通信原理復(fù)習(xí)課課件

1、通信原理第1頁(yè)，共33頁(yè)。緒論 了解通信技術(shù)的發(fā)展； 掌握 消息、信息、信號(hào) 的定義； 掌握數(shù)字通信的概念，理解 數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)； 掌握 通信系統(tǒng)模型 及其 主要性能指標(biāo)；重點(diǎn)：1.信息的度量； 2.數(shù)字通信系統(tǒng)模型的理解與掌握。難點(diǎn)：數(shù)字通信系統(tǒng)性能指標(biāo)的理解與計(jì)算；第2頁(yè)，共33頁(yè)。 設(shè) 離散信息源 是 一個(gè) 由 n 個(gè)符號(hào) 組成的 集合 ，按 獨(dú)立出現(xiàn)。記2、非等概情況的信息量的計(jì)算 則每個(gè)符號(hào)所含信息量的統(tǒng)計(jì)平均值，即 平均信息量 為：第3頁(yè)，共33頁(yè)。1、傳輸速率碼元傳輸速率 RB 簡(jiǎn)稱 傳碼率，又稱 符號(hào)速率。 它表示單位時(shí)間內(nèi)傳輸碼元的數(shù)目，單位是波特（Baud），記為 B 。

2、例如，若 1 秒內(nèi)傳2400個(gè)碼元，則傳碼率為2400B。 在數(shù)字通信中，一個(gè)碼元（符號(hào)）在 時(shí)間軸上的長(zhǎng)度 被稱為 碼元長(zhǎng)度 。 數(shù)字信號(hào)有多進(jìn)制和二進(jìn)制之分，但 碼元速率與 進(jìn)制數(shù) 無關(guān)，只 與 傳輸?shù)?碼元長(zhǎng)度 TB 有關(guān)第4頁(yè)，共33頁(yè)。信息傳輸速率 Rb 簡(jiǎn)稱 傳信率，又稱 比特率 等。它表示單位時(shí)間內(nèi)傳遞的平均信息量或比特?cái)?shù)，單位是 比特/秒，可記為bit/s ，或 b/s ，或 bps 。碼元速率 和 信息速率 有確定的關(guān)系，即 等概傳輸時(shí)，熵有最大值 ，信息速率 也達(dá)到最大，即 式中，M 為 符號(hào)的進(jìn)制數(shù)。二進(jìn)制的碼元速率和信息速率在數(shù)量上相等。 第5頁(yè)，共33頁(yè)。 衡量數(shù)字通

3、信系統(tǒng) 可靠性 的指標(biāo)是差錯(cuò)率，常用 誤碼率 或 誤信率 表示。2、差錯(cuò)率第6頁(yè)，共33頁(yè)。信道信道廣義信道（簡(jiǎn)稱信道）狹義信道有線信道無線信道調(diào)制信道 編碼信道從研究信息傳輸?shù)慕嵌?出發(fā)，使一些基本問題的研究比較方便。通信效果的好壞，很大程度上將依賴于狹義信道的特性。第7頁(yè)，共33頁(yè)。有線信道，如電纜光纖等無線信道，如中短波、微波信道等恒參信道隨參信道有記憶編碼信道無記憶編碼信道廣義信道狹義信道調(diào)制信道編碼信道信道第8頁(yè)，共33頁(yè)。連續(xù)信道的 信道容量 (Channel capacity) a) 香農(nóng)公式 帶寬為 B (Hz) 的連續(xù)信道，其 輸入信號(hào)的功率 為 S，信道加性高斯白噪聲的功率

4、 為 N 。 可以證明，信道的 信道容量 為：第9頁(yè)，共33頁(yè)。模擬調(diào)制中心頻率f0帶寬BBPF中心頻率f0帶寬B帶寬BL第10頁(yè)，共33頁(yè)。調(diào)制方式信號(hào)帶寬制度增益設(shè)備復(fù)雜度主要應(yīng)用DSB2中等 較少應(yīng)用SSB1復(fù)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(fù)雜 商用電視廣播AM2/3簡(jiǎn)單 中短波無線電 廣 播FM中等 超短波小功率電 臺(tái) NBFM 微波 中繼 調(diào)頻立體 聲廣播 WBFM各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的性能比較第11頁(yè)，共33頁(yè)。數(shù)字基帶數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的組成（模型）。數(shù)字基帶信號(hào)的表達(dá)式、常用的數(shù)字基帶信號(hào)信號(hào)。數(shù)字基帶信號(hào)的功率譜密度分析，功率譜密度的基本特點(diǎn)及

5、帶寬。線路碼型的目的。AMI、HDB3碼。碼間串?dāng)_的概念、奈奎斯特準(zhǔn)則、奈奎斯特極限、理想低通系統(tǒng)，升余弦滾降系統(tǒng)?；径ɡ?、判有無ISI方法。數(shù)字基帶信號(hào)的接收原理、利用低通濾波器接收時(shí)的誤碼率分析、最佳門限問題?；痉椒ǎㄈ绾畏治鰯?shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的誤碼率？思路），結(jié)論的含義。第12頁(yè)，共33頁(yè)。數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)代碼： 1000 0 1000 0 1 1 000 0 l 1 AMI碼： -1000 0 +1000 0 -1 +1 000 0 -1 +1 HDB3碼：-1000 -V +1000 +V -1 +1 B00 V +l -1 第13頁(yè)，共33頁(yè)。差分編碼（傳號(hào)差分）設(shè)bk為差分碼，

6、ak為原始數(shù)據(jù)，編碼規(guī)則：ak: 1 0 0 1 1 1 1bk: 1k0001010k-11 變0不變第14頁(yè)，共33頁(yè)。 下面，研究 如何設(shè)計(jì) 基帶傳輸特性 H() ，以形成 在抽樣時(shí)刻上 無碼間串?dāng)_ 的 沖擊響應(yīng)波形 h(t) 。 根據(jù)上面的分析，假設(shè) 延遲 t0 = 0，無碼間串?dāng)_ 的基帶系統(tǒng)沖擊響應(yīng) 應(yīng)滿足下式 無碼間干擾的時(shí)域條件說明：無碼間串?dāng)_ 的 基帶系統(tǒng) 沖擊響應(yīng)， t = 0 時(shí) 取值不為零，其它抽樣時(shí)刻 t = kTs 的 抽樣值 均為零 .第15頁(yè)，共33頁(yè)。無碼間干擾的頻域條件基帶傳輸特性 應(yīng)滿足的 頻域條件 或?qū)懗稍摋l件 稱為 奈奎斯特 第一準(zhǔn)則 。第16頁(yè)，共33

7、頁(yè)。 同時(shí)還可看出，如果該系統(tǒng)用 高于 甚至是 低于 1/Ts 波特 的 碼元速率 傳送時(shí)，將存在 碼間干擾 。 考慮到系統(tǒng)的 頻率寬度 為 1/2Ts ，而 最高碼元速率 為 1/Ts ，故這時(shí)的系統(tǒng) 最高頻帶利用率 為 2B/Hz 。 通常把 1/2Ts 稱為 奈奎斯特帶寬，即 系統(tǒng)的 最小傳輸帶寬，記為 W1 ； 則該系統(tǒng) 無碼間干擾時(shí) 最高的傳輸速率 為 2W1 波特，這個(gè) 傳輸速率 通常被稱為 奈奎斯特速率 。第17頁(yè)，共33頁(yè)。 信號(hào)失真斜邊 過零點(diǎn)失 真噪聲容限最佳判決門限電平 最佳判決時(shí)刻 第18頁(yè)，共33頁(yè)。部分響應(yīng)系統(tǒng)1.問題提出：理想低通系統(tǒng)和升余弦滾降系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)部分響

8、應(yīng)系統(tǒng)的基本思想：通過合理地設(shè)計(jì)時(shí)域波形，人為的、有規(guī)律的在抽樣時(shí)刻引入碼間干擾，可以達(dá)到壓縮頻帶，改善陡截止傳輸特性，使頻帶利用率達(dá)到2B/Hz，并加速時(shí)域波形的衰減速度。2.如何實(shí)現(xiàn)3.系統(tǒng)組成預(yù)編碼、相關(guān)編碼的原理、作用及編譯碼4部分相應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)易實(shí)現(xiàn)，波形衰減快，頻帶利用率達(dá)到2B/Hz，誤碼率增加（可靠性降低）第19頁(yè)，共33頁(yè)。第I類部分響應(yīng)系統(tǒng)第一類部分響應(yīng)系統(tǒng)是在相鄰的兩個(gè)碼元間引入碼間干擾。已知理想低通 第20頁(yè)，共33頁(yè)。第I類部分響應(yīng)系統(tǒng)若采用h(t)+h(t-Ts)作為整個(gè)基帶系統(tǒng)的沖激響應(yīng)，則基帶信號(hào)的帶寬為0.5fs，此時(shí)頻帶利用率為2 Baud/Hz.合成后的

9、基帶系統(tǒng)沖激響應(yīng)為第21頁(yè)，共33頁(yè)。第I類部分響應(yīng)系統(tǒng)合成后的系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)比理想低通衰減快，因此對(duì)定時(shí)的要求相應(yīng)降低。此時(shí)相鄰碼元之間具有碼間干擾。具有差錯(cuò)傳播特性。即若接收一個(gè)誤碼an，該誤碼對(duì)隨后的判決產(chǎn)生影響。預(yù)編碼第22頁(yè)，共33頁(yè)。第I類部分響應(yīng)系統(tǒng)組成第23頁(yè)，共33頁(yè)。部分響應(yīng)系統(tǒng)預(yù)編碼： bk = ak bk-1 ak = bk bk-1 相關(guān)編碼：Ck = bk + bk-1 相關(guān)編碼模2判決： Ckmod2 = bk + bk-1mod2 = bk bk-1 = ak ak = Ckmod2 第24頁(yè)，共33頁(yè)。數(shù)字頻帶二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的原理基本概念時(shí)域表示（表達(dá)式及波形）

10、PSD及帶寬調(diào)制與解調(diào)（原理框圖及波形）誤碼率（抗AWGN噪聲性能）分析模型、噪聲模型及表示分析方法、步驟P(1/0),P(0/1);f0(x),f1(x);利用第三章結(jié)論及概率論知識(shí)分析結(jié)果：誤碼率公式多進(jìn)制調(diào)制的原理及特點(diǎn)第25頁(yè)，共33頁(yè)。二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的誤碼率公式一覽表調(diào)制方式解調(diào)方式誤碼率大信噪比時(shí)近似式判決門限帶寬2ASK相干解調(diào)A/22fs非相干解調(diào)2FSK相干解調(diào)無|f2-f1|+2fs非相干解調(diào)第26頁(yè)，共33頁(yè)。調(diào)制方式解調(diào)方式誤碼率大信噪比時(shí)近似式判決門限帶寬2PSK相干解調(diào)02fs2DPSK絕對(duì)相干解調(diào)（極性比較法）02fs相對(duì)相干解調(diào)（相位比較法）第27頁(yè)，共33

11、頁(yè)。 二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK）2DPSK原理2DPSK是利用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化傳遞數(shù)字信息，所以又稱相對(duì)相移鍵控。假設(shè)為當(dāng)前碼元與前一碼元的載波相位差，定義數(shù)字信息與 之間的關(guān)系為于是可以將一組二進(jìn)制數(shù)字信息與其對(duì)應(yīng)的2DPSK信號(hào)的載波相位關(guān)系示例如下： 第28頁(yè)，共33頁(yè)。2DPSK的相干解調(diào)器原理圖和各點(diǎn)波形 第29頁(yè)，共33頁(yè)。2DPSK信號(hào)的解調(diào)方法之二：差分相干解調(diào)(相位比較）法 第30頁(yè)，共33頁(yè)?，F(xiàn)代調(diào)制技術(shù)了解QAM的基本原理了解MSK的優(yōu)點(diǎn)，基本原理第31頁(yè)，共33頁(yè)。模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸抽樣定理的內(nèi)容及證明、模擬脈沖調(diào)制理想抽樣實(shí)際抽樣：自然抽樣和平頂抽樣PAM、PPM、PWM/PDM量化：均勻量化和非均勻量化的原理及實(shí)現(xiàn)、量化噪聲A律13折線和mu律15折線逼近對(duì)數(shù)特性的法PCM系統(tǒng)組成碼型選擇、位數(shù)選擇