通信系统的信道

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,通信系统的构成（点到点）,信源,编码,信道,编码,调,制,低通,滤波,载波,调制,通道,载波,解调,低通,滤波,解,调,信道,解码,同步,均衡,信,宿,发射天线,接收天线,1,数字通信系统的构成（点到点）,信源,编码,信道,编码,调,制,低通,滤波,载波,调制,通道,载波,解调,低通,滤波,解,调,信道,解码,同步,均衡,信,宿,发射天线,接收天线,2,信源编码是将信息转换成二进制数据，而后进行适当的压缩。例如：语音编码。,信源解码过程是这个过程的逆过程。,信,源编码/信源解码,模拟信号,数字信号,采样,模拟/数字,信源编码,数字信号,3,例：语音信号编码,语音信号的频率：300Hz-3400Hz（一般为语音信号最高频率是4KHz）,4,语音信号的采样,采样定理。,5,语音信号的量化,3.5v,01100011,10010011,4.7v,6,语音信号的压缩,原始信号：2 X 4k X 8 =64kbits/s,语音信号压缩技术：,GSM系统中语音信号为9kbits/s,语音信号可以压缩到1kbits/s以下,7,图像信号的压缩,图像信号是由一个个的像素组成(例800X600)，每个像素的幅度表示灰度,彩色图像有三种不同的基色,图像信号具有更多的信息量需要传输（例: 800 X 600 X 25帧/秒 X 3),高清电视图像信号的传输需要几十兆比特/秒,8,信源编码的工作一般由“信号与信息处理”专业的研究人员完成,9,信源编码：无损编码 举例,Huffman,Huffman编码：设信源有8种字母，对应概率为,X,P(X),A,0.20,B,0.19,C,0.18,D,0.17,E,0.15,F,0.10,G,0.05,H,0.05,10,信源编码：无损编码 举例,Huffman,11,信源编码：有损编码,语音编码：,64kbps,32/16/8/4.8/2.4/0.8kbps,预测编码PCMDPCMADPCM,参数编码,高清晰度电视：1Gbps,20Mbps,分块/DCT/变换系数量化/Huffman编码,帧间前向预测编码、P帧,帧间前向后向预测编码、B帧,12,通信系统的构成（点到点）,信源,编码,信道,编码,调,制,低通,滤波,载波,调制,通道,载波,解调,低通,滤波,解,调,信道,解码,同步,均衡,信,宿,发射天线,接收天线,13,用于保证接收到的“0”， “1 ”序列是正确的,错误检测,可检查接收信息是否正确,需要加入一些冗余信息,错误纠正,可以检测并可以纠正错误,需要更多的冗余信息,重传机制,在系统能够监测到错误但不能纠正错误时,需要更多冗余产生时延,信道编码,14,正确信息：,我们明天14:0016:00开会,接收到的错误信息：,我们明天,10:,0016：00开会,：接收信息有错误，但接收端无法知道,纠错编码的意义,15,正确信息：,我们明天14:0016:00开会,利用编码的方法可使错误被检测到：,我们明天下午,10:00,16：00开会,：错误可被检测到，但不能被纠正,：这里加入了一定的冗余信息,纠错编码的意义,16,利用编码的方法可使错误被检测到并被纠正,我们明天下午10:0016:00开会,两个小时,：错误可被检测，并可被纠正,：加入了更多的冗余信息,纠错编码的意义,17,有些错误是无法检测到并被纠正的,我们明天下午,16:0018:00,开会两个小时,：加入了足够的冗余信息,：错误无法被检测并被纠正,纠错编码的意义,18,设信源码元为x,3,x,4,x,5,x,6,，三位附加码元为x,0,x,1,x,2,，满足以下条件：,信道编码：举例 （7,4）汉明码,传输序列： x0,x1,x2, x3,x4,x5,x6,上述编码/解码可以纠正接收序列中一定数量的错误,19,通信系统的构成（点到点）,信源,编码,信道,编码,调,制,低通,滤波,载波,调制,通道,载波,解调,低通,滤波,解,调,信道,解码,同步,均衡,信,宿,发射天线,接收天线,20,调制: 将若干个二进制数字组成的序列映射成一组相应时间波形,例：待传序列为：00,10,11,10,01,t,数字,信号值,00,1,01,-1,10,3,11,-3,T,2T,3T,1,3,T：一个波形占有的时间,21,载波调制后的信号:,22,通信系统的构成（点到点）,信源,编码,信道,编码,调,制,低通,滤波,载波,调制,通道,载波,解调,低通,滤波,解,调,信道,解码,同步,均衡,信,宿,发射天线,接收天线,23,带宽限制导致低通滤波的需要,频率轴,用户1,用户6,24,利用不同的通信频带传输信号,25,通信系统的基本定义,比特：“0” ，“1”,带宽：Hz, KHz, MHz,传输速率：比特/秒(b/s, bps)，kb/s, Mb/s,信噪比：信号功率/噪声功率（dB）,26,传输比特率,若每个符号可以携带k个比特，（如,8PSK时k=3）,则系统传输的符号率,R与比特率Rb的关系有：,k=Rb/R,27,几种通信系统带宽,GSM：若干200KHz频带构成,CDMA：若干1.25MHz频带构成,广播数字电视（DVB-T）：若干6/7/8MHz频带带宽构成,28,29,经过低通滤波器后的载波调制信号:,30,信道的问题,噪声的影响,时变幅度衰减,时变相位变化,传输时延,临近频道干扰,31,高斯噪声,32,无线电波的传输,33,时延特性,34,通信系统的构成（点到点）,信源,编码,信道,编码,调,制,低通,滤波,载波,调制,通道,载波,解调,低通,滤波,解,调,信道,解码,同步,均衡,信,宿,发射天线,接收天线,35,接收机的主要工作,天线接收无线电波并转化为电信号,对电信号进行滤波及解调,对接收信号进行纠错解码,对信源信号进行解压缩得到原始信号,36,接收机,数字通信的接收机复杂度大于发射机,一般来讲接收机需要对付信道对发射信号的畸变,发射信号的设计要以接收机能否正常接收到发射信号为原则,37,通信系统的构成（点到点）,信源,编码,信道,编码,调,制,低通,滤波,载波,调制,通道,载波,解调,低通,滤波,解,调,信道,解码,同步,均衡,信,宿,发射天线,接收天线,38,无线通信系统的研究内容,信道编码/解码的研究（纠错编码）,BCH码，卷积码，turbo码，LDPC码,调制/解调技术的研究,BPSK，QAM，OFDM,天线与传输技术的研究,天线发射/接收，方向性天线，智能天线，多天线技术,无线通信系统的硬件实现,给出解决方案，进行硬件实现,39,例：通信系统仿真,40,例：通信模块电路板,41,芯片,42,