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视频课程教案、知识点、字幕

大家好欢迎走进通信原理课堂

本节课的教学内容是

数字基带传输系统

及其数学分析

同学们

台式电脑一般用网线

连到路由器进行上网

网线中传输的是基带信号

所以这样的系统就是一个

数字基带传输系统

那么数字基带传输系统

具体由哪些部件组成呢

各模块有什么作用呢

请观看微课视频

为什么脉冲形成器输出信号d(t)

不能直接发送到信道呢

如何看出矩形波

含有丰富的高频成分呢

脉冲形成器的输出波形是方波

在上升沿和下降沿这两个位置

有幅度突变

所以这两个位置包含丰富的高频分量

方波信号的频谱包络成Sa函数形状

它的拖尾一直沿续到无穷远处

信号带宽很宽

很容易干扰到其它频段的信号

所以信道带宽是有限的

直接传输很容易失真

类似于体型高大健壮的人

通过一个窄小的门

会挤变形

所以这种波形依然不适合信道中传输

进一步通过发送滤波器

将矩形脉冲序列d(t)

变换成类似熟悉的升余弦信号

消除其幅值上的不连续点

抑制相应的高频成分

再进入信道传输

同学们

都明白了吗

请接着看微课内容

出现误码

是因为信号波形在信道传输过程中

发生了畸变

才导致最终判决出错

这些都是定性的分析

而接下来需要系统建模

通过数学分析

看看到底是怎么回事

通信关注的部分是两个计算机之间

而脉冲成形器只是实现码型变换

不会引入误码

所以系统建模主要分析

发送滤波器

信道

接收滤波器的系统特性

假设系统是线性时不变系统

且噪声为加性噪声

接收信号与噪声叠加后通过接收滤波器

等效于让接收信号通过接收滤波器后

再与经过接收滤器后的噪声叠加

那么系统总的传递函数

就是发送滤波器

信道

接收滤波器的传递函数的乘积

这样

就将一个完整的数字基带传输系统

简化为一个非常简单的数学模型

系统模型有了

让信号通过系统

看信号的变化情况

设ak是发送信号

码元宽度为T

那么发送滤波器的输入信号

可以表示为它

ak为第k个码元

对于二进制数字信号

ak的取值为0、1

单极性信号时候

双极性信号呢

取值为+1或者-1

那么抽样前的信号y(t)就等于它

h(t)是H(ω)的傅里叶反变换

是系统的冲击响应

nR(t)是加性噪声n(t)

通过接收滤波器后产生的输出噪声

假设系统时延为t0

码元宽度为T

对第j个码元进行抽样

抽样时刻为t=jT+t0

代入表达式

得到第j个码元的抽样值

把求和项中k=j的项单独列出来

其余项不变

现在一起来分析

第一项为第j个码元的抽样值

第二项为

除了第j个码元以外

其他相邻码元

在当前抽样时刻的取值

它对当前码元aj的判决起着干扰作用

所以称为码间串扰值

第三项为输出噪声抽样值

由于随机性的噪声和码间串扰存在

使抽样判决时可能判对

也可能判错

假设发送信号为11011

经脉冲形成器码型变换后

输出双极性码d(t)

经过发送滤波器

信道

接收滤波器后

依次收到这5个码元

波形被展宽

延伸到其它码元的区域

形成干扰

比如a3为第3个码元的抽样值

对应公式的第一项

同时a1、a2、a4

在该抽样时刻也有值

是码间串扰项

对应公式的第二项

如果串扰比较严重

使a1+a2+a3+a4的值大于0时

系统就会判决为1

从而产生误码

信道噪声

我们没法改变

如何通过系统设计

改变发送滤波器和接收滤波器

达到无码间串扰传输呢

从表达式出发

要取消码间串扰

只要让表达式中的第二项等于零

是不是就可以了

同学们

本堂课学习了数字基带传输系统

从系统的组成讲起

利用微课展示了信号

在系统中传输是如何产生误码的

然后进行了数学建模和信号分析

下节课介绍无码间串扰的条件

谢谢大家

通信原理课程列表：

第一章绪论

-1.1 通信系统的基本概念

--习题

-1.2 通信系统的组成

--习题

-1.3 信息及其度量

--习题

-1.4 通信系统的主要性能指标

--习题

-讨论题：分析比较模拟通信和数字通信的各自有缺点和应用场景。

-课程思政

--“如盐入味”，清华课程思政正在进行ing…

-课程使用教材

-讨论题：调制的作用是什么，信号传输都需要调制吗？

第二章信道分析

-2.1 信道的基本概念

--习题

-2.2 恒参信道分析

--习题

-2.3 随参信道及其对所传信号的影响

--习题

-2.4 随机过程基础

--习题

-2.5 平稳随机过程

--习题

-2.6 白噪声

--习题

-2.7 高斯噪声

--习题

-2.8 信号系统与噪声的关系

--习题

-2.9 信道容量的概念

--习题

-2.10 m序列的产生

--习题

-2.11 m序列的性质

--习题

-讨论题：结合实际生活或者工程实践，谈一下香农定理的意义所在。

-课程思政

--教育部关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知

-讨论题：为什么我们通常假设信道的加性噪声是高斯白噪声。

第三章模拟调制系统

-3.1 常规双边带调幅

--习题

-3.2 抑制载波的双边带调制

--习题

-3.3 单边带调制

--习题

-3.4 残留边带调制

--习题

-3.5 线性系统的抗噪声性能

--习题

-3.6 角度调制的基本概念

--习题

-3.7 频率调制FM

--习题

-讨论题：分析FM和PM的内在联系。

-课程思政

--教育部印发纲要所有高校全面推进课程思政建设

-讨论题：SSB和VSB有何差异，有何联系？

第四章数字基带传输系统

-4.1 数字基带信号的常用码型

--习题

-4.2 数字基带信号的频谱特性

--习题

-4.3 数字基带传输系统

--习题

-4.4 无码间串扰的基本思想

--习题

-4.5 无码间串扰的基带传输系统

--习题

-4.6 数字基带传输系统的性能分析

--习题

-4.7 眼图

--习题

-讨论题：改善基带传输系统的性能有哪些？

-课程思政

--上海交通大学积极推进课程思政建设

-讨论题：HDB3码的频谱有什么特点？

第五章数字频带传输系统

-5.1 2ASK的基本原理

--习题

-5.2 2ASK的抗噪声性能分析

--习题

-5.3 2FSK的基本原理

--习题

-5.4 2FSK的抗噪声性能分析

--习题

-5.5 2PSK的基本原理和抗噪声性能

--习题

-5.6 2DPSK的基本原理和抗噪声性能

--习题

-5.7 二进制数字调制系统的性能比较

--习题

-讨论题：比较DPSK与PSK的优缺点。

-课程思政

--浙江大学多措并举推进课程思政建设

-讨论题：2FSK信号的频谱的波峰有什么特点，与什么因素有关？

第六章数字信号最佳接收

-6.1 假设检验模型

--习题

-6.2 错误概率最小准则

--习题

-6.3 二元确知信号的最佳接收机结构

--习题

-6.4 匹配滤波器原理

--习题

-6.5 匹配滤波器性质及应用

--习题

-讨论题：分析最佳接收机与实际接收机的差异。

-课程思政

--兰州大学“五抓五促”推进课程思政建设

-讨论题：说明匹配滤波器中“匹配”的物理含义。

第七章信源编码

-7.1 低通抽样定理

--习题

-7.2 量化的基本概念和均匀量化

--习题

-7.3 非均匀量化

--习题

-7.4 13折线法的码位安排

--习题

-7.5 简单增量调制

--习题

-7.6 改进型增量调制

--习题

-7.7 时分复用和多路数字电话系统

--习题

-7.8 哈夫曼编码

--习题

-讨论题：分析13折线法与A率压缩特性的关系。

-课程思政

--树立正确人才观构建成电特色的人才发展治理体系

-讨论题：分析非均匀量化的好处和存在的问题。

第八章信道编码

-8.1 信道编码基础

--习题

-8.2 分类和工作方式

--习题

-8.3 常用简单分组码

--习题

-8.4 线性分组码的基本概念

--习题

-8.5 线性分组码的矩阵描述

--习题

-8.6 循环码的基本概念

--习题

-8.7 循环码的矩阵描述

--习题

-8.8 循环码代数形式的编译码

--习题

-讨论题：循环码的编码方法分析比较。

-课程思政

--坚持突出“三个注重” 深化课程思政建设

-讨论题：奇偶校验法的优点和存在的问题。

第九章同步系统

-9.1 同步的定义与分类

--习题

-9.2 载波同步

--习题

-9.3 载波同步的性能分析

--习题

-9.4 位同步

--习题

-9.5 位同步的性能分析

--习题

-9.6 群同步

--习题

-9.7 群同步的性能分析

--习题

-讨论题：分析通信系统同步的重要性。

-课程思政

--连通课程思政的“最后一公里”

-讨论题：分析一下位同步和群同步的关系。

视频笔记与讨论

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