數(shù)字通信系統(tǒng)概述課件

1數(shù)字通信系統(tǒng)概述1數(shù)字通信系統(tǒng)概述2Referencebooks（主要參考書）:JohnG.Proakis:“Digitalcommunications”,3rded《數(shù)字通信》JohnG.Proakis著，（影印版,中文版）電子工業(yè)出版社，《通信與信息科學(xué)教育叢書》ReadingMaterials:tobedeliveredduringthecourse/book/book.asp2Referencebooks（主要參考書）:http:3內(nèi)容簡介信息系統(tǒng)概述信息的處理無線通信系統(tǒng)概述無線通信系統(tǒng)實(shí)例3內(nèi)容簡介信息系統(tǒng)概述4信息系統(tǒng)包括的內(nèi)容信息的產(chǎn)生與獲取數(shù)據(jù)信息語音信息圖像信息信息的處理與存儲模擬信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息信息的壓縮信息的傳輸與網(wǎng)絡(luò)時間傳輸：信息存儲以利于今后使用空間傳輸：利用某種傳輸媒質(zhì)信息進(jìn)行傳輸4信息系統(tǒng)包括的內(nèi)容信息的產(chǎn)生與獲取5完整的通信系統(tǒng)信源與信源處理單元信號發(fā)射機(jī)與信號接收機(jī)傳輸網(wǎng)絡(luò)5完整的通信系統(tǒng)6通信協(xié)議1PhysicalLayer2DataLinkLayer3NetworkLayer4TransportLayer5SessionLayer6PresentationLayer7ApplicationLayerapplicationapplicationtransmissionmediumprotocolprotocolprotocolprotocolprotocolprotocolprotocolinterface6通信協(xié)議1PhysicalLayer7通信系統(tǒng)分類模擬通信系統(tǒng)：將采集的信號直接進(jìn)行傳輸模擬信號直接進(jìn)行傳輸代表性系統(tǒng)：模擬電視，AM廣播數(shù)字傳輸系統(tǒng)：傳輸?shù)男盘栔话ā?”，“1”數(shù)字化信號將信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號后再進(jìn)行傳輸?shù)湫拖到y(tǒng)：手機(jī)信號，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)模擬通信系統(tǒng)正在逐步被數(shù)字通信系統(tǒng)取代7通信系統(tǒng)分類模擬通信系統(tǒng)：將采集的信號直接進(jìn)行傳輸8＋3.6V3.8V0.2V（噪聲）接收到錯誤電平信號模擬通信系統(tǒng)8＋3.6V3.8V0.2V（噪聲）接收到錯誤電平信號模擬通9＋3.6V3.8V0.2V（噪聲）判決正確數(shù)字通信系統(tǒng)判決“1”>1.8V“1”→3.6v；“0”→0v9＋3.6V3.8V0.2V（噪聲）判決正確數(shù)字通信系統(tǒng)判決10－3.6V2.6V1.0V判決正確數(shù)字通信系統(tǒng)判決“1”>1.8V“1”→3.6v；“0”→0v10－3.6V2.6V1.0V判決正確數(shù)字通信系統(tǒng)判決“1”11通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源編碼信道編碼調(diào)制低通濾波載波調(diào)制通道載波解調(diào)低通濾波解調(diào)信道解碼同步均衡信宿發(fā)射天線接收天線11通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源信道調(diào)低通載波通道載波低通解12數(shù)字通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源編碼信道編碼調(diào)制低通濾波載波調(diào)制通道載波解調(diào)低通濾波解調(diào)信道解碼同步均衡信宿發(fā)射天線接收天線12數(shù)字通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源信道調(diào)低通載波通道載波低13信源編碼是將信息轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)，而后進(jìn)行適當(dāng)?shù)膲嚎s。例如：語音編碼。信源解碼過程是這個過程的逆過程。信源編碼/信源解碼模擬信號數(shù)字信號采樣模擬/數(shù)字信源編碼數(shù)字信號13信源編碼是將信息轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)，而后進(jìn)行適當(dāng)?shù)膲嚎s。例14例：語音信號編碼語音信號的頻率：300Hz-3400Hz（一般為語音信號最高頻率是4KHz）14例：語音信號編碼語音信號的頻率：300Hz-3400Hz15語音信號的采樣采樣定理。。。15語音信號的采樣采樣定理。。。16語音信號的量化3.5v01100011100100114.7v16語音信號的量化3.5v0110001110010011417語音信號的壓縮原始信號：2X4kX8=64k比特/秒語音信號壓縮技術(shù)：GSM系統(tǒng)中語音信號為9kbits/s語音信號可以壓縮到1kbits/s以下17語音信號的壓縮原始信號：2X4kX8=64k比18圖像信號的壓縮圖像信號是由一個個的像素組成(例800X600)，每個像素的幅度表示灰度彩色圖像有三種不同的基色圖像信號具有更多的信息量需要傳輸例:800X600X8比特X3原色X25幀/秒=288M比特/秒圖像信號也是可以壓縮的，高清電視圖像信號的傳輸只需要幾十兆比特/秒18圖像信號的壓縮圖像信號是由一個個的像素組成(例800X6190110101001000101…圖像數(shù)據(jù)壓縮后所占資源不同！190110101001000101…圖像數(shù)據(jù)壓縮后所占資源20通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源編碼信道編碼調(diào)制低通濾波載波調(diào)制通道載波解調(diào)低通濾波解調(diào)信道解碼同步均衡信宿發(fā)射天線接收天線20通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源信道調(diào)低通載波通道載波低通解21用于保證接收到的“0”，“1”序列是正確的★

錯誤檢測可檢查接收信息是否正確需要加入一些冗余信息★

錯誤糾正可以檢測并可以糾正錯誤需要更多的冗余信息★

重傳機(jī)制在系統(tǒng)能夠監(jiān)測到錯誤但不能糾正錯誤時需要更多冗余產(chǎn)生時延信道編碼21用于保證接收到的“0”，“1”序列是正確的信道編碼22正確信息：

我們明天14:00——16:00開會接收到的錯誤信息：

我們明天10:00——16：00開會★：接收信息有錯誤，但接收端無法知道糾錯編碼的意義22正確信息：糾錯編碼的意義23正確信息：

我們明天14:00—16:00開會利用編碼的方法可使錯誤被檢測到：

我們明天下午10:00—16：00開會★：錯誤可被檢測到，但不能被糾正★：這里加入了一定的冗余信息糾錯編碼的意義23正確信息：糾錯編碼的意義24利用編碼的方法可使錯誤被檢測到并被糾正

我們明天下午10:00—16:00開會兩個小時★：錯誤可被檢測，并可被糾正★：加入了更多的冗余信息糾錯編碼的意義24利用編碼的方法可使錯誤被檢測到并被糾正糾錯編碼的意義25有些錯誤是無法檢測到并被糾正的

我們明天下午16:00—18:00開會兩個小時★：加入了足夠的冗余信息★：錯誤無法被檢測并被糾正糾錯編碼的意義25有些錯誤是無法檢測到并被糾正的糾錯編碼的意義26信道編碼：舉例（7,4）漢明碼26信道編碼：舉例（7,4）漢明碼27信道編碼：舉例（7,4）漢明碼如果發(fā)射信號為：x3x4x5x6=1011經(jīng)過編碼以后為：x0x1x2x3x4x5x6=1001011經(jīng)過信道，接收信號為：1001001，查表可知，落在第12行第7列，判決為該行的第1列數(shù)據(jù)1001011達(dá)到了糾錯的目的27信道編碼：舉例（7,4）漢明碼如果發(fā)射信號為：x3x428最簡單的通信系統(tǒng)0/1碼發(fā)射接收噪聲0/1碼28最簡單的通信系統(tǒng)0/1碼發(fā)射接收噪聲0/1碼29通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源編碼信道編碼調(diào)制低通濾波載波調(diào)制通道載波解調(diào)低通濾波解調(diào)信道解碼同步均衡信宿發(fā)射天線接收天線29通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源信道調(diào)低通載波通道載波低通解30調(diào)制:將若干個二進(jìn)制數(shù)字組成的序列映射成一組相應(yīng)時間波形

例：待傳序列為：0010111001tT2T3T13T：一個波形占有的時間問題：一個時間段可以傳輸幾個比特？30調(diào)制:將若干個二進(jìn)制數(shù)字組成的序列映射成一組相應(yīng)時間波31傳輸比特率

若每個符號可以攜帶k個比特，（如

8PSK時k=3）,則系統(tǒng)傳輸?shù)姆柭?/p>

R與比特率Rb的關(guān)系有：

k=Rb/R31傳輸比特率若每個符號可以攜帶k個比特，（如32載波調(diào)制后傳輸問題：一個時間段內(nèi)是否只能傳一個數(shù)字？32載波調(diào)制后傳輸問題：一個時間段內(nèi)是否只能傳一個數(shù)字？33通信系統(tǒng)設(shè)計需要考慮的幾個問題所給出的頻帶資源有多少-系統(tǒng)帶寬在保證系統(tǒng)特性情況下如何最為有效的利用頻帶資源系統(tǒng)特性得以保證資源利用率最高如何對其他系統(tǒng)干擾最小33通信系統(tǒng)設(shè)計需要考慮的幾個問題所給出的頻帶資源有多少-系34通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源編碼信道編碼調(diào)制低通濾波載波調(diào)制通道載波解調(diào)低通濾波解調(diào)信道解碼同步均衡信宿發(fā)射天線接收天線34通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源信道調(diào)低通載波通道載波低通解35帶寬限制導(dǎo)致低通濾波的需要頻率軸用戶1用戶635帶寬限制導(dǎo)致低通濾波的需要頻率軸用戶1用戶636利用不同的通信頻帶傳輸信號36利用不同的通信頻帶傳輸信號37帶寬(Bandwidth)系統(tǒng)所分配的用來傳輸信息的頻帶資源（Hz）一般來講，帶寬/載頻小于15%（超寬帶系統(tǒng)除外）頻帶是一種資源系統(tǒng)應(yīng)盡可能充分利用頻帶內(nèi)資源，降低對其他頻帶的干擾37帶寬(Bandwidth)系統(tǒng)所分配的用來傳輸信息的頻帶38載波調(diào)制與解調(diào)基帶（Baseband）信號的幅度在零頻附近不全為零，在其他頻率幅度全為零。

帶通（Bandpass）信號在以f=

fc

為中心的一個頻帶內(nèi)幅度不全為零，其中fc>>0.叫做載波頻率。載波調(diào)制（Carriermodulation/demodulation）就是把源信息映射到帶通信號上的過程，這個帶通信號以某個頻率fc為載波。

38載波調(diào)制與解調(diào)基帶（Baseband）信號的幅度在零頻附39通信系統(tǒng)設(shè)計基本要求利用分配的頻帶進(jìn)行通信盡可能傳輸更多信息對臨帶干擾盡可能小低通濾波器的設(shè)計問題39通信系統(tǒng)設(shè)計基本要求利用分配的頻帶進(jìn)行通信40經(jīng)過低通濾波器后的載波調(diào)制信號:40經(jīng)過低通濾波器后的載波調(diào)制信號:41通信系統(tǒng)的基本定義比特：“0”，“1”帶寬：Hz,KHz,MHz傳輸速率：比特/秒(b/s,bps)，kb/s,Mb/s信噪比：信號功率/噪聲功率（dB）41通信系統(tǒng)的基本定義比特：“0”，“1”42幾種通信系統(tǒng)帶寬GSM：若干270KHz頻帶構(gòu)成CDMA：若干1.25MHz頻帶構(gòu)成廣播數(shù)字電視（DVB-T）：若干6/7/8MHz頻帶帶寬構(gòu)成42幾種通信系統(tǒng)帶寬GSM：若干270KHz頻帶構(gòu)成43無線發(fā)射信號Signalattenuationfromtransmittertoreceiver–afunctionofthedistance

43無線發(fā)射信號Signalattenuationfro44方向性天線44方向性天線45通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源編碼信道編碼調(diào)制低通濾波載波調(diào)制通道載波解調(diào)低通濾波解調(diào)信道解碼同步均衡信宿發(fā)射天線接收天線45通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源信道調(diào)低通載波通道載波低通解46本課程需要解決的問題一個符號攜帶幾個比特采用那種波形傳輸該符號本身傳輸信息最好對別人影響最小46本課程需要解決的問題一個符號攜帶幾個比特47無線資源利用問題47無線資源利用問題484849信道的問題噪聲的影響時變幅度衰減時變相位變化傳輸時延臨近頻道干擾49信道的問題噪聲的影響50高斯噪聲50高斯噪聲51無線電波的傳輸51無線電波的傳輸52時延特性52時延特性53n()n(t)h(t,)例：多徑時延53n()n(t)h(t,)例：多徑時延54n()n(t)h(t,)S(t)r(t)54n()n(t)h(t,)S(t)r(t)55信道均衡通道的非理想特性導(dǎo)致接收信號的畸變信道失真（如定時不準(zhǔn)確）會導(dǎo)致碼間干擾（IntersymbolInterference,ISI）。無線信號的多徑傳輸導(dǎo)致信號的碼間干擾解決碼間干擾的一個有效的辦法就是使用均衡器（Equalizer）。55信道均衡通道的非理想特性導(dǎo)致接收信號的畸變56通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源編碼信道編碼調(diào)制低通濾波載波調(diào)制通道載波解調(diào)低通濾波解調(diào)信道解碼同步均衡信宿發(fā)射天線接收天線56通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源信道調(diào)低通載波通道載波低通解57接收機(jī)的主要工作天線接收無線電波并轉(zhuǎn)化為電信號對電信號進(jìn)行濾波及解調(diào)對接收信號進(jìn)行糾錯解碼對信源信號進(jìn)行解壓縮得到原始信號57接收機(jī)的主要工作天線接收無線電波并轉(zhuǎn)化為電信號58接收機(jī)數(shù)字通信的接收機(jī)復(fù)雜度大于發(fā)射機(jī)一般來講接收機(jī)需要對付信道對發(fā)射信號的畸變發(fā)射信號的設(shè)計要以接收機(jī)能否正常接收到發(fā)射信號為原則58接收機(jī)數(shù)字通信的接收機(jī)復(fù)雜度大于發(fā)射機(jī)59無線通信系統(tǒng)的研究內(nèi)容信道編碼/解碼的研究（糾錯編碼）BCH碼，卷積碼，turbo碼，LDPC碼調(diào)制/解調(diào)技術(shù)的研究BPSK，QAM，OFDM…天線與傳輸技術(shù)的研究天線發(fā)射/接收，方向性天線，智能天線，多天線技術(shù)無線通信系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)給出解決方案，進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)59無線通信系統(tǒng)的研究內(nèi)容信道編碼/解碼的研究（糾錯編碼）60系統(tǒng)性能評估

通常的方法是使用在一定噪聲條件下誤碼率（BitErrorRate,BER）。有兩種BER,分別是rawBER和，codedBER。

RawBER:是在沒有糾錯編碼條件下的誤碼率，可以表示信道的性能（例：GSM）。

CodedBER:在有糾錯編碼時的誤碼率，表示了編碼的效果，是系統(tǒng)實(shí)際要求的誤碼率。60系統(tǒng)性能評估61通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源編碼信道編碼調(diào)制低通濾波載波調(diào)制通道載波解調(diào)低通濾波解調(diào)信道解碼同步均衡信宿發(fā)射天線接收天線61通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源信道調(diào)低通載波通道載波低通解62通信系統(tǒng)的研究理論研究信號時間頻率特性分析各種接收準(zhǔn)則通信系統(tǒng)的計算機(jī)仿真仿真系統(tǒng)的建立仿真參數(shù)的調(diào)整新的算法的給出通信系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)樣機(jī)的研制芯片的研制62通信系統(tǒng)的研究理論研究63噪聲經(jīng)過相關(guān)器，接收信號可表示為其中n(t)與判決無關(guān),因此判決完全根據(jù)相關(guān)器的輸出信號的噪聲分量nk進(jìn)行判決。噪聲項例：理論研究63噪聲經(jīng)過相關(guān)器，接收信號可表示為其中n(t)與判決無關(guān)64例：通信系統(tǒng)仿真64例：通信系統(tǒng)仿真65例：通信模塊電路板65例：通信模塊電路板66芯片66芯片67無線通信面臨的挑戰(zhàn)隨時隨地連接網(wǎng)絡(luò)多種業(yè)務(wù)多種設(shè)備的集合語音，數(shù)字，音頻，視頻電話，電視，照相機(jī)，計算機(jī)產(chǎn)品的小型化、低功耗、低成本67無線通信面臨的挑戰(zhàn)隨時隨地連接網(wǎng)絡(luò)68本課程的特點(diǎn)以往學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識的實(shí)際應(yīng)用概率論與隨機(jī)過程信號與系統(tǒng)-頻域與時域關(guān)系運(yùn)用數(shù)學(xué)工具進(jìn)行理論推導(dǎo)微積分基本概念優(yōu)化理論通信系統(tǒng)仿真理解通信系統(tǒng)基本概念運(yùn)用計算機(jī)工具進(jìn)行仿真對仿真結(jié)果進(jìn)行分析68本課程的特點(diǎn)以往學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識的實(shí)際應(yīng)用69相關(guān)課程通信系統(tǒng)仿真運(yùn)用商用工具進(jìn)行仿真VHDL及相關(guān)課程硬件實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)通信網(wǎng)原理物理層以上的學(xué)習(xí)內(nèi)容信息論與編碼糾錯編碼理論概率論與隨機(jī)過程本課程的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)電磁場天線原理其他課程。。。69相關(guān)課程通信系統(tǒng)仿真70現(xiàn)有無線通信系統(tǒng)移動蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)第二代（GSM,IS-95)第三代（CDMA2000,WCDMA,TD-SCDMA）局域網(wǎng)系統(tǒng)無線局域網(wǎng)（WLAN）無線廣域網(wǎng)（WMAX）廣播電視系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)近距無線通信網(wǎng)絡(luò)無線個域網(wǎng)（WPAN）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）無線射頻識別（RFID）70現(xiàn)有無線通信系統(tǒng)移動蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)71幾種無線通信網(wǎng)絡(luò)介紹（1）-GSM

7172頻率規(guī)劃問題72頻率規(guī)劃問題73提高空間利用率的策略減小無線電波覆蓋面積提高信號接收效率主要技術(shù)方案減小蜂窩尺寸扇區(qū)分割技術(shù)智能天線技術(shù)多天線技術(shù)（MIMO）73提高空間利用率的策略74幾種無線通信網(wǎng)絡(luò)介紹（2）-衛(wèi)星通信74幾種無線通信網(wǎng)絡(luò)介紹（2）-衛(wèi)星通信75幾種無線通信網(wǎng)絡(luò)介紹（3）-無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

7576例：WSN的應(yīng)用76例：WSN的應(yīng)用77小區(qū)1節(jié)點(diǎn)小區(qū)小區(qū)2小區(qū)3無線傳感器可以自動組網(wǎng)77小區(qū)1節(jié)點(diǎn)小區(qū)小區(qū)2小區(qū)3無線傳感器可以自動組網(wǎng)78被動式RFID標(biāo)簽從讀寫器的信號中獲取能量進(jìn)行傳輸主動式RFID

自帶

幾種無線通信網(wǎng)絡(luò)介紹（4）-RFID78幾種無線通信網(wǎng)絡(luò)介紹（4）-RFID79NSTAGReaderReaderTAG近距離RFID遠(yuǎn)距離RFID79NSTAGReaderReaderTAG近距離RFID遠(yuǎn)80標(biāo)簽電子編號

Header-TagversionnumberEPCManager-ManufacturerIDObjectclass-Manufacturer’sproductIDSerialNumber-UnitIDWith96bitcode,268millioncompaniescaneachcategorize16milliondifferentproductswhereeachproductcategorycontainsupto687billionindividualunitsNote:64bitversionsalsodefined,256bitversionunderdefinition80標(biāo)簽電子編號Header-Tagversi81標(biāo)簽與讀寫器讀寫器標(biāo)簽標(biāo)簽背散射它的信號到讀寫器81標(biāo)簽與讀寫器讀寫器標(biāo)簽標(biāo)簽背散射它的信號到讀寫器82RFID場景應(yīng)用82RFID場景應(yīng)用83幾種無線通信網(wǎng)絡(luò)介紹(4)-超寬帶技術(shù)及其應(yīng)用超寬帶技術(shù)能夠解決家電設(shè)備間的連線問題嗎？83幾種無線通信網(wǎng)絡(luò)介紹(4)-超寬帶技術(shù)及其應(yīng)用超寬帶技84數(shù)字家電移動設(shè)備無線USB解決方案84數(shù)字家電移動設(shè)備無線USB解決方案85超寬帶（UWB）技術(shù)8586謝謝86謝謝87數(shù)字通信系統(tǒng)概述1數(shù)字通信系統(tǒng)概述88Referencebooks（主要參考書）:JohnG.Proakis:“Digitalcommunications”,3rded《數(shù)字通信》JohnG.Proakis著，（影印版,中文版）電子工業(yè)出版社，《通信與信息科學(xué)教育叢書》ReadingMaterials:tobedeliveredduringthecourse/book/book.asp2Referencebooks（主要參考書）:http:89內(nèi)容簡介信息系統(tǒng)概述信息的處理無線通信系統(tǒng)概述無線通信系統(tǒng)實(shí)例3內(nèi)容簡介信息系統(tǒng)概述90信息系統(tǒng)包括的內(nèi)容信息的產(chǎn)生與獲取數(shù)據(jù)信息語音信息圖像信息信息的處理與存儲模擬信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息信息的壓縮信息的傳輸與網(wǎng)絡(luò)時間傳輸：信息存儲以利于今后使用空間傳輸：利用某種傳輸媒質(zhì)信息進(jìn)行傳輸4信息系統(tǒng)包括的內(nèi)容信息的產(chǎn)生與獲取91完整的通信系統(tǒng)信源與信源處理單元信號發(fā)射機(jī)與信號接收機(jī)傳輸網(wǎng)絡(luò)5完整的通信系統(tǒng)92通信協(xié)議1PhysicalLayer2DataLinkLayer3NetworkLayer4TransportLayer5SessionLayer6PresentationLayer7ApplicationLayerapplicationapplicationtransmissionmediumprotocolprotocolprotocolprotocolprotocolprotocolprotocolinterface6通信協(xié)議1PhysicalLayer93通信系統(tǒng)分類模擬通信系統(tǒng)：將采集的信號直接進(jìn)行傳輸模擬信號直接進(jìn)行傳輸代表性系統(tǒng)：模擬電視，AM廣播數(shù)字傳輸系統(tǒng)：傳輸?shù)男盘栔话ā?”，“1”數(shù)字化信號將信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號后再進(jìn)行傳輸?shù)湫拖到y(tǒng)：手機(jī)信號，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)模擬通信系統(tǒng)正在逐步被數(shù)字通信系統(tǒng)取代7通信系統(tǒng)分類模擬通信系統(tǒng)：將采集的信號直接進(jìn)行傳輸94＋3.6V3.8V0.2V（噪聲）接收到錯誤電平信號模擬通信系統(tǒng)8＋3.6V3.8V0.2V（噪聲）接收到錯誤電平信號模擬通95＋3.6V3.8V0.2V（噪聲）判決正確數(shù)字通信系統(tǒng)判決“1”>1.8V“1”→3.6v；“0”→0v9＋3.6V3.8V0.2V（噪聲）判決正確數(shù)字通信系統(tǒng)判決96－3.6V2.6V1.0V判決正確數(shù)字通信系統(tǒng)判決“1”>1.8V“1”→3.6v；“0”→0v10－3.6V2.6V1.0V判決正確數(shù)字通信系統(tǒng)判決“1”97通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源編碼信道編碼調(diào)制低通濾波載波調(diào)制通道載波解調(diào)低通濾波解調(diào)信道解碼同步均衡信宿發(fā)射天線接收天線11通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源信道調(diào)低通載波通道載波低通解98數(shù)字通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源編碼信道編碼調(diào)制低通濾波載波調(diào)制通道載波解調(diào)低通濾波解調(diào)信道解碼同步均衡信宿發(fā)射天線接收天線12數(shù)字通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源信道調(diào)低通載波通道載波低99信源編碼是將信息轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)，而后進(jìn)行適當(dāng)?shù)膲嚎s。例如：語音編碼。信源解碼過程是這個過程的逆過程。信源編碼/信源解碼模擬信號數(shù)字信號采樣模擬/數(shù)字信源編碼數(shù)字信號13信源編碼是將信息轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)，而后進(jìn)行適當(dāng)?shù)膲嚎s。例100例：語音信號編碼語音信號的頻率：300Hz-3400Hz（一般為語音信號最高頻率是4KHz）14例：語音信號編碼語音信號的頻率：300Hz-3400Hz101語音信號的采樣采樣定理。。。15語音信號的采樣采樣定理。。。102語音信號的量化3.5v01100011100100114.7v16語音信號的量化3.5v01100011100100114103語音信號的壓縮原始信號：2X4kX8=64k比特/秒語音信號壓縮技術(shù)：GSM系統(tǒng)中語音信號為9kbits/s語音信號可以壓縮到1kbits/s以下17語音信號的壓縮原始信號：2X4kX8=64k比104圖像信號的壓縮圖像信號是由一個個的像素組成(例800X600)，每個像素的幅度表示灰度彩色圖像有三種不同的基色圖像信號具有更多的信息量需要傳輸例:800X600X8比特X3原色X25幀/秒=288M比特/秒圖像信號也是可以壓縮的，高清電視圖像信號的傳輸只需要幾十兆比特/秒18圖像信號的壓縮圖像信號是由一個個的像素組成(例800X61050110101001000101…圖像數(shù)據(jù)壓縮后所占資源不同！190110101001000101…圖像數(shù)據(jù)壓縮后所占資源106通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源編碼信道編碼調(diào)制低通濾波載波調(diào)制通道載波解調(diào)低通濾波解調(diào)信道解碼同步均衡信宿發(fā)射天線接收天線20通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源信道調(diào)低通載波通道載波低通解107用于保證接收到的“0”，“1”序列是正確的★

錯誤檢測可檢查接收信息是否正確需要加入一些冗余信息★

錯誤糾正可以檢測并可以糾正錯誤需要更多的冗余信息★

重傳機(jī)制在系統(tǒng)能夠監(jiān)測到錯誤但不能糾正錯誤時需要更多冗余產(chǎn)生時延信道編碼21用于保證接收到的“0”，“1”序列是正確的信道編碼108正確信息：

我們明天14:00——16:00開會接收到的錯誤信息：

我們明天10:00——16：00開會★：接收信息有錯誤，但接收端無法知道糾錯編碼的意義22正確信息：糾錯編碼的意義109正確信息：

我們明天14:00—16:00開會利用編碼的方法可使錯誤被檢測到：

我們明天下午10:00—16：00開會★：錯誤可被檢測到，但不能被糾正★：這里加入了一定的冗余信息糾錯編碼的意義23正確信息：糾錯編碼的意義110利用編碼的方法可使錯誤被檢測到并被糾正

我們明天下午10:00—16:00開會兩個小時★：錯誤可被檢測，并可被糾正★：加入了更多的冗余信息糾錯編碼的意義24利用編碼的方法可使錯誤被檢測到并被糾正糾錯編碼的意義111有些錯誤是無法檢測到并被糾正的

我們明天下午16:00—18:00開會兩個小時★：加入了足夠的冗余信息★：錯誤無法被檢測并被糾正糾錯編碼的意義25有些錯誤是無法檢測到并被糾正的糾錯編碼的意義112信道編碼：舉例（7,4）漢明碼26信道編碼：舉例（7,4）漢明碼113信道編碼：舉例（7,4）漢明碼如果發(fā)射信號為：x3x4x5x6=1011經(jīng)過編碼以后為：x0x1x2x3x4x5x6=1001011經(jīng)過信道，接收信號為：1001001，查表可知，落在第12行第7列，判決為該行的第1列數(shù)據(jù)1001011達(dá)到了糾錯的目的27信道編碼：舉例（7,4）漢明碼如果發(fā)射信號為：x3x4114最簡單的通信系統(tǒng)0/1碼發(fā)射接收噪聲0/1碼28最簡單的通信系統(tǒng)0/1碼發(fā)射接收噪聲0/1碼115通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源編碼信道編碼調(diào)制低通濾波載波調(diào)制通道載波解調(diào)低通濾波解調(diào)信道解碼同步均衡信宿發(fā)射天線接收天線29通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源信道調(diào)低通載波通道載波低通解116調(diào)制:將若干個二進(jìn)制數(shù)字組成的序列映射成一組相應(yīng)時間波形

例：待傳序列為：0010111001tT2T3T13T：一個波形占有的時間問題：一個時間段可以傳輸幾個比特？30調(diào)制:將若干個二進(jìn)制數(shù)字組成的序列映射成一組相應(yīng)時間波117傳輸比特率

若每個符號可以攜帶k個比特，（如

8PSK時k=3）,則系統(tǒng)傳輸?shù)姆柭?/p>

R與比特率Rb的關(guān)系有：

k=Rb/R31傳輸比特率若每個符號可以攜帶k個比特，（如118載波調(diào)制后傳輸問題：一個時間段內(nèi)是否只能傳一個數(shù)字？32載波調(diào)制后傳輸問題：一個時間段內(nèi)是否只能傳一個數(shù)字？119通信系統(tǒng)設(shè)計需要考慮的幾個問題所給出的頻帶資源有多少-系統(tǒng)帶寬在保證系統(tǒng)特性情況下如何最為有效的利用頻帶資源系統(tǒng)特性得以保證資源利用率最高如何對其他系統(tǒng)干擾最小33通信系統(tǒng)設(shè)計需要考慮的幾個問題所給出的頻帶資源有多少-系120通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源編碼信道編碼調(diào)制低通濾波載波調(diào)制通道載波解調(diào)低通濾波解調(diào)信道解碼同步均衡信宿發(fā)射天線接收天線34通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源信道調(diào)低通載波通道載波低通解121帶寬限制導(dǎo)致低通濾波的需要頻率軸用戶1用戶635帶寬限制導(dǎo)致低通濾波的需要頻率軸用戶1用戶6122利用不同的通信頻帶傳輸信號36利用不同的通信頻帶傳輸信號123帶寬(Bandwidth)系統(tǒng)所分配的用來傳輸信息的頻帶資源（Hz）一般來講，帶寬/載頻小于15%（超寬帶系統(tǒng)除外）頻帶是一種資源系統(tǒng)應(yīng)盡可能充分利用頻帶內(nèi)資源，降低對其他頻帶的干擾37帶寬(Bandwidth)系統(tǒng)所分配的用來傳輸信息的頻帶124載波調(diào)制與解調(diào)基帶（Baseband）信號的幅度在零頻附近不全為零，在其他頻率幅度全為零。

帶通（Bandpass）信號在以f=

fc

為中心的一個頻帶內(nèi)幅度不全為零，其中fc>>0.叫做載波頻率。載波調(diào)制（Carriermodulation/demodulation）就是把源信息映射到帶通信號上的過程，這個帶通信號以某個頻率fc為載波。

38載波調(diào)制與解調(diào)基帶（Baseband）信號的幅度在零頻附125通信系統(tǒng)設(shè)計基本要求利用分配的頻帶進(jìn)行通信盡可能傳輸更多信息對臨帶干擾盡可能小低通濾波器的設(shè)計問題39通信系統(tǒng)設(shè)計基本要求利用分配的頻帶進(jìn)行通信126經(jīng)過低通濾波器后的載波調(diào)制信號:40經(jīng)過低通濾波器后的載波調(diào)制信號:127通信系統(tǒng)的基本定義比特：“0”，“1”帶寬：Hz,KHz,MHz傳輸速率：比特/秒(b/s,bps)，kb/s,Mb/s信噪比：信號功率/噪聲功率（dB）41通信系統(tǒng)的基本定義比特：“0”，“1”128幾種通信系統(tǒng)帶寬GSM：若干270KHz頻帶構(gòu)成CDMA：若干1.25MHz頻帶構(gòu)成廣播數(shù)字電視（DVB-T）：若干6/7/8MHz頻帶帶寬構(gòu)成42幾種通信系統(tǒng)帶寬GSM：若干270KHz頻帶構(gòu)成129無線發(fā)射信號Signalattenuationfromtransmittertoreceiver–afunctionofthedistance

43無線發(fā)射信號Signalattenuationfro130方向性天線44方向性天線131通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源編碼信道編碼調(diào)制低通濾波載波調(diào)制通道載波解調(diào)低通濾波解調(diào)信道解碼同步均衡信宿發(fā)射天線接收天線45通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源信道調(diào)低通載波通道載波低通解132本課程需要解決的問題一個符號攜帶幾個比特采用那種波形傳輸該符號本身傳輸信息最好對別人影響最小46本課程需要解決的問題一個符號攜帶幾個比特133無線資源利用問題47無線資源利用問題13448135信道的問題噪聲的影響時變幅度衰減時變相位變化傳輸時延臨近頻道干擾49信道的問題噪聲的影響136高斯噪聲50高斯噪聲137無線電波的傳輸51無線電波的傳輸138時延特性52時延特性139n()n(t)h(t,)例：多徑時延53n()n(t)h(t,)例：多徑時延140n()n(t)h(t,)S(t)r(t)54n()n(t)h(t,)S(t)r(t)141信道均衡通道的非理想特性導(dǎo)致接收信號的畸變信道失真（如定時不準(zhǔn)確）會導(dǎo)致碼間干擾（IntersymbolInterference,ISI）。無線信號的多徑傳輸導(dǎo)致信號的碼間干擾解決碼間干擾的一個有效的辦法就是使用均衡器（Equalizer）。55信道均衡通道的非理想特性導(dǎo)致接收信號的畸變142通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源編碼信道編碼調(diào)制低通濾波載波調(diào)制通道載波解調(diào)低通濾波解調(diào)信道解碼同步均衡信宿發(fā)射天線接收天線56通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源信道調(diào)低通載波通道載波低通解143接收機(jī)的主要工作天線接收無線電波并轉(zhuǎn)化為電信號對電信號進(jìn)行濾波及解調(diào)對接收信號進(jìn)行糾錯解碼對信源信號進(jìn)行解壓縮得到原始信號57接收機(jī)的主要工作天線接收無線電波并轉(zhuǎn)化為電信號144接收機(jī)數(shù)字通信的接收機(jī)復(fù)雜度大于發(fā)射機(jī)一般來講接收機(jī)需要對付信道對發(fā)射信號的畸變發(fā)射信號的設(shè)計要以接收機(jī)能否正常接收到發(fā)射信號為原則58接收機(jī)數(shù)字通信的接收機(jī)復(fù)雜度大于發(fā)射機(jī)145無線通信系統(tǒng)的研究內(nèi)容信道編碼/解碼的研究（糾錯編碼）BCH碼，卷積碼，turbo碼，LDPC碼調(diào)制/解調(diào)技術(shù)的研究BPSK，QAM，OFDM…天線與傳輸技術(shù)的研究天線發(fā)射/接收，方向性天線，智能天線，多天線技術(shù)無線通信系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)給出解決方案，進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)59無線通信系統(tǒng)的研究內(nèi)容信道編碼/解碼的研究（糾錯編碼）146系統(tǒng)性能評估

通常的方法是使用在一定噪聲條件下誤碼率（BitErrorRate,BER）。有兩種BER,分別是rawBER和，codedBER。

RawBER:是在沒有糾錯編碼條件下的誤碼率，可以表示信道的性能（例：GSM）。

CodedBER:在有糾錯編碼時的誤碼率，表示了編碼的效果，是系統(tǒng)實(shí)際要求的誤碼率。60系統(tǒng)性能評估147通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源編碼信道編碼調(diào)制低通濾波載波調(diào)制通道載波解調(diào)低通濾波解調(diào)信道解碼同步均衡信宿發(fā)射天線接收天線61通信系統(tǒng)的構(gòu)成（點(diǎn)到點(diǎn)）信源信道調(diào)低通載波通道載波低通解148通信系統(tǒng)的研究理論研究信號時間頻率特性分析各種接收準(zhǔn)則通信系統(tǒng)的計算機(jī)仿真仿真系統(tǒng)的建立仿真參數(shù)的調(diào)整新的算法的給出通信系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)樣機(jī)的研制芯片的研制62通信系統(tǒng)的研究理論研究149噪聲經(jīng)過相關(guān)器，接收信號可表示為其中n(t)與判決無關(guān),因此判決完全根據(jù)相關(guān)器的輸出信號的噪聲分量nk進(jìn)行判決。噪聲項例：理論研究63噪聲經(jīng)過相關(guān)器，接收信號可表示為其中n(t)與判決無關(guān)150例：通信系統(tǒng)仿真64例：通信系統(tǒng)仿真151例：通信模塊電路板65例：通信模塊電路板152芯片66芯片153無線通信面臨的挑戰(zhàn)隨時隨地連接網(wǎng)絡(luò)多種業(yè)務(wù)多種設(shè)備的集合語音，數(shù)字，音頻