電子科大2013通信原理總復習

2023/2/6通信與信息工程學院1通信原理期末復習2023/2/6通信與信息工程學院2教學計劃考核范圍：第1章~第6章，第8章第1章：緒論第2章：基礎知識第3章：模擬傳輸第4章：數字基帶傳輸第5章：基本的數字頻帶傳輸第6章：模擬信號數字化與PCM第8章*：現(xiàn)代數字傳輸技術2023/2/6通信與信息工程學院3第1章緒論1、信息量、熵、熵率2、香農公式2023/2/6通信與信息工程學院4第2章基礎知識2.6匹配濾波器（第4、5章的誤碼率計算）匹配濾波波形、最大信噪比的計算、最佳接收機結構典型題目：例2.11、習2.12、習4.112023/2/6通信與信息工程學院54-11在功率譜密度N0/2為的AWGN信道中進行二元基帶傳輸，假定碼元等概且發(fā)射信號分別為：（1）給出信號mi(t)對應的匹配濾波器沖激響應（k=1），（2）確定最佳接收機的結構（確定濾波器特性）；（3）給出最佳錯誤概率；2023/2/6通信與信息工程學院6第3章模擬傳輸幅度調制角度調制不同調制系統(tǒng)的抗噪聲性能及比較（結論）2023/2/6通信與信息工程學院7一、幅度調制：常規(guī)調幅（AM）抑制載波雙邊帶調幅（DSB-SC）單邊帶調幅（SSB）第3章模擬傳輸信號表達式波形圖

（時域&頻域）功率效率抗噪聲

性能帶寬接收方法2023/2/6通信與信息工程學院81、信號表達式常規(guī)調幅（AM）抑制載波雙邊帶調幅（DSB-SC）單邊帶調幅（SSB）第3章模擬傳輸2023/2/6通信與信息工程學院92、波形與頻譜圖習題3-4第3章模擬傳輸2023/2/6通信與信息工程學院103、帶寬常規(guī)調幅（AM）：BAM=2B抑制載波雙邊帶調幅（DSB-SC）：BDSB=2B單邊帶調幅（SSB）：只保留DSB-SC中的上（下）邊帶，BSSB=B第3章模擬傳輸2023/2/6通信與信息工程學院114、接收方法常規(guī)調幅（AM）非相干接收—包絡檢波，簡單易行抑制載波雙邊帶調幅（DSB-SC）、單邊帶調幅（SSB）相干接收—系統(tǒng)復雜，成本高，換取調制效率AM信號也可使用相干接收第3章模擬傳輸2023/2/6通信與信息工程學院125、功率&效率習題3-2第3章模擬傳輸2023/2/6通信與信息工程學院136、抗噪聲性能（結論）解調增益系統(tǒng)增益AM調制方式，輸入信噪比(S/N)i<1，則(S/N)o很小，通信無法正常進行，表現(xiàn)為“門限效應”（判斷）第3章模擬傳輸2023/2/6通信與信息工程學院14結論：

AM系統(tǒng)包絡檢波系統(tǒng)性能與相干解調系統(tǒng)性能完全相同

第3章模擬傳輸2023/2/6通信與信息工程學院15二、角度調制：相位調制（PM）頻率調制（FM）第3章模擬傳輸調制指數信號表達式相位（頻率）信息抗噪聲

性能帶寬接收方法2023/2/6通信與信息工程學院16信號表達式通式瞬時頻率第3章模擬傳輸2023/2/6通信與信息工程學院17（1）相位調制（PM）或

kPM：相偏常數，單位rad/V

調相信號表達式第3章模擬傳輸2023/2/6通信與信息工程學院18（2）頻率調制（FM）

或kFM：頻偏常數，單位Hz/V

調頻信號表達式第3章模擬傳輸2023/2/6通信與信息工程學院19（3）最大相偏

PM信號

FM信號

第3章模擬傳輸2023/2/6通信與信息工程學院20（4）最大頻偏

PM信號

FM信號

第3章模擬傳輸2023/2/6通信與信息工程學院21（5）調制指數與帶寬

卡森公式（6）抗噪聲性能

第3章模擬傳輸2023/2/6通信與信息工程學院22常見考查方式

幅度調制系統(tǒng)：不同模擬調制方式下，綜合信號表達式、帶寬、系統(tǒng)抗噪聲性能等內容典型題目：例3.6、習3.13、習3.15角度調制系統(tǒng)：最大相（頻）偏、調制指數、帶寬典型題目：例3.4、例3.5、習3.17、習3.19第3章模擬傳輸2023/2/6通信與信息工程學院23例3.6調頻系統(tǒng)和常規(guī)調幅系統(tǒng)的輸出信噪比均為40dB，即(S/N)o-FM=(S/N)o-AM=40

dB，基帶信號為fm=4kHz、振幅Am的正弦波。噪聲單邊功率譜密度N0=0.5×10-8W/Hz，幅度調制效率=1/3，調頻指數=5，信道傳輸損耗為Lt=40dB。求兩種調制系統(tǒng)的發(fā)送信號功率與帶寬第3章模擬傳輸2023/2/6通信與信息工程學院24二元與多元數字基帶信號的特性（線路碼型）碼間串擾與Nyquist準則（升余弦濾波器）第4章數字基帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院25一、二元與多元數字基帶信號的特性基本概念傳輸速率功率譜與帶寬接收與誤碼性能第4章數字基帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院261、基本概念（1）單極性（Unipolar）與雙極性（Polar）（2）不歸零（NRZ）與歸零（RZ）（3）差分碼（相對碼）（Differentialencoding）傳號差分碼—“1變0不變”每組絕對碼對應兩組完全相反的差分碼（首位任意選?。?）AMI碼與數字雙相碼的編碼原理AMI碼包含三種電平數字雙相碼（曼徹斯特碼）為四元比特對習4.1、習4.24

第4章數字基帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院27第4章數字基帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院282、傳輸速率（1）符號速率（Symbolrate），單位波特（Baud）

Rs=1/Ts(Baud)（2）比特速率（Bitrate），單位比特/秒（bps或b/s）（3）比特速率與符號速率間的轉換關系

Rb=KRs=Rslog2M

(bps)，Rb≥Rs典型題目：習4.2、習4.3第4章數字基帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院293、功率譜密度均值ma=E[an]，方差前一項為連續(xù)譜，后一項是頻率間隔為1/Ts的離散譜第4章數字基帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院30重要結論（1）雙極性碼均值ma為0，只含有連續(xù)譜（2）單極性碼均值ma不為0，連續(xù)譜+離散譜（3）單極性NRZ碼，只含有一個離散譜單極性RZ碼，含有多個離散譜（4）四種基本碼型的功率譜密度表達式第4章數字基帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院31當脈沖gT(t)為矩形脈沖時，基本碼型（單/雙極性、RZ/NRZ）功率譜密度（例4.3、例4.4、習4.4、習4.5）雙極性NRZ碼：+1與-1等概率出現(xiàn)，幅度為A又均值ma=0，，引入辛格函數則有第4章數字基帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院32單極性NRZ碼：0與1等概率出現(xiàn)，幅度為A均值ma=1/2，，第4章數字基帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院33雙極性RZ碼：1與-1等概率出現(xiàn)，gT(t)為矩形歸零脈沖均值ma=0，第4章數字基帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院34單極性RZ碼：0與1等概率出現(xiàn)均值ma=1/2，第4章數字基帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院35帶寬（1）二元傳輸下，RZ碼帶寬為2Rb，NRZ碼帶寬為Rb（2）多元信號MPAM帶寬為Rb/K（Rs）（3）帶寬與波特速率和脈沖寬度相關（習4.2、習4.3）4、接收方法與誤碼性能（1）引入白噪聲—AWGN信道（2）低通濾波接收與匹配濾波接收（結論）第4章數字基帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院36Eb/N0—平均比特能量/噪聲功率譜密度，反映信號與噪聲的能量之比LPF接收系統(tǒng)（矩形NRZ，取B=1/Ts）匹配濾波器接收系統(tǒng)雙極性2PAM單極性2PAM第4章數字基帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院37第4章數字基帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院38利用誤比特曲線對不同傳輸方案進行性能比較（1）縱向比較：通過給定的Eb/N0值做垂線，與誤比特曲線交點所表征的誤比特率越小，證明性能越好

（下方曲線）（2）橫向比較：通過給定的Pb值做水平線，與誤比特曲線交點所表征的Eb/N0越小，證明性能越好

（左方曲線）第4章數字基帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院39例4.6

估計以Rb=1Mbps進行二元傳輸時的平均錯誤間隔第4章數字基帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院40二、碼間串擾與Nyquist準則Nyquist準則及其相關結論升余弦滾降濾波器及其相關結論第4章數字基帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院411、Nyquist準則有無碼間串擾，只需檢驗H(f)在是否為常數典型題目：例4.11、習4.13、課堂習題2對于有限帶寬低通信道（WHz）在傳輸速率為Rs=1/Ts時（1）W<Rs/2=2/Ts：肯定存在碼間串擾（2）W=Rs/2=2/Ts：H(f)為Rs/2低通濾波響應，無碼間串擾（3）W>Rs/2=2/Ts：總能找到某個H(f)滿足無碼間串擾條件第4章數字基帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院42重要結論（1）在無碼間串擾條件下，W

Hz的基帶信道每秒至多只

能傳輸2W個符號—Nyquist速率（2）頻帶利用率第4章數字基帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院432、升余弦（RC）滾降濾波器按Rs=2f0的碼率進行傳輸?。。。?！滾降因子，f0為6dB帶寬截止頻率（帶寬）W=(1+a)f0a=0：LPF特性，W=f0，Rs(max)=2W(Baud)a=1：W=2f0，Rs(max)=W(Baud)1>a>0：W=(1+a)f0，Rs(max)=2W/(1+a)(Baud)頻帶利用率第4章數字基帶傳輸典型題目：例4.12、

習4.15、習4.162023/2/6通信與信息工程學院444.5.1碼間串擾存在的原因：h(0)

、h(mTs)4.5.2無碼間串擾條件—Nyquist準則（時域&頻域）利用頻域表達式進行判斷4.5.3無碼間串擾條件下，信道帶寬W與傳輸速率Rs

之間的關系（Nyquist速率：2W≥Rs

）數字通信系統(tǒng)的效率—頻帶利用率≤2Baud/Hz4.5.4升余弦滾降濾波器（a、W、f0、

Rs

、Rs≡2f0

）第4章數字基帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院454.6.3基本均衡算法（1）迫零（Zeroforcing）算法（例4.14、習4.19）例4.14某數字基帶傳輸系統(tǒng)的抽樣值存在碼間干擾，系統(tǒng)沖激響應h(t)的樣值為h-1=-1/4，h0=1，h1=1/4。若將該系統(tǒng)與一三抽頭迫零均衡器級聯(lián)，求此均衡器的抽頭系數c-1，

c0，c1各為多少，并計算均衡前后的峰值畸變值第4章數字基帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院462023/2/6通信與信息工程學院46解：（1）求抽頭系數第4章數字基帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院472023/2/6通信與信息工程學院47均衡后

第4章數字基帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院484.8符號同步例4.18、習4.22第4章數字基帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院49數字頻帶傳輸的核心內容：數字信號的調制與解調2ASK（OOK）2FSK2PSK、2DPSK、QPSK信號表達式、調制（接收）方法、帶寬、誤碼性能第5章基本的數字頻帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院501、信號表達式2ASK2FSK2PSKQPSK（格雷編碼）

第5章基本的數字頻帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院512、帶寬2ASK：B2ASK=2B=2Rb2FSK：2(D)PSK：B2(D)PSK=2B=2Rb

QPSK：BQPSK=Rb=2Rs第5章基本的數字頻帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院523、誤碼性能第5章基本的數字頻帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院53第5章基本的數字頻帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院54其它要點總結：1、公式：2、2DPSK的波形：首個波形隨機設定，無實際意義

3、讀取波形：2DPSK信號、QPSK信號4、頻帶升余弦濾波器帶寬：W=2f0(1+a)第5章基本的數字頻帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院55第5章基本的數字頻帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院56第5章基本的數字頻帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院57設信號速率為100kbps，通過升余弦滾降特性為a=0.3的系統(tǒng)，進行無碼間串擾的傳輸。（1）采用BPSK調制，求占用的信道帶寬和頻帶利用率；（2）設，求BPSK最佳接收機的誤比特率習5.19、習5.22第5章基本的數字頻帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院582023/2/6通信與信息工程學院58例5.7QPSK系統(tǒng)的輸入二進制序列為011111011000，試說明：（1）四元比特對序列；（2）載波相位（B方式）序列；（3）同相與正交支路的比特序列；（4）4800bps時需要的帶寬習5.11、習5.21第5章基本的數字頻帶傳輸2023/2/6通信與信息工程學院59第6章模擬信號數字化與PCM6.1模擬信號的抽樣6.2均勻量化與最佳量化6.3量化信噪比與對數量化6.4脈沖編碼調制6.5*差分脈沖編碼調制與增量調制6.6時分復用2023/2/6通信與信息工程學院60第6章模擬信號數字化與PCM1、抽樣帶限信號m(t)，最高非零頻率為fH,抽樣率fs>2fH，2fH=2B稱為奈奎斯特頻率（Nyquistfrequency）帶通信號抽樣：例6.1、習6.62023/2/6通信與信息工程學院61第6章模擬信號數字化與PCM2、量化均勻量化及量化噪聲量化信噪比峰值信噪比（均勻量化時為3M2）、平均信噪比、正弦信號信噪比典型題目：例6.3、習6.8、習6.11、習6.122023/2/6通信與信息工程學院62第6章模擬信號數字化與PCM3、脈沖編碼調制（PCM）（1）電話信號帶寬：300~3400Hz，抽樣率為8kHz（2）量化：8比特A律（3）PCM數據率：8kHz×8bit=64kbps

語音信號傳輸速率2023/2/6通信與信息工程學院63第6章模擬信號數字化與PCM編碼規(guī)則（1）確定極性，正為“1