通信原理復(fù)習(xí)提綱

1、通信原理復(fù)習(xí)提綱第1章 緒論1、通信：信息的傳輸與交換，用“電”來(lái)傳遞“信息”的方式簡(jiǎn)稱(chēng)通信2、通信系統(tǒng)模型：模擬通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)3、 信系統(tǒng)的分類(lèi)： 模擬基帶傳輸系統(tǒng) 模擬通信系統(tǒng) 模擬調(diào)制傳輸系統(tǒng)通信系統(tǒng) 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng) 數(shù)字調(diào)制傳輸系統(tǒng) 模擬通信：信道中傳輸?shù)氖悄M信號(hào)。 數(shù)字通信：信道中傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)。 （通信的其他分類(lèi)方式見(jiàn)教材） 4、 通信方式分類(lèi)：?jiǎn)喂ねㄐ?、半雙工同時(shí)、全雙工通信5、性能指標(biāo) 有效性-傳輸信息的速度。 可靠性-傳輸信息的質(zhì)量。（1）模擬通信 有效性：用有效傳輸帶寬表征傳輸信息的速度，B越小，有效性越好 可靠性：用接受端輸出信噪比來(lái)量度，S/N越

2、大，可靠性越好 （2）數(shù)字通信 傳輸速率（系統(tǒng)有效性） a、碼元速率Rs：每秒鐘傳輸?shù)拇a元數(shù)，單位波特band，Rs也稱(chēng)波特率 b、信息速率Rb:單位時(shí)間傳輸?shù)男畔⒘浚瑔挝籦it/s，Rb稱(chēng)比特率 一個(gè)二進(jìn)制碼元的信息量1bit 一個(gè)M進(jìn)制碼元的信息量bit Rb=Rs（bit/s） RS=（band） c、頻帶利用率：?jiǎn)挝活l帶能傳輸?shù)男畔⑺俾?b= 單位bit/s.Hz 差錯(cuò)率（系統(tǒng)可靠性） 誤比特率Pb= （誤信率） 誤碼元率Ps= （誤碼率）第2章 模擬線性調(diào)制線性調(diào)制的特點(diǎn)：已調(diào)信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)正比于基帶信號(hào)頻譜結(jié)構(gòu)，僅僅是頻譜位置的線性搬移。一、 常規(guī)調(diào)幅（AM）1、 調(diào)制 時(shí)域表達(dá)式

3、： sAM(t)= A0+f(t)·cosct+c頻域表達(dá)式：帶寬： 基帶信號(hào)最高頻的2倍輸入功率： 調(diào)制效率： 對(duì)單頻余弦f(t)： 滿調(diào)幅 。則 效率低，主要是載波功率大，又不攜帶信息所至。2、解調(diào)(1)、相干解調(diào)原理： 低通濾波后得：（2）、非相干解調(diào)原理：包絡(luò)檢波、平方律檢波（必須有載波分量才能解調(diào)）二、抑制載波的雙邊帶調(diào)幅(DSB-SC) 1、 調(diào)制 時(shí)域表達(dá)式: 頻域表達(dá)式: 效率 高(抑制了載波)帶寬： 2、解調(diào)：只能相干解調(diào)，不能用包絡(luò)檢波解調(diào)三、單邊帶調(diào)制（SSB）1、 產(chǎn)生：（1）濾波法形成單邊帶信號(hào)一級(jí)濾波法規(guī)一化值 要求不低于多級(jí)濾波法（2）用相移法實(shí)現(xiàn)單邊帶

4、信號(hào)2、單邊帶信號(hào)的解調(diào)由于單邊帶信號(hào)抑制了載波，故必須用相干解調(diào)法四、殘留邊帶調(diào)制(VSB)1、產(chǎn)生 常用濾波法(抑制了載波)頻域表達(dá)式時(shí)域表達(dá)式2、解調(diào) VSB抑制了載波,故要用相干解調(diào)五、線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能噪聲只對(duì)已調(diào)信號(hào)的接收產(chǎn)生影響，故對(duì)通信系統(tǒng)的抗噪聲性能研究，可只考慮解調(diào)器的抗噪聲性能。1、分析模型 帶通濾 波 器低通濾 波 器 n(t) s(t) 2、雙邊帶調(diào)制相干解調(diào)的抗噪聲性能輸出信噪比 輸入信噪比 信噪比增益 3、單邊帶調(diào)制相干解調(diào)的抗噪聲性能必須注意：，而，并不能說(shuō)明雙邊帶調(diào)制抗噪聲性能優(yōu)于單邊帶調(diào)制。因?yàn)樯鲜鲇懻撝须p邊帶的平均功率是單邊帶信號(hào)的2倍。如果在、W都

5、在相同的條件下比較，二者信噪比相等。4、常規(guī)調(diào)幅包絡(luò)檢波的抗噪聲性能包絡(luò)檢波一般模型 n(t)帶 通濾波器包 絡(luò)檢波器 大信噪比情況輸入信噪比 輸出信噪比 信噪比增益 上式說(shuō)明 與直流分量有關(guān)，隨減小而增加，但對(duì)常規(guī)調(diào)幅來(lái)說(shuō)為了不發(fā)生過(guò)調(diào)幅故總有，解調(diào)后信噪比惡化。對(duì)100的調(diào)制，。則最大信噪比增益 小信噪比情況：與噪聲分不開(kāi)，調(diào)制信號(hào)已被噪聲干擾，無(wú)法解調(diào)第3章 模擬角調(diào)制 調(diào)頻FM角 調(diào) 制（非線性調(diào)制） 調(diào)相PM一、角調(diào)制的基本概念 PM：（為移相常數(shù)）瞬時(shí)相位 瞬時(shí)頻率單頻余弦波調(diào)制的PM 調(diào)相指數(shù) FM （為頻偏常數(shù)）瞬時(shí)頻率 瞬時(shí)相位 單頻余調(diào)制的FM 調(diào)頻指數(shù) 最大偏頻二、窄帶角

6、調(diào)制窄帶角調(diào)制條件：調(diào)頻或調(diào)相引起的瞬時(shí)相位偏移遠(yuǎn)小于30度 NBFM： NBPM： 1、 窄帶調(diào)頻（NBFM）單頻調(diào)制情況2窄帶調(diào)相。也與常規(guī)調(diào)幅相似，且?guī)捪嗟?。三、寬帶調(diào)頻1、單頻信號(hào)的寬帶調(diào)頻。調(diào)制信號(hào) 時(shí)域表達(dá)式 =頻域表達(dá)式 帶寬：卡森公式 - 調(diào)制信號(hào)最高頻，- 最大頻偏功率分配 總功率：= 載波功率 邊帶功率 四、寬帶調(diào)相1、寬帶調(diào)相信號(hào)表達(dá)式 調(diào)制信號(hào)調(diào)相信號(hào) 最大角頻偏 2、信號(hào)頻帶寬度 隨調(diào)制信號(hào)頻率變化，不利于充分利用信道頻帶。五、調(diào)頻信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)1、產(chǎn)生（1）直接調(diào)頻法-用調(diào)制信號(hào)改變電抗元件參數(shù)，進(jìn)而改變振蕩器頻率（2）倍頻法-先產(chǎn)生NBFM信號(hào)。然后倍頻和混頻

7、成WBFM信號(hào)2、調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)（1）非相干解調(diào)-適用窄帶和寬帶調(diào)頻信號(hào)解調(diào)具有線性頻率電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系的鑒頻器（2）相干解調(diào)-適應(yīng)對(duì)NBFM信號(hào)解調(diào)六、調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能1、 非相干解調(diào)的抗噪聲性能輸入信噪比 輸出信噪比 信噪比增益 在單頻調(diào)制時(shí) 門(mén)限效應(yīng)當(dāng)輸入信噪比下降到一定程度時(shí)，輸出信噪比急劇惡化。 2、相干解調(diào)的抗噪音聲性能（只適合窄帶調(diào)頻信號(hào)）窄帶調(diào)頻信號(hào)輸入、輸出信噪比 信噪比增益 單頻調(diào)制時(shí)，常取則結(jié)論：NBFM相干解調(diào)比WBFM非相干解調(diào)信噪比增益低得多。NBFM相干解調(diào)不存在門(mén)限效應(yīng)。七、采用預(yù)加重和去加重改善信噪比八、頻分復(fù)用（FDM）復(fù)用：若干獨(dú)立的信號(hào)在同一信道中傳送，

8、可提高信道利用率。復(fù)用 1、頻分復(fù)用原理FDM：是對(duì)信道進(jìn)行頻域分割，每路信號(hào)占一個(gè)頻段，接收端用濾波器將多路信號(hào)分開(kāi)，分別解調(diào)和終端處理。2多級(jí)調(diào)制。 目 的：減少載頻數(shù)量、部件類(lèi)型，并使濾波器制作容易。多級(jí)調(diào)制：在一個(gè)復(fù)用系統(tǒng)內(nèi)，對(duì)同一基帶信號(hào)進(jìn)行兩次或兩次以上同種方式的調(diào)制。3、復(fù)合調(diào)制兩種或兩種以上的調(diào)制方式形成的復(fù)用系統(tǒng)。九、模擬通信系統(tǒng)的應(yīng)用舉例1、載波電話系統(tǒng)載波電話：在一對(duì)傳輸線上同時(shí)傳輸多路模擬電話，使用SSB的FDM方式，其設(shè)備（載波機(jī)）用于長(zhǎng)途通信。2、調(diào)幅廣播調(diào)幅廣播采用常規(guī)調(diào)幅方式中波載頻 535kHz-1605kHz 自由空間傳播 地區(qū)性廣播短波載頻 3.9MHz-

9、18MHz 電離層反射 數(shù)千公里調(diào)制信號(hào)最高頻 電臺(tái)間隔 3、調(diào)頻廣播單聲道調(diào)頻廣播調(diào)頻廣播載頻87MHz-108MHz 頻帶 電臺(tái)間隔 200kHz 雙聲道立體聲調(diào)頻廣播4、廣播電視標(biāo)準(zhǔn)頻道 載頻范圍49。75MHZ-951。25MHZ 伴音調(diào)頻調(diào)制信號(hào)最高頻 最大頻偏 調(diào)頻信號(hào)帶寬 雙邊帶發(fā)射圖像調(diào)幅 調(diào)制信號(hào)帶寬 06MHz 用殘留邊帶發(fā)射方式5、 衛(wèi)星直播電視圖像傳輸：調(diào)頻 。 。 保護(hù)間隔1MHz伴音傳輸：?jiǎn)温钒橐?FM多路伴音 數(shù)字化（時(shí)分復(fù)用）高頻電視信號(hào)經(jīng)一次調(diào)制后的伴音與圖像信號(hào)相加成FDM基帶信號(hào)，對(duì)70MHz中頻載波調(diào)頻，然后經(jīng)高頻、放大后發(fā)射。6、通信衛(wèi)星的頻分多址方式

10、多址方式 7、模擬移動(dòng)電話移動(dòng)通信：通信雙方中至少有一方是移動(dòng)的。模擬移動(dòng)電話通信模擬移動(dòng)通信頻段 900M （高頻）話音電子高頻 最大頻偏 帶寬B=2（5+3）+ =20 規(guī)定25第4章 模擬信號(hào)的波形編碼模擬信號(hào)-編碼-數(shù)字信號(hào) 波形編碼（時(shí)域波形 數(shù)字序列，數(shù)碼率16 64 Kbit/s 重建信號(hào)質(zhì)量好）語(yǔ)音編碼參量編碼（處理信號(hào)，提取語(yǔ)音信號(hào)特征參量，變成數(shù)字代碼，數(shù)碼率16Kbit/s以下，重建信號(hào)質(zhì)差）一、脈沖編碼調(diào)制(PCM)1、PCM的基本原理發(fā)送端接收端模擬 x(t) 預(yù)濾 波形 數(shù)字 波形 低通 x(t) 模擬 信源 波器 編碼器 信道 解碼 濾波 終端抽樣：把時(shí)間上連續(xù)的

11、模擬信號(hào)變成時(shí)間上離散的抽樣信號(hào)。量化：把幅度上連續(xù)的模擬信號(hào)變成幅度上離散的量化信號(hào)。脈沖編碼調(diào)制(PCM)：以模擬信號(hào)為調(diào)制信號(hào)（二進(jìn)制碼）以二進(jìn)制脈沖序列為載波。電話信號(hào)的PCM碼： 原始話音：40Hz10000Hz 濾波后：300Hz3400Hz PCM碼組：8位二進(jìn)制碼組成2、抽樣抽樣：將時(shí)間上連續(xù)的模擬信號(hào)變?yōu)闀r(shí)間上離散樣值的過(guò)程。低通抽樣定理：一個(gè)頻帶限制在（0，）內(nèi)的連續(xù)信號(hào)x(t), 若抽樣頻率大于或等于2，則其樣值序列x(nTs)可以無(wú)失真地重建原始信號(hào)x(t)。滿足抽樣定理的最低抽樣頻率稱(chēng)奈奎斯特(Myquist)頻率。帶通抽樣定理：對(duì)帶通信號(hào)B=抽樣頻率應(yīng)滿足，式中，的

12、最大正數(shù)。由于<1，故在至之間變動(dòng)。顯然抽樣頻率比小得多。自然抽樣：實(shí)際中無(wú)法得到理想沖激脈沖序列。而只有頂部有持續(xù)時(shí)間的脈沖序列平頂抽樣：抽樣脈沖期間幅度不變的抽樣稱(chēng)平頂抽樣。（理想抽樣+保持抽樣）3、量化量化：對(duì)樣值進(jìn)行幅度離散化的過(guò)程。量化間隔 均勻化相等 非均勻化不相等 量化誤差 量化噪聲的平均功率總量化噪聲功率為不過(guò)載的噪聲和過(guò)載噪聲功率之和。4、均勻量化和線性PCM編碼。（1）均勻量化量化器的量化范圍-v到v, 量化間隔數(shù)L，則量化間隔均勻量化不過(guò)載的噪聲功率（2）線性PCM編碼：對(duì)均勻量化的量化間隔或量化電平用n位碼表示，得到了數(shù)字編碼信號(hào)。量化信噪比 表示量化質(zhì)量。正弦信

13、號(hào)：輸入幅度為的正弦信號(hào)，且不過(guò)載。 ，用n位二進(jìn)制碼表示L個(gè)量化電平， 并令歸一化有效值（信號(hào)有效值與量化器最大量化電平之比）滿載正弦波（ ）的最大信噪比語(yǔ)言信號(hào)：過(guò)載噪聲總量化噪聲平均功率 語(yǔ)言信號(hào)平均功率 量化器的信噪比為 ， 當(dāng)D0.2時(shí)，過(guò)載噪聲很小，量化噪聲是主要的的當(dāng)信號(hào)有效值很大時(shí)，過(guò)載噪聲是主要的均勻量化器的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：廣泛應(yīng)用于線性A/D接口（計(jì)算機(jī)A/D變換，遙控遙測(cè)，圖像信號(hào)，數(shù)字化接口）。缺點(diǎn)：在數(shù)字電話通信中的不足：A）電話信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍很大 （信號(hào)有效值） B）人耳要求電話信噪比25dB 為在動(dòng)態(tài)范圍4050dB內(nèi)， 均大于25dB。n=12位，其信息速率高，傳輸

14、帶寬寬。 C）語(yǔ)言信號(hào)取小信號(hào)時(shí)的概率大，均勻量化小信號(hào)時(shí)的信噪比明顯低于大信號(hào)。5非均勻量化：量化間隔不相等的量化。6對(duì)數(shù)量化及其折線近似國(guó)際電話電報(bào)咨詢(xún)委員（CCITT）建議對(duì)語(yǔ)言信號(hào)采用A律律壓縮特性。（1）A律對(duì)數(shù)壓縮特性。 A為壓縮系數(shù)A=1 無(wú)壓縮 A越大壓縮愈明顯 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)： A律13折線 A=87.6 L=256時(shí)小信號(hào)信噪比改善24 dB 中國(guó)采用（2）律對(duì)數(shù)壓縮特性。 =0 無(wú)壓縮 越大壓縮愈明顯。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：律15折線 =255L=256時(shí)，對(duì)小信號(hào)信噪比改善33.5 dB 歐,美使用。7A律PCM編碼原理（1）常用的二進(jìn)制碼。自然二進(jìn)制碼NBC： 十進(jìn)制正整數(shù)的二進(jìn)制碼折

15、疊碼FBC （PCM采用折疊碼）： 左邊第一位表正，負(fù)號(hào)。（正 1 ，負(fù)0） 絕對(duì)值相同的折疊碼，除第一位外都相同，形成相對(duì)零電平的對(duì)稱(chēng)折疊格雷碼RBC： 任何相鄰電平的碼組，只有一位碼發(fā)生變化。（2） 律PCM編碼規(guī)則 段落碼 （表示八段000111）段內(nèi)碼 （每段分16等分00001111）共八位編碼為了使編碼造成的量化誤差小于量化間隔的一半，解碼時(shí)要加上該層量化間隔的一半，即(3) 信道誤碼對(duì)信噪比的影響。在自然碼、均勻量化及輸入信號(hào)均勻分布的前提下。可證明式中 S 滿載時(shí)輸信號(hào)功率 量化噪聲功率 誤碼噪聲功率 n為碼元數(shù)，L 量化電平 碼元的誤碼率。8差分脈碼調(diào)制（DPCM）目的：提高

16、數(shù)字通信系統(tǒng)頻帶利用率。(1) DPCM原理：大量分析表明，可根據(jù)前些時(shí)刻的信號(hào)樣值預(yù)測(cè)當(dāng)前時(shí)刻的樣值。預(yù)測(cè)值和實(shí)際值之差稱(chēng)差值。統(tǒng)計(jì)表明，大多數(shù)時(shí)間信號(hào)功率比差值功率大得多。因此可只傳遞差值代替信號(hào)，則碼組位數(shù)可顯著減少。 輸入抽樣信號(hào) 接收端重建信號(hào) 輸入信號(hào)下預(yù)測(cè)信號(hào)的差- 是經(jīng)編碼后輸出的數(shù)字編碼信號(hào)系統(tǒng)總量化信噪比為 上式中為DPCM系統(tǒng)相對(duì)于PCM系統(tǒng)的信噪比增益。把差值作為信號(hào)的量化信噪比。要使系統(tǒng)性能提高，必須增大和。但語(yǔ)言信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍大，故只有采用自適應(yīng)系統(tǒng)，才能獲得最佳性能。(2) ADPCM：有自適應(yīng)的DPCM系統(tǒng)稱(chēng)為自適應(yīng)差值脈碼調(diào)制。自適應(yīng)預(yù)測(cè)：預(yù)測(cè)器的預(yù)測(cè)系數(shù)隨信號(hào)

17、瞬時(shí)值變化作自適應(yīng)調(diào)整。自適應(yīng)量化：量化階距隨信號(hào)瞬時(shí)值變化作自適應(yīng)調(diào)整。ADPCM是近年長(zhǎng)途傳輸中新型的通用語(yǔ)言編碼方法，與PCM比SNR可改善1621 dB。相當(dāng)于編碼位數(shù)減小34位。9、增量調(diào)制特點(diǎn)：編解碼器簡(jiǎn)單，抗誤碼性能好。比特率低時(shí)信噪比高。應(yīng)用：軍事、工業(yè)中專(zhuān)用通信網(wǎng)、衛(wèi)星通信。（1）簡(jiǎn)單的增量調(diào)制。增量調(diào)制：當(dāng)取樣速率遠(yuǎn)大于奈奎斯特速率時(shí)，樣值之間的關(guān)聯(lián)程度增強(qiáng)，可進(jìn)一步簡(jiǎn)化DPCM系統(tǒng)，僅用一位編碼表示抽樣時(shí)刻的波型變化趨勢(shì)。編解碼原理：自適應(yīng)增量調(diào)制：的大小跟蹤輸入信號(hào)統(tǒng)計(jì)特性變化。二、時(shí)分復(fù)用（TDM）時(shí)分復(fù)用：將傳輸時(shí)間劃分為若干個(gè)互不重疊的時(shí)隙，互相獨(dú)立的多路信號(hào)順序

18、地占用各自的時(shí)隙，合成為一個(gè)復(fù)用信號(hào)，在同一信道中傳輸。作 用：數(shù)字信號(hào)一般采用時(shí)分復(fù)用方式傳輸以提高信道利用率。1、TDM原理框圖1幀=n個(gè)時(shí)隙，每幀時(shí)間必須符合抽樣定理要求。2、復(fù)接把一定路數(shù)的數(shù)字電話信號(hào)復(fù)合成一標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)流（基群），然后將基群復(fù)合成更高速的數(shù)據(jù)信號(hào)。準(zhǔn)同步數(shù)字系列（PDH）：四次群以下的數(shù)字復(fù)接系列，律：比特率1.544Mbit/sA律：比特率 （我國(guó)采用）同步數(shù)字系列（SDH）：四次群以上的數(shù)字復(fù)接系列，（全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)）三PCM基群幀結(jié)構(gòu)：PCM通信系統(tǒng)（屬TDM）編碼 A律PCM 30/32 基群幀結(jié)構(gòu)：3.91us 備用 比特復(fù)幀同步信號(hào)CH16CH29信令時(shí)隙幀同

19、步時(shí)隙a b c da b c dCH15 CH30CH2 CH17CH1 CH16保留給國(guó)內(nèi)通信用CH3032路時(shí)隙 256bit 125usF0F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F15TS0TS1TS2 TS3TS4TS5 TS6x001101100001A211abcdabcd11111A1x1abcdabcd 16幀 2.0 ms 復(fù)幀結(jié)構(gòu)基本幀幀結(jié)構(gòu) 偶幀TS0話 路時(shí) 隙話 路時(shí) 隙 奇幀TS0F1F2F15 A1：幀失步對(duì)告碼 A2：復(fù)幀失步對(duì)告碼 同步時(shí)為0，失步時(shí)為1， 收信號(hào)中得不到幀同步 信號(hào)、復(fù)幀同步信號(hào)時(shí) 向?qū)Ψ桨l(fā)告警信號(hào)CH0CH15

20、一幀中30個(gè)時(shí)隙為話路時(shí)隙（通30路話），另二個(gè)為幀同步時(shí)隙及信令時(shí)隙抽樣頻率 ，每幀時(shí)間幀周期一幀碼元數(shù) 328=256基群信息速率：平均每路信息速率為64Kbit/s第5章 數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸 基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng) 頻帶傳輸系統(tǒng)（調(diào)制傳輸系統(tǒng)）數(shù)字基帶信號(hào)：沒(méi)有經(jīng)過(guò)調(diào)制的原始數(shù)字信號(hào)。（如各種二進(jìn)制碼PCM碼，碼等）數(shù)字調(diào)制信號(hào)：數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制形成的帶通信號(hào)。一、數(shù)字基帶信號(hào)的碼型1、 數(shù)字基帶信號(hào)的碼型設(shè)計(jì)原則：對(duì)傳輸頻帶低端受限的信道，線路傳輸?shù)拇a型的頻譜中應(yīng)該不含有直流分量；信號(hào)的抗噪聲能力強(qiáng)；便于從信號(hào)中提取位定時(shí)信息；盡量減少基帶信號(hào)頻譜中的高頻分量，節(jié)省傳輸頻帶

21、、減小串?dāng)_；編譯碼設(shè)備應(yīng)盡量簡(jiǎn)單。2、 數(shù)字基帶信號(hào)的常用碼型：?jiǎn)螛O性的不歸零碼NRZ（Non Return Zero）特點(diǎn)： 不能用濾波法直接提取位定時(shí)信號(hào)雙極性非歸零碼（BNRZ）特點(diǎn)：不能用濾波去直接提取位定時(shí)信號(hào)。單極性歸零碼（RZ） 特點(diǎn)：可用濾波法提取位同步信號(hào) 雙極性歸零碼（BRZ）特點(diǎn)：整流后可用濾波提取位同步信號(hào)差分碼電平跳變表1，電平不變表0 稱(chēng)傳號(hào)差分碼電平跳變表0，電平不變表1 稱(chēng)空號(hào)差分碼特點(diǎn)：反映相鄰代碼的碼元變化。傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼（AMI）0用零電平表示，1交替地用+1和-1半占空（）歸零碼表示。缺點(diǎn)：連0碼多時(shí)，AMI整流后的RZ碼連零也多，不利于提取高質(zhì)量的位同

22、步信號(hào)（位同頻道抖動(dòng)大）應(yīng)用：律一、二、三次群接口碼型：AMI加隨機(jī)化。三階高密度雙極性碼編碼原則：（1）先把消息代碼變換成AMI碼。 （2）AMI碼中有四個(gè)連0用取代節(jié)000V或B00V代替。當(dāng)兩個(gè)相鄰V中有奇數(shù)個(gè)1時(shí)。用000V，為偶數(shù)個(gè)1時(shí)用B00V。B的符號(hào)極性與前一非0符號(hào)相反，V的符號(hào)與前一非零符號(hào)同極性，后面的非0符號(hào)從V符號(hào)開(kāi)始再交替變化。 （3）非四個(gè)連0碼為AMI碼不變。特點(diǎn)：保留了AMI的優(yōu)點(diǎn)，克服了AMI連0多時(shí)位同步抖動(dòng)的缺點(diǎn)。應(yīng)用：A律一、二、三次群的接口碼型。雙相碼（Manchester碼）又稱(chēng)BPH碼 編碼原則：1 10， 0 01。特點(diǎn)：易于取位同步信號(hào)。應(yīng)用

23、：以太網(wǎng)信號(hào)反轉(zhuǎn)碼（CMI） 編碼原則 1 11或00，0 01 特點(diǎn)：電平跳躍多，易提取位同步信號(hào)。 應(yīng)用：被CCITT推薦為PCM。四次群接口碼型，也用于光纖傳輸系統(tǒng)。多進(jìn)制碼：不僅用于基帶傳輸，還廣泛用于調(diào)制傳輸，提 高頻帶利用率。二、數(shù)字基帶信號(hào)的功率譜通常二進(jìn)制信息1和0是等概，即，結(jié)論： 1. 隨機(jī)序列的功率譜密度由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成，2. 于與不完全相同，故，連 續(xù)譜總是存在；3、離散譜與與的波形及出現(xiàn)的概率有關(guān)，而位定時(shí)信號(hào)的提取必須依賴(lài)于離散譜。否則就要變換基帶信號(hào)波形，以利于定時(shí)信號(hào)提取。推理：（1） 功率譜的形狀取決于單個(gè)波形的頻譜函數(shù)，碼形規(guī)則僅取加權(quán)作用，使功率

24、譜形狀有所變化。（2） 時(shí)域波形的占空比越小，頻帶越寬。（3） 凡是0、1等概的雙極性碼均無(wú)離散譜，（無(wú)直流分量和位定時(shí)分量）（4） 單極性歸零碼的離散譜中有位定時(shí)分量。三、無(wú)碼間串?dāng)_的傳輸波形。 碼間串?dāng)_：前面碼元對(duì)后面若干碼元在時(shí)刻的抽樣值的影響。 產(chǎn)生原因：（1）傳輸系統(tǒng)的傳輸特性，（如信號(hào)帶寬大于信道帶寬） （2）噪聲。1、無(wú)碼間串?dāng)_的傳輸條件。充要條件：接收波型的抽樣值僅在本碼元抽樣時(shí)刻有最大值，而對(duì)其它碼元抽樣時(shí)刻信號(hào)值無(wú)影響。即 稱(chēng)奈奎斯特第一準(zhǔn)則物理意義：把傳遞函數(shù)在軸上以為間隔切開(kāi)，然后分段沿軸平移到區(qū)間，其疊加結(jié)果為一常數(shù)。2、碼間串?dāng)_的傳輸波形理想低通信號(hào)：頻帶利用率為

25、升余弦滾降信號(hào)： 兩種系統(tǒng)比較理想低通系統(tǒng)：頻帶利用率高，系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)衰減慢，對(duì)定時(shí)信號(hào)（抽樣信號(hào)、位同步信號(hào)）相位抖動(dòng)敏感。余弦滾降系統(tǒng)：頻帶利用率低，系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)衰減快，對(duì)抽樣信號(hào)的相位抖動(dòng)要求不嚴(yán)格。四、部分響應(yīng)基帶傳輸系統(tǒng)奈奎斯特第二準(zhǔn)則：在某些碼元的抽樣時(shí)刻進(jìn)行控制，使其存在碼間干擾，而在其余碼元抽樣時(shí)刻無(wú)碼間干擾，能使頻帶利用率提高到理論上的最大值，同時(shí)還能降低對(duì)定時(shí)精度的要求。達(dá)到此性能的基帶傳輸系統(tǒng)稱(chēng)部分響應(yīng)系統(tǒng)。特點(diǎn)：頻帶利用率高，可達(dá)，時(shí)域響應(yīng)衰減快，可放寬對(duì)定時(shí)抖動(dòng)的要求。1、第I類(lèi)部分響應(yīng)系統(tǒng)對(duì)相鄰碼元的取樣時(shí)刻產(chǎn)生同極性串?dāng)_的系統(tǒng)。的幅度約與成反比，相距一碼元的波形的

26、拖尾相位相反而互相抵消，其合成波拖尾迅速衰減。 =（為二元碼最大值）相關(guān)編碼規(guī)則： 差錯(cuò)擴(kuò)散預(yù)編碼：解除碼間相關(guān)性，差錯(cuò)不擴(kuò)散 ， ， 2、部分響應(yīng)系統(tǒng)的其它形式。部分響應(yīng)信號(hào)可分為I 、II、III、IV、V類(lèi)五、數(shù)字信號(hào)基帶傳輸?shù)牟铄e(cuò)率1、 單極性NRZ二元碼的誤碼率：信號(hào)平均功率，噪聲平均功率， 則2、 雙極性NPZ碼的誤碼率：信號(hào)平均功率，噪聲平均功率，則 3、多元碼的誤碼率 誤碼率隨M增大而緩慢增加，抗噪聲性能下降。六、擾碼和解擾七、眼圖八、均衡第6章 數(shù)字信號(hào)的調(diào)制傳 數(shù)字調(diào)制：數(shù)字基帶信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，使數(shù)字基帶信號(hào)的功率譜搬移到較高的載波頻率上，這種調(diào)制稱(chēng)數(shù)字調(diào)制。也稱(chēng)鍵控。

27、相應(yīng)的傳輸方式稱(chēng)數(shù)字信號(hào)的調(diào)制傳輸。一、二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制1、二進(jìn)制幅度鍵控（2ASK）產(chǎn)生時(shí)域表達(dá)式雙邊帶調(diào)幅 頻譜功率譜密度為：譜零點(diǎn)帶寬 （為碼元速率）解調(diào)包絡(luò)檢波BPF整流LPF抽樣判決位同步器x(t)r(t)cp(t)相干解調(diào)BPFLPF抽樣判決位同步器x(t)r(t)cp(t)載波同步cosct2二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）產(chǎn)生VCO相位連續(xù)相位不連續(xù)cos1tcos2tf(t)電子開(kāi)關(guān)10時(shí)域表達(dá)式：式中，是的反碼。 ， 二進(jìn)制頻移鍵控可視為不同載波頻率的ASK信號(hào)之和。頻譜 功率譜密度為 帶寬 為基帶信號(hào)帶寬2FSK調(diào)制器。2FSK解調(diào)BPF1BPF2整流LPF整流LPF位同步抽樣判

28、決fc1fc2a(t)b(t)A）包絡(luò)檢波：條件 B）相干解調(diào)BPF1BPF2LPFLPF位同步抽樣判決a(t)b(t)載波同步cosc1t載波同步cosc2tC）過(guò)零檢測(cè)法g限幅微分整流單穩(wěn)低通抽樣判決位同步器abcdefcp(t)3二進(jìn)制相移鍵控（2PSK或BPSK） （絕對(duì)調(diào)相）時(shí)域表達(dá)式。 為雙極性數(shù)字信號(hào)若是幅度為1，寬度為的矩形脈沖。則 為抑制載波的雙邊帶調(diào)制。 頻譜 帶寬 2PSK調(diào)制器相乘器、相位選擇法 2PSK的解調(diào)因無(wú)載波，故只能用相干解調(diào)。A）恢復(fù)載波的方法。平方環(huán)電路，科斯塔斯（Costas）環(huán)電路鎖相環(huán)從PSK信號(hào)中恢復(fù)載波都存在著“相位模糊”問(wèn)題， B）2PSK相干

29、解調(diào)器4二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK） （相對(duì)調(diào)相，克服倒） 產(chǎn)生 絕對(duì)碼相對(duì)碼（差分碼） 絕對(duì)調(diào)相傳號(hào)差分碼的編碼規(guī)則為： 載波變化規(guī)律：“1變0不變”頻譜 同2PSK解調(diào)相干解調(diào)差分譯碼規(guī)則： 克服了載波相位模糊問(wèn)題。差分相干解調(diào)（相位比較法）不需恢復(fù)本地載波，將DPSK信號(hào)延時(shí)一個(gè)碼元間隔TS后與DPSK信號(hào)本身相乘，經(jīng)低通濾波后再抽樣判決可恢復(fù)原數(shù)字信息。二、二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能比較1有效性信號(hào)帶寬：2ASK 2DPSK為 2FSK 為 B=占用信道帶寬：2ASK 2DPSK 最小為 2FSK 為 最小為頻帶利用率：2ASK 2DPSK 2FSK 可見(jiàn) 2ASK、2DPSK的有效

30、性相同且優(yōu)于2FSK2可靠性 類(lèi)別相干解調(diào)Pe非相干解調(diào)2ASK2FSK2PSK/2DPSK討 論：相干解調(diào)優(yōu)于非相干解調(diào)例 2PSK優(yōu)于2FSK 3db, 2FSK優(yōu)于2ASK 3dB,故2PSK適于傳高速數(shù)據(jù)。典型值：誤碼信噪比，優(yōu)于模擬系統(tǒng)輸出信號(hào)噪比。3其它 2ASK最佳門(mén)限隨信號(hào)功率變化,不方便2FSK兩個(gè)抽樣值比較，不需設(shè)置判決門(mén)限2PSK門(mén)限為0,與信號(hào)功率無(wú)關(guān)2DPSK差分相干解調(diào)不需要相干載波,比較適用于信道不穩(wěn)定系統(tǒng). 三、數(shù)字信號(hào)的最佳接收四、多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)線性調(diào)制系統(tǒng) (MASK. MDPSK. MQAM 等)可提高系統(tǒng)的頻帶利用率非線性調(diào)制系統(tǒng)(MFSK等)可提高

31、抗衰落解力，其有效性低于2FSK復(fù)習(xí)題1設(shè)一寬帶頻率調(diào)制系統(tǒng)，載頻振幅為100V，頻率為100 MHz，調(diào)制信號(hào)m(t)的頻帶限制于5 KHz ， ，最大頻偏，Pn(f)= 10-3 W/Hz (單邊譜)，試求： (1)接收機(jī)輸入端理想帶通濾波器的傳輸特性H()； (2)解調(diào)器輸入信噪比； (3)解調(diào)器的輸出信噪比； (4)若m(t)以振幅調(diào)制方法傳輸，并以包絡(luò)檢波器檢波，試比較在輸出信噪比和所需帶寬方面與頻率調(diào)制系統(tǒng)有何區(qū)別?解： 但FM輸出信噪比仍遠(yuǎn)大于AM輸出信噪比。 2設(shè)隨機(jī)二進(jìn)制序列中的0和1分別由g(t)和-g(t)組成，它們出現(xiàn)概率為P及(1-P)：（1）求其功率譜密度及功率；（

32、2）若g(t)為如圖（a）所示波形，Ts為碼元寬度，問(wèn)該序列存在離散分量fs=1/Ts否？（3）若g(t)改為圖(b)，回答題（2）所問(wèn)。g(t)1g(t)Ts/2 0g(t)1 0Ts/4tt-Ts/2-Ts/4解：（1） (2) 故不存在離散譜fs 。 （3） 由(1)中PS(t)公式可見(jiàn)當(dāng)p=1/2時(shí)無(wú)離散譜fs,p1/2時(shí)有離散譜fs。3、已知信息代碼為1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1，試確定相應(yīng)的AMI碼和HDB3碼，并分別畫(huà)出它們的波形圖。解：1信息代碼000000000000000000000000000111111-11-11-11-1-v1-1B

33、v-11AMI碼AMI波形HDB3波形HDB3碼4假設(shè)在某2DPSK系統(tǒng)中，載波頻率為2400Hz，碼元速率為1200波特，已知相對(duì)碼元序列為1 1 0 0 0 1 0 1 1 1。（1） 試畫(huà)出2DPSK信號(hào)波形（注：相位偏移可自行假設(shè)）；（2） 若采用差分相干解調(diào)法接收該信號(hào)時(shí)，試畫(huà)出解調(diào)系統(tǒng)的各點(diǎn)波形；（3） 若發(fā)送信息符號(hào)0和1的概率分別為0.6和0.4，試求2DPSK信號(hào)的功率譜密度。解：相對(duì)碼2DPSK1100010111（1）（2）b 帶通 移相 低通 抽樣判決acde相對(duì)碼絕對(duì)碼1100010111011110000abcde （3）基帶信號(hào)功率譜 a1=1，a2=-1，p=0

34、.6，fs=1200， G(f)=Sa(f/fs) G(mfs)=0 Ps=1200×0.6×0.4×4×Sa2(f/1200) =1152Sa2(f/1200) 2DPSK的功率譜 Pe(f)=ps(f+fc)+ps(f-fc) =288Sa2(f+2400)/1200)+Sa2(f-2400)/1200)5設(shè)載頻為1800Hz，碼元速率為1200波特，發(fā)送數(shù)字信息為0 1 1 0 1 0。求相對(duì)碼，若相位偏移=0°代表“0”、 =180°代表“1”，試畫(huà)出這時(shí)的2DPSK信號(hào)波形。100101100011akbk2DPSK解：6采用13折線A律編碼，設(shè)最小量化級(jí)為1個(gè)單位，已知抽樣脈沖值為+635單位。（1） 試求此時(shí)編碼器輸出碼組，并計(jì)算量化