通信原理總復(fù)習(xí)

通信原理復(fù)習(xí)通信系統(tǒng)的組成系統(tǒng)包括那些部分用方框圖表示通信系統(tǒng)的工作原理調(diào)制解調(diào)原理用時域和頻域表達式描述通信系統(tǒng)的性能通信系統(tǒng)所能達到的指標(biāo)模擬通信系統(tǒng)：帶寬，信噪比數(shù)字通信系統(tǒng)：頻帶利用率，誤碼率2024/11/72通信原理總復(fù)習(xí)一、概述信號和通信系統(tǒng)分類分析方法2024/11/73通信原理總復(fù)習(xí)1.信號和通信系統(tǒng)分類信號：攜帶消息的電信號通信系統(tǒng)：傳輸信號的技術(shù)設(shè)備通信的任務(wù)：克服距離障礙，準(zhǔn)確的傳遞信息2024/11/74通信原理總復(fù)習(xí)對通信系統(tǒng)的分析方法通信系統(tǒng)的組成 發(fā)送設(shè)備——調(diào)制部分通信系統(tǒng) 接收設(shè)備——解調(diào)部分通信系統(tǒng)的工作原理 調(diào)制原理原理 解調(diào)原理2024/11/75通信原理總復(fù)習(xí)2.通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)通信系統(tǒng)性能： 有效性：占用信道資源的多少 可靠性：消息傳輸?shù)臏?zhǔn)確程度模擬通信系統(tǒng)性能 有效性：有效傳輸帶寬 可靠性：輸出信噪比數(shù)字通信系統(tǒng)性能 有效性：傳輸速率 可靠性：差錯率1.二進制與多進制情況的換算2.比特率與波特率的關(guān)系3.傳輸速率與傳輸帶寬之間的關(guān)系2024/11/76通信原理總復(fù)習(xí)二、信息論初步信息的度量信息量計算，與出現(xiàn)概率的關(guān)系信息熵定義離散信源信息熵的計算最大熵條件信道容量香農(nóng)公式：C=Wlog2(1+S/N)，物理含義信道容量與信息速率的關(guān)系。2024/11/77通信原理總復(fù)習(xí)三、模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)幅度調(diào)制角度調(diào)制

通過對比兩者的共同點和差別，掌握幅度和角度調(diào)制特點。2024/11/78通信原理總復(fù)習(xí)1.基本概念調(diào)制信號與已調(diào)信號之間的關(guān)系調(diào)制信號：載波:已調(diào)信號:調(diào)相調(diào)頻2024/11/79通信原理總復(fù)習(xí)2.調(diào)制方式幅度調(diào)制抑制載波雙邊帶調(diào)幅DSB常規(guī)調(diào)幅AM單邊帶調(diào)制SSB殘留邊帶調(diào)制 VSB角度調(diào)制相位調(diào)制FM頻率調(diào)制PM2024/11/710通信原理總復(fù)習(xí)3.時域表達式幅度調(diào)制角度調(diào)制2024/11/711通信原理總復(fù)習(xí)單頻調(diào)制情況幅度調(diào)制2024/11/712通信原理總復(fù)習(xí)單頻調(diào)制情況角度調(diào)制2024/11/713通信原理總復(fù)習(xí)幅度調(diào)制窄帶角度調(diào)制寬帶角度調(diào)制2024/11/714通信原理總復(fù)習(xí)4.頻域表達式幅度調(diào)制線性調(diào)制：指調(diào)制前后信號頻譜的變化。2024/11/715通信原理總復(fù)習(xí)角度調(diào)制單頻余弦調(diào)制非線性調(diào)制2024/11/716通信原理總復(fù)習(xí)5.帶寬幅度調(diào)制：信號最高頻率角度調(diào)制：用卡森公式計算：信號最高頻率已調(diào)信號最大頻偏2024/11/717通信原理總復(fù)習(xí)6.功率分配幅度調(diào)制調(diào)制效率載波占有較大功率2024/11/718通信原理總復(fù)習(xí)角度調(diào)制2024/11/719通信原理總復(fù)習(xí)7.調(diào)制雙邊帶調(diào)制——相乘器常規(guī)調(diào)幅——疊加直流分量單邊帶調(diào)制濾波法——濾波器的過渡帶，多級調(diào)制相移法——希爾波特濾波器，寬帶相移90度殘留邊帶調(diào)制殘留邊帶濾波器——對稱互補特性2024/11/720通信原理總復(fù)習(xí)角度調(diào)制窄帶調(diào)制近似于載波分量和正交分量相加，類似線性調(diào)制方法寬帶調(diào)制直接調(diào)頻法：用調(diào)制信號改變電抗元件的參數(shù)，從而改變載波頻率。倍頻法窄帶調(diào)頻——倍頻——混頻2024/11/721通信原理總復(fù)習(xí)8.解調(diào)幅度調(diào)制相干解調(diào)：已調(diào)信號與相干載波相乘，通過低通濾波器濾除高頻分量。所有幅度調(diào)制系統(tǒng)相干載波包絡(luò)檢波常規(guī)條幅，有門限效應(yīng)。載波插入法抑制載波雙邊帶調(diào)幅插入幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信號幅度的載波后，合成信號的包絡(luò)和信號成正比，用包絡(luò)檢波檢調(diào)。2024/11/722通信原理總復(fù)習(xí)角度調(diào)制非相干解調(diào)寬帶調(diào)頻信號鑒頻器——對已調(diào)信號進行微分，微分信號與調(diào)制信號包絡(luò)成正比。具有門限效應(yīng)相干解調(diào)窄帶調(diào)頻信號，使用相干載波2024/11/723通信原理總復(fù)習(xí)9.抗噪聲性能抗噪聲性能分析方法給出分析模型，調(diào)制解調(diào)方法。分別計算解調(diào)器：2024/11/724通信原理總復(fù)習(xí)雙邊帶信號相干解調(diào):

單邊帶信號相干解調(diào):

常規(guī)調(diào)幅包絡(luò)檢波：幅度調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能比較雙邊帶信號和單邊帶信號抗噪聲性能相同常規(guī)調(diào)幅信號抗噪聲性能最差單頻調(diào)制情況幅度調(diào)制系統(tǒng)抗噪聲性能：2024/11/725通信原理總復(fù)習(xí)角度調(diào)制抗噪聲性能分析模型寬帶調(diào)頻信號非相干解調(diào)單頻調(diào)制時：2024/11/726通信原理總復(fù)習(xí)角度調(diào)制改善信噪比的方法：輸出信噪比：預(yù)加重/去加重技術(shù)改善門限效應(yīng)技術(shù)——鎖相技術(shù)與信號頻率的三次方成反比2024/11/727通信原理總復(fù)習(xí)幅度調(diào)制系統(tǒng)和寬帶調(diào)頻系統(tǒng)

抗噪聲性能比較抗噪聲性能的結(jié)論2024/11/728通信原理總復(fù)習(xí)幅度調(diào)制系統(tǒng)和寬帶調(diào)頻系統(tǒng)

抗噪聲性能比較寬帶調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能優(yōu)于幅度調(diào)制系統(tǒng)寬帶調(diào)頻系統(tǒng)的抗噪聲性能與調(diào)制過程有關(guān)，通過增加傳輸帶寬可以換取信噪比改善。2024/11/729通信原理總復(fù)習(xí)10頻分復(fù)用復(fù)用的定義和方式復(fù)用：多路信號在同一信道中傳輸，可以提高信道的利用率。方式：頻分復(fù)用——模擬通信時分復(fù)用——數(shù)字通信頻分復(fù)用原理用信號對不同頻率的載波進行調(diào)制，得到占有不同頻帶的多路信號。2024/11/730通信原理總復(fù)習(xí)四、模擬信號的波形編碼PCM（脈沖編碼調(diào)制）編碼過程：抽樣量化編碼2024/11/731通信原理總復(fù)習(xí)1.抽樣抽樣的定義：對時間連續(xù)的模擬信號進行時間離散化的過程。抽樣定理：低通抽樣定理:帶通抽樣定理2024/11/732通信原理總復(fù)習(xí)抽樣方式理想抽樣抽樣脈沖使用理想的沖擊脈沖，已抽樣的頻譜是信號頻譜在頻率軸上的重復(fù)。自然抽樣抽樣脈沖是窄脈沖平頂抽樣孔徑失真2024/11/733通信原理總復(fù)習(xí)2.量化量化定義：對信號的幅度進行離散化的過程。量化特性和量化特性曲線量化器的輸入與輸出特性，用量化特性曲線描述量化特性曲線是階梯形曲線。量化誤差和量化誤差的平均功率輸入和輸出之間存在誤差，量化誤差，對信號的恢復(fù)，等效于噪聲干擾——量化噪聲用平均功率度量2024/11/734通信原理總復(fù)習(xí)均勻量化量化間隔Δ=常數(shù)量化噪聲的平均功率：量化信噪比：

均勻量化的量化噪聲平均功率只與量化間隔有關(guān)，與信號出現(xiàn)統(tǒng)計特性無關(guān)。2024/11/735通信原理總復(fù)習(xí)均勻量化量化信噪比：信號動態(tài)范圍2024/11/736通信原理總復(fù)習(xí)非均勻量化量化間隔Δ≠常數(shù)目的是使量化信噪比趨于常數(shù)量化過程：非線性壓縮+均勻量化對數(shù)壓縮特性A律壓縮特性μ律壓縮特性A律13折線近似逼近A=87.6的A律對數(shù)壓縮特性壓縮特性選擇2024/11/737通信原理總復(fù)習(xí)3.PCM編碼一般PCM編碼抽樣、量化、編碼2024/11/738通信原理總復(fù)習(xí)A律PCM編碼參數(shù)：折疊碼：第一位表示信號極性，后七位表示信號絕對值優(yōu)點：小信號的誤碼誤差電平??；極性碼用判決電路產(chǎn)生，編碼電路簡化樣值用歸一化電平表示：歸一化值1表示為4096個歸一化電平編碼表解碼規(guī)則：分層電平——量化誤差輸出信噪比特性2024/11/739通信原理總復(fù)習(xí)4.DPCMDPCM的原理預(yù)測預(yù)測增益DPCM與PCM比較的優(yōu)點編碼位數(shù)減少，傳輸帶寬減少2024/11/740通信原理總復(fù)習(xí)5.增量調(diào)制增量調(diào)制原理誤差：顆粒噪聲斜率過載與PCM比較優(yōu)點低比特率時，量化信噪比高于PCM抗誤碼性能優(yōu)于PCM編譯碼器簡單2024/11/741通信原理總復(fù)習(xí)6.時分復(fù)用時分復(fù)用原理各路信號占用不同的時隙，形成多路信號。每路信號都要滿足抽樣定理要求。數(shù)字電話應(yīng)用體制——數(shù)字復(fù)接系列PDH:準(zhǔn)同步數(shù)字系列SDH:同步數(shù)字系列A律PCM基群幀結(jié)構(gòu)30/32系統(tǒng)2024/11/742通信原理總復(fù)習(xí)五、數(shù)字信號基帶傳輸數(shù)字基帶信號碼型用電脈沖表示數(shù)字信息得到數(shù)字基帶信號，電脈沖的形式稱為碼型。碼型設(shè)計原則：有利于信號傳輸，是信號的頻域特性與信道的頻域特性相適應(yīng)。便于接收端提取位定時抗噪聲能力強2024/11/743通信原理總復(fù)習(xí)1.數(shù)字基帶信號碼型常用碼型單極性非歸零碼（NRZ）雙極性非歸零碼單極性歸零碼（RZ）傳號差分碼：相對碼傳號反轉(zhuǎn)碼：（CMI）傳號交替反轉(zhuǎn)碼（AMI碼）HDB3碼（三階高密度雙極性碼）數(shù)字雙向碼HDB3碼的波形、優(yōu)點、編碼原則2024/11/744通信原理總復(fù)習(xí)2.數(shù)字基帶信號的功率譜功率譜的組成規(guī)律由連續(xù)譜和離散譜構(gòu)成連續(xù)譜Pμ(f)一定存在，與單個脈沖波形頻譜函數(shù)的平方成正比離散譜P(f)不一定存在直流分量，位定時分量，位定時分量的n次諧波離散譜中的位定分量關(guān)系到為定時信號的提取方法2024/11/745通信原理總復(fù)習(xí)基帶信號功率譜的一般關(guān)系時域波形和頻帶的關(guān)系NRZ碼：B=f=RSRZ:B=2f=2RS時域波形和離散譜的關(guān)系RZ有位定時分量AMI、HDB3碼無離散譜，但較容易變換為RZ碼提取位定時信號B:譜零點帶寬，f位定時頻率，R碼元速率2024/11/746通信原理總復(fù)習(xí)3.無碼間串?dāng)_的傳輸波形碼間串?dāng)_：前面的碼元對后面的碼元波形有干擾。原因：信道的頻帶受限無碼間串?dāng)_的傳輸波形傳輸波形在抽樣點上無失真——奈奎斯特第一準(zhǔn)則無串?dāng)_波形判決規(guī)則——等效理想低通特性2024/11/747通信原理總復(fù)習(xí)典型無串?dāng)_波形：理相低通信號頻域時域ω-ωωS(ω)0碼元周期的整倍數(shù)2024/11/748通信原理總復(fù)習(xí)理想低通信號的傳輸指標(biāo)理想低通信號的最小傳輸帶寬是碼元速率的一半

——奈奎斯特速率、奈奎斯特帶寬2024/11/749通信原理總復(fù)習(xí)升余弦滾降信號2024/11/750通信原理總復(fù)習(xí)4.二元碼基帶傳輸?shù)牟铄e率數(shù)字信號的傳輸過程疊加信道噪聲再生判決——可以去掉噪聲基帶信號抗噪聲性能分析過程由傳輸過程建立抗噪聲性能的分析模型列出接受波形的幅度概率密度函數(shù)高斯噪聲畫出幅度概率密度函數(shù)曲線誤比特率的計算2024/11/751通信原理總復(fù)習(xí)誤比特率的結(jié)論單極性NRZ碼雙極性NRZ碼

當(dāng)信噪比S/N相同時，單極性二進制碼的誤碼率大于雙極性的誤碼率。碼元數(shù)越多，誤比特率越高2024/11/752通信原理總復(fù)習(xí)5.部分響應(yīng)系統(tǒng)部分響應(yīng)系統(tǒng)的含義利用碼間串?dāng)_，使頻帶利用率達到極限值2用相隔多個碼元周期的信號合成一個傳輸信號部分響應(yīng)系統(tǒng)的波形Ⅰ類部分響應(yīng)波形預(yù)編碼：誤碼擴散意義壓縮傳輸帶寬2024/11/753通信原理總復(fù)習(xí)6.m序列m序列的產(chǎn)生m序列的性質(zhì)：n級移位寄存器產(chǎn)生的m序列，周期為2n-1。各種狀態(tài)各出現(xiàn)一次，“1”“0”的出現(xiàn)概率大致相同。游程自相關(guān)特性擾碼和解擾碼2024/11/754通信原理總復(fù)習(xí)7均衡均衡的作用均衡的實現(xiàn)方法2024/11/755通信原理總復(fù)習(xí)七.數(shù)字信號的頻帶傳輸二進制數(shù)字調(diào)制多進制數(shù)字調(diào)制2024/11/756通信原理總復(fù)習(xí)1.二進制數(shù)字調(diào)制二進制幅度鍵控2ASK二進制頻移鍵控2FSK二進制相移鍵控2PSK同頻同相載波恢復(fù)二進制差分相移鍵控2DPSK差分編碼各種調(diào)制方式的調(diào)制解調(diào)方法2024/11/757通信原理總復(fù)習(xí)2.數(shù)字調(diào)制的時域特性時域表達式時間波形圖2ASK信號：載波的幅度不同，是數(shù)字調(diào)制信號的基礎(chǔ)調(diào)制信號為單極性脈沖的幅度調(diào)制2ASK信號：載波的頻率不同2個2ASK信號的疊加2PSK信號：載波的相位不同調(diào)制信號為雙極性脈沖的雙邊帶調(diào)制2024/11/758通信原理總復(fù)習(xí)3.數(shù)字調(diào)制信號的頻域特性功率譜：2ASK:2ASK調(diào)制信號的功率譜是基帶二進制序列的線性搬移。2024/11/759通信原理總復(fù)習(xí)ASK調(diào)制的帶寬：

B2ASK=2BBBB由基帶信號g(t)的波形帶寬決定矩形波:近似帶寬取為譜零點帶寬fsBB=fB,B2ASK=2fB

fS=RS,B2ASK=2RS信號傳輸速率2024/11/760通信原理總復(fù)習(xí)調(diào)頻信號功率譜分解為兩個不同載頻的幅度鍵控信號功率譜調(diào)信號的疊加。2FSK2PSKP2PSK(f)中無載波分量形狀與2ASK信號的功率譜相同2024/11/761通信原理總復(fù)習(xí)抗噪聲性能的分析過程建立模型列出接收波形的幅度概率密度函數(shù)畫出幅度概