通信系统课群综合训练与设计_课程实习任务书(编辑修改稿)

通信系统课群综合训练与设计_课程实习任务书(编辑修改稿)内容摘要：

1 在 13 折线法中，无论输入信号是正是负，均按 8 段折线（ 8 个段落）进行编码。 若用 8位折叠二进制码来表示输入信号的抽样量化值，其中用第一位表示量化值的极性，其余七位（第二位至第八位）则表示抽样量化值的绝对大小。 具体的做法是：用第二至第四位表示段落码，它的 8种可能状态来分别代表8 个段落的起点电平。 其它四位表示段内码，它的 16 种可能状态来分别代表每一段落的 16个均匀划分的量化级。 这样处理的结果， 8个段落被划分成 27＝ 128个量化级。 段落码和 8个段落之间的关系如表 2 所示；段内码与 16 个量化级之间的关系见表 3。 CMI 码的基本原理 基带传输常用码型 CMI 编码的方案设计：根据 CCITT 推荐，由于这种码型有较多的电平跳跃，因此，含有丰富的定时信息。 在程控数字交换机中 CMI 码一般作为 PCM 四次群数字中继接口的码型，在光缆传输系统中也用做线路传输码型[1]。 CMI 码的全称是传号反转码， CMI 码的编码规则如下：当输入“ 0”码时，编码输出“ 01”，当输入“ 1”码时，编码输出则“ 00“和” 11“交替出现 [1]。 例如： NRZ 代码： 1 1 0 1 0 0 1 0 CMI 码： 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 其相应的波形比较如图 4 所示： 图 4 编码前与编码后波形图 武汉理工大学《通信系统课群综合训练与设计》课程设计说明书 12 汉明码的基本原理 汉明码是一种能够纠正一位错码且编码效率较高的线性分组码。 下面我们介绍汉明码的构造原理。 一般说来，若码长为 n，信息位数为 k，则监督位数 r＝ n−k。 如果希望用 r个监 督位构造出 r个监督关系式来指示一位错码的 n 种可能位置，则要求 2r − 1 ≥ n 或 2r ≥ k + r + 1 （公式 3） 下面我们通过一个例子来说明如何具体构造这些监督关系式。 设分组码 (n， k)中 k＝ 4，为了纠正一位错码，由（公式 3）可知，要求监督位数 r≥ 3。 若取 r=3，则 n= k + r =7。 我们用α 6α 5„α 0 表示这 7 个码元，用S S S3表示三个监督关系式中的校正子，则 S1 S2 S3的值与错码位置的对应关系可以规定如表 5所列。 表 5 S1 S2 S3 的值与错码位置关系 S1 S2 S3 错码位置 S1 S2 S3 错码位置 001 010 100 011 α0 α1 α2 α3 101 110 111 000 α4 α5 α6 无 错 由表中规定可见，仅当一错码位置在 α2 、 α4 、 α5 或 α6 时，校正子 S1 为1；否则 S1 为 0。 这就意味着 α2 、 α4 、 α5 和 α6四个码元构成偶数监督关系 S1 ＝ α6α5 α4 α2 （ 公式四 ） 同理， α1 、 α3 、 α5 和 α6 构成偶数监督关系 S2 ＝ α6α5 α3 α1 （ 公式五 ） 以及 α0 、 α3 、 α4 和 α6 构成偶数监督关系 S3 ＝ α6α4 α3 α0 （ 公式六 ） 在发送端编码时，信息位 α6 、 α5 、 α4 和 α3 的值决定于输入信号，因此它们是随机的。 监督位 α2 、 α1 和 α0 应根据信息位的取值按监督关系来确定，即 武汉理工大学《通信系统课群综合训练与设计》课程设计说明书 13 监督位应使上三式中 S S2和 S3的值为零（表示变成的码组中应无错码） 给定信息位后，可直接按上式算出监督位，其结果如表 6 所列。 接收端收到每个码组后，先按（公式 4）～（公式 6）计算出 S1 、 S2 和 S3 ，再按表 142 判断错码情况。 例如，若接收码组为 0000011，按式（公式 4）～（公式 6）计算可得 S1 ＝ 0， S2 ＝ 1， S3 ＝ 1。 由于 S1 S2 S3 等于 011，故根据表 5可知在α 3 位有一错码。 按上述方法构造的码称为汉明码。 表 6 中所列的（ 7， 4）汉明码的最小码距 d0 ＝ 3，因此，这种码能纠正一个错码或检测两个错码。 表 6 监督位 信息位 监督位 信息位 监督位 α6α5α4α3 α2α1α0 α6α5α4α3 α2α1α0 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 000 011 101 110 110 101 011 000 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 111 100 010 001 001 010 100 111 汉明码有以下特点： 码长 n＝ 2r－ 1 最小码距 d＝ 3 信息 码位 k＝ 2r－ m－ 1 纠错能力 t＝ 1 监督码位 r＝ n－ k＝ m 这里 m为≥ 2的正整数，给定 m后，即可构造出具体的汉明码（ n， k）。 汉明码的编码效率等于 k/n＝ (2r－ 1－ r) / (2r－ 1) = 1－ r / (2r－ 1) = 1－ r/n。 当 n很大时，则编码效率接近 1，可见，汉明码是一种高效码。 2FSK 调制解调原理 数字信号的传输凡是分为基带传输和带通传输，实际的大多数信道（如无线信道）都是用的带通传输。 为了使信号能在带通信道中传输，必须用数字基带 信 武汉理工大学《通信系统课群综合训练与设计》课程设计说明书 14 号对载波进行调制，以使信号与信道的特性匹配，即数字调制。 常用的数字调制技术是利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现调制，而载波的可控特性有振幅、频率、相位，所以可获得振幅键控（ ASK）、频移键控（ FSK）、相移键控（ PSK）。 FSK（ Frequencyshift keying）就是用数字信号去调制载波的频率。 是信息传输中使用得较早的一种调制方式 ,它的主要优点是 : 实现起来较容易 ,抗噪声与抗衰减的性能较好。 在中低速数据传输中得到了广泛的应用。 最常见的是用两个频率承载二进制 1 和 0 的双频 FSK 系统。 技术上的 FSK 有两个分类，非相干和相干的 FSK。 在非相干的 FSK ，瞬时频率之间的转移是两个分立的价值观命名为马克和空间频率，分别为。 在另一方面，在相干频移键控或二进制的 FSK， 是没有间断期在输出信号。 简单介绍一下 FSK 调制与解调的基本原理。 用两个频率 ω1 、 ω2分别表示二进制符号 0 和 1，而形成 FSK 信号 （公式七） 其中， an 是要传输的二进制符号， na 是 an 的反码。 （ 公式八） FSK 调制过程基本示意图如下所示： 基带信号 ( ) ( ) c o s ( )( ) c o s ( )0 n s 1 nnn s 2 nne t a g t n T ta g t n T t    振荡器 f1 选通开关 反相器 相加器 振荡器 f2 选通开关 e2fsk (t) 武汉理工大学《通信系统课群综合训练与设计》课程设计说明书 15 图 5 FSK 调制过程基本示意图 图 6 调制波形示意图 2FSK 信号的常用解调方法是采用的非相干解调和相干解调。 其解调原理是将 2FSK 信号分解为上下两路 2ASK 信号分别 进行解调。 然后进行判决。 而非相干解调包括包络检波法、过零检测法、差分检波法。 AWGN 原理 加性高斯白噪声 AWGN(Additive White Gaussian Noise)是最基本的噪声与干扰模型。 它的幅度分布服从 高斯分布 ，而功率谱密度是均匀分布的，它意味着除了加性高斯白噪声外， r(t)与 s(t)没有任何失真。 即 H(f)失真的。 AWGN 定义 加性高斯白噪声 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 是最基本的噪声与干扰模型。 加性噪声：叠加在信号上的一种噪声，通常记为 n(t)，而且无论有无信号，噪声 n(t)都是始终存在的。 因此通常称它为加性噪声或者加性干扰。 白噪声：噪声的功率谱密度在所有的频率上均为一常数，则称这样的噪 声为白噪声。 如果白噪声取值的概率分布服从 高斯分布 ，则称这样的噪声为高斯白噪声。 AWGN，在通信上指的是一种通道模型（ channel model），此通道模型唯一的信号减损是来自于宽带（ Wideband）的线性加成或是稳定谱密度（以每赫兹瓦 特 的带宽表示）与高斯分布振幅的白噪声。 武汉理工大学《通信系统课群综合训练与设计》课程设计说明书 16 白噪声是指功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声，即其功率谱。