通信原理课程中数字基带传输系统的码间串扰及其判断

《数字通信系统原理》复习要点说明：要点以教材中的相关内容为基础，各章小结及习题为重点。

1.通信的概念、通信系统的模型2.通信系统的分类和通信方式、资源3.数字通信的主要特点及数字通信系统4.数字通信技术的现状与未来5.数字通信系统的性能及相关的一些概念6.数字与数据通信7.消息、信号与信息8.信号的频谱分析基础9.随机过程的基本概念10.通信信道及信道容量、常用带宽11.信源及其编码的概念12.模拟信号数字化传输方法13.波形编码（PCM、 ）14.数字基带信号及常用码型15.数字基带传输系统、眼图16.信道编码的概念、基本原理和术语17.信道复用与多址技术的基本概念18.FDM和TDM与数字复接19.帧结构20.数字信号的调制（频带）传输的概念21.数字信号调制系统的技术比较（MASK、MFSK、MPSK）22.同步的基本概念、分类和比较《数字通信系统原理》复习题（上部分）1简述通信系统的分类和通信方式、主要通信资源2数字通信系统模型3数字通信的主要特点4简述数字通信技术的现状与未来5什么是数字消息？什么是模拟消息？什么是数字信号？什么是随机信号？什么是模拟信号什么是基带信号？6信道容量的含义？7简述数字通信的主要特点8简述数字通信系统的质量指标9简述数字通信与数据通信的概念与区别10简述信号的分类11简述功率信号和能量信号的含义12简述信道的定义与分类什么是抽样定理？有什么实际意义？13什么是量化？量化的作用是什么？叙述量化是如何进行的。

14画出PCM 通信系统的方框图，由模拟信号得到PCM信号要经过哪几步？模拟题（部分）1．数值上取有限个离散值的消息一定是数字消息。

（）2．时间上离散的消息一定是数字消息。

（）3．数字消息必定是时间上离散，且数值上离散的。

（）4．离散信源中，消息出现的概率越大，该消息的信息量也越大。

（）5．在M元离散信源中，M个消息的出现概率相等时，信源的熵最大。

（）6．高斯随机过程若是广义平稳的，则必定是严格平稳的。

基带传输系统中码间串扰产生的原因引言：基带传输系统是一种将数字信号直接传输到传输介质上的通信系统。

在基带传输过程中，码间串扰是一种常见的干扰现象。

本文将探讨码间串扰产生的原因，并对其影响和解决方法进行分析。

一、码间串扰的定义和影响码间串扰是指在基带传输系统中，由于信号之间存在相互干扰，导致接收端无法正确解码的现象。

码间串扰会导致接收信号的错误和失真，影响通信系统的可靠性和性能。

二、码间串扰产生的原因1. 信号传输路径干扰：当多个信号在传输路径上同时存在时，它们之间会相互干扰，产生码间串扰。

例如，在同一传输介质上同时传输多个信号时，它们之间的相互作用会导致码间串扰。

2. 传输介质特性差异：不同传输介质对信号的传输特性有所差异，如传输速度、传输延迟等。

当多个信号同时传输在不同的介质上时，由于介质特性的差异，会产生码间串扰。

3. 邻近信号干扰：当多个信号在时间上或频率上非常接近时，它们之间会相互干扰，产生码间串扰。

例如，在频分多路复用系统中，多个信号被调制到不同的频率上进行传输，但相邻频率之间会产生串扰。

4. 信号功率差异：当多个信号的功率差异较大时，功率较大的信号会对功率较小的信号产生干扰，导致码间串扰。

这种干扰主要发生在采用非线性调制方式的系统中。

5. 时钟抖动：时钟抖动是指时钟信号的不稳定性，会导致码间串扰。

当时钟信号抖动较大时，信号传输的时序会出现偏差，从而引起码间串扰。

三、码间串扰的影响码间串扰会对基带传输系统的性能产生负面影响，主要表现在以下几个方面：1. 误码率增加：码间串扰会导致接收信号的错误和失真，增加系统的误码率。

当误码率过高时，会影响通信系统的可靠性和传输质量。

2. 传输距离受限：码间串扰会限制基带传输系统的传输距离，使信号传输的距离受到限制。

这是因为码间串扰会随着传输距离的增加而增强，导致信号的质量下降。

3. 频带利用率下降：码间串扰会占用信号的频带资源，降低频带利用率。

这是因为码间串扰会使接收信号的频谱发生变化，增加了信号之间的重叠，从而降低了频带利用率。

通信原理课后思考题1.1 如何评价数字通信系统的性能？有效性（单位时间内的信息传输量）信息传输速率，一般用波特率（BPS ）或比特率（bps ）为单位，频带利用率可靠性（系统抗噪声性能）对模拟（连续）系统，主要是考察接收端输出的信号、噪声功率比（信噪比）对数字（离散）系统，主要是考察符号的差错率（误码率）2.1 什么是误码率？什么是误信率？它们之间的关系如何？误码率: 是指错误接收的码元数在传送总码元数中所占的比例，或者更确切地说，误码率是码元在传输系统中被传错的概率。

误信率:又称误比特率，是指错误接收的信息量在传送信息总量中所占的比例，或者说，它是码元的信息量在传输系统中被丢失的概率。

在二进制系统中，误码率=误信率；但在多进制系统中，误码率> 误信率误码率Pe 与误信率Pb 的关系Pb=MPe/2(M-1) ，M 为进制2.2 什么是码元速率？什么是信息速率？它们之间的关系如何？码元传输速率，又称为码元速率或传码率。

其定义为每秒钟传送码元的数目，单位为"波特",常用符号"Bd"表示。

信息传输速率又称为信息速率和传信率。

通常定义每秒钟传递的信息量为传信率，单位是比特/秒(bit/s 或bps)。

在N 进制下，设信息速率为，码元速率为, 则有2.3 什么是随机过程的数学期望和方差？它们分别描述了随机过程的什么性质？数学期望:表示随机过程的n 个样本函数曲线的摆动中心。

即均值方差:表示随机过程在时刻t 对于均值a(t)的偏离程度。

即均方值与均值平方之差。

数学期望和方差描述了随机过程在各个孤立时刻的特征，但没有反映随机过程不同时刻之间的内在联系。

2.4 平稳随机过程通过线性系统时，输出随机过程和输入随机过程的数学期望及功率谱密度之间有什么关系？系统输出功率谱密度是输入功率谱密度与系统传递函数的平方的乘积。

)()()(2ωωωξξP H P =3.1 低通型采样定理和带通型采样定理有什么区别？低通型采样定理：奈奎斯特定理，fs > 2B = 2fH带通型采样定理：对于带通型信号，如果按fs ≥2fH 抽样，虽然能满足频谱不混叠的要求。

《通信原理》习题参考答案第五章5-3. 设随机二进制序列中的0和1分别由g(t)和-g(t)组成，它们的出现概率分别为P 和(1-P)；(1)求其功率谱密度及功率；(2)若g(t)为图P5-2(a)所示，T s 为码元宽度，问该序列存在离散分量f s =1/T s 否？(3)若g(t)改为图P5-2(b)，回答题(2)所问。

解：(1)随机二进制的功率谱密度是由稳态波)(t v T 的功率谱密度和交流波)(t u T 的功率谱密度之和，即： )()()(ωωωu v s P P P +=()[]sm s s s s T f G f G P P mf f mf G P mf PG f 1)()()1()()(1)(221221--+-⋅-+=∑∞-∞=δ ()sm s s s T f G P P mf fmf G P f1)()1(4)()(12222-+-⋅-=∑∞-∞=δ s m s s s T f G P P mf f mf G P f 1)()1(4)()()12(2222-+-⋅-=∑∞-∞=δ∴⎰∞∞-=ωωπd P S s )(21df T f G P P mf f mf G P f s m s s s ⎰∑∞∞-∞-∞=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-⋅-=1)()1(4)()()12(2222δ df T f G P P df mf f mf G P f s m s s s ⎰⎰∑∞∞-∞∞-∞-∞=-+-⋅-=1)()1(4)()()12(2222δtt(a) (b) 图P5-2df f G P P T df mf f mf G P f s s m s s⎰⎰∑∞∞-∞∞-∞-∞=-+--=2222)()1(41)()()12(δ (2) 若g(t)为图P5-2(a)，则g(t)经过傅立叶变化可得到它的频谱，即：)2()(ss T Sa T G ωω=将ω换为f 得： ffT f T f T T f T Sa T f G s s s ss s πππππsin sin )()(=== 判断频域中是否存在s T f 1=，就是将sT f 1=代入)(f G 中，得：0sin sin )(===ππππss T f f T f G说明sT f 1=时g(t)的功率为0，所以不存在该分量。

通信原理知识点串讲第1章 绪论一、数字通信系统的模型框图及各部分的作用 考点预测：简答题（1）信源编码与译码：作用有两个，一个是将模拟信号转换为数字信号，即通常所说的模数转换；二是设法降低数字信号的数码率，即通常所说的数据压缩。

信源译码是信源编码的逆过程。

（2）信道编码与译码：数字信号在信道上传输时，由于噪声、干扰等影响，将会引起差错。

信道编码的目的就是提高通信系统的抗干扰能力，尽可能地控制差错，实现可靠通信。

译码是编码的逆过程。

（3）加密与解密：为保证所传信息的安全。

将输入的明文信号人为干扰，即加上密码。

这种处理过程称为加密。

在接收端对收到的信号进行解密，恢复明文。

（4）调制与解调：其作用是在发端进行频谱的搬移，在收端进行频谱的反搬移。

二、 信息及其度量：信息量、熵 考点预测：填空选择（1）信息量I 与消息出现的概率P(x)之间的关系为：（2）说明： a=2时，信息量的单位为比特（bit ）； a=e 时，信息量的单位为奈特（nit ）； a=10时，信息量的单位为十进制单位，叫哈特莱。

（3）信源熵H ：统计独立的M 个符号的离散信息源的平均信息量为：11logMi i iH p p ==å例题1：某信源符号集由A 、B 、C 、D 、E 、F 组成，设每个符号独立出现，其概率分别为1/4、1/4、1/16、1/8、1/16、1/4，试求该信息源输出符号的平均信息量。

解：222222111111log 4log 4log 16log 8log 16log 444168164H =+++++ 2.375/bit =符号三、主要性能指标：有效性和可靠性 考点预测：填空选择噪声信 道 调 制 器信道 编码器加 密 器信源 编码器信源解 调 器信道 译码器解 密 器信源 译码器信宿()1log log ()a a I P x P x ==-∑数字通信系统1. 有效性：信息速率、码元速率、频带利用率有效性：指在给定信道内所传输的信息内容的多少，用码元传输速率或信息传输速率或频带利用率来度量。

1第一部分AMI码与HDB3码对传输用的基带信号的主要要求:对代码的要求：原始消息代码必须编成适合于传输用的码型；对所选码型的电波形要求：电波形应适合于基带系统的传输。

1. AMI码（传号交替反转码）编码规则：传号(“1”)极性交替，空号(“0”)不变。

例：信码{an}： 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 AMI: +1 0 -1 0 0 +1 0 0 0 0 0 -1 0 +1特点：（1）无直流分量和仅有小的低频分量；（2）二电平→三电平－－1B/1T码(一个二进制符号变换成一个三进制符号所构成的码)；（3）易于检错；（4）编、译码简单；（5）当出现长的连0串时，不利于定时信息的提取。

1.00.5s2. HDB3码编码规则：（1）当连“0”个数不超过3时，仍按AMI码的规则编，即传号极性交替；（2）当连“0”个数超过3时，4个连“0”为一组，当该组四连“0”与其前一组四连“0”之间有奇数个传号码，用000V取代该组四连“0”。

V 极性与其前非零码极性一致，V本身满足极性交替；（3）当该组四连“0”与其前一组四连“0”之间有偶数个（包括0个）传号码，用B00V取代该组四连“0”。

B极性与其前一非零码极性相反，V极性与B极性一致，V本身满足极性交替；例如：1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1HDB3 +V -1 +1 -B 0 0 -V +1 -1 +1 0 0 0 +v 0 +1 译码：凡遇到-1 0 0 0 -1+1 0 0 0 +1+1 0 0 +1-1 0 0 -1译成：＊0 0 0 0例：HDB3：0 +1 0 0 0 +1 -1+1 -1 0 0 -1 0 +1 0 -1代码：0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1特点:1）无直流分量、低频分量小；2）连0串不会超过3个，对定时信号的恢复十分有利；3）编码复杂，译码简单。

码间串扰的产生及消除姓名：郭耀华学号：120104030030 班级：通信工程1班一、什么是码间串扰所谓码间串扰，就是数字基带信号通过基带传输系统时，由于系统（主要是信道）传输特性不理想，或者由于信道中加性噪声的影响，使收端脉冲展宽，延伸到邻近码元中去，从而造成对邻近码元的干扰，我们将这种现象称为码间串扰。

1 0 1 1二、码间串扰如何产生直方脉冲的波形在时域内比较尖锐，因而在频域内占用的带宽是无限的。

如果让这个脉冲经过一个低通滤波器，即让它的频率变窄，那么它在时域内就一定会变宽。

因为脉冲是一个序列，这样相邻的脉冲间就会相互干扰。

信道总是带限的，带限信道对通过的的脉冲波形进行拓展。

当信道带宽远大于脉冲带宽时，脉冲的拓展很小，当信道带宽接近于信号的带宽时，拓展将会超过一个码元周期，造成信号脉冲的重叠，称为码间串扰。

三、码间串扰的分析数字基带信号的传输模型如图所示一般都认为码型变换的输入为双极性码{an}接着对{an}进行理想抽样，变成二进制冲击脉冲序列d(t)，然后送入发送滤波器以新城所需的波形，即：t0 Tb2Tb3Tb3Tb+ta1 a2a3 a4t1 1 1 0各码 元 波（图）码间串扰对误码的影响基带传输系统模型单极性 矩形脉冲双极性理想抽样二进制冲激序列信道信号形成器设发送滤波器传输函数为GT(w)，则基带传输系统的总传输特性为该系统对应的单位冲激相应为则在d(t)的作用下，接收滤波器输出信号y(t)可表示为nR(t)是加性噪声n(t)经过接收滤波器后输出的窄带噪声。

抽要型号判决对y(t)进行抽样判决。

设对第k 个码元进行抽样判决，抽样判决时刻应在收到第k 个码元的最大值时刻，设此时刻kTs+t0(t0是信道和接收滤波器所造成的延迟)，把t=kTs+t0带入①第k 个码元本身产生的所需抽样值①②③②除第k 个码元以外的其他码元产生的不需要的串扰值，称为码间串扰。

③第k 个码元抽样判决时刻噪声的瞬时值，是一个随机变量，也影响第k 个码元的正确判决。

码距：把两个码组中对应位上数字不同的位数称为码组的距离，简称码距码间串扰：是由于系统传输总特性的非理想。

导致到当前码元的波形畸变、展宽，并使前面的波形出现很长的拖尾蔓延到当前码元的抽样时刻，从而对当前码元的判决造成干扰。

窄带随机过程：如果随机过程的频谱密度集中在中心频率F附近相对窄的频率范围，即满足，则称为窄带随机过程。

群同步：又称帧同步，是指在接收端产生与每“帧”、每“组”起止时刻相一致的同步时钟序列，以便对接收码元进行正确分组。

调制信道：指发送端调制器输出端至接收端调制器输入端之间的部分，是用来研究调制与解调问题的，属于广义信道。

编码信道：指发送端调制器输出端至接收端调制器输入端之间的部分，是用来研究调制与解调问题的，属于广义信道。

信道：是一种物理媒介，用来将来自发送设备的信号传送到接收端。

信道容量：是指信道能够传输的最大平均信息速率。

数字基带传输系统：不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统称为数字基带传输系统。

最佳基带传输系统：将消除了码间串扰并且误码率最小的基带传输系统称为最佳基带传输系统。

数字带通传输系统：把包括调制和解调过程的数字传输系统称为数字带通传输系统。

数字基带信号：未经调制的数字信号所占据的频谱是从零频或很低频率开始的。

最佳接收机：指在差错概率最小准则下得到的最佳接收系统。

量化噪声：量化输出电平和量化前的抽样值一般不同，两者之间存在误差，这个误差称为量化噪声。

能量信号：若一个信号的能量E是一个正的有限值，则称此信号位能量信号。

差分相移键控：为克服绝对相移键控的相位模糊，差分相移键控就是利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息。

相对移相键控：是利用前后相邻码元的载波相对相位变化来传递数字信息，而其频率和幅度保持不变。

角度调制：指高频载波的频率或相位按照基带信号的规律而变化的一种调制方式，是一种非线性调制，已调信号的频谱不再保持原理基带频谱的结构。

数字调制：是指用数字基带信号控制载波的某些参数，将数字基带信号变化为数字带通信号的过程。

Telecom Power Technology研制开发第一准则的理解与应用王霞，王卓然（云南民族大学电气信息工程学院，云南“通信原理”课程的教学过程中，对Nyquist第一准则的理解和运用是教学重点和难点。

为了充分理解第一准则，讨论了如何根据数字基带传输系统的系统特性判断基带传输系统有无码间干扰的两种分析方法。

以基带传输系统为例，给出系统无码间干扰的条件，即Nyquist第一准则，然后通过一个典型实例探讨了该准则的应Nyquist第一准则的理解和掌握。

准则；码间干扰Understanding and Application of the First Nyquist PrincipleWANG Xia, WANG Zhuoran(School of Electrical and Information Engineering, Yunnan Minzu University, Kunmingapplication of the first NyquistPrinciples of Communications'curriculum teaching process. To understand the first Nyquist principle completely,based-band transmission 2022年2月25日第39卷第4期Telecom Power TechnologyＦｅｂ．　２５，　２０２２，　Ｖｏｌ．３９　Ｎｏ．４　王 霞，等：Nyquist 第一准则的 理解与应用的频率为ω时，该系统无码间干扰时最高的传输速率（即奈奎斯特速率）为2ω。

由传码率R B 与T 的关系，可得到该判据式（1）的等价描述为：(2π)Bi H R i C ω+∞=−∞+=∑，�πBR ω≤，� （2）判断某传输系统是否满足无码间干扰传输，有两种方法。

方法一：把一个基带传输系统的传输特性H (ω)等间隔分割为2π/T 宽度，若各段在(-π/T , π/T ) 区间内能叠加成一条直线，那么它在以R B =1/T 的速率传输基带信号时，就能做到无码间串扰传输。