樊昌信版通信原理課件

樊昌信版通信原理課件目錄緒論信號(hào)與頻譜信道與噪聲模擬調(diào)制系統(tǒng)數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)信道編碼與差錯(cuò)控制同步原理01緒論010203通信系統(tǒng)定義通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)信息傳輸與交換的系統(tǒng)的總稱，它由發(fā)送端、傳輸媒介和接收端組成。信息與信號(hào)信息是通信的實(shí)質(zhì)，信號(hào)則是信息的載體，用于傳輸信息。通信目的通信的主要目的是傳遞信息，使接收端能夠獲得發(fā)送端所表達(dá)的思想、知識(shí)或圖像。通信系統(tǒng)的基本概念負(fù)責(zé)將信息轉(zhuǎn)換為可傳輸?shù)男盘?hào)，包括信源編碼、調(diào)制等過(guò)程。發(fā)送端傳輸媒介接收端負(fù)責(zé)傳輸信號(hào)，如無(wú)線電波、光纖等。負(fù)責(zé)將傳輸?shù)男盘?hào)轉(zhuǎn)換為信息，包括解調(diào)、解碼等過(guò)程。030201通信系統(tǒng)的組成03衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信與光纖通信根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同，通信系統(tǒng)可分為衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信和光纖通信等。01有線通信與無(wú)線通信根據(jù)傳輸媒介的不同，通信系統(tǒng)可分為有線通信和無(wú)線通信。02模擬通信與數(shù)字通信根據(jù)信號(hào)形式的不同，通信系統(tǒng)可分為模擬通信和數(shù)字通信。通信系統(tǒng)的分類02信號(hào)與頻譜按照不同的特性，信號(hào)可以分為連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào)、確定性信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)、周期信號(hào)和非周期信號(hào)等。信號(hào)的分類信號(hào)的特性包括幅度、頻率和相位等，這些特性決定了信號(hào)的形狀、能量和傳播方式。信號(hào)的特性信號(hào)的分類與特性頻譜分析的概念頻譜分析是對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻率分解的過(guò)程，將信號(hào)表示為不同頻率分量的疊加。頻譜分析的方法頻譜分析的方法包括傅里葉變換、離散傅里葉變換、快速傅里葉變換等。信號(hào)的頻譜分析調(diào)制是將低頻信號(hào)加載到高頻載波上，解調(diào)則是從高頻信號(hào)中提取出低頻信號(hào)的過(guò)程。常見的調(diào)制方法有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相，解調(diào)方法有相干解調(diào)和非相干解調(diào)。信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)的方法調(diào)制與解調(diào)的概念03信道與噪聲有線信道和無(wú)線信道，恒參信道和隨參信道，調(diào)制信道和非調(diào)制信道等。信道分類信道的帶寬、衰減、時(shí)延和噪聲等特性對(duì)信號(hào)傳輸質(zhì)量的影響。信道特性信道的分類與特性香農(nóng)公式信道容量是信道能夠傳輸?shù)淖畲笮畔⒘浚戕r(nóng)公式給出了信道容量的計(jì)算方法。傳輸速率限制根據(jù)信道容量和信號(hào)質(zhì)量要求，合理選擇傳輸速率，以保證信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量和可靠性。信道容量與傳輸速率加性噪聲和乘性噪聲，白噪聲和有色噪聲等。噪聲分類無(wú)線通信中的多徑干擾、同頻干擾和鄰頻干擾等，有線通信中的串?dāng)_和地線干擾等。干擾來(lái)源采用抗干擾技術(shù)，如擴(kuò)頻、跳頻、抗干擾編碼等，以提高信號(hào)的抗干擾能力?？垢蓴_措施信道中的噪聲與干擾04模擬調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制的概念與分類調(diào)制概念調(diào)制是將低頻信號(hào)（基帶信號(hào)）附加到高頻載波信號(hào)上，使其成為適合傳輸?shù)男盘?hào)。調(diào)制分類調(diào)制分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制，模擬調(diào)制包括調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相，數(shù)字調(diào)制包括振幅鍵控、頻率鍵控和相位鍵控等。

調(diào)幅系統(tǒng)調(diào)幅定義調(diào)幅是利用載波信號(hào)的振幅隨基帶信號(hào)變化的一種調(diào)制方式。調(diào)幅原理調(diào)幅是將基帶信號(hào)的幅度變化疊加到載波信號(hào)的幅度上，形成調(diào)幅波。調(diào)幅應(yīng)用調(diào)幅廣泛應(yīng)用于廣播、電視、無(wú)線通信等領(lǐng)域。調(diào)頻是利用載波信號(hào)的頻率隨基帶信號(hào)變化的一種調(diào)制方式。調(diào)頻定義調(diào)頻是將基帶信號(hào)的幅度變化轉(zhuǎn)化為載波信號(hào)的頻率變化，形成調(diào)頻波。調(diào)頻原理解調(diào)是將已調(diào)頻信號(hào)還原為基帶信號(hào)的過(guò)程，常用的解調(diào)方法有鑒頻法、相位鑒頻法等。解調(diào)方法調(diào)頻系統(tǒng)與解調(diào)05數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)二進(jìn)制頻率鍵控調(diào)制原理通過(guò)改變載波的頻率，將二進(jìn)制信息加載到載波信號(hào)上。二進(jìn)制相位鍵控調(diào)制原理通過(guò)改變載波的相位，將二進(jìn)制信息加載到載波信號(hào)上。二進(jìn)制振幅鍵控調(diào)制原理通過(guò)改變載波的振幅，將二進(jìn)制信息加載到載波信號(hào)上。二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理123通過(guò)改變載波的振幅，將多進(jìn)制信息加載到載波信號(hào)上。多進(jìn)制振幅鍵控調(diào)制原理通過(guò)改變載波的頻率，將多進(jìn)制信息加載到載波信號(hào)上。多進(jìn)制頻率鍵控調(diào)制原理通過(guò)改變載波的相位，將多進(jìn)制信息加載到載波信號(hào)上。多進(jìn)制相位鍵控調(diào)制原理多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理最大似然序列估計(jì)法根據(jù)接收到的信號(hào)序列，通過(guò)最大似然準(zhǔn)則確定發(fā)送的數(shù)字信號(hào)序列。匹配濾波器法利用匹配濾波器對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行濾波處理，以獲得最佳的信號(hào)檢測(cè)性能。差分相干解調(diào)法利用發(fā)送端和接收端之間的相位差進(jìn)行解調(diào)，以獲得最佳的信號(hào)檢測(cè)性能。數(shù)字信號(hào)的最佳接收06信道編碼與差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制為了降低數(shù)字通信系統(tǒng)中的差錯(cuò)概率，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，需要進(jìn)行差錯(cuò)控制。差錯(cuò)類型常見的數(shù)字通信系統(tǒng)中的差錯(cuò)類型包括隨機(jī)差錯(cuò)和突發(fā)差錯(cuò)。隨機(jī)差錯(cuò)是指單個(gè)比特發(fā)生錯(cuò)誤的概率較大，而突發(fā)差錯(cuò)是指多個(gè)比特同時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤的概率較大。差錯(cuò)控制方式差錯(cuò)控制方式包括前向糾錯(cuò)、反饋校驗(yàn)和混合糾錯(cuò)等。前向糾錯(cuò)是指接收端能夠自動(dòng)糾正傳輸過(guò)程中發(fā)生的差錯(cuò)；反饋校驗(yàn)是指接收端通過(guò)反饋信息請(qǐng)求發(fā)送端重新發(fā)送數(shù)據(jù)；混合糾錯(cuò)是指結(jié)合前向糾錯(cuò)和反饋校驗(yàn)兩種方式進(jìn)行差錯(cuò)控制。差錯(cuò)控制的基本概念線性分組碼的基本概念01線性分組碼是一種糾錯(cuò)碼，它將K個(gè)信息比特編成N個(gè)比特，其中N>K，并利用N-K個(gè)校驗(yàn)位來(lái)檢測(cè)和糾正傳輸過(guò)程中的錯(cuò)誤。線性分組碼的編碼原理02線性分組碼的編碼過(guò)程是將K個(gè)信息比特通過(guò)線性組合生成N個(gè)比特，其中N-K個(gè)比特為校驗(yàn)位。通過(guò)選擇合適的線性組合系數(shù)，可以構(gòu)造出具有不同糾錯(cuò)能力的糾錯(cuò)碼。線性分組碼的解碼原理03線性分組碼的解碼過(guò)程是通過(guò)校驗(yàn)矩陣和接收到的N個(gè)比特之間的線性關(guān)系，計(jì)算出每個(gè)比特的錯(cuò)誤位置和錯(cuò)誤值，從而實(shí)現(xiàn)糾錯(cuò)。線性分組碼循環(huán)碼的基本概念循環(huán)碼是一類重要的糾錯(cuò)碼，其編碼后的碼字具有循環(huán)移位的性質(zhì)。循環(huán)碼具有較低的編碼復(fù)雜度和較好的糾錯(cuò)性能，因此在數(shù)字通信系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。循環(huán)碼的編碼原理循環(huán)碼的編碼過(guò)程是將K個(gè)信息比特通過(guò)有限域上的多項(xiàng)式進(jìn)行編碼，生成N個(gè)比特。循環(huán)碼的編碼器可以看作是一個(gè)線性反饋移位寄存器，通過(guò)選擇合適的反饋系數(shù)可以構(gòu)造出具有不同糾錯(cuò)能力的糾錯(cuò)碼。循環(huán)碼的解碼原理循環(huán)碼的解碼過(guò)程是通過(guò)接收到的N個(gè)比特之間的循環(huán)移位關(guān)系，計(jì)算出每個(gè)比特的錯(cuò)誤位置和錯(cuò)誤值，從而實(shí)現(xiàn)糾錯(cuò)。循環(huán)碼的解碼器通常采用硬判決或軟判決的方法進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)和糾正。循環(huán)碼07同步原理載波同步010203載波同步是通信系統(tǒng)中的重要概念，它使得接收端能夠與發(fā)送端的載波信號(hào)保持一致，從而正確解調(diào)出所傳輸?shù)男畔?。載波同步的方法包括：通過(guò)接收到的信號(hào)中提取載波成分，或者在發(fā)送端將載波信號(hào)與信息信號(hào)一起調(diào)制，然后在接收端通過(guò)相干解調(diào)來(lái)恢復(fù)載波。載波同步的目的是確保接收端能夠正確地解調(diào)出所傳輸?shù)男畔ⅲp少由于載波頻率或相位偏差所引起的誤差。位同步的方法包括：通過(guò)在發(fā)送端插入特定的位同步信號(hào)，或者在接收端采用濾波器來(lái)提取位同步信號(hào)。位同步的目的是確保接收端能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)出每一位信息，并減少由于位定時(shí)偏差所引起的誤差。位同步是通信系統(tǒng)中的另一個(gè)重要概念，它使得接收端能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)出發(fā)送端發(fā)送的每一位信