkk-1相關(guān)編碼：把預(yù)編碼后的{bk}作為發(fā)送濾波器的輸入碼元序列，得到C=b+b－相關(guān)編碼kkk-1[C]mod2=[b+b]mod2=bb=akkk-1kk-1k即a=[C]mod2kk此時，得到了a，但不需要預(yù)先知道a。kk-1kkak-1kkk然后，將預(yù)編碼后的b進行相關(guān)編碼kkkkkk6.7.2時域均衡令時域均衡原理可以證明：如果在接收濾波器和抽樣判決器之間插入一個稱之為橫向濾波器的令均衡準則與實現(xiàn)：通常采用峰值失真和均方失真來衡量。y0信號樣值，所以峰值失真D是碼間串擾最大可能值(峰值)與有用信號樣值之比。點處(即C處)。如果時間參考點選擇在別處，則濾波器輸出的波形形狀是相同的，0最小峰值法——迫零調(diào)整法未均衡前的輸入峰值失真(稱為初始失真)可表示為k0為方便起見，將樣值y也歸一化，且令y=1，則根據(jù)式k0ki000k于零的情況下。這一定理的數(shù)學(xué)意義是，所求的系數(shù){C}應(yīng)該是下式i這個聯(lián)立方程的解的物理意義是：在輸入序列{x}給定時，如果按上式方程組kik零”調(diào)整，所設(shè)計的均衡器稱為“迫零”均衡器。它能保證在D<1時，調(diào)整除C000云南民族大學(xué)教案器3、各種調(diào)器(接收機)原理框圖及各點波形、問題教學(xué)法、實例教學(xué)法7-1進制數(shù)字調(diào)制原理“通-斷鍵控(OOK)”信號表達式a－第N個符號的電平取值，若取n模擬調(diào)制法(相乘器法))7.1.2二進制頻移鍵控(2FSK)云南民族大學(xué)教案7.1.3二進制相移鍵控(2PSK)中，表示第n個符號的絕對相位：n即發(fā)送二進制符號“0”時(a取+1)，e(t)取0相位；發(fā)送二進制符號“1”時n2PSKn2PSKn2PSK，稱為二進制絕對相移方式。方法波形圖中，假設(shè)相干載波的基準相位與2PSK信號的調(diào)制載波的基準相位一致(通定性將會造成解調(diào)出的數(shù)字基帶信號與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好相反，即“1”變7.1.4二進制差分相移鍵控(2DPSK)變換法2DPSK信號的解調(diào)方法之二：差分相干解調(diào)(相位比較)法云南民族大學(xué)教案2、二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能(抗噪性能、帶寬、頻帶利用率)比較；、討論法、問題教學(xué)法、實例教學(xué)法37.2二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能(2ASK)系統(tǒng)的抗噪聲性能x>b時，判為“1”xb時，判為“0”xb時，判為“0”分析模型：只需將相干解調(diào)器(相乘-低通)替換為包絡(luò)檢波器(整流-低通)，即將上式和同步檢測法(即相干解調(diào))的誤碼率公式想比較可以看出：在相同的信噪PSK差分相移鍵控(2DPSK)系統(tǒng)的抗噪聲性能PSK7.3二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較云南民族大學(xué)教案9.1引言.2模擬信號的抽樣9.2.1低通模擬信號的抽樣定理抽樣定理：設(shè)一個連續(xù)模擬信號m(t)中的最高頻率<f，則以間隔時間為HT1/2f的周期性沖激脈沖對它抽樣時，m(t)將被這些抽樣值所完全確定。H即抽樣頻率f應(yīng)不小于f的兩倍。這一最低抽樣速率2f稱為奈奎斯特速率。與此sHH恢復(fù)原信號的方法：從上圖可以看出，當f2f時，用一個截止頻率為f的理想sHH9.2.2帶通模擬信號的抽樣定理設(shè)帶通模擬信號的頻帶限制在f和f之間，如圖所示。LH即其頻譜最低頻率大于f，最高頻率小于f，信號帶寬B=f－f。可以證LHHL明，此帶通模擬信號所需最小抽樣頻率f等于sn－商(f/B)的整數(shù)部分，n=1，2，…；Hk－商(f/B)的小數(shù)部分，0<k<1。H按照上式畫出的f和f關(guān)系曲線示于下圖：sL由于原信號頻譜的最低頻率f和最高頻率f之差永遠等于信號帶寬B，所以當LH0f<B時，有Bf<2B。這時n=1，而上式變成了f=2B(1+k)。故LHssLHssL2B時，有2Bf<3B。這時，n=2，上式變成了f=2B(1+k/2)，故若k從HssLHss由上圖可見，當f=0時，f＝2B，就是低通模擬信號的抽樣情況；當f很大時，LsLf趨近于2B。f很大意味著這個信號是一個窄帶信號。許多無線電信號，例如在無sL樣，無論f是否為B的整數(shù)倍，在理論上，都可以近似地將f取為略大于2B。Hs圖中的曲線表示要求的最小抽樣頻率f，但是這并不意味著用任何大于該值的s.3模擬脈沖調(diào)制令其中脈沖重復(fù)周期(抽樣周期)一般由抽樣定理決定，故只有其他3個參量可以令令脈沖振幅調(diào)制(PAM)脈沖寬度調(diào)制(PDM)脈沖位置調(diào)制(PPM)由上圖看出，若s(t)的周期T(1/2f)，或其重復(fù)頻率f2f，則采用一個截HsH止頻率為f的低通濾波器仍可以分離出原模擬信號。H自然抽樣和平頂抽樣令在上述PAM調(diào)制中，得到的已調(diào)信號m(t)的脈沖頂部和原模擬信號波形相同。這s云南民族大學(xué)教案9-10.4抽樣信號的量化9.4.1量化原理設(shè)模擬信號的抽樣值為m(kT)，其中T是抽樣周期，k是整數(shù)。此抽樣值仍然令是一個取值連續(xù)的變量。若僅用N個不同的二進制數(shù)字碼元來代表此抽樣值的大小，則N個不同的二進制碼元只能代表M=2N個不同的抽樣值。因此，必須將抽量化過程圖令量化一般公式令表示模擬信號抽樣值，m(kT)表示模擬信號抽樣值，m(kT)表示量化后的量化信號值，q,q1是量化后信號的6個可能輸出電平，m,m,…,m,…,m為量12i52i6化區(qū)間的端點。則可以寫出一般公式9.4.2均勻量化令均勻量化的表示式若量化輸出電平q取為量化間隔的中點，則i顯然，量化輸出電平和量化前信號的抽樣值一般不同，即量化輸出電平有誤差。這個誤差常稱為量化噪聲，并用信號功率與量化噪聲之比衡量其對信號影響的大9.4.3非均勻量化M令vN，信號的強度可能隨時間變化(例q如，語音信號)。當信號小時，信號量噪比也小。所以，這種均勻量化器對于小輸在非均勻量化時，量化間隔隨信號抽樣值的不同而變化。信號抽樣值小時，量化實際中，非均勻量化的實現(xiàn)方法通常是在進行量化之前，先將信號抽樣值壓縮再進行均勻量化。這里的壓縮是用一個非線性電路將輸入電壓x變換成輸出電壓令13折線壓縮特性－A律的近似令均勻量化和均勻量化比較令若用13折線法中的(第一和第二段)最小量化間隔作為均勻量化時的量化間時只云南民族大學(xué)教案教學(xué)方法：講授法、討論法、問題教學(xué)法、實例教學(xué)法9-12、9-139.5.1脈沖編碼調(diào)制(PCM)的基本原理把從模擬信號抽樣、量化，直到變換成為二進制符號的基本過程，稱為脈沖編碼令逐次比較法編碼原理?擬抽樣脈沖編成3位二進制編碼ccc。123圖中輸入信號抽樣脈沖電流I由保持電路短時間保持，并和幾個稱為權(quán)值電流的標sww產(chǎn)生的。I的個數(shù)決定于編碼的位數(shù)，現(xiàn)在共有3個不同的I值。因為表示量化值ww1239.5.2自然二進制碼和折疊二進制碼在上表中給出的是自然二進制碼。電話信號還常用另外一種編碼－折疊二進制折疊碼的優(yōu)點令碼位排列方法令234589.5.3電話信號的編譯碼器編碼器給出8位編碼c至c。c為極性碼，其他位表示抽樣的絕對值。181c1云南民族大學(xué)教案§9.6差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM)§9.7增量調(diào)制(△M)1、差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM)的原理和方法；、討論法、問題教學(xué)法、實例教學(xué)法9.6差分脈沖編碼調(diào)制(DPCM)9.6.1預(yù)測編碼簡介預(yù)測編碼的目的：降低編碼的比特率令令線性預(yù)測原理：令線性預(yù)測編碼原理方框圖令假定量化器的量化誤差為零，即e=r，則由此圖可見：kk上式表示m*就等于m。所以，可以把m*看作是帶有量化誤差的抽樣信號m。kkkk和輸入關(guān)系由下列線性方程式?jīng)Q定：式中p－預(yù)測階數(shù)，a－預(yù)測系數(shù)。i上式表明，預(yù)測值m,是前面p個帶有量化誤差的抽樣信號值的加權(quán)和。k的輸入信號相同，即r=r,。所以，此時譯碼器的輸出信號m*,和編碼器中相加kkk器輸出信號m*相同，即等于帶有量化誤差的信號抽樣值m。kkDPCM原理令并傳輸。這相當于在下式a=1，故s,=s*。這時，預(yù)測器就簡化成為一個延遲電路，其延1kk-17增量調(diào)制9.7.1增量調(diào)制原理增量調(diào)制(M)可以看成是一種最簡單的DPCM。當DPCM系統(tǒng)中量化器的量化電令預(yù)測誤差e=m–m,被量化成兩個電平+和－kkk。值稱為量化臺階。這就是說，量化器輸出信號r只取兩個值+或－。因此，r可以用一個二進制符號表示。例如，用“1”kk口kk實用方案：在實用中，為了簡單起見，通常用一個積分器來代替上述“延遲相加口預(yù)測誤差e(t)被周期為T的抽樣沖激序列6(t)抽樣。若抽樣值為負值，則判決輸sT波形圖令碼元就使其輸出降低，這樣就可以恢復(fù)出圖中的階梯形電壓。這個階梯電壓通過低通濾波器平滑后，就得到十分接近編碼器原輸入的模擬信號。十、教學(xué)小結(jié)帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)PCM的原理，并對PCM、△M、DPCM進行比較記憶。云南民族大學(xué)教案0P(0)+P(1)=1若此通信系統(tǒng)的基帶截止頻率小于f，則根據(jù)低通信號抽樣定H理，接收噪聲電壓可以用其抽樣值表示，抽樣速率要求不小于其奈奎斯特速率2f。HH2k。k。20“最佳”的準則：錯誤概率最小式中P=P(0/1)－發(fā)送“1”時，收到“0”的條件概率；P=P(1/0)－發(fā)送“0”時，收到“1”的條件概率；上面這兩個條件概率稱為錯誤轉(zhuǎn)移概率。按照上述分析，接收端收到的每個碼101001。當這兩個區(qū)域的邊界r0確定。當這兩個區(qū)域的邊界r0確定0011在判決邊界確定之后，按照接收矢量r落在區(qū)域A應(yīng)判為收到的是“0”的判決準0若云南民族大學(xué)教案信號。st度為01準則式，經(jīng)過簡化，得到0則判為發(fā)送碼元是s(t)。將上兩式的兩端分別取對數(shù)，得到若101，即若0101的誤碼率最佳接收機中，若st01誤判決。所以若將r(t)=s(t)+n(t)代入上式，則上式成立的概率就是在發(fā)送101最佳接收機的性能比較云南民族大學(xué)教案n00和噪聲兩部分時，濾波器的輸出電壓y(t)中也包含相應(yīng)的輸出信號s(t)和輸出噪oo由0利用施瓦茲不等式求r的最大值0若時，上式的等號成立，即得到最大輸出信噪比2E/n。0性。它等于信號碼元頻譜的復(fù)共軛(除了常數(shù)因子外)。故稱此濾波器為匹配濾波器。間軸上(向右)平移了t。0上式的條件說明，接收濾波器輸入端的信號碼元s(t)在抽樣時刻t之后必須為零。00上式表明，匹配濾波器輸出信號碼元波形是輸入信號碼元波形的自相關(guān)函數(shù)的0中。云南民族大學(xué)教案TRfTR的條件之后，如何設(shè)計G(f)、C(f)和G(f)，以使系統(tǒng)在加性白色高斯噪聲條件下TR誤碼率最小。將消除了碼間串擾并且噪聲最小的基帶傳輸系統(tǒng)稱為最佳基帶傳設(shè)計最佳基帶傳輸系統(tǒng)的方法Cf所以，在系統(tǒng)件假設(shè)信道傳輸函數(shù)C(f)=1。于是，基帶系統(tǒng)的傳輸特性變?yōu)镠(f)=TR上式中G(f)雖然表示發(fā)送濾波器的特性，但是若傳輸系統(tǒng)的輸入為沖激脈沖，TT現(xiàn)在，將分析在H(f)按照消除碼間串擾的條件確定之后，如何設(shè)計G(f)和TG(f)，以使系統(tǒng)在加性白色高斯噪聲條件下誤碼率最小。RR信號頻譜S(f)的復(fù)共軛?，F(xiàn)在，信號的頻譜就是發(fā)送濾波器的傳輸函數(shù)G(f)，所T匹配濾波器的傳輸函數(shù)即必須是實數(shù)。因此，上式可以寫為的條件為d上式是在理想信道中，消除碼間串擾條件下，二進制雙極性基帶信號傳輸?shù)淖罴鸦鶐鬏斚到y(tǒng)TRRTTRTTTR云南民族大學(xué)教案o信道分類：從差錯控制角度看令突發(fā)信道：錯碼是成串集中出現(xiàn)的令混合信道：既存在隨機錯碼又存在突發(fā)錯碼差錯控制技術(shù)的種類令檢錯重發(fā)令前向糾錯令反饋校驗令檢錯刪除碼：常稱為糾錯編碼令不同的編碼方法，有不同的檢錯或糾錯能力。k數(shù)量令理論上，差錯控制以降低信息傳輸速率為代價換取提高傳輸可靠性。后發(fā)送端等待接收端的確認(ACK)答復(fù)，然后再送數(shù)據(jù)組，接收端對于每個接收到的數(shù)據(jù)組都發(fā)回確認(ACK)或否認識在發(fā)送端，輸入的信息碼元在編碼器中被分組編碼(加入監(jiān)督碼元)后，除了舉例說明如下?！?00”＝晴“011”＝云“101”＝陰“110”＝雨。。上面這種編碼只能檢測錯碼，不能糾正錯碼。例如，當接收碼組為禁用碼組“100”在“1”位，從而糾正為“000”(晴)。因為“111”(雨)發(fā)生任何一位錯碼時都不個，則存在兩種可能令分組碼的符號：(n,k)令分組碼的碼重和碼距。距離。0例如，上面的編碼的最小碼距d=2。03碼距概念在此圖中就對應(yīng)于各頂點之間沿立方體各邊行走的幾何距離。碼距和檢糾錯能力的關(guān)系00同理，若一種編碼的最小碼距為d，則將能檢測(d-1)個錯碼。反之，若00要求檢測e個錯碼，則最小碼距d至少應(yīng)不小于(e+1)。00近現(xiàn)實，比較容易理解，學(xué)生掌握得很好。云南民族大學(xué)教案能噪比E/n=10.5dB。在采用這種編碼時，約需要信噪比7.5dB，圖中D點。b0b0B令奇偶監(jiān)督碼分為奇數(shù)監(jiān)督碼和偶數(shù)監(jiān)督碼兩種，兩者的原理相同。在偶數(shù)監(jiān)nn00n1n20…a1a2………c……a11a21…am1c1a10a20am0c0圖中a1a2…am為m行奇偶監(jiān)督碼中的m個監(jiān)督位。cc…cc為按列000n-1n-2101恒比碼的主要優(yōu)點是簡單和適于用來傳輸電傳機或其他鍵盤設(shè)備產(chǎn)生的1正反碼的編碼：令令令令令反碼的解碼令令令校驗碼組和錯碼的關(guān)系全為“0”反云南民族大學(xué)教案1、線性分組碼的生成(G)矩陣、監(jiān)督(H)矩陣和糾錯(S)矩陣；S=B·H^T和糾(檢)錯；授法、討論法、問題教學(xué)法、實例教學(xué)法令線性分組碼：按照一組線性方程構(gòu)成的分組碼。位錯碼且編碼效率較高的一種線性分組碼在偶數(shù)監(jiān)督碼中，由于使用了一位監(jiān)督位a，它和信息位a…a一起構(gòu)成0n-11n1n20算n1n20若監(jiān)督位增加一位，即變成兩位，則能增加一個類似的監(jiān)督關(guān)系式。由于求2r1n或2rk+r+10的一般原理明碼的例子有|654264306430它改寫為6543210||「a]665a4a3a2a100=|(模2)上式還可以簡記為H.AT=0T或A=[aaaaaaa]6543210A.HT=0=[000]a2654r(a=a由a由a0