无线通信工程第04讲－基带传输.pptx

无线通信工程 2001年11月17日 第四讲：基带传输 引言 数字信息表示法 基带传输过程 功率谱密度 奈奎斯特准则 最佳检测准则 比特差错率 引 言 什么叫基带传输？ 数字信号的电脉冲不对载波进行调制，直接送往信道进行传输的方法，叫基带传输。 无线通信为什么要讨论基带传输？ 1、一个载波传输系统，在调制前与解调后所进行的信号变换过程，如：编码、译码、滤波、判决、抽样、再生，和基带传输过程十分相似。基带传输的方法完全可以用于载波传输。 2、载波传输系统在一定条件下完全可以用等效基带传输系统来代替。有关基带传输系统的一些分析结果，如：功率谱密度、比特差错率可以推广到载波传输系统。 数字信息的表示法 数字信息可以用抽象代码或传输代码来表示 抽象代码 一组数字或文字符号； 记为 ，是一组随机序列； Ik 表示码元，k表示序号， Ik所能取得的各个符号值为符号集： 在满足马尔可夫过程时，其统计特性完全可以由状态概率pi(i = 1,2,…..,M)及转移概率pi,j(n) (i,j = 1,2 ……,M) 来描述。 二进制抽象代码举例： 0，1 ＋1，－1 S0，S1 传输代码 一组电脉冲波形； 记为 u(t) = ， 是一个随机过程； uk (t)表示在kTSt(k+1)TS时隙中的码元，k表示序号； uk (t)所能取得的各个波形组成为波形集： 传输代码和抽象代码的映射关系 二进制传输代码举例： 非归零码、归零码 多进制 在数字通信系统中，为了提高传输效率，往往采用多进制。 最常用的多进制为2l进制，即二进制、四进制、八进制，等等。 一个多进制抽象代码可以表示成多进制数，也可以表示成二进制数组。 如：0 1 2 3 00 01 10 11 信息量 在不考虑传输误差情况下，一个随机等概分布的M进制码元所包含的信息量： I ＝ log2(M) 比特 码元速率（符号速率、键控速率、数码率）： ？波特（Baud) 信息速率（比特率）： ？比特/秒（bits/s) 基带传输过程 基带传输过程:发端滤波器、基带信道、噪声与干扰、收端滤波器、再生器 传输过程的畸变：干扰与噪声、波形失真 再生器的作用 什么叫眼图？ 如何观察眼图？ 眼图质量的几个重要参数： －－眼图开启度 －－眼皮厚度 －－交叉点发散度 比特差错率（BER） －各种叫法：误码率、误字率、码元差错率、比特差错率、符号差错率 －发生差错的原因 －差错的计算及测量 －BER和Eb/N0的关系曲线 功率谱密度 定义 平稳随机过程的功率谱密度可以定义为自相关函数的傅里叶变换。 数字信息的抽象代码是平稳的随机序列，但映射成传输代码，却不是平稳的随机过程。 传输代码的自相关函数在一个码元内和时间起点有关，即： R(t1+kTs, t2+KTs)＝R(t1, t2) 并呈现周期性，称为广义周期平稳随机过程。 求出平均自相关函数： 其中: t=t1, =t2-t1。 对此进行傅里叶变换，得到平均的功率谱密度: 计算方法之一 u(t)的自相关函数： Ru(t,t+) = E(u*(t)u(t+ )) 在一个周期中求平均： 进行傅里叶变换： 其中Gi(f)为gi(t)的傅里叶变换，Rik(l)为aim和ai(m+l)的互相关。 自相关函数法 多进制数字信号可以写成： 其中（a1n,a2n,……,aMn)是抽象代码In对应的随机变量组，gi(t), i=1,2,…,M是相应的波形集。设In是一个马尔可夫过程，其状态概率为pi，i=1,2,…,M，转移概率为pi,k(l), i或k=1,2,…,M 计算方法之一（续） 得到： 存在线谱和连续谱 线谱不存在的充分必要条件： 功率谱密度的一般表达式 特例：纯随机数字信号 转移概率退化为状态概率 pik(l) = pk 计算方法之二 样本函数uT(t)的功率密度 对此随机过程进行统计平均 可以证明， 样本统计法 先证明可行性。 从随机过程u(t)中截取一段 取uT(t)的傅里叶变换 计算uT(t)的平均功率 计算方法之二(续） 特例：二进制随机数字信号 其中Ik是平稳、遍历、纯随机的二进制序列，以p1的概率取1，以p0的概率取0，p1+p0=1 从u(t)中截取(－KTS,KTS)一段，分成二部分： u(t,T)=(t,T)+(t,T) 其中： (t,T)＝E(u(t,T)) (t,T)=u(t,T)- (t,T) 用样本统计法计算(t)的功率谱密度： 用样本统计法计算(t)的功率谱密度： 讨论：线谱、连续谱 举例 单