通信原理-(完整)

1.1通信技術(shù)及發(fā)展史通信：克服距離上的障礙，進(jìn)行信息的傳遞與交換的過(guò)程?！巴ㄐ诺幕締?wèn)題就是在一點(diǎn)重新準(zhǔn)確地或近似的再現(xiàn)另一點(diǎn)所選擇的消息?！钡谝豁?yè)，共294頁(yè)。通信目的：傳輸信息任務(wù)：迅速、準(zhǔn)確的進(jìn)行信息的傳輸。意義：軍用民用第二頁(yè)，共294頁(yè)。按照社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中通信方式的不同，人類的文明史可分為：原始通信時(shí)代郵政通信時(shí)代電氣通信時(shí)代信息時(shí)代以語(yǔ)音為主以文字發(fā)明為標(biāo)志電報(bào)、電話信息多樣化、方式多樣化、與計(jì)算機(jī)相結(jié)合第三頁(yè)，共294頁(yè)。1.2通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)的一般簡(jiǎn)化模型第四頁(yè)，共294頁(yè)。信息：是指消息中所包含的對(duì)受信者有意義的內(nèi)容（或有效內(nèi)容）。不同形式表現(xiàn)（漢字、符號(hào)、圖形等）的同一消息，載有相同的信息。消息：

通信系統(tǒng)所傳輸?shù)膶?duì)象，如語(yǔ)音、文字、圖形、圖像等。是指信源所產(chǎn)生的信息的物理表現(xiàn)。第五頁(yè)，共294頁(yè)。信號(hào)：

是指消息的物理載體，是傳輸消息的手段。消息必須轉(zhuǎn)換成信號(hào)，才能在通信系統(tǒng)中傳輸。表現(xiàn)形式取決于媒體。消息與信號(hào)一一對(duì)應(yīng)?？煞譃槟M信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。第六頁(yè)，共294頁(yè)。通信系統(tǒng)模型信道發(fā)送端接收端信源發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備信宿噪聲信號(hào)消息第七頁(yè)，共294頁(yè)。模擬信源（連續(xù)信源）：輸出的消息狀態(tài)是連續(xù)變化的；數(shù)字信源（離散信源）：輸出的消息狀態(tài)是離散的、可數(shù)的。模擬信號(hào)：信號(hào)參量的取值是連續(xù)的；數(shù)字信號(hào)：攜帶信息的參量?jī)H可取有限個(gè)數(shù)值。模擬通信系統(tǒng)：信道中傳送的是模擬信號(hào)；數(shù)字通信系統(tǒng)：信道中傳送的是數(shù)字信號(hào)。第八頁(yè)，共294頁(yè)。數(shù)字通信系統(tǒng)模型信源發(fā)送端接收端信道編碼調(diào)制信道壓縮編碼解調(diào)信宿保密解碼信道解碼壓縮解碼保密編碼噪聲同步信源編碼信源解碼第九頁(yè)，共294頁(yè)。數(shù)字通信的主要優(yōu)點(diǎn)：可作信源編碼，壓縮冗余度，提高信道利用率。可采用數(shù)字加密技術(shù)，保密性好?？刹捎眉m錯(cuò)和檢錯(cuò)技術(shù)，差錯(cuò)可控制。便于存儲(chǔ)和處理?？删C合傳輸各種模擬和數(shù)字輸入消息，便于復(fù)用。易于設(shè)計(jì)、制造，體積更小、重量更輕?？垢蓴_能力強(qiáng)，可中繼再生。第十頁(yè)，共294頁(yè)。數(shù)字通信的主要優(yōu)點(diǎn)：(a)失真的數(shù)字信號(hào)(b)恢復(fù)的數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)波形的失真和恢復(fù)第十一頁(yè)，共294頁(yè)。數(shù)字通信的主要缺點(diǎn)：占用帶寬大

設(shè)備復(fù)雜同步要求高

寬帶通信、壓縮編碼VLSI、SOC、ASIC信號(hào)處理技術(shù)第十二頁(yè)，共294頁(yè)。應(yīng)用實(shí)例：數(shù)字傳輸技術(shù)：電話、電視、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)等信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸。模擬傳輸技術(shù)：有線電話環(huán)路、無(wú)線電廣播、電視廣播等。第十三頁(yè)，共294頁(yè)。通信系統(tǒng)的分類按信號(hào)特征分類數(shù)字通信

電話、電視、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)等信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸。模擬通信

有線電話環(huán)路、無(wú)線電廣播、電視廣播等。第十四頁(yè)，共294頁(yè)。按數(shù)字信號(hào)碼元排列次序串行遠(yuǎn)程并行近程、高速第十五頁(yè)，共294頁(yè)。按調(diào)制方式分類第十六頁(yè)，共294頁(yè)。第十七頁(yè)，共294頁(yè)。按信號(hào)復(fù)用方式分類頻分復(fù)用（FDM）：FrequencyDivisionMultiplexing 模擬通信的基本形式時(shí)分復(fù)用（TDM）：TimeDivisionMultiplexing 數(shù)字通信的基本形式波分復(fù)用（WDM）：WaveDivisionMultiplexing 光纖通信的基本形式碼分復(fù)用（CDM）：CodeDivisionMultiplexing 擴(kuò)頻通信、移動(dòng)通信的基本形式第十八頁(yè)，共294頁(yè)。專用通信公用通信固定通信移動(dòng)通信按用途分按通信者是否運(yùn)動(dòng)分有線通信無(wú)線通信按傳輸媒質(zhì)分按工作頻率分長(zhǎng)波通信中波通信短波通信微波通信光波通信第十九頁(yè)，共294頁(yè)。通信方式單工半雙工全雙工信道發(fā)端發(fā)端收端收端信道信道發(fā)端發(fā)端收端收端發(fā)端信道收端第二十頁(yè)，共294頁(yè)。如何度量信息？度量信息量的方法，必須滿足：能度量任何消息與消息的類型無(wú)關(guān)消息的重要程度無(wú)關(guān)

與內(nèi)容無(wú)關(guān)抽象的用數(shù)學(xué)方式描述與形式無(wú)關(guān)文字聲音圖像與接收者無(wú)關(guān)重要性是相對(duì)的

第二十一頁(yè)，共294頁(yè)。香農(nóng)將信息定義為Uncertainty不確定性的減少。信息量的大小與消息出現(xiàn)的概率有關(guān)。

消息出現(xiàn)的概率越小，所包含的信息量就越大；信息論將以模糊的信息概念用數(shù)學(xué)概念加以定義，用數(shù)學(xué)方法加以定量化，是通信學(xué)發(fā)展的一項(xiàng)重要理論基礎(chǔ)。第二十二頁(yè)，共294頁(yè)。信息量的定義：信息量是消息出現(xiàn)概率的函數(shù)；消息出現(xiàn)的概率越小，所包含的信息量就越大；若某消息由若干個(gè)獨(dú)立消息所組成，則該消息所包含的信息量是每個(gè)獨(dú)立消息所含信息量之和。確定性事件的信息量等于零。第二十三頁(yè)，共294頁(yè)。信息量的定義若消息出現(xiàn)的概率為，則所含信息量I

可定義為：第二十四頁(yè)，共294頁(yè)。信息量的單位：，則為比特（bit），最常用;，則為奈特（nat）;，則為哈特萊（hartley）。第二十五頁(yè)，共294頁(yè)。當(dāng)M=2時(shí)，則I=1bit。

工程上，常常不考慮是否為等概率的消息，總認(rèn)為一個(gè)二進(jìn)制波形（或碼元）等于1bit。即通常把一個(gè)二進(jìn)制碼元稱做1bit。若采用一個(gè)M進(jìn)制的波形，來(lái)傳送M個(gè)獨(dú)立的等概離散消息之一，則每一碼元的信息量為：(b)

第二十六頁(yè)，共294頁(yè)。熵熵是一個(gè)系統(tǒng)的不確定性或無(wú)序的程度，系統(tǒng)的紊亂程度越高，熵就越大；系統(tǒng)越有序，熵就越小?！耙粋€(gè)系統(tǒng)的熵就是它的無(wú)組織程度的度量?！保S納所有自然過(guò)程都增加熵－克勞修斯任何信息都增加系統(tǒng)的負(fù)熵－布里淵第二十七頁(yè)，共294頁(yè)。對(duì)于離散獨(dú)立非等概消息組成的消息源，采用平均（統(tǒng)計(jì)平均）信息量－－熵來(lái)描述：熵的單位為：bit/符號(hào)第二十八頁(yè)，共294頁(yè)。對(duì)于M個(gè)離散獨(dú)立等概消息組成的消息源，它發(fā)送的每個(gè)消息所包含的信息量為。

等概時(shí)具最大熵：第二十九頁(yè)，共294頁(yè)。1.5通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)有效性可靠性速度指標(biāo)質(zhì)量指標(biāo)矛盾第三十頁(yè)，共294頁(yè)。數(shù)字通信系統(tǒng)性能有效性傳碼率：?jiǎn)挝粫r(shí)間傳輸?shù)拇a元個(gè)數(shù)baud傳信率：?jiǎn)挝粫r(shí)間傳輸?shù)钠骄畔⒘縝ps第三十一頁(yè)，共294頁(yè)。數(shù)字通信系統(tǒng)性能

可靠性誤碼率：信息碼元在傳輸過(guò)程中被誤傳的概率誤信率：信息量在傳輸過(guò)程中被丟失的概率第三十二頁(yè)，共294頁(yè)。誤差模擬通信系統(tǒng)中，誤差是源信號(hào)與接收信號(hào)之間的均方誤差來(lái)表示：ｋ：衰減系數(shù)：傳輸時(shí)延若信道為平穩(wěn)信道，ｋ為常數(shù)若誤差為信道引人的加性干擾引起，為接收端噪聲功率第三十三頁(yè)，共294頁(yè)。信噪比：與噪聲的功率比，用分貝表示信號(hào)功率噪聲功率有效值方差第三十四頁(yè)，共294頁(yè)。1.6連續(xù)信道的信道容量香農(nóng)公式假設(shè)信道的帶寬為B（Hz），信道輸出的功率為加性高斯白噪聲功率為，則該信道的信道容量為：

C:信道容量，信道的最大無(wú)失真信息傳輸速率僅當(dāng)傳信率不超過(guò)C時(shí)，才有可能實(shí)現(xiàn)無(wú)誤碼傳輸?shù)谌屙?yè)，共294頁(yè)。也可表示可能達(dá)到的最大的頻譜利用率帶寬B是指正頻率范圍，不包括負(fù)頻率范圍。信道為理想帶通信道。B的范圍并不要求一個(gè)連續(xù)的頻帶，可以允許由若干不相鄰的頻段組成。只要求噪聲譜密度在信號(hào)帶寬內(nèi)為常數(shù)，不考慮信號(hào)頻帶外的噪聲特性。當(dāng)噪聲為非高斯時(shí)，該式不適用。達(dá)到信道容量時(shí)，信道的輸入也應(yīng)該是高斯過(guò)程。第三十六頁(yè)，共294頁(yè)。提高可靠性B固定：增加信噪比SNR固定：增大帶寬B、SNR固定：降低通信速度

第三十七頁(yè)，共294頁(yè)。無(wú)限增大信號(hào)功率，或無(wú)噪聲時(shí)，信道容量無(wú)窮大無(wú)限增大信道帶寬，不能無(wú)限增大信道容量。第三十八頁(yè)，共294頁(yè)。第2章信道第三十九頁(yè)，共294頁(yè)。通信系統(tǒng)模型信道發(fā)送端接收端信源發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備信宿噪聲信號(hào)消息第四十頁(yè)，共294頁(yè)。信道信道：信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ溃浇椋Ｐ诺廓M義信道：傳輸媒介廣義信道：傳輸媒介及有關(guān)的設(shè)備狹義信道廣義信道第四十一頁(yè)，共294頁(yè)。狹義信道有線信道無(wú)線信道架空明線對(duì)稱電纜同軸電纜光纖第四十二頁(yè)，共294頁(yè)。狹義信道有線信道

無(wú)線信道中長(zhǎng)波地波短波電離層反射超短波、微波視距傳輸超短波、微波對(duì)流層散射衛(wèi)星中繼第四十三頁(yè)，共294頁(yè)。廣義信道信源接收設(shè)備調(diào)制器發(fā)轉(zhuǎn)換器信道加密器解調(diào)器信宿解碼器收轉(zhuǎn)換器解密器編碼器噪聲發(fā)送設(shè)備編碼信道調(diào)制信道第四十四頁(yè)，共294頁(yè)。廣義信道調(diào)制信道：調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入端的所有設(shè)備和媒介。研究調(diào)制和解調(diào)時(shí)，常用調(diào)制信道。連續(xù)信道/模擬信道。

編碼信道：編碼器輸出端到譯碼器輸入端的所有設(shè)備和媒介。研究編碼時(shí)，常用編碼信道。離散信道/數(shù)字信道。連續(xù)信道：信道輸入、輸出的信號(hào)取值是連續(xù)的。離散信道：信道輸入、輸出的信號(hào)取值是離散的。第四十五頁(yè)，共294頁(yè)。信道（信號(hào)通道）狹義信道廣義信道有線信道無(wú)線信道信號(hào)的傳輸媒質(zhì)媒質(zhì)及有關(guān)變換裝置調(diào)制信道編碼信道（連續(xù)信道）（離散信道）恒參信道隨參信道有記憶編碼信道無(wú)記憶編碼信道第四十六頁(yè)，共294頁(yè)。3.2調(diào)制信道模型輸入端和輸出端；信號(hào)通過(guò)信道具有一定的延遲時(shí)間，而且還會(huì)受到(固定或時(shí)變的)損耗；絕大多數(shù)的信道都是線性的，即滿足疊加定理；即使沒(méi)有信號(hào)輸入，在信道輸出端仍有一定的功率輸出。第四十七頁(yè)，共294頁(yè)。調(diào)制信道模型依賴于網(wǎng)絡(luò)的特性，反映網(wǎng)絡(luò)特性對(duì)的作用。n(t):加性干擾k(t):乘性干擾第四十八頁(yè)，共294頁(yè)。干擾加性干擾：本地噪聲乘性干擾：非理理想信道始終存在與信號(hào)共存乘性加性第四十九頁(yè)，共294頁(yè)。恒參信道

信道的參數(shù)不隨時(shí)間、空間的變化而變化或緩慢變化。（可等效為一個(gè)線性時(shí)不變網(wǎng)絡(luò)來(lái)分析）隨參信道

信道的參數(shù)隨時(shí)間、空間的變化快速、隨機(jī)的變化。乘性干擾第五十頁(yè)，共294頁(yè)。3.3信道傳輸特性幅頻特性相頻特性第五十一頁(yè)，共294頁(yè)。理想信道傳輸特性無(wú)失真?zhèn)鬏?1)對(duì)信號(hào)在幅度上產(chǎn)生固定的衰減；(2)對(duì)信號(hào)在時(shí)間上產(chǎn)生固定的遲延。第五十二頁(yè)，共294頁(yè)。OK0|H(w)|wOj(w)wwtdOtdt(w)wa幅頻特性b相頻特性c群遲延特性幅頻特性為常數(shù)相頻特性是線性群延遲特性固定只對(duì)ei(t)的不同頻率成份進(jìn)行相同的幅度衰減和時(shí)延。第五十三頁(yè)，共294頁(yè)。實(shí)際中，傳輸特性可能偏離理想信道特性，產(chǎn)生失真：如果信道的幅度-頻率特性在信號(hào)頻帶范圍之內(nèi)不是常數(shù)，則會(huì)使信號(hào)產(chǎn)生幅度-頻率失真；如果信道的相位-頻率特性在信號(hào)頻帶范圍之內(nèi)不是ω的線性函數(shù)，則會(huì)使信號(hào)產(chǎn)生相位-頻率失真。第五十四頁(yè)，共294頁(yè)。幅度－頻率畸變

產(chǎn)生原因：

發(fā)射機(jī)、換能器、信道、傳感器、接收機(jī)的幅度－頻率特性不理想所引起的，又稱為頻率失真。一般典型音頻電話信道的幅度－頻率特性曲線近似表示。

頻率(Hz)030011002900衰耗(dB)第五十五頁(yè)，共294頁(yè)。相位-頻率畸變是指信道的相位-頻率特性偏離線性關(guān)系所引起的畸變。常采用群延遲-頻率特性來(lái)衡量第五十六頁(yè)，共294頁(yè)。克服措施：

改善信道中的濾波性能，使幅頻特性在信道有效傳輸帶寬內(nèi)平坦；增加線性補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，使整個(gè)系統(tǒng)衰耗特性曲線變得平坦 ——均衡器分集接收：空間分集、頻率分集、角度分集、極化分集第五十七頁(yè)，共294頁(yè)。第4章模擬調(diào)制系統(tǒng)第五十八頁(yè)，共294頁(yè)。模擬調(diào)制是數(shù)字調(diào)制的基礎(chǔ)什么是調(diào)制？為什么要調(diào)制？如何調(diào)制？第五十九頁(yè)，共294頁(yè)。通信系統(tǒng)模型信道發(fā)送端接收端信源發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備信宿噪聲信號(hào)消息第六十頁(yè)，共294頁(yè)。模擬通信系統(tǒng)模型信道模擬信源調(diào)制器解調(diào)器信宿噪聲第六十一頁(yè)，共294頁(yè)。調(diào)制的概念：將載有有用信息的頻譜搬移到高頻段的過(guò)程。頻譜：從頻域定義高頻：從低頻到高頻搬移：線性或非線性第六十二頁(yè)，共294頁(yè)。調(diào)制的概念：按調(diào)制信號(hào)（基帶信號(hào)）的變化規(guī)律去改變載波某些參數(shù)的過(guò)程?；鶐盘?hào)/調(diào)制信號(hào)/信息信號(hào)：未經(jīng)調(diào)制的原始信號(hào)。與已調(diào)信號(hào)相對(duì)。從時(shí)域定義使用載波映射過(guò)程第六十三頁(yè)，共294頁(yè)。調(diào)制的目的和意義便于傳輸便于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)充分利用信道，提高有效性。以較小的天線尺寸，實(shí)現(xiàn)有效的輻射減小相對(duì)帶寬，改善傳輸?shù)木鶆蛐裕岣呖煽啃?。第六十四?yè)，共294頁(yè)。載波信號(hào)有可調(diào)參量便于傳輸便于區(qū)分便于實(shí)現(xiàn)常用載波：正弦載波和脈沖串。高頻第六十五頁(yè)，共294頁(yè)。第六十六頁(yè)，共294頁(yè)。第六十七頁(yè)，共294頁(yè)。正弦載波：幅度：載波頻率：相位幅度調(diào)制AM頻率調(diào)制FM相位調(diào)制PM第六十八頁(yè)，共294頁(yè)。幅度調(diào)制原理正弦載波的幅度隨調(diào)制信號(hào)作線性變化的過(guò)程。第六十九頁(yè)，共294頁(yè)。m=0.5第七十頁(yè)，共294頁(yè)。m=1m=1.5第七十一頁(yè)，共294頁(yè)。m(t)101+m(t)101+m(t)+1==m(t)|max=m調(diào)制指數(shù)m1第七十二頁(yè)，共294頁(yè)。AM信號(hào)的接收：包絡(luò)檢波第七十三頁(yè)，共294頁(yè)。全載波調(diào)幅：頻域第七十四頁(yè)，共294頁(yè)。-fmm(t)s(t)M(f)C(f)c(t)A-Atfmf0-f02fmS(f)2fmffftt101+m(t)第七十五頁(yè)，共294頁(yè)。幅度調(diào)制幅度調(diào)制是線性調(diào)制（非線性變換）任何調(diào)制過(guò)程都是非線性過(guò)程。波形上：幅度與基帶信號(hào)成正比頻譜上：是基帶信號(hào)頻譜簡(jiǎn)單的搬移（平移）頻譜結(jié)構(gòu)不變第七十六頁(yè)，共294頁(yè)。幅度調(diào)制的實(shí)現(xiàn)第七十七頁(yè)，共294頁(yè)。調(diào)制方式根據(jù)濾波器特性可分為：帶通帶通理想低通或高通非理想低通AM調(diào)幅DSB雙邊帶SSB單邊帶VSB殘留單邊帶第七十八頁(yè)，共294頁(yè)。單邊帶信號(hào)的頻譜第七十九頁(yè)，共294頁(yè)。相干解調(diào)第八十頁(yè)，共294頁(yè)。相干解調(diào)第八十一頁(yè)，共294頁(yè)。單邊帶信號(hào)的解調(diào)第八十二頁(yè)，共294頁(yè)。非線性調(diào)制角度調(diào)制頻率調(diào)制相位調(diào)制恒定振幅第八十三頁(yè)，共294頁(yè)。瞬時(shí)頻率的概念瞬時(shí)相位瞬時(shí)相位偏移瞬時(shí)頻率：瞬時(shí)相位相對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)瞬時(shí)頻率偏移：瞬時(shí)相位偏移相對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)第八十四頁(yè)，共294頁(yè)。相位調(diào)制：PM瞬時(shí)相位偏移隨基帶信號(hào)成比例變化的調(diào)制第八十五頁(yè)，共294頁(yè)。頻率調(diào)制：FM瞬時(shí)頻率偏移隨基帶信號(hào)成比例變化的調(diào)制第八十六頁(yè)，共294頁(yè)。頻分復(fù)用復(fù)用：將多個(gè)彼此獨(dú)立的信號(hào)合并在一起，并在一個(gè)信道上傳輸?shù)姆椒?。頻分復(fù)用：將多個(gè)獨(dú)立的基帶信號(hào)的頻譜調(diào)制到不同的頻段，使之可在同一信道上傳輸。第八十七頁(yè)，共294頁(yè)。頻分復(fù)用的實(shí)現(xiàn)第八十八頁(yè)，共294頁(yè)。頻分復(fù)用的實(shí)現(xiàn)第八十九頁(yè)，共294頁(yè)。頻分復(fù)用的實(shí)現(xiàn)第九十頁(yè)，共294頁(yè)。第5章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)第九十一頁(yè)，共294頁(yè)。1.引言基帶信號(hào)：

沒(méi)有經(jīng)過(guò)調(diào)制的信號(hào)數(shù)字基帶信號(hào)：未經(jīng)載波調(diào)制的原始數(shù)字信號(hào)原始消息的電信號(hào)形式。代碼的電波形。基帶傳輸系統(tǒng)：頻帶傳輸系統(tǒng)：不使用調(diào)制解調(diào)裝置而直接傳送基帶信號(hào)的系統(tǒng)。包括調(diào)制解調(diào)過(guò)程的傳輸系統(tǒng)。第九十二頁(yè)，共294頁(yè)?；鶐鬏斚到y(tǒng)與頻帶傳輸系統(tǒng)第九十三頁(yè)，共294頁(yè)?；鶐鬏?shù)囊饬x 基帶傳輸是基礎(chǔ)

頻帶傳輸也同樣存在基帶傳輸?shù)膯?wèn)題。等效性任何一個(gè)采用線性調(diào)制的頻帶傳輸系統(tǒng)可用一個(gè)等效的基帶傳輸代替（理論上）。技術(shù)自身的發(fā)展基帶傳輸也可以實(shí)現(xiàn)高速通信。第九十四頁(yè)，共294頁(yè)。數(shù)字基帶信號(hào)及其頻譜特性1.單極性碼

0電位0＋E電位1010010010特點(diǎn)脈沖之間無(wú)間隔有直流數(shù)據(jù)總線第九十五頁(yè)，共294頁(yè)。雙極性碼

＋E電位0（或1)－E電位1（或0)010010010特點(diǎn)脈沖之間無(wú)間隔無(wú)直流RS232第九十六頁(yè)，共294頁(yè)。單極性歸零碼

010010010特點(diǎn)每個(gè)脈沖都回零電位脈沖寬度比碼元寬度窄有直流0（或1)1（或0)第九十七頁(yè)，共294頁(yè)。雙極性歸零碼

010010010特點(diǎn)每個(gè)脈沖都回零電位相鄰脈沖之間有零電位間隔無(wú)直流0（或1)1（或0)第九十八頁(yè)，共294頁(yè)。差分碼

電位不變0（或1)電位改變1（或0)010010010011011011第九十九頁(yè)，共294頁(yè)。單極性波形雙極性波形單極性歸零雙極性歸零差分波形多值波形011010011103EE-E-3E第一百頁(yè)，共294頁(yè)?；鶐盘?hào)的通用表達(dá)式第一百零一頁(yè)，共294頁(yè)。基帶信號(hào)頻譜特性穩(wěn)態(tài)波的功率譜有什么特點(diǎn)？為什么？交變波的功率譜有什么特點(diǎn)？g1(t)和g2

(t)應(yīng)如何選擇？提取波形的離散譜和消除離散譜，對(duì)波形設(shè)計(jì)的要求？基帶信號(hào)的功率譜帶寬取決于什么？第一百零二頁(yè)，共294頁(yè)。基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型基帶信號(hào)：數(shù)字基帶信號(hào)：

數(shù)字基帶信號(hào)傳輸時(shí)要滿足以下兩方面的要求對(duì)代碼的要求對(duì)電波形的要求傳輸碼型的選擇基帶脈沖的選擇未經(jīng)調(diào)制的原始信號(hào)。代碼的電波形。第一百零三頁(yè)，共294頁(yè)。傳輸碼型(線路碼)的設(shè)計(jì)原則無(wú)直流分量、低頻分量小；含有碼元的定時(shí)信息；與信源的統(tǒng)計(jì)特性無(wú)關(guān);傳輸效率高；最好有一定的檢錯(cuò)能力；功耗同步穩(wěn)健有效性可靠性第一百零四頁(yè)，共294頁(yè)。AMI碼－傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼編碼規(guī)則：“1”傳號(hào)交替 “0”空號(hào)0例：消息碼：010110001 AMI碼：0+10-1+1000-1+1-1第一百零五頁(yè)，共294頁(yè)。特點(diǎn)

無(wú)直流1B/1T優(yōu)點(diǎn)

編譯碼簡(jiǎn)單有一定的檢錯(cuò)功能缺點(diǎn)

長(zhǎng)的連‘０’時(shí)，提取定時(shí)信息困難

與信源統(tǒng)計(jì)特性有關(guān)第一百零六頁(yè)，共294頁(yè)。HDB3碼

（三階高密度雙極性碼）先把消息代碼變成AMI碼；當(dāng)出現(xiàn)4個(gè)或4個(gè)以上連0碼時(shí)，引入破壞碼V；原來(lái)的二進(jìn)制碼元序列中所有的“1”碼稱為信碼，用符號(hào)B表示。

第一百零七頁(yè)，共294頁(yè)。B與V的正負(fù)必須滿足如下兩個(gè)條件：①B碼和V碼各自都應(yīng)始終保持極性交替變化的規(guī)律。

以便確保編好的碼中沒(méi)有直流成分②V碼必須與前一個(gè)碼（信碼B）同極性。

以便區(qū)分信碼和破壞碼開(kāi)來(lái)第一百零八頁(yè)，共294頁(yè)。如果條件②得不到滿足，那么應(yīng)該在四個(gè)連“0”碼的第一個(gè)“0”碼位置上加一個(gè)與V碼同極性的補(bǔ)信碼，用符號(hào)B′表示。B碼和B′碼合起來(lái)保持條件①中信碼極性交替變換的規(guī)律。并且讓后面的非“0”碼元符號(hào)從V碼元開(kāi)始再交替變化。第一百零九頁(yè)，共294頁(yè)。消息碼:100001000011000011AMI碼:-10000+10000-1

+10000-1+1HDB3碼:-1000-V+1000+V-1+1000-V-1+1-1000-V+1000+V-1+1-B00-V+1-1

-1000-1+1000+1-1+1-100-1+1-1第一百一十頁(yè)，共294頁(yè)。HDB3譯碼：發(fā)現(xiàn)相連的兩個(gè)同符號(hào)的’1’時(shí)，后面的’1’及其前面的3個(gè)符號(hào)都譯為’0’。然后，將’+1’和’-1’都譯為’1’，其它為’0’。

第一百一十一頁(yè)，共294頁(yè)。HDB3特點(diǎn)無(wú)直流與信源無(wú)關(guān)1B/1T譯碼簡(jiǎn)單CCITT推薦使用CD22103第一百一十二頁(yè)，共294頁(yè)。PST碼

（成對(duì)選擇三進(jìn)碼）分組（兩個(gè)一組）２B/２T（９選４）碼表單脈沖交替

第一百一十三頁(yè)，共294頁(yè)。PST碼

例第一百一十四頁(yè)，共294頁(yè)。PST特點(diǎn)

無(wú)直流定時(shí)信息豐富2B/2T編譯碼簡(jiǎn)單需分組（需幀同步）第一百一十五頁(yè)，共294頁(yè)。曼徹斯特碼、雙相碼、分相碼編碼規(guī)則：“０”０１（－＋）“１”１０（＋－）例：第一百一十六頁(yè)，共294頁(yè)。雙相碼的特點(diǎn)

無(wú)直流編譯碼簡(jiǎn)單1B/2B，使用兩個(gè)電平定時(shí)信息豐富（與信源無(wú)關(guān)）局域網(wǎng)中常使用第一百一十七頁(yè)，共294頁(yè)。Miller（米勒）碼編碼規(guī)則：“1”

“0”例：１００１００１１中心越變、邊界連續(xù)中心連續(xù)、連０邊界越變第一百一十八頁(yè)，共294頁(yè)。Miller碼的特點(diǎn)在Manchester碼的下降沿跳變

兩個(gè)１之間連０最大為2Ts可用于自檢第一百一十九頁(yè)，共294頁(yè)。CMI碼編碼規(guī)則：“1”

交替“0”０１例：

１１００第一百二十頁(yè)，共294頁(yè)。其它碼型nBmBm=n+1（可用于糾錯(cuò)）1B2B、2B3B、5B6B、8B10B等nBmT1B1T、2B2T、4B3T等第一百二十一頁(yè)，共294頁(yè)。第一百二十二頁(yè)，共294頁(yè)。基帶脈沖傳輸與碼間干擾第一百二十三頁(yè)，共294頁(yè)?；鶐}沖傳輸與碼間干擾脈沖形成器發(fā)送濾波器信道接收濾波器同步提取抽樣判決加性干擾、乘性干擾濾除噪聲、均衡傳輸碼型限制頻帶、防止干擾門限比較、再生信號(hào)產(chǎn)生抽樣信號(hào)第一百二十四頁(yè)，共294頁(yè)。基帶脈沖傳輸與碼間干擾第一百二十五頁(yè)，共294頁(yè)?；鶐鬏斚到y(tǒng)的數(shù)學(xué)分析信道識(shí)別狹義信道抽樣判決二進(jìn)制：三進(jìn)制：Mancherster、Miller、CMIAMI、HDB3、PST第一百二十六頁(yè)，共294頁(yè)。基帶傳輸系統(tǒng)的數(shù)學(xué)分析廣義信道乘性干擾加性干擾第一百二十七頁(yè)，共294頁(yè)?；鶐鬏斚到y(tǒng)的數(shù)學(xué)分析假定輸入基帶信號(hào)的基本脈沖為單位沖擊δ(t)，這樣發(fā)送濾波器的輸入信號(hào)可以表示為其中an是第n個(gè)碼元，對(duì)于二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，an的取值為0、1(單極性信號(hào))或-1、+1(雙極性信號(hào))。第一百二十八頁(yè)，共294頁(yè)。濾波器輸出信號(hào)：式中h(t)是系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)，可用系統(tǒng)傳遞函數(shù)H(ω)的傅氏反變換為：nR(t)是加性噪聲n(t)通過(guò)接收濾波器后所產(chǎn)生的輸出噪聲。第一百二十九頁(yè)，共294頁(yè)。抽樣判決器對(duì)r(t)進(jìn)行抽樣判決，以確定所傳輸?shù)臄?shù)字信息序列{an}。為了判定其中第ｋ個(gè)碼元ak的值，應(yīng)在t=ｋTs+t0瞬間對(duì)r(t)抽樣，此抽樣值為第一百三十頁(yè)，共294頁(yè)。抽樣時(shí)刻采樣周期、與碼元同寬時(shí)偏，保證最大信噪比，由碼型決定信息序列輸出序列１０第一百三十一頁(yè)，共294頁(yè)。判決信號(hào)碼間干擾隨機(jī)噪聲，加性干擾第k個(gè)基本接收波形在抽樣時(shí)刻的取值確定的依據(jù)常數(shù)第一百三十二頁(yè)，共294頁(yè)。第一百三十三頁(yè)，共294頁(yè)。無(wú)碼間干擾的基帶傳輸理想的傳輸波形第一百三十四頁(yè)，共294頁(yè)。無(wú)碼間干擾的基帶傳輸奈奎斯特第一準(zhǔn)則第一百三十五頁(yè)，共294頁(yè)。如果信號(hào)經(jīng)傳輸后整個(gè)波形發(fā)生變化，但只要其特定點(diǎn)的抽樣值保持不變，仍然可以準(zhǔn)確無(wú)誤地恢復(fù)原始信碼，這就是奈奎斯特第一準(zhǔn)則(又稱為第一無(wú)失真條件)的本質(zhì)。第一百三十六頁(yè)，共294頁(yè)。奈奎斯特第一準(zhǔn)則解不惟一。移位相加后，在系統(tǒng)帶寬內(nèi)理想。等效理想低通濾波器。頻帶利用率和奈奎斯特速率。第一百三十七頁(yè)，共294頁(yè)。只要基帶傳輸系統(tǒng)的總特性可以等效為一個(gè)理想低通濾波器，就可以進(jìn)行無(wú)碼間干擾的傳輸。奈奎斯特第一定律：第一百三十八頁(yè)，共294頁(yè)。理想信道：系統(tǒng)的總特性為理想全通濾波器。波形無(wú)失真，可在碼元周期內(nèi)任何時(shí)刻采樣。占用無(wú)限寬的帶寬。帶寬利用率B/Hz頻帶利用率：?jiǎn)挝活l帶內(nèi)的碼元傳輸速率。第一百三十九頁(yè)，共294頁(yè)。理想低通型，即：第一百四十頁(yè)，共294頁(yè)。第一百四十一頁(yè)，共294頁(yè)。以碼元寬度為周期采樣，無(wú)碼間干擾。占用頻帶，頻帶利用率為2baud/Hz。奈奎斯特速率(理論極限)：若系統(tǒng)帶寬為w，則無(wú)碼間干擾時(shí)最高傳輸速率為2w(波特)。第一百四十二頁(yè)，共294頁(yè)。問(wèn)題？2.隨衰減，“尾巴”振蕩幅度大，衰減慢，定時(shí)誤差將導(dǎo)致碼間干擾增大，對(duì)定時(shí)要求嚴(yán)格。1.理想低通特性是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。第一百四十三頁(yè)，共294頁(yè)。等效理想低通：如果系統(tǒng)帶寬不大于（２倍理想帶寬）

則：第一百四十四頁(yè)，共294頁(yè)。實(shí)用無(wú)碼間串?dāng)_傳輸特性：傳輸函數(shù)為在處奇對(duì)稱的低通濾波器。第一百四十五頁(yè)，共294頁(yè)。例：余弦滾降特性的傳輸函數(shù)其沖激響應(yīng)為：第一百四十六頁(yè)，共294頁(yè)。為余弦型；按衰減；多了一個(gè)零點(diǎn)；帶寬增加一倍，B/Hz。第一百四十七頁(yè)，共294頁(yè)。例：余弦滾降特性的傳輸函數(shù)其沖激響應(yīng)為：第一百四十八頁(yè)，共294頁(yè)。升余弦滾降傳輸特性第一百四十九頁(yè)，共294頁(yè)。滾降因子多了一個(gè)零點(diǎn)；帶寬為增大，占用帶寬增加，振蕩衰減加快，有效性降低，可靠性提高。有效性與可靠性矛盾！第一百五十頁(yè)，共294頁(yè)。奈奎斯特第二準(zhǔn)則有控制的在某些碼元時(shí)刻引入碼間干擾，而在其它碼元時(shí)刻無(wú)碼間干擾。那么就可以是頻帶利用率達(dá)到理論上的最大值（2B/Hz），同時(shí)又可以降低對(duì)定時(shí)精度的要求。部分響應(yīng)波形：滿足上述要求的沖擊響應(yīng)波形部分響應(yīng)系統(tǒng)：利用部分響應(yīng)波形進(jìn)行傳輸?shù)幕鶐鬏斚到y(tǒng)。第一百五十一頁(yè)，共294頁(yè)。最簡(jiǎn)單的部分響應(yīng)波形是間隔為Ts的sinc函數(shù)相加。即：抽樣時(shí)刻a-1a0

a1

a2第一百五十二頁(yè)，共294頁(yè)。上述波形的頻譜為：余弦形，帶寬1/2Ts。帶寬利用率達(dá)到2B/Hz。兩個(gè)非零的點(diǎn)。前一個(gè)碼干擾后面的一個(gè)碼。第一百五十三頁(yè)，共294頁(yè)。存在問(wèn)題：誤碼傳遞性解決辦法：預(yù)編碼當(dāng)發(fā)送碼元為ak

時(shí)，接收波形在抽樣時(shí)刻的取值為：第一百五十四頁(yè)，共294頁(yè)。預(yù)編碼相關(guān)編碼模2判決第一百五十五頁(yè)，共294頁(yè)。部分響應(yīng)系統(tǒng)帶寬利用率達(dá)到2B/Hz。衰減快，容易實(shí)現(xiàn)?？赏ㄟ^(guò)預(yù)編碼去掉碼間干擾。信噪比降低。判決復(fù)雜第一百五十六頁(yè)，共294頁(yè)。三、眼圖

眼圖就是用實(shí)驗(yàn)方法宏觀監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的性能。眼圖的概念：眼圖是指利用實(shí)驗(yàn)的方法估計(jì)和改善（通過(guò)調(diào)整）傳輸系統(tǒng)性能時(shí)在示波器上觀察到的一種圖形。從“眼圖”上可以觀察出碼間串?dāng)_和噪聲的影響，從而估計(jì)系統(tǒng)優(yōu)劣程度。

第一百五十七頁(yè)，共294頁(yè)。1.無(wú)噪聲時(shí)的眼圖

第一百五十八頁(yè)，共294頁(yè)。3.眼圖的模型

最佳抽樣時(shí)刻應(yīng)是眼睛睜開(kāi)最大的時(shí)刻；陰影區(qū)的垂直高度表示信號(hào)幅度的畸變；中央的橫軸對(duì)應(yīng)判決門限電平；斜邊的斜率決定定時(shí)誤差的靈敏度；抽樣時(shí)刻，上下影區(qū)的間距之半為噪聲容限。第一百五十九頁(yè)，共294頁(yè)。第一百六十頁(yè)，共294頁(yè)。時(shí)域均衡理論上實(shí)際上等效理想低通部分響應(yīng)系統(tǒng)奈奎斯特第一準(zhǔn)則奈奎斯特第二準(zhǔn)則設(shè)計(jì)誤差信道未知時(shí)變碼間干擾均衡器第一百六十一頁(yè)，共294頁(yè)。均衡器：在基帶系統(tǒng)中插入一種可調(diào)濾波器，使之能適應(yīng)信道的變化，減小碼間干擾的影響，這種起補(bǔ)償作用的濾波器稱為(信道)均衡器。第一百六十二頁(yè)，共294頁(yè)。頻域均衡器：用均衡器的頻率特性去補(bǔ)償系統(tǒng)的總特性，使之滿足實(shí)際的需要。時(shí)域均衡器：用均衡器時(shí)間特性去校正已畸變的波形，使包括均衡器在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)的沖激響應(yīng)滿足無(wú)碼間串?dāng)_條件。第一百六十三頁(yè)，共294頁(yè)。頻域均衡第一百六十四頁(yè)，共294頁(yè)。時(shí)域均衡以為周期延時(shí)求和；離散的、無(wú)窮階；橫向?yàn)V波器。第一百六十五頁(yè)，共294頁(yè)。橫向?yàn)V波器理論上，無(wú)窮階可消除碼間干擾；橫向?yàn)V波器特性取決于抽頭系數(shù)；實(shí)際上，無(wú)法實(shí)現(xiàn)。第一百六十六頁(yè)，共294頁(yè)。有限長(zhǎng)橫向?yàn)V波器第一百六十七頁(yè)，共294頁(yè)。有限長(zhǎng)橫向?yàn)V波器理論上，碼間干擾可以完全消除實(shí)際上，為有限值，碼間干擾不能完全消除第一百六十八頁(yè)，共294頁(yè)。迫零調(diào)整：數(shù)學(xué)上：解2N+1個(gè)聯(lián)立方程組物理上：調(diào)整2N+1個(gè)系數(shù)預(yù)制式：測(cè)試脈沖調(diào)整抽頭增益自適應(yīng)式：學(xué)習(xí)碼自動(dòng)調(diào)整實(shí)際上：第一百六十九頁(yè)，共294頁(yè)。衡量準(zhǔn)則：峰值畸變準(zhǔn)則均方畸變準(zhǔn)則第一百七十頁(yè)，共294頁(yè)。預(yù)制式：輸入：，相當(dāng)于發(fā)送端輸入單脈沖輸出：抽樣判決：峰值極性判決控制電路：調(diào)整系數(shù)（以為步長(zhǎng)）迫零調(diào)整第一百七十一頁(yè)，共294頁(yè)。自適應(yīng)式：（均方畸變準(zhǔn)則）第一百七十二頁(yè)，共294頁(yè)。自適應(yīng)式：（均方畸變準(zhǔn)則）第一百七十三頁(yè)，共294頁(yè)。均衡自適應(yīng)均衡時(shí)間反轉(zhuǎn)均衡線形均衡非線性均衡LMSRLSDFE最大似然符號(hào)檢測(cè)盲均衡最大似然序列估值預(yù)置式均衡時(shí)域頻域第一百七十四頁(yè)，共294頁(yè)。判決反饋均衡器第一百七十五頁(yè)，共294頁(yè)。第6章正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)第一百七十六頁(yè)，共294頁(yè)。調(diào)制的概念：將載有有用信息的頻譜搬移到高頻段的過(guò)程。按基帶信號(hào)的變化規(guī)律去改變載波某些參數(shù)的過(guò)程。即將基帶信號(hào)附著在載波上的過(guò)程。第一百七十七頁(yè)，共294頁(yè)。調(diào)制的目的和意義便于傳輸便于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)充分利用信道，提高有效性。以較小的天線尺寸，實(shí)現(xiàn)有效的輻射減小相對(duì)帶寬，改善傳輸?shù)木鶆蛐裕岣呖煽啃?。第一百七十八?yè)，共294頁(yè)。數(shù)字調(diào)制調(diào)幅調(diào)頻調(diào)相振幅鍵控ASK（線性）移頻鍵控FSK（非線性）移相鍵控PSK絕對(duì)移相鍵控PSK相對(duì)移相鍵控（差分）DPSK連續(xù)載波調(diào)制第一百七十九頁(yè)，共294頁(yè)。正弦載波的3種鍵控波形第一百八十頁(yè)，共294頁(yè)。2ASK信號(hào)可以表示成一個(gè)單極性矩形脈沖序列與一個(gè)正弦型載波的相乘:二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK）第一百八十一頁(yè)，共294頁(yè)。2ASK信號(hào)的調(diào)制方法調(diào)制方式同模擬幅度調(diào)制（DSB）線性調(diào)制第一百八十二頁(yè)，共294頁(yè)。2ASK信號(hào)的調(diào)制方法2ASK的一個(gè)信號(hào)狀態(tài)始終為零，相當(dāng)于處在斷開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)稱為通斷鍵控信號(hào)（OOK信號(hào):on-offkeying）原理:2ASK是利用代表數(shù)字信息“0”或“1”的基帶矩形脈沖去鍵控一個(gè)連續(xù)的載波，使載波時(shí)斷時(shí)續(xù)地輸出。有載波輸出時(shí)表示發(fā)送“1”，無(wú)載波輸出時(shí)表示發(fā)送“0”。

第一百八十三頁(yè)，共294頁(yè)。OOK信號(hào)解調(diào)方法ook信號(hào)解調(diào)方法相干解調(diào)（同步檢測(cè)法）非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波法）相干解調(diào)：利用了載波信號(hào)的相位信息進(jìn)行解調(diào)。非相干解調(diào)：在解調(diào)過(guò)程中不利用相位，只用包 絡(luò)（幅度）信息進(jìn)行解調(diào)。第一百八十四頁(yè)，共294頁(yè)。非相干解調(diào)第一百八十五頁(yè)，共294頁(yè)。第一百八十六頁(yè)，共294頁(yè)。ook信號(hào)功率譜第一百八十七頁(yè)，共294頁(yè)。2ASK信號(hào)功率譜2ASK信號(hào)的功率譜由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成。連續(xù)譜：取決于g(t)經(jīng)線性調(diào)制后的雙邊帶譜。離散譜：處于載波頻率上。2ASK信號(hào)帶寬是基帶脈沖波形帶寬的兩倍。第一百八十八頁(yè)，共294頁(yè)。定義：數(shù)字頻率調(diào)制又稱頻移鍵控（FSK），二進(jìn)制頻移鍵控記作2FSK。原理：數(shù)字頻移鍵控是用載波的頻率來(lái)傳送數(shù)字消息，即用所傳送的數(shù)字消息控制載波的頻率。2FSK信號(hào)是符號(hào)“1”對(duì)應(yīng)于載頻，而符號(hào)“0”對(duì)應(yīng)于另一個(gè)載頻的已調(diào)波形，而且頻率的改變是瞬間完成的。

二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）第一百八十九頁(yè)，共294頁(yè)。二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）也可表示成：2FSK可看成兩個(gè)OOK信號(hào)的疊加。第一百九十頁(yè)，共294頁(yè)。2FSK信號(hào)的產(chǎn)生鍵控法：利用受矩形脈沖序列控制的開(kāi)關(guān)電路對(duì)兩個(gè)不同的獨(dú)立頻率源進(jìn)行選通。相位不連續(xù)第一百九十一頁(yè)，共294頁(yè)。2FSK信號(hào)的產(chǎn)生模擬調(diào)頻法：用一個(gè)矩形脈沖序列對(duì)一個(gè)載波進(jìn)行調(diào)制而獲得，利用模擬調(diào)頻法實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)頻。相位連續(xù)第一百九十二頁(yè)，共294頁(yè)。2FSK信號(hào)解調(diào)方法非相干檢測(cè)法相干檢測(cè)法鑒頻法過(guò)零檢測(cè)法差分檢波法第一百九十三頁(yè)，共294頁(yè)。判決：相對(duì)比較，無(wú)固定的門限。第一百九十四頁(yè)，共294頁(yè)。非相干檢測(cè)法第一百九十五頁(yè)，共294頁(yè)。第一百九十六頁(yè)，共294頁(yè)。過(guò)零檢測(cè)法基本思想：

過(guò)零點(diǎn)數(shù)隨不同頻率而異，檢出過(guò)零點(diǎn)數(shù)可以得到關(guān)于頻率的差異。第一百九十七頁(yè)，共294頁(yè)。第一百九十八頁(yè)，共294頁(yè)。差分檢測(cè)法差分檢波法基于輸入信號(hào)與其延遲ts的信號(hào)相比較，信道上的延遲失真將同時(shí)影響相鄰信號(hào)，故不影響最終的鑒頻效果。第一百九十九頁(yè)，共294頁(yè)。2FSK信號(hào)可以等價(jià)為兩個(gè)不同的載波信號(hào)分別對(duì)兩個(gè)基帶信號(hào)調(diào)幅的和，其功率譜結(jié)構(gòu)也可以看作是兩個(gè)2ASK信號(hào)功率譜的疊加。第二百頁(yè)，共294頁(yè)。相位不連續(xù)2FSK信號(hào)功率譜2FSK信號(hào)的功率譜同樣由了連續(xù)譜和離散譜組成。其中，連續(xù)譜由兩個(gè)雙邊譜疊加，離散譜出現(xiàn)在兩個(gè)載頻位置上。傳輸2FSK信號(hào)所需第一零點(diǎn)帶寬為第二百零一頁(yè)，共294頁(yè)。fsfs=(f0+f1)/2ff1+fcf0-fcf0f12fsf1fsff0fs=(f0+f1)/2fcf1+fcf0-fcfs=(f0+f1)/2f1+fcf0-fc相位不連續(xù)2FSK信號(hào)功率譜第二百零二頁(yè)，共294頁(yè)。二進(jìn)制移相鍵控（2PSK）正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)離散變化，通常用已調(diào)信號(hào)載波的0°和180°分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)的1和0。其中,與2ASK的不同，應(yīng)選擇雙極性，即:第二百零三頁(yè)，共294頁(yè)。若g(t)是脈寬為Ts,高度為1的矩形脈沖時(shí)，則有當(dāng)發(fā)送二進(jìn)制符號(hào)1時(shí)，已調(diào)信號(hào)取0°相位，發(fā)送二進(jìn)制符號(hào)0時(shí)，取180°相位。2PSK：以載波的不同相位直接去表示相應(yīng)數(shù)字信息的相位鍵控通常稱為絕對(duì)移相鍵控方式。第二百零四頁(yè)，共294頁(yè)。2PSK調(diào)制模擬調(diào)制法鍵控法第二百零五頁(yè)，共294頁(yè)。2PSK解調(diào)相干解調(diào)又稱為2PSK同步檢測(cè)法解調(diào)第二百零六頁(yè)，共294頁(yè)。2PSK解調(diào)第二百零七頁(yè)，共294頁(yè)。倒π現(xiàn)象對(duì)于2PSK信號(hào)，解調(diào)時(shí)必須有一個(gè)基準(zhǔn)的參考相位。如果參考相位發(fā)生隨機(jī)跳變此后解出的所有代碼將全部顛倒，稱為“倒π現(xiàn)象”或“反向工作”現(xiàn)象。第二百零八頁(yè)，共294頁(yè)。相對(duì)（差分）移相鍵控（2DPSK）：是利用前后相鄰碼元的相對(duì)載波相位值去表示數(shù)字信息的一種方式。假設(shè)前后相鄰碼元的載波相位差為，為了解決2PSK信號(hào)解調(diào)過(guò)程的反向工作問(wèn)題，可定義一種數(shù)字信息與之間的關(guān)系為：第二百零九頁(yè)，共294頁(yè)。第二百一十頁(yè)，共294頁(yè)。2DPSK調(diào)制模擬調(diào)制法鍵控法第二百一十一頁(yè)，共294頁(yè)。2DPSK解調(diào)第二百一十二頁(yè)，共294頁(yè)。二進(jìn)制數(shù)字系統(tǒng)抗噪聲性能調(diào)制方式：解調(diào)方式OOK、2FSK、2PSK、2DPSK非相干：包絡(luò)檢波法、差分檢測(cè)相干：同步檢測(cè)第二百一十三頁(yè)，共294頁(yè)。OOK系統(tǒng)的抗噪聲性能第二百一十四頁(yè)，共294頁(yè)。同步檢測(cè)時(shí)誤碼率的幾何表示第二百一十五頁(yè)，共294頁(yè)。二進(jìn)制數(shù)字通信系統(tǒng)抗噪聲性能第二百一十六頁(yè)，共294頁(yè)。誤碼率：對(duì)同樣的調(diào)制方式：相干解調(diào)方式略優(yōu)于非相干解調(diào)方式。對(duì)同樣的解調(diào)方式：2PSk>2DPSK>2FSK>OOK相同誤碼率條件下，信噪比要求上:2PSk比2FSK小3dB2FSK比OOK小3dB。第二百一十七頁(yè)，共294頁(yè)。三種數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的Pe-r第二百一十八頁(yè)，共294頁(yè)。帶寬當(dāng)碼元寬度Ts時(shí)，系統(tǒng)的第一零點(diǎn)帶寬2ASK=2PSK=2DPSK=2/Ts，2FSk=|f2-f1|+2/Ts頻帶利用率

2ASK=2PSK=2DPSK>2FSK第二百一十九頁(yè)，共294頁(yè)。對(duì)信道特性的敏感性：判決門限2ASK：2PSK：2FSK：信道穩(wěn)定性

2FSK>2DPSK>2PSK>2ASK門限判決（門限與信號(hào)有關(guān)）極性判決（固定門限=0）相對(duì)判決（無(wú)門限）第二百二十頁(yè)，共294頁(yè)。設(shè)備的復(fù)雜程度相干解調(diào)的設(shè)備比非相干解調(diào)時(shí)復(fù)雜非相干解調(diào)時(shí)2DPSK>2FSK>2ASK第二百二十一頁(yè)，共294頁(yè)。多普勒的敏感性相干解調(diào)比非相干解調(diào)敏感非相干解調(diào)時(shí)2DPSK>2FSK>2ASK第二百二十二頁(yè)，共294頁(yè)。性能比較第二百二十三頁(yè)，共294頁(yè)。用多進(jìn)制基帶信號(hào)去調(diào)制載波信號(hào)的振幅、頻率或相位。多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)第二百二十四頁(yè)，共294頁(yè)。相同的碼元傳輸速率下，多進(jìn)制系統(tǒng)的信息傳輸速率比二進(jìn)制系統(tǒng)的高。相同的信息傳輸速率下，增大碼元寬度，就會(huì)增加碼元的能量，提高帶寬利用率，并能減小由于信道特性應(yīng)起的碼間干擾的影響等?？乖肼暷芰档投噙M(jìn)制系統(tǒng)特點(diǎn)：第二百二十五頁(yè)，共294頁(yè)。多進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制（MASK）原理上是通斷鍵控（OOK）方式的推廣。在相同的碼元傳輸速率下，多電平調(diào)制信號(hào)的帶寬與二電平的相同第二百二十六頁(yè)，共294頁(yè)。MASK方式性能特點(diǎn)高傳信率Rb=RB*log2M=nRB帶寬與2ASK相同，因而信道利用率高發(fā)送端進(jìn)行串并變換，把二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成M進(jìn)制，接收端需進(jìn)行并串變換抗干擾性能差，M值每增大1倍，電功率大約增加5倍，才能保持誤碼率不變抗衰落能力比2ASK更差第二百二十七頁(yè)，共294頁(yè)。應(yīng)用背景

MASK雖然是一種高效率的傳輸方式，由于它的抗噪聲能力，尤其抗衰落的能力不強(qiáng)，因而它一般只適宜在恒參信道中，高信噪比條件下的高速傳輸。第二百二十八頁(yè)，共294頁(yè)。多進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制（MFSK）MFSK：K比特信息用M=2K個(gè)頻率通道進(jìn)行通信。特點(diǎn)：要求占據(jù)較寬的頻帶，因此它的信道頻帶利用率不高。第一零點(diǎn)帶寬為fm-f1+2fs。應(yīng)用背景：衰落信道，信道帶寬充裕，高速傳輸。第二百二十九頁(yè)，共294頁(yè)。MFSK方式性能特點(diǎn)發(fā)送時(shí)：串并轉(zhuǎn)換、多選一。接收時(shí)：多通道接收機(jī)。傳信率提高了，是2FSK的log2M倍。信道利用率降低，必須占用更大的信道帶寬?？乖肼暷芰Ρ?FSK降低了?？顾ヂ淠芰?yōu)于MASK。第二百三十頁(yè)，共294頁(yè)。多進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制多相制（MPSK、MDPSK）： 絕對(duì)移相、相對(duì)（差分）移相四相絕對(duì)移相鍵控（QPSK） 用4個(gè)不同的相位信息表示四種狀態(tài)或一個(gè)雙比特碼四相相對(duì)移相鍵控（QDPSK） 利用前后相鄰碼元之間的相對(duì)相位變化來(lái)表示4個(gè)信息狀態(tài)第二百三十一頁(yè)，共294頁(yè)。QPSK信號(hào)的產(chǎn)生第二百三十二頁(yè)，共294頁(yè)。QPSK信號(hào)相干解調(diào)第二百三十三頁(yè)，共294頁(yè)。QDPSK信號(hào)的產(chǎn)生第二百三十四頁(yè)，共294頁(yè)。QDPSK信號(hào)解調(diào)第二百三十五頁(yè)，共294頁(yè)。第二百三十六頁(yè)，共294頁(yè)。四進(jìn)制移相鍵控系統(tǒng)性能相同的傳信率，傳碼率降低一倍，碼元增加一倍，帶寬減小一半，信道利用率提高一倍。相同的傳碼率，傳信率提高一倍?？垢蓴_能力降低3~4dB。應(yīng)用：高速率，頻帶受限，四線租用電話線路第二百三十七頁(yè)，共294頁(yè)。6.5.4振幅相位聯(lián)合鍵控系統(tǒng)多進(jìn)制系統(tǒng)的頻帶利用率高，但它是通過(guò)犧牲功率利用率來(lái)?yè)Q取的。隨著M值的增加，在信號(hào)空間中各信號(hào)點(diǎn)間的最小距離減小，相應(yīng)的信號(hào)判決區(qū)域也隨之減小。 振幅相位聯(lián)合鍵控（APK）方式為克服上述問(wèn)題而提出的。第二百三十八頁(yè)，共294頁(yè)。正交振幅調(diào)制（QAM）正交振幅調(diào)制（QAM）是用兩個(gè)獨(dú)立的基帶波形對(duì)兩個(gè)相互正交的同頻載波進(jìn)行抑制載波的雙邊帶調(diào)制第二百三十九頁(yè)，共294頁(yè)。期望的信號(hào)特性：

相鄰碼元間相位是連續(xù)的，包絡(luò)是恒定的，同時(shí)占用較小的頻帶寬度6.6改進(jìn)的數(shù)字調(diào)制方式第二百四十頁(yè)，共294頁(yè)。6.6.1最小移頻鍵控（MSK）最小移頻鍵控（MSK） MSK是FSK信號(hào)的一種改進(jìn)型，是一種在相鄰碼元間保持相位連續(xù)性，同時(shí)它具有正交信號(hào)的最小頻差，恒定包絡(luò)的調(diào)制方式 與FSK相比，MSK信號(hào)在一個(gè)碼元寬度內(nèi)兩個(gè)載頻形影變化嚴(yán)格相差1800第二百四十一頁(yè)，共294頁(yè)。MSK信號(hào)表示式：或者：當(dāng)頻率間隔調(diào)制指數(shù)第二百四十二頁(yè)，共294頁(yè)。兩信號(hào)波形相關(guān)系數(shù)MSK是正交調(diào)制，其信號(hào)波形的相關(guān)系數(shù)為零第一項(xiàng)為零條件：令k取最小值1，則：第二項(xiàng)為零條件：即：說(shuō)明：MSK信號(hào)在每一個(gè)碼元周期內(nèi)，必須包含四分之一載波的整數(shù)倍第二百四十三頁(yè)，共294頁(yè)。因?yàn)樾盘?hào)相位為：根據(jù)碼元轉(zhuǎn)化時(shí)刻信號(hào)相位連續(xù)，有所以相位補(bǔ)償常數(shù)φk為：第二百四十四頁(yè)，共294頁(yè)。6.6.2高斯最小移頻鍵控（GMSK）MSK調(diào)制方式的突出優(yōu)點(diǎn)是信號(hào)具有恒定的振幅及信號(hào)的功率譜在主瓣以外衰減很快GMSK是在MSK信號(hào)輸入的前端加一個(gè)預(yù)置高斯低通濾波器第二百四十五頁(yè)，共294頁(yè)。第7章模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸?shù)诙偎氖?yè)，共294頁(yè)。回顧什么是模擬信號(hào)/數(shù)字信號(hào)？什么是模擬通信系統(tǒng)/數(shù)字通信系統(tǒng)？模擬通信系統(tǒng)能否傳輸數(shù)字消息？數(shù)字通信系統(tǒng)能否傳輸模擬消息？第二百四十七頁(yè)，共294頁(yè)?；鶐ㄐ畔到y(tǒng)第二百四十八頁(yè)，共294頁(yè)。連續(xù)載波通信系統(tǒng)第二百四十九頁(yè)，共294頁(yè)。7.1引言用數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸模擬信號(hào)，在發(fā)送端需進(jìn)行模數(shù)變換（ADC），在接收端需經(jīng)過(guò)數(shù)模變換恢復(fù)信源信號(hào)。模數(shù)變換需經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：抽樣、量化、編碼。脈沖編碼調(diào)制（PCM）：經(jīng)過(guò)抽樣量化編碼后，在進(jìn)行信道傳送的通信體制。除了（PCM）外，可用于傳輸模擬信號(hào)的通信體制還有：增量調(diào)制（DM）；差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM）第二百五十頁(yè)，共294頁(yè)。7.2抽樣定理抽樣（采樣）:是把連續(xù)信號(hào)變換成時(shí)間上離散信號(hào)的過(guò)程。抽樣定理：一個(gè)有限頻帶信號(hào)，滿足當(dāng)時(shí)，，則當(dāng)以的頻率進(jìn)行等間隔抽樣時(shí)，原波形可被完全恢復(fù)，信息無(wú)損失。奈奎斯特頻率：奈奎斯特周期：第二百五十一頁(yè)，共294頁(yè)。抽樣過(guò)程：時(shí)域：原始的連續(xù)信號(hào)和周期性沖激相乘頻域：連續(xù)信號(hào)頻譜的周期性延拓第二百五十二頁(yè)，共294頁(yè)。抽樣信號(hào)的恢復(fù)：低通濾波器第二百五十三頁(yè)，共294頁(yè)。從工程實(shí)現(xiàn)的角度，影響抽樣質(zhì)量的因素有：時(shí)間有限信號(hào)其頻譜是無(wú)限的。理想低通濾波器通常是不可實(shí)現(xiàn)的。采樣脈沖寬度不能無(wú)限窄。譜混疊譜泄漏譜包絡(luò)調(diào)制第二百五十四頁(yè)，共294頁(yè)。提高抽樣頻率，通常取為3–5倍改善抽樣及其恢復(fù)信號(hào)質(zhì)量的措施：在采樣之前先進(jìn)行抗混疊濾波（低通濾波）加校正網(wǎng)絡(luò)。

第二百五十五頁(yè)，共294頁(yè)。

帶通信號(hào)的抽樣設(shè)只需保證

即可滿足無(wú)失真恢復(fù)條件。其中：n為整數(shù)，k是小數(shù)帶通信號(hào)采樣定理恢復(fù)信號(hào)使用帶通濾波器第二百五十六頁(yè)，共294頁(yè)。當(dāng)k=0時(shí)，即時(shí)，當(dāng)n>>1（窄帶信號(hào)）

，第二百五十七頁(yè)，共294頁(yè)。抽樣：是把連續(xù)信號(hào)變換成時(shí)間上離散信號(hào)的過(guò)程。量化：對(duì)抽樣值進(jìn)行離散化，即用有限個(gè)電平表示抽樣信號(hào)的幅度。7.4量化抽樣：模擬信號(hào)時(shí)間上離散。量化：抽樣信號(hào)幅度上離散。第二百五十八頁(yè)，共294頁(yè)。幾個(gè)概念與術(shù)語(yǔ)：字長(zhǎng)N與量化級(jí)數(shù)（電平數(shù)M）：滿量程電平：Vm，電源電平?jīng)Q定。當(dāng)A>Vm時(shí)，限幅。均勻量化第二百五十九頁(yè)，共294頁(yè)。量化間隔（量化精度）Vq：

量化噪聲（量化誤差）：

：?jiǎn)螛O性信號(hào)：雙極性信號(hào)舍入方式：截尾方式:或第二百六十頁(yè)，共294頁(yè)。量化信噪比：SNR=信號(hào)功率/量化噪聲功率=

量化失真功率：

（e為均勻分布）第二百六十一頁(yè)，共294頁(yè)。5.量化器的工作狀態(tài)：

正常量化:過(guò)載狀態(tài)（限幅）：空載：

6.動(dòng)態(tài)范圍：在滿足給定的最低信噪比條件下所允許的最大信號(hào)強(qiáng)度與所要求的最小信號(hào)強(qiáng)度之比，通常用分貝數(shù)表示。第二百六十二頁(yè)，共294頁(yè)。量化精度由量化器字長(zhǎng)或級(jí)數(shù)決定，字長(zhǎng)越長(zhǎng)，量化精度越高。字長(zhǎng)越長(zhǎng)，工藝越復(fù)雜，碼寬越寬，占用的帶寬越寬.量化字長(zhǎng)的選擇應(yīng)與背景噪聲相匹配，如果噪聲很大，即使量化精度很高，小信號(hào)也難以滿足信噪比要求，甚至?xí)槐尘霸肼曆蜎](méi)。量化的設(shè)計(jì)：第二百六十三頁(yè)，共294頁(yè)。工程量化的準(zhǔn)則：盡量避免過(guò)載和空載，使信號(hào)工作在正常區(qū)，選擇器件（字長(zhǎng)）使其滿足動(dòng)態(tài)范圍。速度滿足采樣率要求。第二百六十四頁(yè)，共294頁(yè)。量化方式：均勻量化：把輸入信號(hào)的取值域按等間距分割，它是等間隔的量化。存在著量化誤差與編碼位數(shù)之間的矛盾，也就是存在著動(dòng)態(tài)范圍與設(shè)備復(fù)雜性及帶寬之間的矛盾。對(duì)弱信號(hào)傳輸不利。均勻量化與非均勻量化第二百六十五頁(yè)，共294頁(yè)。非均勻量化根據(jù)信號(hào)的幅度來(lái)確定量化的間隔實(shí)現(xiàn)：壓縮和擴(kuò)張壓縮：發(fā)送端作非線性變換（令弱信號(hào)的增益大強(qiáng)信號(hào)的增益?。缓笤龠M(jìn)行均勻量化和編碼。擴(kuò)張：在接收端先譯碼，按壓縮的規(guī)律進(jìn)行反變換，低通濾波恢復(fù)原信號(hào)。非均勻量化也是一種壓縮。第二百六十六頁(yè)，共294頁(yè)。PCM的量化方式均勻量化非均勻量化第二百六十七頁(yè)，共294頁(yè)。μ律壓擴(kuò)m律(m-Law)壓擴(kuò)(G.711)主要用在北美和日本等地區(qū)的數(shù)字電話通信中。x為輸入信號(hào)，規(guī)格化為－1<=x<=1為確定壓縮量的參數(shù)，它反映最大量化間隔和最小量化間隔之比，取100<=

m

<=500。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)取m

＝255

|x|<=1第二百六十八頁(yè)，共294頁(yè)。A律壓擴(kuò)0<=|x|<=1/A1/A<=|x|<=1A律(A-Law)壓擴(kuò)(G.711)主要用在歐洲和中國(guó)大陸等地區(qū)的數(shù)字電話通信中國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)取A=87.56第二百六十九頁(yè)，共294頁(yè)。第二百七十頁(yè)，共294頁(yè)。A律折線近似（13折線）

第二百七十一頁(yè)，共294頁(yè)。律用十五折線近似第二百七十二頁(yè)，共294頁(yè)。A律：第一三象限對(duì)稱，共分16段，中間四段斜率相同，為一條直線，共十三條折線，故稱十三折線，對(duì)應(yīng)A值為87.6。

μ律：十五折線，

μ＝255。第二百七十三頁(yè)，共294頁(yè)。常用碼型：自然二進(jìn)制（單極性信號(hào)）折疊二進(jìn)碼（雙極性信號(hào)）折疊二進(jìn)制：最高位表示極性，其他位表示絕對(duì)值

01117（+7） 111115（-7）01106（+6） 111014（-6）01015（+5）110113（-5）01