1、2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系，第1、6章調(diào)制和編碼權(quán)衡，6.1通信系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)和約束6.1.1通信系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)最大傳輸位速率R；位元錯誤率最小化PB；所需功率最小化(最小化E0/n0)；最小化系統(tǒng)帶寬w；最小延遲和最佳抗干擾特性；可以大大降低系統(tǒng)的復(fù)雜性、計算量和系統(tǒng)成本。2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系，2，6.1.2系統(tǒng)設(shè)計約束Nyquist最小帶寬香農(nóng)容量理論管理規(guī)則(頻帶分配原則)2020/Nyquist最小帶寬：理論上，這是一個沒有代碼間串行(ISI)牙齒的基帶系統(tǒng)，每秒傳輸R碼時所需的最小帶寬(ny quist帶寬)為R/2 Hz。實際情況

2、奈奎斯特的最小帶寬反映了系統(tǒng)無損檢測脈沖展平的能力。2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系，4，M進制調(diào)制的情況下，包括K位在內(nèi)的代碼源(包括K位)可以表示為M級之一。因此，比特率R碼元速率Rs對于固定碼元速率，隨著傳輸比特率R牙齒K的增加而增加。2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系，5，2，香農(nóng)溶劑漢利：波段利用率C/W與Eb/N0的關(guān)系，C/W(。第二調(diào)制方式：非正交調(diào)制，生成的信號是非正交信號(例如，MPSK，可以顯示為星座圖)。2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系，7，6.2誤差概率平面，誤差概率曲線誤差概率平面：具有誤差概率曲線的平面。2020

3、/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系，8，正交信號MFSK，2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系，9，多信號MpSK，2020/7/29非正交，2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系，11，1，正交調(diào)制(MFSK)分析2，非正交調(diào)制(MPSK)分析3，各指標(biāo)易于估算的程度，2020/7/20電力限制系統(tǒng)：電力限制，更重要；通常會犧牲帶寬。帶寬限制系統(tǒng)：由于帶寬有限，而且更重要，因此通常使用高效調(diào)制方式來犧牲功率。2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系，16，帶寬受限地區(qū)：Eb/N0牙齒增加到一定程度后，容量極限曲線逐漸趨于水平。這意味著R/W隨著Eb

4、/N0牙齒的增加而減慢。功率限制區(qū)域：Eb/N0牙齒減少到一定程度后，容量限制曲線接近垂直。要稍微減少Eb/N0，需要大量減少R/W。Eb/N0牙齒-小于1.6dB時不能進行無錯誤傳輸。4，電力限制和帶寬限制區(qū)域，2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系，17，6.4數(shù)字通信系統(tǒng)設(shè)計：滿足帶寬、電力和錯誤概率要求注意：信息位，信道位，碼源，籌碼(chip)之間設(shè)計階段描述信道性能(接收功率、可用帶寬、噪聲系統(tǒng)特性和損耗等)。確定系統(tǒng)要求(比特率、錯誤性能)；提供最適合通道特性和系統(tǒng)性能要求的設(shè)計。2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信，18，在限制系統(tǒng)特定方法的各種帶寬受限

5、的系統(tǒng)中，使用高效調(diào)制方法犧牲功率，減少帶寬。在功率有限的系統(tǒng)中，使用節(jié)能調(diào)制方法可以犧牲帶寬，節(jié)省電力。在帶寬和功率都有限的系統(tǒng)中，使用糾錯編碼方法，節(jié)省功耗，犧牲帶寬，確保系統(tǒng)性能。2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信，19，糾錯編碼的影響，實時系統(tǒng)中糾錯編碼對系統(tǒng)性能的影響，兩個茄子相反的方面，即對性能改善的影響：2020/7/29，2020/其中，在每個碼元間隔Ts內(nèi)發(fā)送碼元或波形，一個碼元傳輸K位，比特率：2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系，21，比特間隔T Ts內(nèi)傳輸k=log2M位的帶寬效率，2020/7/29理想的矩形基帶過濾器、MPSK調(diào)制、最小調(diào)

6、制帶寬：2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信，23，MPSK調(diào)制信號的帶寬效率：帶寬效率平面。對于MPSK，如果M牙齒增加，您可以獲得更大的帶寬，以換取Eb/N0的增加，如R/帶寬效率平面中所示。2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信，24，6.4.3非編碼電力限制系統(tǒng)，設(shè)計的目標(biāo)固定Eb/N0，帶寬犧牲，PB改善PB鎖定，帶寬犧牲，所需Eb/N0減少。此時必須使用MFSK信號。最小調(diào)制帶寬為：非干涉檢測MFSK的帶寬效率：2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信，25，MPSK帶寬效率與MFSK帶寬效率之比較：MPSK的M牙齒增加導(dǎo)致R/W MFSK的M牙齒增加

7、，R/W是分子和分母共同作用的結(jié)果。M牙齒在一定程度上增加，分母比分子增加得快，M牙齒增加，MFSK的R/W反而減少。MFSK以帶寬犧牲為代價減少了所需的Eb/N0。2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系，26，大多數(shù)情況下，M進制信號被認(rèn)為是波形編碼技術(shù)。選擇m進制調(diào)制而不是二進制調(diào)制。為了有效地替換二進制波形，請選擇更好的波形。增強的帶寬性能(MPSK)增強的功耗性能(MFSK)，2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信，27，6.4.4未編碼帶寬限制系統(tǒng)示例，已知條件：可用帶寬：W=接收信號功率/噪聲功率頻譜密度位元錯誤率：PB 10-5。目標(biāo)：選擇滿足性能要求的調(diào)制

8、方法。通常，如果沒有滿足要求的調(diào)制方法，則應(yīng)選擇糾錯編碼。2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系，28，數(shù)字通信系統(tǒng)，這里，Rb=R，Tb=T，S=Pr牙齒。所以換成分貝，2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信，29，不轉(zhuǎn)換成碼元，所需的最小調(diào)制系統(tǒng)帶寬：W=R. R=9600b/s W=4000Hz是帶寬有限的系統(tǒng)。選擇調(diào)制方式？2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系，30，(1)計算M的最小值在MPSK系統(tǒng)中。所以有。應(yīng)該選擇多少k？2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系，31，(2)檢查是否能滿足錯誤性能PB 10-5，否則應(yīng)添加錯誤朱正廷代

9、碼。M進制調(diào)制器，M進制調(diào)制解調(diào)器，輸入位R b/s，未編碼調(diào)制解調(diào)器，發(fā)送方，接收方，輸出波形Rs b/s，2020/7/29目標(biāo)：選擇調(diào)制或調(diào)制編碼方法。通常，如果沒有滿足要求的調(diào)制方法，則應(yīng)選擇糾錯編碼。2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系，35，分析：W=45 kHz R=9600 b/s，計算非帶寬限制系統(tǒng)Eb/N0，結(jié)果：Eb/N0在所需的錯誤比特率下相對較小，2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系，36，未編碼調(diào)制解調(diào)器，MFSKFSK振幅調(diào)制器，公式：M=16。2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系，38，16FSK能否滿足錯誤性能PB 1

10、0-5的分析。對于不相關(guān)的MFSK，使用關(guān)系：獲得：PB=7.310-6；錯誤的比特率可以滿足系統(tǒng)錯誤性能的要求，只能使用16FSK。不需要糾錯編碼來滿足牙齒功率限制通道的指定參數(shù)要求。2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信，39，6.4.6帶寬限制和功率限制編碼系統(tǒng)示例，已知條件：可用帶寬：W=4000 Hz(帶寬限制)接收信號功率/噪聲功率頻譜密度： (位錯誤率：)目標(biāo)：選擇調(diào)制或調(diào)制編碼方法。通常，如果沒有滿足要求的調(diào)制方法，則應(yīng)選擇糾錯編碼。2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系，40，分析：W=4000Hz，R=9600 b/s，帶寬有限，達到8PSK的帶寬限制

11、要求。Eb/N0=13.2dB，不符合10-9位錯誤率要求帶寬限制和電源限制。為了滿足要求，需要通道編碼(在可用帶寬內(nèi))牙齒。選擇通道編碼：通常選擇卷積碼和組碼。請在這里選擇BCH的尺寸。2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系，41，BCH碼(部分類別)，2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程大學(xué)通信系，42，目標(biāo)編碼速度不能高于傳輸帶寬。編碼方法盡可能簡單。普通代碼書越短越簡單。2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系，43，分析：未編碼8PSK所需最小帶寬：3200hz(9600/3=3200)；實際可用帶寬：4000Hz:編碼效率至少為3200/4000=0.8。2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系，44，表格中減去代碼效率低于0.8的代碼，其馀代碼為“帶寬匹配代碼”，2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程大學(xué)通信系，45，代碼增益定義MPSK信號，G為，2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信系，46，通道編碼調(diào)制解調(diào)器，輸入R b/s，2020/7/29，天津大學(xué)電子信息工程大學(xué)通信系，47，Rc，因此，傳輸代碼元素速度也就是說，2020/7/2