通信原理重點知識總結PPT學習教案

1、會計學1通信原理重點知識總結通信原理重點知識總結第1頁/共56頁第2頁/共56頁4發(fā)端發(fā)端收端收端把各種把各種消息轉消息轉換成原換成原始電信始電信號號對原始信號對原始信號完成某種變完成某種變換，使之適換，使之適合在信道中合在信道中傳輸傳輸信號傳輸?shù)耐ㄐ盘杺鬏數(shù)耐ǖ?，提供了信源道，提供了信源與信宿之間在電與信宿之間在電氣上的聯(lián)系。分氣上的聯(lián)系。分為有線信道和無為有線信道和無線信道兩大類線信道兩大類把接收把接收到的信號到的信號反變換，反變換，轉換成原轉換成原始電信號始電信號將復原將復原的原始電的原始電信號轉換信號轉換成相應的成相應的消息消息第3頁/共56頁5第4頁/共56頁6為信息源的為信息源的熵

2、熵 1212,MMxxxP xP xP x1()1MiiP x21222log()log()log()MP xP xP x， ，121222221( )( ) log( )() log()() log()( ) g( )(/(1.4 6)MMMiiiH xP xP xP xP xP xP xP x loP x比特 符號）第5頁/共56頁7)/(log2符號bitn第6頁/共56頁第7頁/共56頁9)B(1TRB第8頁/共56頁10)b/s(log2MRRBb)B(log2MRRbB第9頁/共56頁11)B/Hz(BRBHz)b/(sBRbb傳輸總碼元數(shù)錯誤碼元數(shù)eP傳輸總比特數(shù)錯誤比特數(shù)bPe

3、bPP 第10頁/共56頁第11頁/共56頁信號分成兩類：信號分成兩類：l能量信號：能量等于一個有限正能量信號：能量等于一個有限正值，但平均功率為值，但平均功率為0.0.l功率信號：平均功率是一個有限功率信號：平均功率是一個有限值，但能量為無限大。值，但能量為無限大。第12頁/共56頁14第13頁/共56頁15式中式中njnkkkkjjjjknnnnnaxaxBBBtttxxxf112/1212/2121)(21exp.)2(1),.,.,(；22)(),(kkkkkatEtEa第14頁/共56頁16無關，則它的無關，則它的n維分布也與時間起點維分布也與時間起點無關，故它也是嚴平穩(wěn)的。所以，無

4、關，故它也是嚴平穩(wěn)的。所以，高斯過程若是廣義平穩(wěn)的，則也嚴高斯過程若是廣義平穩(wěn)的，則也嚴平穩(wěn)。平穩(wěn)。第15頁/共56頁172)(0nfPn)(f0)(nfPn)(0 f)(2)(0nR第16頁/共56頁18變量之間，不僅是互不相關的，而且還是變量之間，不僅是互不相關的，而且還是統(tǒng)計獨立的。統(tǒng)計獨立的。f2n)0(0dR)0(2)0(0nR第17頁/共56頁第18頁/共56頁20f ei(t)e0(t)ei(t)n(t)圖圖 調制信道數(shù)學模型調制信道數(shù)學模型)()()(tntefteio)(tei)(teo)(tn)()()(tetktefii)()()()(tntetkteio第19頁/共56

5、頁21)()()()(tntetkteio第20頁/共56頁22信道容量信道容量l從信息論觀點，各種信道分二大類：從信息論觀點，各種信道分二大類： 離散信道離散信道編碼信道（其模型用轉移概率表示）編碼信道（其模型用轉移概率表示）連續(xù)信道連續(xù)信道調制信道（其模型用時變線性網絡表示）調制信道（其模型用時變線性網絡表示）1. 1. 離散信道容量離散信道容量編碼信道是一種離散信道，可以用離散信道的信道編碼信道是一種離散信道，可以用離散信道的信道容量來表征。容量來表征。第21頁/共56頁23香農公式香農公式 對于帶寬有限、平均功率有限的高斯白噪聲連續(xù)信道，對于帶寬有限、平均功率有限的高斯白噪聲連續(xù)信道，

6、可證，其信道容量為可證，其信道容量為如果白噪聲單邊功率譜密度為如果白噪聲單邊功率譜密度為n0(w/Hz)，則，則Nn0B(w)，故故log( / )21 tSCBb sN驏=+桫B為帶寬為帶寬(Hz)，S為信號平均功率為信號平均功率(w)，N為噪聲功率為噪聲功率(w)。Ct的單位為的單位為b/s。log( / )201 tSCBb sn B驏=+桫上式是信息論中具有重要意義的上式是信息論中具有重要意義的香農（香農（shannon）公式）公式 第22頁/共56頁24關于信道容量公式的幾個重要結論：關于信道容量公式的幾個重要結論：1.若提高信噪比若提高信噪比S/N，則信道容量，則信道容量Ct也提高

7、。也提高。2. 若若n00，則，則Ct ，意味著無干擾信道容量為無窮大。，意味著無干擾信道容量為無窮大。 3.若若S/N保持不變，但增加帶寬保持不變，但增加帶寬B，則，則Ct也增加，但增加的幅也增加，但增加的幅度很小，這因帶寬增加的同時，噪聲功率也隨之增加。當度很小，這因帶寬增加的同時，噪聲功率也隨之增加。當 時，由洛必塔法可求出時，由洛必塔法可求出 Ct1.44S/n0，即帶寬趨于無，即帶寬趨于無限時，信道容量仍保持有限值。限時，信道容量仍保持有限值。S/n0S/n0BCt1.44(S/n0)log21 tSCBN驏=+桫第23頁/共56頁254. 若信息速率若信息速率Rt，則理論上可實現(xiàn)無

8、誤差（任意，則理論上可實現(xiàn)無誤差（任意小的差錯率）傳輸。小的差錯率）傳輸。 若若RCt，則不可能實現(xiàn)無誤傳輸。，則不可能實現(xiàn)無誤傳輸。 若若R=Ct ，則稱為理想通信系統(tǒng)。，則稱為理想通信系統(tǒng)。 007410.7400ttS nBKHzCbit sS nBKHzCbit s: 0900 10.0988例，時，時，例題：計算電視中視頻圖像信號傳輸?shù)膸?。設每幀例題：計算電視中視頻圖像信號傳輸?shù)膸?。設每幀電視圖像有電視圖像有300000（30萬）個像素組成，每個像素用萬）個像素組成，每個像素用10個亮度電平表示。個亮度電平表示。 第24頁/共56頁26假設對于任何像素，假設對于任何像素，1010

9、個亮度電平等概出現(xiàn)。每秒個亮度電平等概出現(xiàn)。每秒發(fā)送發(fā)送 3030幀圖像，要求信噪比幀圖像，要求信噪比S/N=1000(S/N=1000(即即30dB)30dB)，計，計算傳播信號所需要的最小帶寬。算傳播信號所需要的最小帶寬。解：每個像素的信息量解：每個像素的信息量= = bit32310101122.log/log每幀圖像信息量每幀圖像信息量= = 300000 3.32996()Kbit每秒傳送的每秒傳送的(30(30幀幀) )信息量信息量 = = 996 3029.90.()Mb為了傳輸為了傳輸29.9Mb29.9Mb的電視圖像，信道容量的電視圖像，信道容量必須必須 C Ct t 29.

10、9Mb/s 29.9Mb/s第25頁/共56頁27已知：已知：()1000 30S NdB=圖像通信系統(tǒng)的帶寬約需要圖像通信系統(tǒng)的帶寬約需要3MHz()loglog.22110009 9529 929 9 39 95tSCBBNBMMBM=+=郴第26頁/共56頁第27頁/共56頁調制的實質是調制的實質是頻譜搬移頻譜搬移，其作用和目的是：，其作用和目的是：1. 將調制信號（基帶信號）轉換成適合于信將調制信號（基帶信號）轉換成適合于信道傳輸?shù)囊颜{信號（頻帶信號）道傳輸?shù)囊颜{信號（頻帶信號）,提高無線提高無線通信時的天線輻射效率；通信時的天線輻射效率；2. 實現(xiàn)信道的多路復用，提高信道利用率；實現(xiàn)

11、信道的多路復用，提高信道利用率；3. 減少干擾，提高系統(tǒng)抗干擾能力；減少干擾，提高系統(tǒng)抗干擾能力；4. 實現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換。實現(xiàn)傳輸帶寬與信噪比之間的互換。第28頁/共56頁)(2) 1(2mmfFMfffmB:1fmmFMfB2:1fmfBFM 2:10fm卡森公式卡森公式窄帶調頻的帶寬窄帶調頻的帶寬大調頻指數(shù)情況，帶寬由最大頻偏決定大調頻指數(shù)情況，帶寬由最大頻偏決定調頻信號的帶寬：調頻信號的帶寬：設設fm是調制信號的最高頻率，是調制信號的最高頻率， mf是最大頻偏是最大頻偏 f 與與 fm之比之比。第29頁/共56頁31第30頁/共56頁32 0( )dstAm t第31頁/共

12、56頁33第32頁/共56頁調制方式信號帶寬制度增益設備復雜度主要應用DSB2中等較少應用SSB1復雜短波無線電廣播，話音頻分多路VSB略大于 近似SSB近似SSB復雜商用電視廣播AM2/3簡單中短波無線電廣播FM中等超短波小功率電臺(窄帶FM)，微波中繼，調頻立體聲廣播(寬帶FM)各種模擬調制方式的性能各種模擬調制方式的性能-5mffm) 1(2) 1(32ffmmmfmiffnSm0223mifnS031mifnS0mfooNSmf2mifnS0mf2第33頁/共56頁第34頁/共56頁第35頁/共56頁第36頁/共56頁 nRsRntnnTtgatr deGCGtgtjRTR21 knS

13、RsRnRksnRssRnstkTntTnkgatgatkTnnTtkTgatkTr000000恢復信息恢復信息碼間干擾碼間干擾隨機干擾隨機干擾第37頁/共56頁39B=1/2 (Hz)ST/2(B/Hz)BRB第38頁/共56頁40 理想低通傳輸函數(shù)的理想低通傳輸函數(shù)的頻帶利用率為頻帶利用率為2Baud/Hz 。這是最大的頻帶利用率，因為如果系統(tǒng)用高于的碼元速這是最大的頻帶利用率，因為如果系統(tǒng)用高于的碼元速率傳送信碼時，將存在碼間串擾。若降低傳碼率，則系統(tǒng)率傳送信碼時，將存在碼間串擾。若降低傳碼率，則系統(tǒng)的頻帶利用率將相應降低。的頻帶利用率將相應降低。 但理想低通系統(tǒng)在實際應用中存在兩個問題

14、：但理想低通系統(tǒng)在實際應用中存在兩個問題：一是理想矩形特性的物理實現(xiàn)極為困難；一是理想矩形特性的物理實現(xiàn)極為困難；二是理想的沖激響應二是理想的沖激響應h(t) 的的“尾巴尾巴”很長，衰減很慢，很長，衰減很慢，當定時存在偏差時，可能出現(xiàn)嚴重的碼間串擾。當定時存在偏差時，可能出現(xiàn)嚴重的碼間串擾。第39頁/共56頁41第40頁/共56頁42 2 22sin/cos/14/SSSSt Tt Th tt TtT/Nff第41頁/共56頁43/Nff(1)NNBfff22Bd/Hz(1)(1)NBNfRBf第42頁/共56頁44則可求得最佳門限電平則可求得最佳門限電平(1) (0/1)(0) (1/0)e

15、PPPPP0deVP) 1 ()0(ln22PPAVnd第43頁/共56頁第44頁/共56頁46 振幅鍵控 頻移鍵控 相移鍵控第45頁/共56頁第46頁/共56頁第47頁/共56頁抽樣信號抽樣信號抽樣信號抽樣信號量化信號量化信號t011011011100100100100編碼信號編碼信號第48頁/共56頁Hsff2第49頁/共56頁第50頁/共56頁52第51頁/共56頁53段落序號段落序號段落碼段落碼c2 c3 c4段落范圍段落范圍（量化單位）（量化單位）81 1 11024204871 1 0512102461 0 125651251 0 012825640 1 16412830 1 0326420 0 1163210 0 0016第52頁/共56頁54量化間隔量化間隔段內碼段內碼c5 c6 c7 c8151 1 1 1141 1 1 0141 1 0 1121 1 0 0111 0 1 1101 0 1 091 0 0 181 0 0 070 1 1 160 1 1 050 1 0 140 1 0 030 0 1 120 0 1 010 0 0 100 0 0