電信傳輸技術(shù)第三章

電信傳輸技術(shù)第三章第1頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月信息在信道中傳輸，可以采用多種方式。按信息傳送的方向與時(shí)間關(guān)系，可以分為單工傳輸、半單工傳輸和全雙工傳輸；按數(shù)字信號(hào)碼元的排列方式，可以分為串行傳輸和并行傳輸；同步傳輸和異步傳輸。3.1信息傳輸方式第2頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.1.1單工、半單工和全雙工傳輸單工傳輸是指兩個(gè)通信終端之間的信號(hào)（信息）只能在一個(gè)方向進(jìn)行傳輸，如圖3-1（a）所示。半雙工傳輸方式是指通信雙方都能收發(fā)信息，但不能同時(shí)進(jìn)行收和發(fā)的工作方式，如圖3-1（b）所示。全雙工傳輸是指通信雙方可同時(shí)進(jìn)行雙向傳輸信息的工作方式，如圖3-1（c）所示。第3頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-1傳輸方式示意圖第4頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.1.2串行傳輸和并行傳輸并行傳輸是將代表信息的數(shù)字信號(hào)碼元序列分割成兩路或兩路以上的數(shù)字信號(hào)序列同時(shí)在信道上傳輸，則稱為并行傳輸通信方式，如圖3-2（a）所示。串行傳輸是將代表信息的數(shù)字信號(hào)碼元序列按時(shí)間順序一個(gè)接一個(gè)地在信道中傳輸，如圖3-2（b）所示。圖3-2并行和串行傳輸方式第5頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.1.3同步傳輸和異步傳輸1.異步傳輸

這種方式以字符為傳輸單位，傳送的字符之間有無(wú)規(guī)律的間隔，這樣就有可能使接收設(shè)備不能正確接收數(shù)據(jù)，因?yàn)槊拷邮胀暌粋€(gè)字符之后都不能確切地知道下一個(gè)將被接收的字符將從何時(shí)開(kāi)始。因此，需要在每個(gè)字符的頭、尾各附加一個(gè)比特位起始位和終止位，用來(lái)指示一個(gè)字符的開(kāi)始和結(jié)束。起始位一般為“0”占一位，終止位為“1"，長(zhǎng)度可以是1位、1.5位或2位，如圖3-3(a)所示。第6頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3-3(a)異步傳輸?shù)?頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.同步傳輸

在同步傳輸方式中，發(fā)送方以固定的時(shí)鐘節(jié)拍發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)，收方以與發(fā)端相同的時(shí)鐘節(jié)拍接收數(shù)據(jù)。而且，收發(fā)雙方的時(shí)鐘信號(hào)與傳輸?shù)拿恳晃粐?yán)格對(duì)應(yīng)，以達(dá)到位同步。在開(kāi)始發(fā)送一幀數(shù)據(jù)前需發(fā)送固定長(zhǎng)度的幀同步字符，然后再發(fā)送數(shù)據(jù)字符，發(fā)送完畢后再發(fā)送幀終止字符，于是可以實(shí)現(xiàn)字符和幀同步，如圖3-3（b）所示。3-3(b)同步傳輸?shù)?頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2數(shù)字基帶傳輸基帶（baseband）是指未經(jīng)調(diào)制變換的信號(hào)所占的頻帶。

數(shù)字基帶傳輸是把二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)以電脈沖的形式在實(shí)線電路上進(jìn)行傳輸，信號(hào)不經(jīng)過(guò)調(diào)制，但需要進(jìn)行碼型變換。

數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖3-4所示。它由脈沖形成器、發(fā)送濾波器、信道、接收濾波器、抽樣判決器與碼元再生器組成。為了保證系統(tǒng)可靠有序地工作，還應(yīng)有同步系統(tǒng)。第9頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-4數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)第10頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-4所示系統(tǒng)中各部分的作用如下：終端（如計(jì)算機(jī)）一般送來(lái)的“0”、“1”代碼序列為單極性碼。脈沖形成器的作用是把單極性碼變換為雙極性碼或其它形式適合于信道傳輸?shù)摹⒉⒖商峁┩蕉〞r(shí)信息的碼型。發(fā)送濾波器的作用是把它變換為比較平滑的波形。信道通常采用電纜、架空明線等。接收濾波器的作用是濾除帶外噪聲并對(duì)已接收的波形均衡，以便抽樣判決器正確判決。抽樣判決器首先對(duì)輸出的信號(hào)在規(guī)定的時(shí)刻進(jìn)行抽樣，獲得抽樣值序列，然后對(duì)抽樣值進(jìn)行判決，以確定各碼元是“1”碼還是“0”碼。碼元再生電路的作用是對(duì)判決器的輸出“0”、“1”進(jìn)行原始碼元再生，以獲得與輸入波形相應(yīng)的脈沖序列第11頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.1數(shù)字基帶信號(hào)的碼型和常用波形對(duì)傳輸用的基帶信號(hào)提出兩點(diǎn)主要要求：（1）對(duì)各種碼型的要求，期望將原始信息符號(hào)編制成適合于傳輸用的碼型；（2）對(duì)所選碼型的電波形要求，期望電波形適宜于在信道中傳輸。

前一問(wèn)題是傳輸碼型的選擇；后一問(wèn)題是基帶波形的選擇。這兩個(gè)問(wèn)題既有獨(dú)立性又相互聯(lián)系。第12頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.基帶信號(hào)的碼型為適應(yīng)信道的傳輸特性及接收端再生恢復(fù)數(shù)字信號(hào)的需要，基帶傳輸信號(hào)碼型設(shè)計(jì)應(yīng)考慮如下一些原則：（1）對(duì)于頻帶低端受限的信道傳輸，線路碼型中不含有直流分量，且低頻分量較少。（2）便于從相應(yīng)的基帶信號(hào)中提取定時(shí)同步信息。（3）信號(hào)中高頻分量盡量少，以節(jié)省傳輸頻帶并減少碼間串?dāng)_。（4）所選碼型應(yīng)具有糾錯(cuò)、檢錯(cuò)能力。（5）碼型變換設(shè)備要簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。并不是所有的基帶信號(hào)碼型都適合在信道中傳輸，往往是根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。常用的適合在信道中傳輸?shù)膫鬏敶a型有AMI碼、HDB3碼、PST碼、雙相碼、密勒（Miller）碼、CMI碼等第13頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.基帶信號(hào)的波形（1）帶寬不受限的脈沖波形在帶寬不受限的情況下，即信道的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于碼元傳輸速率時(shí)，采用的脈沖波形大多為矩形脈沖。（2）帶寬受限的脈沖波形矩形脈沖由于上升和下降是突變的，其低頻分量和高頻成分比較豐富，占用頻帶也比較寬。如果信道帶寬有限，采用以矩形脈沖為基礎(chǔ)的碼型進(jìn)行傳輸就不合適，而需要采用更適合于信道傳輸?shù)牟ㄐ危┤绮捎米兓容^平滑的以升余弦脈沖為基礎(chǔ)的脈沖波形。第14頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.2數(shù)字基帶信號(hào)的功率譜對(duì)于基帶信號(hào)的功率譜來(lái)說(shuō)，包括兩個(gè)部分：連續(xù)譜和離散譜分量。其連續(xù)譜總是存在的，在某些情況下可能沒(méi)有離散譜分量。圖3-5給出了幾種數(shù)字基帶信號(hào)的功率譜。需要注意的是，圖中畫(huà)出的只是正頻譜域部分，負(fù)頻譜域部分省略未畫(huà)。通過(guò)頻譜分析可以弄清楚信號(hào)傳輸中一些很重要的問(wèn)題。比如信號(hào)中有沒(méi)有直流成分、有沒(méi)有可供提取同步信號(hào)用的離散分量以及根據(jù)它的連續(xù)譜可以確定基帶信號(hào)的帶寬。第15頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-5幾種數(shù)字基帶信號(hào)的功率譜第16頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由上圖可見(jiàn)：（1）單極性碼既有連續(xù)譜，也有離散譜；雙極性碼只有連續(xù)譜，沒(méi)有離散譜。（2）定義基帶信號(hào)的帶寬為其連續(xù)譜的第一零點(diǎn)帶寬，即。其中，為基帶信號(hào)的碼元寬度（），為歸零碼寬度（脈沖寬度），為占空比。第17頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例【3.2-1】已知某數(shù)字基帶信號(hào)的碼元速率為1000Baud，其碼型為占空比為50%的單極性歸零碼如圖3-6所示。求該基帶信號(hào)的帶寬。圖3-6單極性不歸零碼第18頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.3數(shù)字基帶信號(hào)的傳輸1.碼間串?dāng)_

數(shù)字基帶信號(hào)通過(guò)基帶傳輸系統(tǒng)時(shí)，由于系統(tǒng)（主要是信道）傳輸特性不理想，或者由于信道中加性噪聲的影響，使收端脈沖展寬，延伸到鄰近碼元中去，從而造成對(duì)鄰近碼元的干擾，我們將這種現(xiàn)象稱為碼間串?dāng)_。如圖3-7所示。第19頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-7基帶傳輸中的碼間串?dāng)_碼間串?dāng)_對(duì)基帶傳輸?shù)挠绊懯牵阂滓鹋袥Q電路的誤操作，造成誤碼。所以我們要研究數(shù)字基帶系統(tǒng)如何消除碼間串?dāng)_。第20頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.無(wú)碼間串?dāng)_的基帶傳輸特性

在假設(shè)信道和接收濾波器所造成的延遲t0=0時(shí)，無(wú)碼間串?dāng)_的基帶系統(tǒng)沖激響應(yīng)應(yīng)滿足下式的值除時(shí)不為零外，其他所有抽樣點(diǎn)均為零。第21頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月其對(duì)應(yīng)的基帶傳輸特性應(yīng)滿足的頻域條件上式稱為奈奎斯特第一準(zhǔn)則。它為我們確定某基帶系統(tǒng)是否存在碼間串?dāng)_提供了理論依據(jù)。上式還可以寫(xiě)為：其中，

第22頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.無(wú)碼間串?dāng)_的理想低通濾波器理想低通濾波器其傳輸函數(shù)為：其對(duì)應(yīng)的沖激響應(yīng)為：第23頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（a）傳輸特性(b)沖激響應(yīng)圖3-8理想低通系統(tǒng)符合奈奎斯特第一準(zhǔn)則的、最簡(jiǎn)單的傳輸特性是理想低通濾波器的傳輸特性，如圖3-8所示，第24頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在圖3-8所示的理想基帶傳輸系統(tǒng)中，稱截止頻率：為奈奎斯特帶寬。稱

為系統(tǒng)傳輸無(wú)碼間串?dāng)_的最小碼元間隔，即奈奎斯特間隔。相應(yīng)地，稱它是系統(tǒng)的最大碼元傳輸速率。為奈奎斯特速率當(dāng)碼元速率

時(shí)系統(tǒng)無(wú)碼間干擾。第25頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-9所示理想基帶系統(tǒng)的頻帶利用率為（Baud/Hz）

顯然，理想低通傳輸函數(shù)的頻帶利用率為2Baud/Hz。這是最大的頻帶利用率，因?yàn)槿绻到y(tǒng)用高于的碼元速率傳送信碼時(shí)，將存在碼間串?dāng)_。若降低傳碼率，則系統(tǒng)的頻帶利用率將相應(yīng)降低。第26頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.無(wú)碼間串?dāng)_的滾降系統(tǒng)滾降特性的構(gòu)成如圖3-9所示。圖3-9滾降特性的構(gòu)成滾降系數(shù)為其中是無(wú)滾降時(shí)的截止頻率，為滾降部分的截止頻率。顯然，

第27頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月具有滾降系數(shù)的余弦滾降特性可表示成而相應(yīng)的沖激響應(yīng)為第28頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月引入滾降系數(shù)后，系統(tǒng)的帶寬為：此系統(tǒng)無(wú)碼間干擾的碼速率為：無(wú)碼間干擾的最大碼速率為：此時(shí)，系統(tǒng)的最大頻帶利用率為：在實(shí)際系統(tǒng)中，常采用具有升余弦頻譜特性的傳輸函數(shù)，其時(shí)域波形的“尾巴”衰減快，而且易于實(shí)現(xiàn)，缺點(diǎn)是頻帶利用率低。時(shí)，頻帶利用率為1Baud/Hz。

當(dāng)?shù)?9頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例【3.2-2】已知碼元速率為64kBaud，若采用的升余弦滾降頻譜信號(hào)，求（1）求信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式；（2）畫(huà)出它的頻譜圖（3）求傳輸帶寬；（4）求頻帶利用率第30頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.部分響應(yīng)系統(tǒng)奈奎斯特第一準(zhǔn)則指出：基帶傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)成理想低通特性時(shí)，按帶寬的兩倍速率傳輸碼元，不僅能消除碼間串?dāng)_，還能實(shí)現(xiàn)極限頻帶利用率。部分響應(yīng)波形是一種既使頻帶利用率高，又使“尾巴”衰減大、收斂快的傳輸波形。形成部分響應(yīng)波形的技術(shù)稱為部分響應(yīng)技術(shù)，利用這類波形的傳輸系統(tǒng)稱為部分響應(yīng)系統(tǒng)。部分響應(yīng)技術(shù)是有控制地在某些碼元的采樣時(shí)刻引入碼間串?dāng)_，這樣做能夠改變數(shù)字脈沖序列的頻譜分布，降低對(duì)定時(shí)精度的要求，同時(shí)達(dá)到壓縮傳輸頻帶，提高頻帶利用率的目的。當(dāng)然，這些優(yōu)點(diǎn)的獲取是以犧牲可靠性為代價(jià)的。第31頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.眼圖為了衡量數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，在實(shí)驗(yàn)室中，通常用示波器觀察接收信號(hào)波形的方法來(lái)分析碼間串?dāng)_和噪聲對(duì)系統(tǒng)性能的影響，這就是眼圖分析法。具體的做法是：用一個(gè)示波器跨接在接收濾波器的輸出端，然后調(diào)整示波器掃描周期，使示波器水平掃描周期與接收碼元的周期同步，這時(shí)示波器屏幕上看到的圖形很像人的眼睛，故稱為“眼圖”。第32頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.均衡技術(shù)在接收端抽樣判決器之前插入一種可調(diào)濾波器，將能減少碼間串?dāng)_的影響，甚至使實(shí)際系統(tǒng)的性能十分接近最佳系統(tǒng)性能。這種對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正的過(guò)程稱為均衡。實(shí)現(xiàn)均衡的濾波器稱為均衡器。均衡分為頻域均衡和時(shí)域均衡。時(shí)域均衡是一種能使數(shù)字基帶系統(tǒng)中碼間串?dāng)_減到最小程度的行之有效的技術(shù)，比較直觀且易于理解，在高速數(shù)據(jù)傳輸中得以廣泛應(yīng)用第33頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.2.4數(shù)字基帶信號(hào)的擾碼與解擾在數(shù)字基帶傳輸碼設(shè)計(jì)中，減少連“0”（或連“1”碼）以保證位定時(shí)恢復(fù)質(zhì)量是數(shù)字基帶信號(hào)傳輸中的一個(gè)重要問(wèn)題。將二進(jìn)制數(shù)字信息先作“隨機(jī)化”處理，變?yōu)閭坞S機(jī)序列，也能限制連“0”碼（或連“1”碼）的長(zhǎng)度，這種“隨機(jī)化”處理常稱為“擾碼”。在接收端解除這種“擾亂”的過(guò)程稱為“解擾”。完成“擾碼”和“解擾”的電路相應(yīng)地稱為擾碼器和解擾器。第34頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月采用擾碼技術(shù)的數(shù)字傳輸系統(tǒng)如圖3-11所示。在發(fā)送端用擾碼器來(lái)改變?cè)紨?shù)字信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性，而接收端用解擾器恢復(fù)出原始數(shù)字信號(hào)。3-11采用擾碼技術(shù)的數(shù)字傳輸系統(tǒng)第35頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.m序列的產(chǎn)生和性質(zhì)m序列是最常用的一種偽隨機(jī)序列。它是最長(zhǎng)線性反饋移位寄存器序列的簡(jiǎn)稱。偽隨機(jī)序列（又稱PN碼）有如下的特點(diǎn)：①具有類似于隨機(jī)噪聲的一些統(tǒng)計(jì)特性；②便于重復(fù)和產(chǎn)生（由數(shù)字電路產(chǎn)生）；③周期序列（經(jīng)濾波等處理后）。第36頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）m序列發(fā)生器的電路模型m級(jí)線性反饋移位寄存器的輸出序列是一個(gè)周期序列，其周期長(zhǎng)短由移位寄存器的級(jí)數(shù)、線性反饋邏輯和初始狀態(tài)決定。但在產(chǎn)生最長(zhǎng)線性反饋移位寄存器序列時(shí)，只要初始狀態(tài)非全“0”即可，關(guān)鍵在于具有合適的線性反饋邏輯。圖中表示反饋線的兩種可能連接狀態(tài)表示連接線通,第級(jí)輸出加入反饋中；表示連接斷開(kāi),第級(jí)輸出未參加反饋；第37頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-12m級(jí)線性反饋移位寄存器一般形式的線性反饋邏輯表達(dá)式為：第38頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）m級(jí)線性反饋移位寄存器抽頭的選取要用m級(jí)移位寄存器來(lái)產(chǎn)生m序列，關(guān)鍵在于選擇哪幾級(jí)移位寄存器作為反饋。在數(shù)學(xué)上特征多項(xiàng)式可以反應(yīng)出線性移位寄存器的抽頭規(guī)律，又稱為抽頭多項(xiàng)式。本原多項(xiàng)式要滿足以下3個(gè)條件，就能產(chǎn)生m序列：是不能再分解因式；①

②可整除；不可整除③

若加減法的運(yùn)算是模2的，則的倒量為：就代表所產(chǎn)生的m序列。注意，這種倒量關(guān)系實(shí)質(zhì)是進(jìn)行多項(xiàng)式的除法運(yùn)算。第39頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.擾碼與解擾的基本原理圖3-13（a）給出一個(gè)擾亂器原理圖，圖3-13（b）為相應(yīng)的解擾器。圖中用運(yùn)算符號(hào)D表示經(jīng)過(guò)一次移位，在時(shí)間上延遲一個(gè)碼元時(shí)間。圖3-13擾亂器與解擾器第40頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.擾碼器與解擾器的基本結(jié)構(gòu)圖3-14給出了基本擾碼器和解擾器的一般結(jié)構(gòu)。它由n級(jí)移位寄存器組成，其中代表相應(yīng)位置上的反饋狀態(tài)。表示第i級(jí)有反饋；表示無(wú)反饋。各系數(shù)不同就構(gòu)成不同的擾碼器。圖3-14擾碼器和解擾器的一般結(jié)構(gòu)第41頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3數(shù)字頻帶傳輸數(shù)字調(diào)制是指基帶信號(hào)是數(shù)字信號(hào)、載波為正弦波的調(diào)制。數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸是用載波信號(hào)的某些離散狀態(tài)來(lái)表征所傳送的信息，在接收端對(duì)載波信號(hào)的離散調(diào)制參量進(jìn)行檢測(cè)。數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸信號(hào)也稱為鍵控信號(hào)。根據(jù)已調(diào)信號(hào)參數(shù)改變類型的不同，數(shù)字調(diào)制可以分為幅移鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）。其中幅移鍵控屬于線性調(diào)制，而頻移鍵控屬于非線性調(diào)制。第42頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3.1二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制1.二進(jìn)制幅移鍵控（2ASK）二進(jìn)制幅移鍵控（2ASK）是指高頻載波的幅度受調(diào)制信號(hào)的控制，而頻率和相位保持不變。也就是說(shuō)，用二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的“1”和“0”控制載波的通和斷，所以又稱通—斷鍵控OOK（On—OffKeying）。第43頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）2ASK信號(hào)的波形及實(shí)現(xiàn)2ASK信號(hào)可以表示為數(shù)字基帶信號(hào)與載波相乘。一個(gè)典型的2ASK信號(hào)時(shí)間波形如圖3-15所示（圖中載波頻率在數(shù)值上是碼元速率的3倍）。一個(gè)正弦型圖3-152ASK信號(hào)波形第44頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2ASK信號(hào)的實(shí)現(xiàn)方法有兩種：模擬調(diào)制法和鍵控法。如圖3-16所示。圖3-162ASK信號(hào)的實(shí)現(xiàn)第45頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）2ASK信號(hào)的功率譜及帶寬當(dāng)S(t)為0、1等概率出現(xiàn)的單極性矩形隨機(jī)脈沖序列（碼元間隔Ts）時(shí)，2ASK信號(hào)的功率譜密度為：2ASK信號(hào)的頻帶寬度為數(shù)字基帶信號(hào)帶寬的兩倍。上式中，為碼元傳輸速率。第46頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月特別：當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)用滾降系數(shù)為的升余弦滾降

脈沖波形表示時(shí)，和數(shù)字基帶系統(tǒng)一樣，數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)也應(yīng)該無(wú)碼間干擾。則對(duì)應(yīng)該數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的頻帶利用率為第47頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）2ASK信號(hào)的解調(diào)2ASK信號(hào)的解調(diào)可以采用非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）和相干解調(diào)兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。如圖3-17所示。（a）非相干解調(diào)原理框圖（b）相干解調(diào)原理框圖圖3-172ASK信號(hào)的解調(diào)原理框圖第48頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）是指載波的頻率受調(diào)制信號(hào)的控制，而幅度和相位保持不變。（1）2FSK信號(hào)的波形及實(shí)現(xiàn)2FSK信號(hào)的典型時(shí)間波形如圖3-18所示圖3-182FSK信號(hào)波形第49頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月通常2FSK信號(hào)可以由兩種電路實(shí)現(xiàn)。圖3-19（a）所示為模擬調(diào)頻法；圖3-19（b）所示是用數(shù)字鍵控法產(chǎn)生二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的原理圖。（a）調(diào)頻法（b）鍵控法圖3-192FSK信號(hào)的實(shí)現(xiàn)第50頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）2FSK信號(hào)的功率譜及帶寬當(dāng)s(t)為0、1等概率出現(xiàn)的單極性矩形隨機(jī)脈沖序列（碼元間隔為T(mén)s）時(shí)，2FSK信號(hào)功率譜的表達(dá)式為:式中，利用了的關(guān)系。第51頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2FSK的頻帶寬度為特別：當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)s(t)用滾降系數(shù)為脈沖波形表示時(shí)，由于的升余弦滾降則此時(shí)，第52頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）2FSK信號(hào)的解調(diào)2FSK的解調(diào)也可以分為非相干（包絡(luò)檢波）和相干解調(diào)，如圖3-20所示。（a）包絡(luò)檢波方框圖（b）相干解調(diào)方框圖圖3-202ASK信號(hào)的解調(diào)原理框圖第53頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.二進(jìn)制相移鍵控（2PSK）和二進(jìn)制差分移相鍵控（2DPSK）相移鍵控是利用載波相位的變化來(lái)傳遞數(shù)字信息，通?？梢苑譃榻^對(duì)相移鍵控（2PSK）和相對(duì)相移鍵控（2DPSK）兩種方式（1）2PSK的產(chǎn)生與解調(diào)2PSK信號(hào)的典型時(shí)間波形如圖3-21所示，圖中所有數(shù)字信號(hào)“1”碼對(duì)應(yīng)載波信號(hào)的相位，而“0”碼對(duì)應(yīng)載波信號(hào)的0相位。圖3-212PSK波形第54頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2PSK信號(hào)可以采用兩種方法實(shí)現(xiàn)：模擬調(diào)制法和相移鍵控法。如圖3-22所示。圖3-222PSK的實(shí)現(xiàn)方式第55頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2PSK信號(hào)的解調(diào)一般采用相干解調(diào)。2PSK相干解調(diào)原理框圖如圖3-23所示。圖3-232PSK相干解調(diào)原理框圖第56頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）二進(jìn)制相對(duì)移相鍵控（2DPSK）的產(chǎn)生與解調(diào)相對(duì)移相鍵控（2DPSK）是利用前后相鄰碼元載波相位的相對(duì)變化來(lái)表示數(shù)字信號(hào)。相對(duì)調(diào)相值是指本碼元的初相與前一碼元的初相之差。并設(shè)第57頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2DPSK產(chǎn)生的原理框圖如圖3-24所示，圖（a）為模擬調(diào)制法，圖（b）為相移鍵控法。圖3-242DPSK的實(shí)現(xiàn)方式第58頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2DPSK信號(hào)可以采用相干解調(diào)法(極性比較法)和差分相干解調(diào)法(相位比較法)。相干解調(diào)法原理圖如圖3-25所示。圖3-252DPSK的相干解調(diào)圖3-26是2DPSK信號(hào)的差分相干解調(diào)(相位比較法)器原理圖。圖3-262DPSK的差分相干解調(diào)第59頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）2PSK、2DPSK信號(hào)的功率譜及帶寬當(dāng)S（t）為0、1等概率出現(xiàn)的雙極性矩形隨機(jī)脈沖序列（碼元間隔為T(mén)s）時(shí)，2PSK、2DPSK信號(hào)的功率譜為上式中Ps（f）是調(diào)制信號(hào)S（t）的功率譜密度。此時(shí)2PSK、2DPSK信號(hào)的頻帶寬度為基帶調(diào)制信號(hào)帶寬Bs的兩倍。即上式中，為碼元傳輸速率第60頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月特別：當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)S（t）用滾降系數(shù)為降脈沖波形表示時(shí)，由于的升余弦滾則此時(shí)，第61頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月[例3.3-1]對(duì)最高頻率為6MHz的模擬信號(hào)進(jìn)行線性PCM編碼，量化電平數(shù)為，編碼信號(hào)先通過(guò)的升余弦滾降濾波器處理，再對(duì)載波進(jìn)行2PSK調(diào)制，求已調(diào)信號(hào)占用信道帶寬和系統(tǒng)頻帶利用率。第62頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3.2二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能通信系統(tǒng)的抗噪聲性能是指系統(tǒng)克服加性噪聲影響的能力。在數(shù)字通信中，信道的加性噪聲能使傳輸碼元產(chǎn)生錯(cuò)誤，錯(cuò)誤程度通常用誤碼率來(lái)衡量。設(shè)發(fā)送0、1信號(hào)等概率出現(xiàn)，信道參數(shù)恒定，噪聲為零均值，方差為的高斯白噪聲。幾種二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率如表3.3-1所示。第63頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三種數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率Pe與信噪比r的關(guān)系曲線如圖3-27所示。可以看出，在相同的信噪比r下，相干解調(diào)的2PSK系統(tǒng)的誤碼率Pe最??；對(duì)不同的調(diào)制方式，當(dāng)信噪比r相同時(shí)，2PSK、2DPSK的誤碼率小于2FSK，而2FSK系統(tǒng)的誤碼率又小于2ASK系統(tǒng)；在誤碼率相同條件下，相干2PSK要求r最小，2FSK系統(tǒng)次之，2ASK系統(tǒng)要求r最大，它們之間分別相差3dB。圖3-27誤碼率Pe與信噪比r的關(guān)系曲線第64頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3.3多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)與二進(jìn)制調(diào)制方式相比，多進(jìn)制調(diào)制方式的特點(diǎn)是：（1）在相同碼元速率下，多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的信息傳輸速率高于二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)；（2）在相同的信息速率下，多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的碼元傳輸速率低于二進(jìn)制調(diào)制系統(tǒng)。采用多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜，判決電平增多，誤碼率高于二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)。第65頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.多進(jìn)制幅移鍵控（MASK）多進(jìn)制數(shù)字幅移鍵控又稱多電平調(diào)制。由于基帶信號(hào)的頻譜寬度與其脈沖寬度有關(guān)，而與其脈沖幅度無(wú)關(guān)，所以MASK信號(hào)的功率譜的分析同2ASK。其帶寬為其中RB是多進(jìn)制碼元速率。MASK系統(tǒng)的信息頻帶利用率是2ASK系統(tǒng)的倍

第66頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.多進(jìn)制頻移鍵控（MFSK）多進(jìn)制數(shù)字頻移鍵控是用多個(gè)頻率的正弦振蕩分別代表不同的數(shù)字信息。MFSK系統(tǒng)可看做是M個(gè)振幅相同，載波頻率不同，時(shí)間上互不相容的2ASK信號(hào)的疊加，故帶寬為式中，fH為最高載頻；fH為最低載頻；為多進(jìn)制碼元速率

第67頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.多進(jìn)制相移鍵控多進(jìn)制數(shù)字相移鍵控又稱多相制，也是利用載波的多個(gè)不同相位（或相位差）來(lái)代表數(shù)字信息的調(diào)制方式。（1）、多進(jìn)制絕對(duì)移相（MPSK）MPSK帶寬與MASK帶寬相同，即則MPSK系統(tǒng)的信息頻帶利用率是2PSK的倍。可見(jiàn)，多相制是一種信息頻帶利用率高的高效率傳輸方式。目前最常用的是四相制和八相制。圖3-28分別畫(huà)出M=2，M=4，M=8時(shí)3種情況下的矢量圖。相位配置常用兩種方式：A方式如圖3-28（a）所示和B方式如圖3-28（b）所示。第68頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（b）B方式相移系統(tǒng)圖3-28多進(jìn)制的兩種矢量圖（a）A方式相移系統(tǒng)第69頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月[例3.3-2]將[例3.3-1]中調(diào)制方式改為8PSK，其它條件不變，求已調(diào)信號(hào)占用信道帶寬和系統(tǒng)頻帶利用率；第70頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.3.4幾種新型數(shù)字調(diào)制技術(shù)前面簡(jiǎn)要介紹了數(shù)字調(diào)制的三種基本方式：數(shù)字幅移鍵控、數(shù)字頻移鍵控和數(shù)字相移鍵控，這三種方式是數(shù)字調(diào)制的基礎(chǔ)。下面介紹幾種具有代表性的新型數(shù)字調(diào)制技術(shù)。1.正交幅度調(diào)制（QAM）正交幅度調(diào)制（QAM）是一種相位和幅度聯(lián)合鍵控（APK）的調(diào)制方式。它是用兩路獨(dú)立的基帶信號(hào)對(duì)兩個(gè)相互正交的同頻載波進(jìn)行抑制載波的雙邊帶調(diào)制，利用已調(diào)信號(hào)的頻譜在同一帶寬內(nèi)的正交性，實(shí)現(xiàn)兩路并行的數(shù)字信息的傳輸。第71頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月多進(jìn)制正交幅度調(diào)制可記為MQAM（M>2）。通常有二進(jìn)制QAM（4QAM）、四進(jìn)制（16QAM）、八進(jìn)制QAM（64QAM）……，對(duì)應(yīng)的空間矢量端點(diǎn)分布圖稱為星座圖，如圖3-29所示，分別有4、16、64個(gè)矢量端點(diǎn)。

（a）4QAM（b）16QAM（c）64QAM圖3-29QAM星座圖第72頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.最小移頻鍵控（MSK）所謂“最小”是指MSK信號(hào)的兩個(gè)頻率間隔是滿足正交條件的最小間隔；而“快速”是指在給定同樣的頻帶內(nèi)，MSK能比2PSK的數(shù)據(jù)傳輸速率更高，且在帶外的頻譜分量要比2PSK衰減的快。它是一種高效調(diào)制方式，特別適合于移動(dòng)無(wú)線通信系統(tǒng)中使用，它有很多好的特性，例如恒定包絡(luò)、相位連續(xù)變化、頻譜利用率高、誤比特率低和自同步性能等。第73頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.高斯最小移頻鍵控（GMSK）對(duì)MSK的調(diào)制方式進(jìn)行改進(jìn)：在進(jìn)行MSK調(diào)制之前用一個(gè)高斯型的低通濾波器對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行預(yù)濾波，濾除高頻分量，從而提高譜利用率。這種改進(jìn)后的調(diào)制方式稱為高斯最小移頻鍵控GMSK（GaussianMSK）。GMSK在無(wú)線移動(dòng)通信中得到廣泛應(yīng)用，如目前流行的GSM蜂窩移動(dòng)通信。第74頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.4差錯(cuò)控制3.4.1差錯(cuò)控制的基本概念一般情況下，信道噪聲和干擾越大，碼字產(chǎn)生差錯(cuò)的可能性也就越大。差錯(cuò)即是誤碼。差錯(cuò)控制的核心是抗干擾編碼，簡(jiǎn)稱差錯(cuò)編碼。差錯(cuò)控制的目的是提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?。差錯(cuò)控制的實(shí)質(zhì)是給信息碼元增加冗余度，即增加一定數(shù)量的多余碼元（稱為監(jiān)督碼元或校驗(yàn)碼元），由信息碼元和監(jiān)督碼元共同組成一個(gè)碼字，兩者間滿足一定的約束關(guān)系。第75頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、差錯(cuò)控制方式常用的差錯(cuò)控制方式有3種：檢錯(cuò)重發(fā)、前向糾錯(cuò)和混合糾錯(cuò)。它們的系統(tǒng)構(gòu)成如圖3-30所示，圖中有斜線的方框圖表示在該端檢出錯(cuò)誤。圖3-30差錯(cuò)控制方式第76頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、糾錯(cuò)碼的分類（1）根據(jù)糾錯(cuò)碼各碼組信息碼元和監(jiān)督碼元之間的函數(shù)關(guān)系，糾錯(cuò)碼可分為線性碼和非線性碼。如果函數(shù)關(guān)系是線性的，即滿足一組線性方程式，則稱為線性碼；否則為非線性碼。（2）根據(jù)信息碼元和監(jiān)督碼元之間的約束方式不同，可分為分組碼和卷積碼。分組碼的各碼元僅與本組的信息元有關(guān)；卷積碼中的碼元不僅與本組的信息元有關(guān)，而且還與前面若干組的信息元有關(guān)。第77頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）根據(jù)碼的用途，可分為檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼。檢錯(cuò)碼以檢錯(cuò)為目的，不一定能糾錯(cuò)；而糾錯(cuò)碼以糾錯(cuò)為目的，一定能檢錯(cuò)。（4）根據(jù)糾錯(cuò)碼組中信息碼元是否隱蔽，可分為系統(tǒng)碼和非系統(tǒng)碼。若信息碼元能從碼組中截然分離出來(lái)（通常k個(gè)信息碼元與原始數(shù)字信號(hào)一致，且位于碼組的前k位），則稱為系統(tǒng)碼；否則稱為非系統(tǒng)碼。第78頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.4.2差錯(cuò)控制的基本原理碼的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力是用信息量的冗余度來(lái)?yè)Q取的。由此可見(jiàn)，糾錯(cuò)編碼之所以具有檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力，是因?yàn)樵谛畔⒋a之外附加了監(jiān)督碼。監(jiān)督碼不載荷信息，它的作用是用來(lái)監(jiān)督信息碼在傳輸中有無(wú)差錯(cuò)，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)是多余的，最終也不傳送給用戶，但它提高了傳輸?shù)目煽啃浴５?，監(jiān)督碼的引入降低了信道的傳輸效率。第79頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、碼重、碼距以及檢錯(cuò)糾錯(cuò)能力對(duì)于二進(jìn)制碼組，碼組中非0碼元的數(shù)目稱為該碼組的碼重，用W表示。如碼組110101的碼重W=4。兩個(gè)等長(zhǎng)碼組之間相應(yīng)位取值不同的數(shù)目稱為這兩個(gè)碼組之間的漢明（Hamming）距離，簡(jiǎn)稱碼距d。如碼組011001和碼組100001之間的距離d=3。

碼組集合中各碼組之間距離的最小值稱為碼組的最小距離，用dmin表示。它體現(xiàn)了該碼的糾、檢錯(cuò)能力。第80頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月若檢錯(cuò)能力用e、糾錯(cuò)能力用t表示，可以證明，檢、糾能力與最小碼距有如下關(guān)系：（1）為了能檢測(cè)e個(gè)錯(cuò)碼，要求最小碼距（2）為了能糾正t個(gè)錯(cuò)碼，要求最小碼距（3）為了能糾正t個(gè)錯(cuò)碼，同時(shí)檢測(cè)e個(gè)錯(cuò)碼，要求最小碼距

第81頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、編碼效率設(shè)編碼后的碼組長(zhǎng)度、碼組中所含信息碼元以及監(jiān)督碼元的個(gè)數(shù)分別為n，k和r，三者間滿足n=k+r，

定義編碼效率R為:可見(jiàn)碼組長(zhǎng)度一定時(shí)，所加入的監(jiān)督碼元個(gè)數(shù)越多，編碼效率越低。第82頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.4.3線性分組碼線性分組碼既是分組碼，又是線性碼。分組碼的編碼包括兩個(gè)基本步驟：首先將信源輸出的信息序列以k個(gè)信息碼元?jiǎng)澐譃橐唤M；

然后根據(jù)一定的編碼規(guī)則由這k個(gè)信息碼元產(chǎn)生r個(gè)監(jiān)督碼元，構(gòu)成n（=r+k）個(gè)碼元組成的碼字。線性碼是指監(jiān)督碼元與信息碼元之間的關(guān)系是線性關(guān)系，它們的關(guān)系可用一組線性代數(shù)方程聯(lián)系起來(lái)。第83頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一個(gè)n長(zhǎng)的碼字C可以用矢量表示。線性分組碼（n，k）為系統(tǒng)碼的結(jié)構(gòu)如圖3-31所示，碼字的前k位為信息碼元，與編碼前原樣不變，后r位為監(jiān)督碼元。k位信息碼元CN-1r位監(jiān)督碼元碼字長(zhǎng)度n=k+r…………CN-2CrCr-1C0圖3-31(n，k)線性分組碼為系統(tǒng)碼的結(jié)構(gòu)第84頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一種簡(jiǎn)單而又常用的線性分組碼——奇偶監(jiān)督碼（也稱為奇偶校驗(yàn)碼），分為奇數(shù)監(jiān)督碼和偶數(shù)監(jiān)督碼。無(wú)論信息碼元有多少，監(jiān)督碼元只有一位。在偶數(shù)監(jiān)督碼中，監(jiān)督碼元的加入使得每個(gè)碼字中“1”的數(shù)目為偶數(shù)；

在奇數(shù)監(jiān)督碼中，監(jiān)督碼元的加入使得每個(gè)碼字中“1”的數(shù)目為奇數(shù)。奇偶監(jiān)督碼是一種（n，n-1）線性分組碼，它的最小碼距dmin=2，能夠檢一位錯(cuò)碼。第85頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月下面我們通過(guò)一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明線性分組碼的編碼原理。

例如一個(gè)(7，3)線性分組碼，碼字表示為（C6，C5,……C1，C0），其中C6，C5，C4為信息碼元，C3，C2，C1，C0為監(jiān)督碼元。監(jiān)督碼元由下面線性方程組產(chǎn)生式3.4-5確定了由信息元得到監(jiān)督元的規(guī)則，所以稱為監(jiān)督方程或校驗(yàn)方程。利用監(jiān)督方程，每給出一個(gè)3位的信息組，就可編出對(duì)應(yīng)的監(jiān)督碼元，如表3.4-1所示。第86頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月表3.4-1（７，３）分組碼的信息碼元和監(jiān)督碼元信息碼元監(jiān)督碼元信息碼元監(jiān)督碼元00000001001110001110110100110100111110100101110101110100第87頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月將式（3.4-5）改寫(xiě)成3.4-6上式可以用矩陣形式表示為3.4-7第88頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一般地，在(n，k)線性分組碼中，如果3.4-8則H稱為（n，k）線性分組碼的監(jiān)督矩陣（或校驗(yàn)矩陣）。本例中，對(duì)照式（3.4-7）和式（3.4-8）可知，該（7，3）線性分組碼的監(jiān)督矩陣

第89頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、線性分組碼的譯碼在發(fā)送端可以通過(guò)監(jiān)督矩陣確定監(jiān)督碼元和信息碼元的關(guān)系，那么在接收端是否可以利用此關(guān)系，采用監(jiān)督矩陣來(lái)進(jìn)行譯碼呢？答案是肯定的。定義稱S為接收碼字R的監(jiān)督子。如果則接收碼字無(wú)錯(cuò)碼，否則有錯(cuò)。因?yàn)樗缘?0頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由上面分析得到如下結(jié)論：

(1)監(jiān)督子僅與錯(cuò)誤圖樣有關(guān)，而與發(fā)送的具體碼字無(wú)關(guān)，即監(jiān)督子僅由錯(cuò)誤圖樣決定。(2)若S=0，則判斷沒(méi)有錯(cuò)碼出現(xiàn)，它表明接收的碼字是一個(gè)許用碼字，當(dāng)然如果錯(cuò)碼超過(guò)了糾錯(cuò)能力，也無(wú)法檢測(cè)出錯(cuò)碼。反之，則判有錯(cuò)碼出現(xiàn)。(3)不同的錯(cuò)誤圖樣具有不同的監(jiān)督子，監(jiān)督子是H陣中“與錯(cuò)誤碼元相對(duì)應(yīng)”的各列之和。對(duì)于糾一位錯(cuò)碼的監(jiān)督矩陣，監(jiān)督子就是H陣中與錯(cuò)誤碼元位置對(duì)應(yīng)的各列。第91頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例【3.4-1】設(shè)(7，3)線性分組碼的監(jiān)督矩陣為（1）寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的生成矩陣，計(jì)算(7，3)碼的所有碼字，并說(shuō)明該碼集合的最小碼距dmin。（2）當(dāng)接收碼字R1=(1010011)，R2=(1110011)，R3=(0011011)，時(shí)，分別計(jì)算接收碼字的監(jiān)督子，并討論之。第92頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、完備碼和漢明碼（n，k）線性分組碼的伴隨式有2n-k個(gè)可能的組合。設(shè)該碼的糾錯(cuò)能力為t，則對(duì)于任何一個(gè)重量不大于t的差錯(cuò)圖樣，都應(yīng)有一個(gè)伴隨式與之對(duì)應(yīng)。即伴隨式的數(shù)目滿足這個(gè)條件稱為漢明限。如果上式中的等號(hào)成立，即伴隨式和可糾錯(cuò)圖樣一一對(duì)應(yīng)，這時(shí)的線性分組碼稱為完備碼糾錯(cuò)能力t=1的完備碼稱為漢明碼。漢明碼屬于線性分組碼，前面關(guān)于線性分組碼的分析方法全部適用于漢明碼。同時(shí)漢明碼又是一種特殊的（n，k）線性分組碼，它的最小碼距dmin=3，能夠糾正一個(gè)錯(cuò)碼。

第93頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例【3.4-2】如果（7，4）漢明碼的監(jiān)督子與錯(cuò)碼位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3.4-4所示。S2S1S0錯(cuò)碼位置S2S1S0錯(cuò)碼位置001C0101C4010C1110C5100C2111C6011C3000無(wú)錯(cuò)（1）寫(xiě)出監(jiān)督關(guān)系式；（2）寫(xiě)出監(jiān)督矩陣；（3）寫(xiě)出生成矩陣；第94頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.4.4循環(huán)碼在線性分組碼中，有一種重要的碼稱為循環(huán)碼。它除了具有線性分組碼的一般特點(diǎn)，還具有循環(huán)性：若循環(huán)碼中任一碼字的碼元循環(huán)移位（左移或右移）后仍是該碼的一個(gè)碼字。一般來(lái)說(shuō)，如果碼字C＝（Cn-1，Cn-2，……C2，C1，C0）是一個(gè)循環(huán)碼的碼字，則將碼字中的碼元左循環(huán)移位i次或右循環(huán)移位（n-i）次后得到的(Cn-i-1,Cn-i-2,……C0,Cn-1,…Cn-i)，也是該碼中的碼字。第95頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、循環(huán)碼的碼多項(xiàng)式在代數(shù)編碼理論中，通常用多項(xiàng)式去描述循環(huán)碼，它把碼字中各碼元當(dāng)作是一個(gè)多項(xiàng)式的系數(shù)，即把一個(gè)n長(zhǎng)的碼字C＝（Cn-1，Cn-2，……C2，C1，C0）用一個(gè)次數(shù)不超過(guò)（n-1）的多項(xiàng)式表示為稱C(x)為碼字C的碼多項(xiàng)式，顯然C與C(x)是一一對(duì)應(yīng)的。第96頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式和生成矩陣根據(jù)循環(huán)碼的循環(huán)特性，可由一個(gè)碼字的循環(huán)移位得到其他非0碼字。在(n,k)循環(huán)碼的2k個(gè)碼多項(xiàng)式中，取前(k-1)位皆為0的碼多項(xiàng)式g(x)(次數(shù)為n-k)，再經(jīng)(k-1)次左循環(huán)移位，共得到k個(gè)碼多項(xiàng)式：g（x），x.g(x)，….xk-1g（x）。這k個(gè)碼多項(xiàng)式顯然是線性無(wú)關(guān)的，可作為碼生成矩陣的k行，于是得到（n，k）循環(huán)碼的碼生成矩陣G（x）為第97頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在(n，k)循環(huán)碼中，碼的生成多項(xiàng)式g(x)有如下的性質(zhì)：(1)g(x)是一個(gè)常數(shù)項(xiàng)不為0的(n-k)次碼多項(xiàng)式。(2)g(x)是唯一的(n-k)次多項(xiàng)式。(3)所有碼多項(xiàng)式C(x)都可被g(x)整除，而且任一次數(shù)不大于（k-1）的多項(xiàng)式乘g(x)都是碼多項(xiàng)式。(4)（n，k）循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式g(x)是（xn+1）的一個(gè)(n-k)次因式。第98頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、循環(huán)碼的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)例【3.4-4】由生成多項(xiàng)式g(x)=x3+x+1得到的（7，4）循環(huán)碼，如何得到它的監(jiān)督子和錯(cuò)碼位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系？第99頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、循環(huán)碼的編碼和譯碼循環(huán)碼最引人注目的特點(diǎn)有兩個(gè)：

一是由于循環(huán)碼有許多固有的代數(shù)結(jié)構(gòu)，從而可以找到各種簡(jiǎn)單實(shí)用的譯碼方法；

二是用反饋線性移位寄存器可以很容易地實(shí)現(xiàn)其編碼和監(jiān)督子的計(jì)算。第100頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.循環(huán)碼的編碼在選定生成多項(xiàng)式g(x)之后，編碼步驟可歸納如下：（1）用信息碼元的多項(xiàng)式M(x)表示信息碼元。例如信息碼元為1010，它相當(dāng)于M(x)=x3+x。（2）用M(x)乘以，得到xn-k.M(x)。如果需要構(gòu)造（7，4）循環(huán)碼，即(n-k)=3，這時(shí)，xn-k.M(x)=x6+x4。（3）用g(x)除xn-k.M(x)，得到余式b(x)。如果（7，4）循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式選用g(x)=x3+x+1，計(jì)算：得到余式b(x)=x+1。（4）編出碼字C(x)=xn-k.M(x)+b(x)。在上例中，碼字為1010011。第101頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.循環(huán)碼的譯碼將接收碼字R(x)用生成多項(xiàng)式g(x)去除，求得余式，即監(jiān)督子S(x)，根據(jù)監(jiān)督子的值來(lái)進(jìn)行譯碼。下面仍以g(x)=x3+x+1的（7，4）循環(huán)碼為例來(lái)說(shuō)明譯碼器的工作過(guò)程。（7，4）循環(huán)碼的譯碼電路示意圖如圖3-33所示。圖3-33（7，4）循環(huán)碼的譯碼電路示意圖第102頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.4.5卷積碼卷積碼是連續(xù)編碼，與分組編碼不同，即它的編碼器產(chǎn)生的n0個(gè)碼元不僅與本組的k0個(gè)碼元有關(guān)，而且與以前m個(gè)信息元有關(guān)。它的監(jiān)督碼元（共n0-k0個(gè)）分散地插入信息序列。由于其編碼器的輸出可以看成是信息數(shù)字序列與編碼器響應(yīng)函數(shù)的卷積，故稱卷積碼。卷積碼通常用（n0，k0，m）表示。卷積碼同分組碼一樣都具有檢錯(cuò)、糾錯(cuò)能力，充分利用各子碼之間的相關(guān)性，其性能在許多實(shí)際情況下優(yōu)于分組碼，至少不差于分組碼。卷積碼的編碼器由移位寄存器和模二加法器組成。第103頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月卷積碼的譯碼通常分為代數(shù)譯碼和概率譯碼兩大類。代數(shù)譯碼法基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)，最主要的是大數(shù)邏輯譯碼。概率譯碼不僅利用碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)，還利用了信道的概率特性，因此能通過(guò)增加譯碼的約束長(zhǎng)度來(lái)減少譯碼的錯(cuò)誤概率。概率譯碼比較實(shí)用的有兩種，一種是序列譯碼，另一種是維特比（Viterbi）譯碼。

第104頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.4.6其他幾種常用的差錯(cuò)控制編碼方法1、糾正成群差錯(cuò)的方法—交織法交織法是一種簡(jiǎn)單、直觀而有效的糾正突發(fā)錯(cuò)誤的方法.2、Turbo碼（TurboCodes）Turbo碼的主要優(yōu)點(diǎn)是它在高誤碼率下的可靠性能，缺點(diǎn)是它的算法有一定的復(fù)雜度并有解碼延時(shí)。第105頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.5多路信號(hào)傳輸所謂多路復(fù)用是指在同一線路上傳輸多路信號(hào)而互不干擾的一種技術(shù)。最常用的多路復(fù)用方式有頻分復(fù)用（FDM）、時(shí)分復(fù)用（TDM）和碼分復(fù)用（CDM）。頻分復(fù)用是指按照頻率的不同來(lái)區(qū)分多路信號(hào)的方法。時(shí)分復(fù)用是指利用各路信號(hào)在信道上占有不同時(shí)間間隔的特征來(lái)區(qū)分各路信號(hào)的方法。碼分復(fù)用是指按相互正交的不同碼型區(qū)分信號(hào)的方法。第106頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.5.1頻分復(fù)用（FDM）1.（FDM）基本原理頻分復(fù)用(FDM)技術(shù)是應(yīng)用得最早的復(fù)用技術(shù)，其原理框圖如圖3-35所示。圖3-35頻分復(fù)用系統(tǒng)組成原理圖第107頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月頻分復(fù)用是利用各路信號(hào)在頻率域不相互重疊來(lái)區(qū)分信號(hào)的。若相鄰信號(hào)之間產(chǎn)生相互干擾，將會(huì)使輸出信號(hào)產(chǎn)生失真.頻分復(fù)用信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-36所示。圖3-36頻分復(fù)用信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)示意圖第108頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.正交頻分復(fù)用（OFDM）正交頻分復(fù)用其基本思想是把高速率的信源信息流通過(guò)串并變換，變換成低速率的N路并行數(shù)據(jù)流，然后用N個(gè)相互正交的載波進(jìn)行調(diào)制，將N路調(diào)制后的信號(hào)相加即得OFDM發(fā)射信號(hào)。OFDM的原理框圖如圖3-37所示：第109頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月OFDM技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)：1）有效地減少因無(wú)線信道的時(shí)間彌散所帶來(lái)的符號(hào)間干擾，同時(shí)可減少接收機(jī)內(nèi)均衡的復(fù)雜度；2）OFDM系統(tǒng)可以最大限度地利用頻譜資源，提高了頻譜利用率；3）可以通過(guò)采用快速傅里葉變換（FFT）來(lái)實(shí)現(xiàn)。第110頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.5.2時(shí)分復(fù)用1.時(shí)分復(fù)用的概念時(shí)分復(fù)用就是利用各路信號(hào)的抽樣值在時(shí)間上占據(jù)不同的時(shí)隙，以實(shí)現(xiàn)在同一信道中傳輸多路信號(hào)而互不干擾的一種方法。時(shí)分復(fù)用主要用于數(shù)字通信，例如PCM通信。第111頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖3-39時(shí)分多路復(fù)用原理圖要注意的是：為保證正常通信，收、發(fā)旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)K1，K2必須同頻同相。第112頁(yè)，課件共125頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例【3.5-1】有10路時(shí)間連續(xù)的模擬信號(hào)，其中每路信號(hào)的頻率范圍為300~30kHz，分別經(jīng)過(guò)截止頻率為7kHz的低通濾波器。然后對(duì)此10路信號(hào)分別抽樣，時(shí)分復(fù)用后進(jìn)行量化編碼，基帶信號(hào)波形采用矩形脈沖，進(jìn)行2PSK調(diào)制后送入信道。（1）每路信號(hào)的最小抽樣頻率為多少？（2）如果抽樣速率為16000Hz，量化級(jí)數(shù)為8，則輸出的二進(jìn)制基帶信號(hào)的碼元速率為多少？（3）信道中傳輸信