通信原理韩庆文第四章基带传输(3).ppt
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CCEE第四章第四章基带传输基带传输数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院数字通信原理数字通信原理主要内容主要内容4.14.1概概述述4.2基带信号及其频谱特性基带信号及其频谱特性4.3基带信号的传输与码间干扰基带信号的传输与码间干扰4.4基带传输中码间干扰的消除基带传输中码间干扰的消除4.5传输系统中的噪声传输系统中的噪声4.6基带信号的最佳接收基带信号的最佳接收4.8基带系统的均衡基带系统的均衡4.7基带系统的最佳化基带系统的最佳化重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院数字通信原理数字通信原理4.54.5传输系统中的噪声传输系统中的噪声无无码间串串扰,无噪声,可以保,无噪声,可以保证无差无差错传输讨论:
无:
无码间串串扰的条件下,噪声的条件下,噪声对基基带信信号号传输的影响的影响计算噪声引起的误码率计算噪声引起的误码率接收接收滤波器波器取取样判决器判决器n(t)GR()s(t)nR(t)抗噪声性能分析模型抗噪声性能分析模型重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院数字通信原理数字通信原理抗噪声性能分析模型抗噪声性能分析模型接收接收滤波器波器取取样判决器判决器n(t)GR()s(t)nR(t)二二进制基制基带波形波形s(t),叠加噪声,叠加噪声nR(t),接收,接收滤波器的波器的输出出为:
s(t)s(t)为双极性信号为双极性信号抽样时刻电平取值抽样时刻电平取值+A,-A+A,-A重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院数字通信原理数字通信原理噪声噪声设判决判决电路的判决路的判决门限限Vd,判决,判决规则为:
x(kTx(kTSS)V)Vdd,判为,判为“11”码码x(kTx(kTSS)V)Vdd,判为,判为“00”码码噪声的影响噪声的影响重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院数字通信原理数字通信原理噪声的影响噪声的影响0判决判决门限限电平平抽抽样脉冲脉冲A-A0判决判决门限限电平平-AA010110000111信号信号波形波形叠加叠加干扰干扰误码误码重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院数字通信原理数字通信原理误码误码由于信道加性噪声引起的由于信道加性噪声引起的误码的概率,的概率,简称称误码率率研究:
抽研究:
抽样判决判决时刻的刻的错误概率概率判决判决电路路输入端的噪声入端的噪声信道加性噪声信道加性噪声通通过接收接收滤波器的波器的输出噪声出噪声信道加性噪声信道加性噪声平稳高斯白噪声平稳高斯白噪声均值为均值为00、双边功率谱密度为、双边功率谱密度为nn00/2/2接收滤波器是一个线性网络接收滤波器是一个线性网络判决电路输入噪声判决电路输入噪声nnRR(t)(t)也是均值为也是均值为00的平稳高斯噪声,且的平稳高斯噪声,且它的功率谱密度它的功率谱密度重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院数字通信原理数字通信原理噪声噪声nR(t)也是均也是均值为0,方差方差为n2的高斯噪声,的高斯噪声,且它的瞬且它的瞬时值的的统计特性特性为:
噪声的平均功率噪声的平均功率双极性基带信号双极性基带信号一个码元持续时间内一个码元持续时间内抽样判决器输出端的波形抽样判决器输出端的波形重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院数字通信原理数字通信原理噪声噪声在在-A到到+A之之间选择一个适当一个适当的的电平平Vd作作为判决判决门限限发发“11”时时发发“00”时时0AAVdP(1/0)P(0/1)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院数字通信原理数字通信原理噪声噪声判决情况:
判决情况:
噪声引入的两种误码概率噪声引入的两种误码概率对对“11”码码对对“00”码码发发“11”判判“00”P(0/1)P(0/1)发发“00”判判“11”P(1/0)P(1/0)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院数字通信原理数字通信原理噪声噪声基带系统总的误码率基带系统总的误码率误码率与误码率与P
(1)P
(1),P(0)P(0)、AA、VVdd和和nn22有关有关在在P
(1)P
(1)、P(0)P(0)、AA和和nn22一定条件下,可以找到一一定条件下,可以找到一个使误码率最小的判决门限电平,这个门限电平个使误码率最小的判决门限电平,这个门限电平称为最佳门限电平。
称为最佳门限电平。
最佳门限电平最佳门限电平重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院数字通信原理数字通信原理噪声噪声当当发送概率相等,且在最佳送概率相等,且在最佳门限限电平下,平下,系系统的的总误码率率仅依依赖于信号峰于信号峰值A与噪声与噪声均方根均方根值n的比的比值,而与采用什么而与采用什么样的信号的信号形式无关。
形式无关。
举例比例比较重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院数字通信原理数字通信原理举例(单极性信号)举例(单极性信号)单极性信号单极性信号,电平取值为电平取值为+A+A(对应(对应“11”码)或码)或00(对应(对应“00”码)码)说明说明重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院数字通信原理数字通信原理说明说明在在单极性与双极性基极性与双极性基带信号的峰信号的峰值A相等、相等、噪声均方根噪声均方根值n也相同也相同时,单极性基极性基带系系统的抗噪声性能不如双极性基的抗噪声性能不如双极性基带系系统。
在等概条件下,在等概条件下,单极性的最佳判决极性的最佳判决门限限电平平为A/2,当信道特性,当信道特性发生生变化化时,判决,判决门限限电平也随之改平也随之改变,而不能保持最佳状,而不能保持最佳状态,从,从而而导致致误码率增大。
率增大。
双极性的最佳判决双极性的最佳判决门限限电平平为0,与信号幅,与信号幅度无关,因而不随信道特性度无关,因而不随信道特性变化而化而变,故能,故能保持最佳状保持最佳状态。
重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院数字通信原理数字通信原理主要内容主要内容4.14.1概概述述4.2基带信号及其频谱特性基带信号及其频谱特性4.3基带信号的传输与码间干扰基带信号的传输与码间干扰4.4基带传输中码间干扰的消除基带传输中码间干扰的消除4.5传输系统中的噪声传输系统中的噪声4.6基带信号的最佳接收基带信号的最佳接收4.8基带系统的均衡基带系统的均衡4.7基带系统的最佳化基带系统的最佳化重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院数字通信原理数字通信原理4.64.6基带信号的最佳接收基带信号的最佳接收概述概述1数字接收信号的统计表示数字接收信号的统计表示2最佳接收准则最佳接收准则3二元信号最佳接收机二元信号最佳接收机4二元信号的最佳形式二元信号的最佳形式5匹配滤波器匹配滤波器6重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院数字通信原理数字通信原理概述概述它运用它运用概率论概率论和和数理统计数理统计理论解决信息接理论解决信息接收问题。
收问题。
研究的是如何从噪声干扰研究的是如何从噪声干扰中接收信道传输的信息的中接收信道传输的信息的问题。
问题。
是研究上述问题的理论,即是研究上述问题的理论,即是在随机干扰下研究关于接是在随机干扰下研究关于接收问题的一般性理论。
收问题的一般性理论。
最佳接收最佳接收最佳接收理论最佳接收理论重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院数字通信原理数字通信原理最佳接收理论最佳接收理论最佳接收理最佳接收理论又称信号又称信号检测理理论,它,它论及的及的主要主要问题有:
有:
从噪声中判决有用信号是否出现从噪声中判决有用信号是否出现假设检验假设检验问题问题从噪声中测量有用信号的参数从噪声中测量有用信号的参数参数估值问参数估值问题题在噪声干扰的情况下以最小的误差定义连续地在噪声干扰的情况下以最小的误差定义连续地将信号过滤出来将信号过滤出来信号滤波问题信号滤波问题。
本节只介绍数字通信系统的假设检验本节只介绍数字通信系统的假设检验问题,又称数字信号的最佳问题问题,又称数字信号的最佳问题重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院数字通信原理数字通信原理由于信道不同,接收机收到的信号有两类由于信道不同,接收机收到的信号有两类确知信号确知信号随参信号随参信号概述概述信号出现后,它的所信号出现后,它的所有参数都是确知的有参数都是确知的(如数字信号通过恒(如数字信号通过恒参信道参信道),用检测观,用检测观点来说,未知的只是点来说,未知的只是信号出现与否。
信号出现与否。
包括包括随机相位信号随机相位信号和和起伏信号起伏信号。
随机相位信号除相位随机相位信号除相位外其它参数都是确知外其它参数都是确知的;的;起伏信号则振幅和相起伏信号则振幅和相位是随机参数,其余位是随机参数,其余参数都是确知的参数都是确知的重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院数字通信原理数字通信原理概述概述对随参信号最佳接收的分析随参信号最佳接收的分析较确知信号的确知信号的最佳接收的分析要复最佳接收的分析要复杂些,但其最佳接收些,但其最佳接收的原理和分析方法是的原理和分析方法是类似的似的本章本章讨论的是基的是基带传输系系统,它所包含的,它所包含的信道是恒参信道,接收的数字基信道是恒参信道,接收的数字基带信号属信号属确知信号。
确知信号。
重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院数字通信原理数字通信原理4.64.6基带信号的最佳接收基带信号的最佳接收概述概述1数字接收信号的统计表示数字接收信号的统计表示2最佳接收准则最佳接收准则3二元信号最佳接收机二元信号最佳接收机4二元信号的最佳形式二元信号的最佳形式5匹配滤波器匹配滤波器6重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院数字通信原理数字通信原理数字接收信号的统计表示数字接收信号的统计表示接收端收到的是与逐个送入的数字接收端收到的是与逐个送入的数字码元所元所对应的的波形。
但是收方不可能知道波形。
但是收方不可能知道发方具体方具体发的是与哪的是与哪一个符号所一个符号所对应的波形的波形受信者受信者观察到的接收信号并不是确定的,而是一察到的接收信号并不是确定的,而是一个受个受发送信号的不确定性送信号的不确定性和和噪声的不确定性噪声的不确定性等因等因素直接影响的随机波形。
素直接影响的随机波形。
从概率从概率论的的观点来点来说,只要掌握接收波形的,只要掌握接收波形的统计资料,就可以利用料,就可以利用统计判决的方法来判决的方法来获得得满意的意的接收效果接收效果带噪声数字信号的接收,噪声数字信号的接收,实际上是一个上是一个统计接收接收过程,或者程,或者说信号接收信号接收过程是一个程是一个统计判决判决过程程数字接收信号需要用数字接收信号需要用统计特性来描述特性来描述重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院数字通信原理数字通信原理数字接收信号的统计表示数字接收信号的统计表示数字通信系数字通信系统的的统计模型模型消息空消息空间的的统计特性特性信号空信号空间统计特性特性噪声空噪声空间统计特性特性观察空察空间统计特性特性判决空判决空间结论重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院数字通信原理数字通信原理数字通信系统的统计模型数字通信系统的统计模型xxSSyyrrnn判决判决规则规则消息空间消息空间信号空间信号空间噪声空间噪声空间观察空间观察空间判决空间判决空间xi(i=1,2,M),代表消息空,代表消息空间有有M个点,个点,即有即有M个可能状个可能状态M=2-二二进制数字通信系制数字通信系统xx11表示消息符号表示消息符号“11”xx00表示消息符号表示消息符号“00”重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院数字通信原理数字通信原理数字接收信号的统计表示数字接收信号的统计表示数字通信系数字通信系统的的统计模型模型消息空消息空间的的统计特性特性信号空信号空间统计特性特性噪声空噪声空间统计特性特性观察空察空间统计特性特性判决空判决空间结论重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院数字通信原理数字通信原理消息空间的统计特性消息空间的统计特性若消息集合中每一状态的发送是统计独立的,第若消息集合中每一状态的发送是统计独立的,第ii个个状态的出现概率为状态的出现概率为P(xP
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- 通信 原理 韩庆文 第四 基带 传输