XXXX版电子科大李兴明数字通信1

DigitalCommunicationsLiXingming李兴明

e-mail：xingmingl@1研究数字形式的信息从信源到一个或多个目的地的传输问题。本课程研究的主要内容介绍数字通信系统分析和设计基础的基本原理参考教材：Digitalcommunication，Proakis，电子工业出版社先修课程：通信原理；概率论和随机过程等2第1章绪论数字通信系统的组成通信信道的特征及数学模型数字通信发展的回顾与展望31.1数字通信系统的组成信源和输入变换器信源编码器信道信源译码器数字调制器信道编码器数字解调器信道译码器输出变换器输出信号模拟信源(音频,视频),数字信源(计算机,电传机)将信源输出变换为二进制数字序列.输出:二进制数字序列以受控方式引入冗余,克服信道噪声和干扰将二进制信息序列映射为信号波形连接发送机和接收机的物理媒质将接收波形还原成数字序列依据信道编码规则重构出初始的信息序列重构原始信号指标:失真指标:误码率码率:k/n不产生冗余41.2通信信道及其特征通信信道类型：电线、电缆（以电信号形式传输）光纤（以光信号形式传输）水下海洋信道（以声波形式传输）自由空间（以电磁波形式传输）其它媒质（磁带、磁盘、光盘）特征：共性问题——加性噪声其它噪声和干扰源信道损伤（如信号衰减,失真,多径效应等）发送信号功率信道带宽限制了在任何通信信道上能可靠传输的数据量无论用什么媒质来传输信息，发送信号都要随机地受到各种可能机理的恶化。限制条件：解决途径之一：通过增加发送信号功率来减小噪声的影响51.3通信信道的数学模型用数学模型来反映传输媒质最重要的特征。内部因素——加性噪声（热噪声）外部因素——其它噪声和干扰源三种常用的信道模型加性噪声信道n(t)r(t)=as(t)+n(t)s(t)信道特点：发送信号s(t)被加性随机噪声过程n(t)恶化噪声统计地表征为高斯噪声过程简单、适用面广、数学上易于处理是最常用、最主要的信道模型6线性滤波器信道n(t)r(t)=s(t)c(t)+n(t)s(t)线性滤波器c(t)信道1.3通信信道的数学模型特点：适用于对传输信号带宽有限制的信道采用滤波器保证传输信号不超过规定的带宽限制（带有加性噪声的线性滤波器）7线性时变滤波器信道n(t)s(t)线性时变滤波器c(τ,t)信道1.3通信信道的数学模型特点：考虑到了发送信号的时变多径效应例：移动通信中的多径传播接收信号：时变冲激响应（如：水声信道，电离层无线信道等）81.4数字通信发展的回顾与展望电通信——最早起源于电报S.Morse，1837现代数字通信：起源于Nyquist的研究，1924带宽受限的电报信道，最大信号传输速率？要解决的问题：

1.抽样点上无ISI的最大比特率？2.最优脉冲形状？发送信号当带宽限于wHz时，最大脉冲速率是2w脉冲/秒采用脉冲形状，可以达到此脉冲速率。结论：9带限信号的抽样定理：

带宽为w的信号可以用以奈奎斯特速率抽样的样值s(nT)

通过下列插值公式重构：Hartley1928多进制数据通信（用多幅度电平传输数据）结论：当最大的信号幅度限于Amax，且幅度分辨率为Aδ时，存在一个能在带限信道上可靠通信的最大数据速率。1.4数字通信发展的回顾与展望10Kolmogorov&Winer1939～1942解决了在加性噪声n(t)存在的情况下，从接收信号r(t)=s(t)+n(t)中估计信号波形s(t)的问题最佳线性滤波器——在均方近似意义上的最佳结论：Shannon1948信息论奠定了信息传输的数学基础信道容量：Shannon建立了对信息通信的基本限制，开创了一个新的领域——信息论。bit/s1.4数字通信发展的回顾与展望（在高斯白噪声下）11随后的几十年中，尤其是在编码领域，人们开始向逼近Shannon极限进行了不懈的努力：Hamming，1950，纠错和纠错编码的经典研究Muller，Reed，Solomen，1960，新的分组码Fony，1966，级连码1968，BCH码Viterbi等人，卷积码及译码Ungerboeck，Fony，Wei，1982～1987，网格编码调制TCMBerrou，1993，Turbo码和迭代译码1.4数字通信发展的回顾与展望12第2章确定与随机信号分析本章介绍学习后续各章所需的背景知识自己复习相关的基础知识：傅里叶变换及其性质；随机过程，等等132.1带通与低通信号的表示是一种实信号，其频谱集中在某个频率（±f0）附近，且频谱宽度远小于f0的信号（系统）带通信号（系统）双边带调制DSB：传输信号的信道带宽限制在以载波为中心的一个频段上。单边带调制SSB：传输信号的信道带宽限制在邻近载波的频段上。本节目的：希望将所有带通信号与系统简化为等效低通信号，这样可以大大简化带通信号的处理。142.1带通与低通信号的表示理论依据：实信号x(t)的傅里叶变换特性：结论：x(t)的全部信息都包含在正（或负）频域中，由X(f)（f>0）可以完整地重构x(t)事实上：表明X+(f)对重构X(f)是充分的！幅度偶对称相位奇对称15定义x(t)的解析信号——x(t)傅里叶变换中正频率的部分X+(f)设带通信号x(t)频谱：X(f)时域表达式：U-1(f)：单位阶跃函数等价于一个滤波器在x(t)激励下的输出。2.1带通与低通信号的表示则：f0-f0|X(f)|16对输入信号频率90o的相移器滤波器的冲激响应：——Hilbert变换器2.1带通与低通信号的表示定义：带通信号x(t)的等效低通信号xl(t)：——由频谱2X+(f+f0)确定的信号频率搬移f0-f0|X(f)|xl(t)等效低通信号17时域：xl(t)一般是复低通信号：2.1带通与低通信号的表示任何一个带通信号都可以用其等效低通信号来表示！同相分量正交分量复包络表达式18由：2.1带通与低通信号的表示任何一个带通信号都可以用两个低通信号来表示！（同相分量，正交分量）极坐标形式其中：代入极坐标表达式正交表达式192.1带通与低通信号的表示注意：xl(t),xi(t),xq(t),rx(t),x(t)都取决于中心频率f0的选择，所以，相对于特定的f0，定义带通信号的等效低通更有意义。大多数情况下，f0的选择是明确的，通常不作这样的区分。带通信号及其包络用两个低通信号来表示带通信号可以有两种方法：1.用同相分量和正交分量2.用包络和相位20小结：2.1带通与低通信号的表示低通变为带通的处理过程——调制调制器212.1带通与低通信号的表示从带通信号中提取低通信号的处理过程——解调解调器22第2章确定与随机信号分析本章介绍学习后续各章所需的背景知识自己复习相关的基础知识：傅里叶变换及其性质；随机过程，等等23频谱：考虑到实部运算关系：2.1带通与低通信号的表示能量：忽略高阶项的影响等效低通的能量是带通信号能量的2倍！242.1带通与低通信号的表示显然，信号x(t)的能量：能量也可以用内积来表示信号x(t),y(t)的内积：可以证明：两个带通信号x(t),y(t)的内积：结论：如果：那么：反之不一定成立。基带的正交性蕴含着带通的正交性，但反之不亦然！互相关系数：表示两个信号之间的归一化内积如果两个信号的内积（或x,y）为零，则它们是正交的。252.1带通与低通信号的表示例：实带通信号m(t)，带宽为W定义两个信号：显然，x(t),y(t)的等效低通信号：而：即：x(t),y(t)是正交的，但它们的等效低通并不正交。26带通信号与系统的表示h(t)是实的时域：冲激响应h(t)频域：频率响应H(f)线性带通系统描述线性滤波器或系统：定义等效低通系统：272.1带通与低通信号的表示带通系统h(t)带通信号带通响应x(t)y(t)等效低通系统hl(t)等效低通信号等效低通响应xl(t)yl(t)关系？下面讨论：带通信号通过带通系统时：唯一的差别是等效低通系统中引入了1/2的因子。等效低通的输入与输出的关系带通系统中输入与输出的关系相似于28结论：在研究带通信号与系统时，不必考虑调制中遇到的任何线性频率搬移，只需讨论等效低通信号通过等效低通信道的传输。2.1带通与低通信号的表示292.2波形的信号空间表示30波形的信号空间表示矢量空间

n维矢量表示信号具有类似矢量的特征内积正交范数线性独立一组m个矢量集中没有一个矢量能表示成其余矢量的线性组合。线性组合特征矢量、特征值Cauchy-Schwartz不等式三角不等式Gram-Schmidt正交化31矢量空间

n维向量表示信号具有类似向量的特征信号空间

xi(t)在区间[a,b]上内积正交范数线性独立一组m个向量集中没有一个向量能表示成其余向量的线性组合。线性组合波形的信号空间表示32矢量空间

n维矢量表示信号具有类似矢量的特征信号空间

xi(t)在区间[a,b]上内积正交范数线性独立一组m个矢量集中没有一个矢量能表示成其余矢量的线性组合。线性组合Cauchy-Schwartz不等式三角不等式波形的信号空间表示33矢量空间

n维矢量表示信号具有类似矢量的特征信号空间

xi(t)在区间[a,b]上内积正交范数线性独立一组m个矢量集中没有一个矢量能表示成其余矢量的线性组合。线性组合问题：信号波形是否也与其矢量之间具有等价性？也可以用矢量表示？波形的信号空间表示34信号的正交展开具有有限能量设实信号s(t)假设存在一个标准正交函数集{n(t)，n=1,2,…K}当标准正交函数集是完备的时，s(t)与级数展开式的均方误差为0。可以用这些函数的加权线性组合来表示信号：波形的信号空间表示误差：下面进一步讨论：如何构架一个完备的标准正交函数集

{n(t)，n=1,2,…K}？可以证明：35Gram-Schmidt正交化i=1,2,…K-1s1(t)能量：12(t)能量：2k(t)能量：k假设有一个能量有限的信号波形集：任务：构架一个标准正交波形集……波形的信号空间表示正交化过程继续下去，直到M个信号波形处理完毕。36例：对图中4个波形集进行Gram-Schmidt正交化波形的信号空间表示s1(t)能量：1=2最终得到3个标准正交函数：37表示N维信号空间中一个点矢量表示原点到信号点的欧氏距离平方一旦构建起标准正交波形集{n(t)}，就可以将M个信号{sm(t)}表示成{n(t)}的线性组合。结论：信号能量任何信号都可以表示成由完备的标准正交函数{n(t)}构架的信号空间中的一个点。相应的这些点的集合称为星座图。m=1,2,…M波形的信号空间表示38带通信号{nl(t)}构成等效低通信号集的标准正交基n=1,2,…N等效低通正交m=1,2,…M波形的信号空间表示带通和低通标准正交基相应的带通信号也正交{n(t)}则是标准信号集n=1,2,…N问题：{n(t)}不能保证展开式是完备的基原因：等效低通信号带通信号：归一化因子39波形的信号空间表示可以证明：其中：当{nl(t)}构成{sm(t)}的N维复基时，则集{n(t),

n(t)}构成表示M个带通信号的2N维充分的标准正交基～40波形的信号空间表示例：由于M个带通信号AM是任意复数，g(t)是实低通信号，能量为g等效低通信号等效低通信号展开式：构成复维度，即等效为两个实维度

带通信号展开式的基：展开式：41则sm(t)可以表示为：

例：下一节描述的线性数字调制信号，可以方便地用两个标准正交函数展开：因此，如果：波形的信号空间表示42如何度量信号波形之间的相似性？两种度量方法：互相关系数mk信号之间的欧氏距离互相关系数带通信号:~波形的信号空间表示43信号之间的欧氏距离当时:~波形的信号空间表示44带通信号与系统的表示带通平稳随机过程的表示假设：广义平稳随机过程样本函数n(t)零均值功率密度谱nn(f)窄带带通过程表达式：x(t)、y(t)是零均值联合WSS随机过程；等效低通过程特性：（证明略）x(t)、y(t)具有相同的功率谱密度；x(t)、y(t)两者都是低通过程，即它们的功率谱密度位于f=0附近45带通信号与系统的表示互相关对称n(t)零均值x(t)、y(t)也一定是零均值n(t)平稳性x(t)、y(t)的自相关、互相关满足：下面讨论带通过程与等效低通过程在相关函数、功率谱方面的关系：等效低通过程自相关相等46带通信号与系统的表示n(t)的自相关函数等效低通过程：定义自相关函数：代入z(t)后根据对称性质

带通随机过程的自相关函数nn()可由等效低通过程z(t)的自相关函数zz()和中心频率f0

唯一确定。47带通信号与系统的表示n(t)的功率谱1.正交分量x(t)、y(t)的性质互相关函数：奇函数x(t)和y(t)不相关！（仅对于）下面进一步讨论:48带通信号与系统的表示例：特殊情况——当n(t)是高斯随机变量时：联合PDF方差：x(t)和y(t+)是联合高斯型；且=0时，它们统计独立。2.白噪声特点：在整个频率范围内，功率密度谱保持为常数。白噪声通过理想带通滤波器产生的噪声——带通白噪声

表达式：带通信号的3种表示法（如等效低通噪声表示）49带通信号与系统的表示自相关函数：互相关：等效低通噪声的功率谱白噪声和带通白噪声的功率谱密度关于f=0对称。结论：正交分量x(t)、y(t)对所有时间偏移都是不相关的；z(t)、x(t)、y(t)的自相关函数都是相等的。对于任意50谢谢观看/欢迎下载BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH一本万利工程1、背景驱动2、盈利策略3、选菜试菜4、价值创造5、完美呈现6、成功面试7、持续改造（一）、一本万利工程的背景驱动

1、什么是一本万利

2、餐饮时代的变迁菜单经验的指导方针运营市场定位的体现经营水平的体现体现餐厅的特色与水准沟通的工具餐厅对顾客的承诺菜单承诺的六大表现1、名字的承诺2、质量的承诺3、价格的承诺4、规格标准的承诺5、外文翻译的准确6、保证供应的承诺

1、顾客满意度餐厅价值、价格、合理感、愉快感、安心感、美味感、便利感、满足感、有价值感、喜悦感、特别感2-2、初期投资餐厅面积、保证金、设备投资、店铺装潢、器具用品投资、制服选定、菜单制作2-1、开业准备厨具、供应商选定、设计、用品选定、餐厅配置、员工训练、餐厅气氛、促销方式3、经营数据营业额、客流量、成本率、人均消费、顾客回头率、出品速度、人事费用菜单内容决定决定相关相关决定决定决定决定以菜单为导向的硬件投资

1、餐厅的装修风格2、硬件设施服务操作3、餐厅动线4、餐具与家俬5、厨房布局6、厨房设备菜单设计正果1、能诱导顾客购买你想让他买的餐点2、能迅速传达餐厅要表达的东西3、双赢：顾客喜欢、餐厅好卖餐厅时代的变迁食物时代硬体时代软体时代心体时代食物食品饥食饱食品质挑食品味品食品德惧食体验人们正在追寻更多的感受，更多的意义更多的体验，更多的幸福（二）盈利策略1、组建工程团队2、确定核心价值3、确定盈利目标4、确定客单价5、设计盈利策略6、确定核心产品谁来设计菜单？产品=做得出来的物品商品=卖得出去的物品商家=产品具备商品附加值物（什么产品）+事（满足顾客何种需求）从物到事从食物到餐饮从吃什么到为什么吃产品本身决定一本，产品附加值决定万利从生理到心理从物质到精神从概念到五觉体验创造产品的五觉附加值体验何来

一家企业以服务为舞台以商品为道具，让消费者完全投入的时候，体验就出现了PART01物=你的企业卖什么产品+事=能满足顾客何种需求？确定核心价值理念核心价值理念1、卖什么样的菜2、卖什么样的氛围？3、如何接待顾客？卖给谁？卖什么事？卖什么价？企业目标的设定1、理论导向的目标设定2、预算3、制定利润目标费用营业额亏损区利润区临界点变动费用总费用营业额曲线费用线X型损益图利润导向的目标设定确定目标设定营业收入=固定成本+目标利润1-变动成本率-营业税率例：A餐厅每月固定成本40万，变动成本50%，营业税率5.5%，目标利率每月8万，问A餐厅的月营业收入：月营收入=（40+8）÷（1-50%-5.5%）=48÷0.445=108万测算损益平衡点保本线=固定成本1-变动成本率-营业税率例：A餐厅保本线=40÷（1-50%-5.5%）

=40÷0.445

=90万定价的三重意义2、向竞争对手发出的信息和信号1、是利润最大化和最重要的决定因素3、价格本事是价值的体现定价由此开始1、评估产品、服务的质量2、寻求顾客价值与平衡点3、以价值定义市场确定客单价盈利占比策略

占比策略内部策略销售占比占比策略内部策略10%40%10%20%20%（三）、选菜试菜1、ABC产品分析2、产品的确定（食材、口味、烹调、餐饮）3、成本的确定ABC分析策略毛利率营业额CBACABBACCCAA营业额C毛利A优化、提升增加销售双A双赢ABC顾客商品涨价保留亏本商品删营业额A毛利C顾客超额、成本过高有意义的保留无意义的删除双C双输菜单内容选择的标准因素成本设备厨师技术操作空间菜系风格吻合度品质可控度原料供应顾客喜好菜单协议度（销售目标、颜色、口味、造型、营养等）产品类别确定的四个方面1、按食材确定比例2、按口味确定比例3、按烹饪确定比例4、按餐饮确定比例

（无酒精饮品、含酒精饮品比例）框架依据操作依据目标依据成本依据试口味成本操作第一次试菜的内容精确的成本核算—五个关键词1、净料率（一料一控、一料多档）2、调味料成本（单件产品、批量产品）3、燃料成本4、统一计量单位5、标准食谱成本卡试口味餐具造型色彩第二次试菜的内容四料构成表1、符合思想审定2、符合目标审定3、符合定位审定4、符合框架审定四平构成表(四)、创造价值1、定价策略的确定2、提升双A核心产品的附加值3、增加更多的顾客选择性顾客会记住的价格最低价人均消费热门畅销品商品较多的价格带最高价产品价格和观念价值永远是不一样的，体验经济时代出售的不是产品价格，而是观念定价与确定价格的区别确定价格产品、服务主导思路确定一个易于销售的价格由企业根据成本以及和其他企业的比较确定定价基于顾客的价值私立评估价值、确定等级在顾客和企业的来往过程中确定企业定价三大策略1、薄利多销策略2、相对稳定价格策略3、高价位价格策略提升产品附加值的“十大绝招”三好七增名字好卖相故事服务选择文案时间体验健康推广感觉“附加值”提升产品附加值的“两大前提”一好味道二品质确定好卖相美色器形设摄状增健康少油汤汁盐多有机养生品种增时间原材料生长原材料获得制作耗时美味时间要求增文案—文字叙述九问1、餐点是什么？2、如何烹调制作？3、如何呈现？4、有何故事？5、有否独特的口味？6、有否体现品质等级？7、食材的来源？8、有何独特的体验？9、对人有何好处？一料多烹多吃多味增选择增推广易拉宝台卡小画册传媒宣传销售人员介绍POP（五）、完美呈现1、专业团队的选择与合作2核心价值的呈现