高级通信原理第3章数字信号的基带传输(2015年)

主讲人：于秀兰《通信原理》第3章数字信号的基带传输数字基带传输系统模型码型变换器的作用是将二进制信息序列变换成适合于信道传输的、并可提供同步定时信息的码型。比如:将二进制变换成多进制、AMI码。发送滤波器：输出比较平滑的波形。接收滤波器：滤除带外噪声并对已接收的波形均衡，以便正确判决。抽样判决器：先抽样获得抽样值序列，然后进行判决。码型反变换：对判决器的输出进行原始码元再生。1、功率谱的分析模型码型变换器的作用是将二进制信息序列变换成适合于信道传输的、并可提供同步定时信息的码型。比如:将二进制变换成多进制、AMI码。发送滤波器:也称为成形滤波器.功率谱的计算方法的说明该分析方法适用于只有一种脉冲形状，MPAM区别仅在幅度不同。2、在信道噪声条件下接收的分析模型主讲人：于秀兰《通信原理》3.3AWGN信道下的数字基带信号的接收3.3.1利用低通滤波的接收3.3.2利用匹配滤波器的接收本节只研究2PAM信号一、误码率Pe由于受到信道噪声的干扰，接收端出现两类错误：（1）当发送“1”时，在抽样时刻由于噪声呈现一个大的负值，使接收端错判为“0”，其条件概率表示为P(0/1)（2）当发送“0”时，在抽样时刻由于噪声呈现一个大的正值，使接收端错判为“1”，其条件概率表示为P(1/0)误码率101010发判发发判发/PP/PPPe1）判决电路输入端的信号：发送端发出的数字基带信号经过信道和接收滤波器后，在无码间串扰的条件下，抽样判决时刻，对“1”码有正的最大值，用A表示；对“0”码，双极性码用-A表示，单极性码用0表示。即双极性：12s:Ast:As单极性：12s:Asts:0二、抗噪性能分析1、判决电路输入端的波形：所以，在抽样判决时刻，判决器输入端的波形可以表示为以双极性基带信号为例来分析：发送“s1”时，ty的一维概率密度为：222121|nσ/Ayneσπsyf发送“s2”时，tx的一维概率密度为：222221|nσ/Ayneσπsyf二、双极性基带信号的误码分析设判决门限为VT，判决准则为：当抽样值VT时，则判为“1”；当抽样值VT时，则判为“0”。（1）当发送“1”时，错判为“0”的条件概率（2）当发送“0”时，错判为“1”的条件概率（3）误码率1122ePPsPe/sPsPe/s22|TTVPe/sPyVfysdy11|TVTPe/sPyVfysdy如何确定判决门限VT？特殊地，当P(0)=P(1)=1/2时，VT=0。使得误码率为最小的判决门限，即最佳判决门限。如果P(0)P(1),则判决门限为正。等概发送0、1时，双极性基带信号的误码率1122012022nn22n1||21A1Aerfcerfc2222AePPsPe/sPsPe/sfysdyfysdyQ结论：系统的误码率依赖于信号峰值A与噪声均方根之比，与采用的信号形式无关。越大，误码率越小。nnA/σ三、单极性基带信号的误码分析2222nnA1A()erfc428ePQ结论：当相同时，单极性基带系统的抗噪性能不如双极性。nA,常见的函数问题：1、如果噪声概率密度符合标准正态分布，Q函数如何表示一个尾部概率？2、如果信道噪声功率为呢？2n12AAPe/sPnAfndnPe/sPnAfndn总结：误码率的分析方法抽样判决时刻的信号和噪声噪声的概率密度（均值和方差）发送已知时，“信号+噪声”的概率密度判决准则MF的冲激响应)()(1tTsthb,那么抽样时刻信号瞬时值为1E或1E,噪声平均功率为012NE.而1bEE1、双极性基带信号的误码分析发送“s1”时，yt的一维概率密度为：20101|2/2bbyE/NEbfyseπNE发送“s2”时，tx的一维概率密度为：20101|2/2bbyE/NEbfyseπNE0bNEerfc21MFeP码率的双极性基带系统的误则利用（1）当发送“s1”时，错判为“s2”的条件概率（3）误码率1122ePPsPe/sPsPe/s11|dVTPe/sPyVfysdy（2）当发送“s2”时，错判为“s1”的条件概率22|dTVPe/sPyVfysdy比较LPF接收和MF的分析思路用匹配滤波器代替接收滤波器221erfc22enAP因为双极性基带系统的误码率0bNEerfc21MFeP码率的双极性基带系统的误则利用MF的冲激响应)()(1tTsthb,那么抽样时刻信号瞬时值为1E或1E,噪声平均功率为012NE.而1bEEMF的冲激响应)()(1tTsthb,那么抽样时刻信号瞬时值为1E或0,噪声平均功率为012NE.而1/2bEE用匹配滤波器代替接收滤波器2b1010EE11MFerfc=erfc24NE22NeP则利用的单极性基带系统的误码率221erfc28enAP因为单极性基带系统的误码率单极性基带信号的误码分析单极性与双极性的比较LPF解调与最佳接收的比较以双极性不归零矩形脉冲的基带信号为例来分析。假设LPF的带宽为Bb0E1MFerfc2NeP利用的双极性基带系统的误码率221erfc22enAP双极性基带系统的误码率小结：差错率的分析方法匹配滤波器练习