通信原理5.2数字基带传输中的码间串扰和噪声

《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。

信号与系统的教学实例：基带传输中的码间干扰翁剑枫;郑卫红【摘要】基带传输中码间干扰的产生与消除包含了信号与系统的许多重要概念,包括信号带宽与系统带宽、不失真传输、采样与重建及系统的物理可实现性等,因此非常适合在信号与系统课程的傅立叶变换的应用部分将其取作一个综合性的实例.教学实践表明,尽早引入与基本原理密切相关的后续课程中重要论题的做法,既能使学生对所学到的基本概念、基本原理和分析方法受到综合性的训练,建立起各种概念之间的有机联系,增强将理论应用于工程问题的能力,又能为后续课程的学习打下良好的基础.【期刊名称】《浙江科技学院学报》【年(卷),期】2011(023)003【总页数】5页(P244-248)【关键词】码间干扰;信号带宽;系统带宽;不失真传输;采样与重建;物理可实现系统【作者】翁剑枫;郑卫红【作者单位】浙江科技学院信息与电子工程学院,杭州310023;浙江科技学院信息与电子工程学院,杭州310023【正文语种】中文【中图分类】G642.3;TN911.6信号与系统课程是电子信息类专业的一门重要的专业基础课,所涉及的基本理论和分析方法构成了后续的数字信号处理、通信原理等课程的先修基础知识,也是学生在毕业设计及日后工作中的重要基础。

为了使学生更好地掌握这门课程的基本原理和基本概念,有机地建立起重要概念之间的联系,应该在讲解原理、概念的同时,尽早地引入与之密切相关的应用实例分析。

因此,笔者主张在介绍完时域、频域分析的基本理论后,围绕傅里叶变换应用的中心议题,从后续课程中挑选一些实例,通过对这些实例的分析,既使学生加深对基本概念的理解,也使学生受到将基本理论和分析工具用于工程实践的训练。

本文将就教学实践中所采用的一个实例——数字基带传输中的码间干扰[1]作一教学分析。

码间干扰问题中,涉及信号与系统课程中的许多极为重要的概念,包括信号带宽与系统带宽的匹配问题、不失真传输、采样与重建及系统的物理可实现性[2-4]等。

通信原理课程中数字基带传输系统的码间串扰及其判断作者：邓尚伟来源：《学园》2014年第16期【摘要】本文介绍了高职院校通信原理课程中数字基带传输系统的码间串扰及其判断方法。

【关键词】码间串扰（ISI）奈奎斯特第一准则奈奎斯特带宽B 无ISI的最高码率RBmax【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2014）16-0072-01在高职通信原理课程中，数字基带传输系统的码间串扰及其判断是高职学生在学习本课程中的一个难点。

本文主要介绍无码间串扰的数字基带传输系统的传输特性判断方法。

一无码间串扰的基带传输特性码间串扰（InterSymbol Interference，简称ISI）是由于系统传输总特性不理想，导致前后码元的波形畸变、展宽，并使前面波形出现很长的拖尾，蔓延到当前码元的抽样时刻上，从而对当前码元的判决造成干扰。

原因是系统传输总特性H（ω）（包括收、发滤波器和信道的特性）不理想，导致码元的波形畸变、展宽和拖尾。

在1924年，奈奎斯特（Nyquist）就推导出了著名的奈氏准则。

他给出了在假定的理想条件下，为了避免码间串扰，码元的传输速率的上限值。

奈奎斯特给出的无ISI的基带传输特性的条件是：1.时域条件只要基带传输系统的冲激响应波形h（t）仅在本码元的抽样时刻上有最大值，并在其他码元的抽样时刻上均为0，则可消除码间串扰。

即：从以上分析中可看出，采用方法1能简明快捷地判断实际系统能否实现无ISI的基带数据传输，比教材上普遍采用的方法2更能让学生理解和掌握。

参考文献[1]樊昌信、曹丽娜编著.通信原理（第6版）[M].北京：国防工业出版社，2006〔责任编辑：庞远燕〕。

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。

通信原理码间串扰的原因通信原理码间串扰（Inter-Symbol Interference, ISI）指的是数字通信中相邻符号之间的干扰。

它是数字通信技术中的一种基本问题，会减弱信号质量，影响系统的性能和可靠性。

当码间串扰达到一定程度时，就可能需要采取特殊的补偿技术来消除它。

那么，是什么原因导致了码间串扰的产生呢？首先，码间串扰主要是由信道中的多径传播效应导致的。

多径传播是指从发送端到接收端的信号可能有多条路径，这些路径长度不同，因此到达终端时可能会有不同相位的信号重叠导致码间串扰。

当信号通过多条路径传播时，此类信号到达接收器端的时间和幅度不同，从而导致码间串扰。

通常来说，信道中存在多个反射和散射信号，其中每个信号的幅度、相位和时间延迟都是不同的。

这些反射和散射信号可以从地面或者天线辐射到建筑物、人造结构物或地形，也可以经过下行链路反射到卫星上。

当这些信号到达接收器时，它们将交织在一起，在时间和频率上产生码间串扰。

其次，码间串扰也会受到信号时变性质的影响。

时变信道是指信号传输环境不断变化，接收条件也会因此不断改变。

例如，随着人体移动，人体吸收的无线信号会产生一个影响。

另外，移动通信系统中的用户在移动时，速度和方向也会改变，这可能导致信道的时变性质。

此外，普及的MIMO技术（多输入多输出）也在一定程度上加剧了码间串扰的情况。

因为MIMO系统中的多个天线可以接收来自不同路径的信号，从而增加了干扰信号的数量。

最后，码间串扰也会受到调制方法的影响。

当采用高码率的调制方法时，相邻符号之间的距离非常短，这会使得码间串扰变得更加明显。

例如，在QAM调制中，位于相邻点上的两个符号只有一个位的不同，而在PSK调制中，它们只有不到一半的幅度的差异。

因此，采用高阶QAM调制比低阶QAM调制更容易出现码间串扰。

综上所述，通信原理码间串扰产生的原因很复杂，其中包括多径传播效应、信号时变性质以及调制方法等多方面因素的影响。

造成数字基带传输系统误码的原因数字基带传输系统是一种广泛应用于现代通信领域的技术，它通过传输数字信号来实现信息的传递。

然而，在传输过程中，误码的产生不可避免地会影响系统性能，降低数据传输的可靠性和准确性。

本文将探讨造成数字基带传输系统误码的原因，并对其进行分析和解决。

一、噪声干扰是造成数字基带传输系统误码的主要原因之一。

噪声是指在传输过程中无规律地引入的干扰信号，它会覆盖原始信号，导致接收端无法正确恢复发送端发送的信息。

噪声可以来自于各种外部因素，如电磁辐射、电源干扰、信号传播路径中的障碍物等。

为了减小噪声对系统性能的影响，可以采取一些措施，如增加信号的功率、提高接收端的灵敏度、使用信号处理技术等。

二、码间串扰也是数字基带传输系统误码的重要原因。

码间串扰是指不同码元之间相互干扰的现象，导致接收端无法准确判别传输的码元。

码间串扰通常由于信号传输路径中的非线性特性或者传输介质中的色散效应引起。

为了降低码间串扰对系统性能的影响，可以采用适当的调制技术、优化传输路径、使用均衡技术等。

三、时钟抖动是造成数字基带传输系统误码的另一个重要原因。

在数字基带传输系统中，发送端和接收端的时钟需要保持同步，以确保正确地解码和恢复信息。

然而，由于时钟源的抖动、传输路径中的时延变化等因素，时钟同步可能会出现偏差，导致误码的产生。

为了解决时钟抖动引起的误码问题，可以采用精确的时钟同步技术、时钟恢复技术等。

四、多径效应也是数字基带传输系统误码的一个重要原因。

多径效应是指信号在传输过程中经过不同路径到达接收端，导致接收到的信号存在多个版本，使得接收端无法正确地恢复发送端发送的原始信号。

多径效应通常由于信号传播环境的复杂性引起，如建筑物反射、地面反射等。

为了克服多径效应引起的误码问题，可以采用合适的调制技术、使用均衡技术、天线设计优化等。

数字基带传输系统误码的产生原因多种多样，其中噪声干扰、码间串扰、时钟抖动和多径效应是较为常见的原因。

1.与二进制系统相比，多进制调制的特点是什么？答：①在相同的码元传输速率下，多进制数字调制系统的信息传输速率高于二进制数字调制系统；②在相同的信息传输速率下，多进制数字调制系统的码元传输速率低于二进制数字调制系统；③在相同噪声情况下，多进制数字调制系统的抗噪声性能低于二进制数字调制系统。

2.一般的复用形式有哪几种？什么是时分多路复用？答：频分复用、时分复用和码分复用。

时分多路复用是用脉冲调制的方法使不同信号占据不同时间的时间区间。

在同一信道上同时传送的基带信号具有相同的抽样频率，但抽样脉冲在时间上交替出现占据不同的时隙b5E2RGbCAP3.什么是加性高斯窄带白噪声？答：高斯窄带白噪声是指一个噪声概率密度服从正态分布<即高斯噪声），其功率谱密度在整个频域内均匀分布，且其还满足窄带条件，即其带宽远远小于中心频率，而且中心频率偏离零频很远，这样的噪声称为高斯窄带白噪声。

p1EanqFDPw4.试画出二进制确定信号的最佳接收结构。

5.简单增量调制的主要优缺点是什么？优点：① 低比特率时,量化信噪比高于PCM.② 抗误码性能好,能在误码率较高的信道里工作③便译码器比PCM 简单.缺点：存在斜率过载和动态范围问题。

6.数字通信系统中编码分为哪两类？并简述其各自的作用。

信源编码和信道编码两类。

①信源编码完成的是将模拟信号转换为数字信号，目的是提高传输的有效性。

②信道编码完成是将信源编码输出的数字信号变换成适合于信道传输的码型，目的是提高传输的可靠性。

DXDiTa9E3d7.为什么简单增量调制的抗误码性能优于线性脉冲编码调制？答：增量调制是用一位二进制码表示相邻抽样的相对大小，用相邻抽样值的相对变化来反应模拟信号的变化规律，且在接收端只需要用一个线性网络便可以恢复模拟信号，而线性脉冲编码调制是将模拟信号抽样值变成二进制码组的过程，为减少量化噪声，一般需要较长的代码及教复杂编译码设备。

RTCrpUDGiT8.在模拟调制中改善门限效应的方法及原理。

数字基带信号传输与码间串扰1．数字基带信号传输系统的组成（1）数字传输系统的构成图6-2 数字基带传输系统方框图①信道信号形成器（发送滤波器）发送滤波器用于压缩输入信号频带，产生适合于信道传输的基带信号波形。

②信道允许基带信号通过的媒质。

③接收滤波器接收信号，尽可能滤除信道噪声和其他干扰，对信道特性进行均衡，使输出的基带波形有利于抽样判决。

④抽样判决器在传输特性不理想及噪声背景下，在规定时刻（由位定时脉冲控制）对接收滤波器的输出波形进行抽样判决，恢复或再生基带信号。

⑤定时脉冲和同步提取用来抽样的位定时脉冲依靠同步提取电路从接收信号中提取。

（2）数字传输系统的分析①误码由接收端抽样判决器的错误判决造成，原因主要是码间串扰和信道加性噪声的影响。

②码间串扰（ISI）由于系统传输总特性不理想，导致前后码元的波形畸变、展宽，并使前面波形出现很长的拖尾，蔓延到当前码元的抽样时刻上，从而对当前码元的判决造成干扰。

2．数字基带信号传输的定量分析（1）数字基带信号传输的系统模型图6-3 数字基带信号传输系统模型（2）数字基带信号传输的定量分析确定第k个码元a k的取值，在t＝kT B＋t0时刻上对r(t)进行抽样得①抽样值式（6-1-1）中a k h(t0)为第k个接收码元波形的抽样值，它是确定a k的依据。

②码间串扰值式（6-1-1）中为除第k个码元以外的其他码元波形在第k个抽样时刻上的总和，它对当前码元a k的判决起着干扰的作用，由于a n是以概率出现的，故码间串扰值通常是一个随机变量。

③输出噪声值式（6-1-1）中n R(kT B＋t0)为输出噪声在抽样瞬间的值，是一种随机干扰，会影响对第k个码元的正确判决。

可以看出，只有当码间串扰值和噪声足够小时，才能基本保证判决的正确。