《基带数字通信》PPT课件

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1、第二章基带数字通信2.1随机过程2.2数字基带信号2.3脉冲编码调制PCM2.4数字基带通信系统及其误码率2.5带限信道的信号设计和编码2.6线性均衡2.7小结2.1随机过程2.1.1随机过程的统计平均和功率谱密度一．随机过程的定义没有确定的变化形式，每次过程没有固定规律，不能用一个或几个时间t的确定函数来描述的过程就是随机过程。设Sk(k=1,2,…)是随机试验，每次试验都有一个相应的时间波形xi(t)（称为样本函数或实现），则所有可能出现的结果总体{x1(t),x2(t)，…,xn(t)，…}

2、就构成一个随机过程，记作ξ(t)。简言之，无数个样本函数的总体就构成一个随机过程，如图2－1－1所示。2.1随机过程2.1.1随机过程的统计平均和功率谱密度2.1.2线性时不变系统对随机输入信号的响应2.1.4离散时间随机信号二．随机过程的统计特性1.随机过程ξ(t)的一维分布函数随机变量ξ(t1)小于或等于某一数值x1的概率P［ξ(t1)≤x1］称为随机过程ξ(t)的一维分布函数，简记为F1(x1,t1)，即F1(x1,t1)=P［ξ(t1)≤x1］如果F1(x1,t1)对x1的偏导数存在

3、，即有则称f1(x1,t1)为ξ(t)的一维概率密度函数2.随机过程ξ(t)的二维分布函数任意设定两个时刻t1,t2∈T，则随机变量ξ(t1)和ξ(t2)构成一个二元随机变量{ξ(t1),ξ(t2)}，称F2(x1,x2;t1,t2)=P｛ξ(t1)≤x1,ξ(t2)≤x2｝为随机过程ξ(t)的二维分布函数。如果下式存在，则称f2(x1,x2；t1,t2)为ξ(t)的二维概率密度函数。三．随机过程的数字特征1.数学期望设随机过程ξ(t)在任意给定时刻t的取值ξ(t)是一个随机变量，其概率密度函

4、数为f1(x,t)，则ξ(t)的数学期望如下，记作a(t)。a(t)是时间t的函数，它表示随机过程的n个样本函数曲线的摆动中心。2.方差方差实际上就是均方值与数学期望的平方之差，它表示了随机过程在时刻t对于均值a(t)的偏离程度。均值和方差都只与随机过程的一维概率密度函数有关，因而它们只是描述了随机过程在各个孤立时刻的特征。3.相关函数衡量随机过程在任意两个时刻获得的随机变量之间的关联程度时，常用协方差函数B(t1,t2)和相关函数R(t1,t2)。协方差函数定义为：B(t1,t2)=E｛［ξ

5、(t1)-a(t1)］［ξ(t2)-a(t2)］｝=f2(x1,x2;t1,t2)dx1dx2相关函数定义：B(t1,t2)=R(t1,t2)-a(t1)a(t2)＝协方差函数和相关函数之间的关系为：B(t1,t2)=R(t1,t2)-a(t1)a(t2)相关函数依赖于起始时刻t1及t2与t1之间的时间间隔τ,即相关函数是t1和τ的函数。2.2数字基带信号2.2.1基带信号的基本概念2.2.2二元码2.2.3三元码2.2.1基带信号的基本概念没有经过调制的数字信息代码所对应的电脉冲信号，频率一般都

6、在零到低频范围内。一般选择传输码型时主要应考虑以下几点：码型中低频和高频频率的分量应尽量少；码型中应包含定时信息；码型变换设备必须简单而且可靠；码型具有一定的检错能力；码型变换应与信源的统计特性无关。根据各种基带信号中每个码元可以选取的幅度值的个数，可以将它划分为二元码、三元码和多元码。2.2.2二元码最简单的二元码基带信号波形为矩形，只有两种幅度电平取值，分别对应于二进制代码的“1”和“0”。常见二元码有单极性归零/非归零码、双极性归零/非归零码、差分码等2.2.3三元码用信号幅度的三种取值（+

7、A，0，﹣A）或（+1，0，﹣1）来表示的二进制信码。三元码种类较多，广泛用于脉冲编码调制线路中，最常见的是AMI和HDB3码。2.3脉冲编码调制PCM2.3.1抽样2.3.2量化2.3.3编码2.3脉冲编码调制PCM日常生活中的大部分信息都是模拟量，它们在利用数字通信系统进行传输前必须经过PCM处理——即抽样、量化和编码,变换成数字信号。PCM在光纤通信、数字微波通信及卫星通信中都得到了广泛的应用。从调制的观点来看，PCM就是以模拟信号为调制信号，对二进制脉冲序列进行载波调制，从而改变脉冲序列中

8、各个码元的取值。所以，通常也把PCM叫做脉冲编码调制。2.3.1抽样将时间上连续的模拟信号变为时间上离散的抽样值的过程就是抽样。抽样定理则主要讨论能否由离散的抽样值序列重新恢复原始模拟信号的问题。一．低通信号抽样定理二．带通信号抽样定理带通信号的抽样频率在（2B～4B）内。三．自然抽样和平顶抽样自然抽样即抽样信号顶部在脉冲持续期间呈现原来信号形状的抽样方式。它的实现十分简单，直接用窄脉冲序列与模拟信号相乘即可实现。但其输出在一次抽样期间的幅度随输入信号的变换而变化，使得后续编码过程