配套課件-通信原理

《課程名稱》課件第1章通信系統(tǒng)概述第2章信號(hào)分析第3章信道與噪聲第4章模擬調(diào)制第5章模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸?shù)?章數(shù)字基帶傳輸《通信原理》課件本書的封面第7章數(shù)字調(diào)制第8章差錯(cuò)控制編碼第9章同步原理《課程名稱》課件第1章通信系統(tǒng)概述第2章信號(hào)分析第3章信道與噪聲第4章模擬調(diào)制第5章模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸?shù)?章數(shù)字基帶傳輸《通信原理》課件本書的封面第7章數(shù)字調(diào)制第8章差錯(cuò)控制編碼第9章同步原理

1.1

通信的基本概念1.2

通信系統(tǒng)的組成1.3

信息及其度量1.4

通信系統(tǒng)的分類及通信方式1.5

通信系統(tǒng)主要性能指標(biāo)通信的基本概念1.1

通信（communication），就是信息的傳遞，是指由一地向另一地進(jìn)行信息的傳輸與交換，其目的是傳輸消息。利用“電”來傳遞消息的通信方法稱為電信(Telecommunication)，這種通信具有迅速、準(zhǔn)確、可靠等特點(diǎn)，且?guī)缀醪皇軙r(shí)間、地點(diǎn)、空間、距離的限制，因而得到了飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。1．消息

我國(guó)古代就把客觀世界的變化，把它們的發(fā)生、發(fā)展和結(jié)局，把它們的枯榮、聚散、沉浮、升降、興衰、動(dòng)靜、得失等等變化中的事實(shí)稱之為“消息”。只是到了近代才逐漸成為一種固定的新聞?shì)d體，所以“消息”又叫新聞。在日常生活中，把關(guān)于人或事物的報(bào)道稱為消息。通信的目的是傳輸含有信息的消息。在通信系統(tǒng)中傳輸?shù)氖歉鞣N各樣的消息，而這些被傳送的消息有著各種不同的形式。例如：文字、符號(hào)、數(shù)據(jù)、語(yǔ)言、音符、圖片、圖像等。2．信息1948年，美國(guó)數(shù)學(xué)家、信息論的創(chuàng)始人仙農(nóng)在題為“通訊的數(shù)學(xué)理論”的論文中指出：“信息是用來消除隨機(jī)不定性的東西”。

1948年，美國(guó)著名數(shù)學(xué)家、控制論的創(chuàng)始人維納在《控制論》一書中，指出：“信息就是信息，既非物質(zhì)，也非能量?！?/p>

信息是指消息中包含的有意義的內(nèi)容，它是通過消息來表達(dá)的，消息是信息的載體。3．信號(hào)信號(hào)是消息的物理載體。在通信系統(tǒng)中信號(hào)以電（或光）的形式進(jìn)行處理和傳輸。信號(hào)基本上可分為兩大類：模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。如果信號(hào)的幅度隨時(shí)間作連續(xù)的、隨機(jī)的變化，稱為模擬信號(hào)。如果信號(hào)的幅度隨時(shí)間的變化只具有離散的。有限的狀態(tài)，稱為數(shù)字信號(hào)。4．電信ITU對(duì)電信的定義是：利用有線、無線、光或者其他電磁系統(tǒng)傳輸、發(fā)射或接收符號(hào)、文字、圖像、聲音或其它任何形式的信息。通信系統(tǒng)的組成1.21.2.2

模擬通信系統(tǒng)的模型1.2.1

通信系統(tǒng)的模型1.2.3

數(shù)字通信系統(tǒng)的模型通信系統(tǒng)的模型1.2.11．信源信源是指信息源，信息的發(fā)送者。

2．發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備是許多電路與系統(tǒng)的總稱，其作用是將信源輸出的信號(hào)進(jìn)行處理，變換成適合在信道上傳送的信號(hào)，送往信道。3．信道和噪聲源信道是信號(hào)傳輸?shù)耐?，其作用是將來自發(fā)送端的信號(hào)發(fā)送到接收端。噪聲來源于三個(gè)方面：一是通信設(shè)備內(nèi)部由于電子作不規(guī)則運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱噪聲；二是來自外部的噪聲；三是由于信道特性（幅頻和相頻特性）不理想，使得傳輸?shù)男盘?hào)變形失真而產(chǎn)生的干擾。4．接收設(shè)備接收設(shè)備的功能正好與發(fā)送設(shè)備相反，它將從收到的含噪信號(hào)中恢復(fù)提取出有用的原始信號(hào)。5．信宿信宿與信源相對(duì)應(yīng)，是信息的接收者。其作用是將由接收設(shè)備復(fù)原的原始信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息，模擬通信系統(tǒng)的模型1.2.2

模擬通信系統(tǒng)傳輸連續(xù)的模擬信號(hào)，占用帶寬窄，如每路語(yǔ)音信號(hào)帶寬僅為4kHz。在信號(hào)的傳輸過程中，噪聲疊加于信號(hào)之上，并隨傳輸距離的增加而加強(qiáng)，在接收端很難將信號(hào)和噪聲分離，系統(tǒng)的抗干擾能力較弱且不適于長(zhǎng)距離信號(hào)傳輸。數(shù)字通信系統(tǒng)的模型1.2.31．信源編碼器與信源譯碼器

信源編碼器是將信源送出的信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)處理，產(chǎn)生周期性符號(hào)序列，使其變成合適的數(shù)字編碼信號(hào)。

信源譯碼器實(shí)現(xiàn)信源編碼的逆過程，即解壓縮和數(shù)/模轉(zhuǎn)換。2．加密器與解密器

加密器主要用于需要保密的通信系統(tǒng)。加密處理的過程是采用復(fù)雜的密碼序列，對(duì)信源編碼輸出的數(shù)碼序列進(jìn)行人為“擾亂”。

解密器實(shí)現(xiàn)的是加密器的逆過程，即從加密的信息中恢復(fù)出原始信息。3．信道編碼器與信道譯碼器

信道編碼是為了提高數(shù)字傳輸?shù)目煽啃?，?duì)傳輸中產(chǎn)生的差錯(cuò)采用的差錯(cuò)控制技術(shù)，也稱為差錯(cuò)控制編碼。

信道譯碼器完成信道編碼器的逆過程，即從編碼的信息中恢復(fù)出原始信息。4．?dāng)?shù)字調(diào)制器與數(shù)字解調(diào)器

數(shù)字調(diào)制器將數(shù)字基帶信號(hào)變換成適合于信道傳輸?shù)念l帶信號(hào)。數(shù)字解調(diào)器完成數(shù)字調(diào)制器的逆過程，即將收到的頻帶信號(hào)還原為數(shù)字基帶信號(hào)。數(shù)字通信系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)（1）抗干擾、抗噪聲能力強(qiáng)，無噪聲積累。（2）便于加密處理，保密性強(qiáng)。（3）差錯(cuò)可控。（4）利用現(xiàn)代技術(shù)，便于對(duì)信息進(jìn)行處理、存儲(chǔ)和交換。（5）便于集成化，使通信設(shè)備微型化。數(shù)字通信系統(tǒng)缺點(diǎn)（1）數(shù)字信號(hào)占用的頻帶寬。（2）對(duì)同步要求高，系統(tǒng)設(shè)備比較復(fù)雜。1．信息量定義傳輸信息的多少用“信息量”來衡量。概率論告訴我們，事件的不確定程度，可以用其出現(xiàn)的概率來描述。即事件出現(xiàn)的可能性越小，則概率就越小，反之，則概率就越大。信息及其度量1.3設(shè)信源是由q個(gè)離散符號(hào)（事件）組成的集合。每個(gè)符號(hào)的發(fā)生是相互獨(dú)立的，第i個(gè)符號(hào)出現(xiàn)的概率是，且滿足非負(fù)、歸一性，即，，則第i個(gè)符號(hào)含有的信息量為幾點(diǎn)說明：

1、信息量是消息的不確定程度

2、信息具有可加性

3、信息量的單位與對(duì)數(shù)的底數(shù)有關(guān)（比特bit）

4、等概率的數(shù)字信號(hào)的信息量2．熵的概念若各符號(hào)的出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立，即信源是無記憶的，則平均每符號(hào)的信息量為熵的性質(zhì)：

1、熵是每符號(hào)的平均信息量

2、熵是非負(fù)的

3、信源符號(hào)等概率發(fā)生時(shí)，熵具有最大值

4、信源符號(hào)不等概率時(shí)，H（S）＜Hmax（

S）【例1.3.1】一離散信源由0、1、2、3四個(gè)符號(hào)組成，它們出現(xiàn)的概率分別為3/8、1/4、1/4、1/8，且每個(gè)符號(hào)的出現(xiàn)都是獨(dú)立的。試求某信息1022，0102，0130，2130，2120,3210,1003,2101,0023,1020,0201,0312,0321,0012,0210的信息量。0：23次，1：15次，2：15次，3：7次方法2：方法1：練習(xí)

某信源符號(hào)集由A、B、C、D、E、F組成，設(shè)每個(gè)符號(hào)獨(dú)立出現(xiàn)，其概率分別為1/4、1/4、1/16、1/8、1/16、1/4，試求該信息源輸出符號(hào)的平均信息量。通信系統(tǒng)的分類及通信方式1.41.4.2

通信方式1.4.1

通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)的分類1.4.11．按信號(hào)特征分類模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)2．按通信業(yè)務(wù)分類電報(bào)通信系統(tǒng)、電話通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、圖像通信系統(tǒng)等3．按調(diào)制方式分類基帶傳輸系統(tǒng)和頻帶傳輸系統(tǒng)4．按傳輸媒介分類有線通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)

5．按信號(hào)復(fù)用方式分類頻分復(fù)用（FDM）、時(shí)分復(fù)用（TDM）、碼分復(fù)用（CDM）和波分復(fù)用（WDM）。通信方式是指信息在信道上傳送所采取的方式。如按信息碼元傳輸?shù)捻樞蚩梢苑譃椴⑿袀鬏敽痛袀鬏?；如按信息傳輸?shù)耐椒绞娇煞譃橥絺鬏敽彤惒絺鬏敚蝗绨葱畔鬏數(shù)牧飨蚝蜁r(shí)間關(guān)系可分為單工、半雙工和全雙工傳輸。通信方式1.4.21．并行傳輸與串行傳輸（1）并行傳輸并行傳輸指的是信息碼元以成組的方式，在多條并行信道上同時(shí)進(jìn)行傳輸。并行傳輸?shù)闹饕獌?yōu)點(diǎn)是：①系統(tǒng)采用多個(gè)信道并行傳輸，一次傳送一個(gè)字符，因此收、發(fā)雙方不存在字符同步問題，不需要額外的措施來實(shí)現(xiàn)收、發(fā)雙方的字符同步。②傳輸速度快，一位（比特）時(shí)間內(nèi)可傳輸一個(gè)字符。并行傳輸?shù)闹饕秉c(diǎn)是：①通信成本高。每位傳輸要求一個(gè)單獨(dú)的信道支持，因此，如果一個(gè)字符包含8個(gè)二進(jìn)制位，則并行傳輸要求8個(gè)獨(dú)立的信道的支持。②不支持長(zhǎng)距離傳輸。由于信道之間的電容感應(yīng)，遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，可靠性較低，因此較少使用。適于在一些設(shè)備之間的距離較近時(shí)采用，例如，計(jì)算機(jī)和打印機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送。（2）串行傳輸串行傳輸指的是組成字符的若干位二進(jìn)制碼排列成數(shù)據(jù)流以串行的方式在一條信道上傳輸。（1）需外加同步措施。（2）串行傳輸只需要一條傳輸信道，易于實(shí)現(xiàn)，是目前主要采用的遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)一種傳輸方式。2．同步傳輸與異步傳輸（1）異步傳輸

異步傳輸方式一般以字符為單位傳輸，發(fā)送每一個(gè)字符代碼時(shí)，都要在前面加上一個(gè)起始位，長(zhǎng)度為1個(gè)碼元長(zhǎng)度，極性為“0”，表示一個(gè)字符的開始；后面加上一個(gè)終止位，長(zhǎng)度為1、1.5或2個(gè)碼元長(zhǎng)度。異步傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)字符同步比較簡(jiǎn)單，收、發(fā)雙方的時(shí)鐘信號(hào)不需要嚴(yán)格同步。缺點(diǎn)是對(duì)每個(gè)字符都需加入起始位和終止位（即增加2bit~3bit），降低了傳輸效率。

（2）同步傳輸同步傳輸是以固定的時(shí)鐘節(jié)拍來發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的，因此在一個(gè)串行信息流中，各信號(hào)碼元之間的相對(duì)位置是固定的（即同步）。兩種同步方式，即字符同步和幀同步。同步傳輸方式與異步傳輸方式相比，由于它發(fā)送每一個(gè)字符時(shí)不需要對(duì)每個(gè)字符單獨(dú)加起始位和終止位，只是在一串字符的前后加上標(biāo)志序列，故具有較高的傳輸效率，但實(shí)現(xiàn)起來比較復(fù)雜。3．單工、半雙工和全雙工傳輸通信系統(tǒng)主要性能指標(biāo)1.51.5.2

數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)1.5.1

模擬通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)1．有效性指標(biāo)對(duì)于模擬通信系統(tǒng)來說，信號(hào)傳輸?shù)挠行酝ǔ？捎糜行鬏旑l帶來衡量，即在指定信道內(nèi)所允許同時(shí)傳輸?shù)淖畲笸窋?shù)。

2．可靠性指標(biāo)模擬通信系統(tǒng)中信號(hào)傳輸?shù)目煽啃酝ǔ２捎媒邮斩溯敵鲂旁氡龋⊿/N）來衡量。模擬通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)1.5.11．有效性指標(biāo)（1）碼元傳輸速率（RB）定義：每秒傳輸信號(hào)碼元的數(shù)目，又稱調(diào)制速率、符號(hào)速率、波特率。單位：波特（Baud），簡(jiǎn)寫為B或Bd，用符號(hào)RB表示。如果信號(hào)碼元持續(xù)時(shí)間（時(shí)間長(zhǎng)度）為T（單位為s），那么，碼元傳輸速率公式為：數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)1.5.2（2）信息傳輸速率（Rb）

定義：每秒傳輸?shù)男畔⒘?。單位：比?秒（bit/s），用符號(hào)Rb表示。（3）頻帶利用率（）【例1.5.1】某二進(jìn)制系統(tǒng)1分鐘傳送了18000bit信息。問：（1）其碼元傳輸速率和信息傳輸速率各為多少？（2）若改用八進(jìn)制傳輸，則碼元傳輸速率和信息傳輸速率各為多少？練習(xí)

某一數(shù)字傳輸系統(tǒng)傳輸二進(jìn)制碼元的速率為2400B，該系統(tǒng)的信息傳輸速率是多少？若改為十六進(jìn)制信號(hào)傳輸，碼元傳輸速率不變，則此時(shí)的信息傳輸速率是多少？2．可靠性指標(biāo)（1）誤碼率（Pe）

定義：通信過程中系統(tǒng)傳錯(cuò)的碼元數(shù)目與所傳輸?shù)目偞a元數(shù)目之比，即傳錯(cuò)碼元的概率。記為：（2）誤比特率（Pb）定義：通信過程中系統(tǒng)傳錯(cuò)的信息比特?cái)?shù)目與所傳輸?shù)目傂畔⒈忍財(cái)?shù)之比，即傳錯(cuò)信息比特的概率，也稱誤信率。記為：（3）誤字符率或誤碼組率

定義：通信過程中系統(tǒng)傳錯(cuò)的字符（碼組）數(shù)與所傳輸?shù)目傋址ùa組）數(shù)之比，即傳錯(cuò)字符（碼組）的概率。記為：【例1.5.2】在強(qiáng)干擾環(huán)境下，某電臺(tái)在5min內(nèi)共接收到正確信息量355kbit，假設(shè)系統(tǒng)信息傳輸速率為1200bit/s。問：（1）系統(tǒng)的誤信率是多少？（2）若具體指出系統(tǒng)所傳數(shù)字為四進(jìn)制信號(hào)，其誤信率是否改變？為什么？練習(xí)

已知某四進(jìn)制數(shù)字傳輸系統(tǒng)的信息傳輸速率為2400bit/s，接收端在半小時(shí)內(nèi)共收到216個(gè)錯(cuò)誤碼元，試計(jì)算該系統(tǒng)的誤碼率。《課程名稱》課件第1章通信系統(tǒng)概述第2章信號(hào)分析第3章信道與噪聲第4章模擬調(diào)制第5章模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸?shù)?章數(shù)字基帶傳輸《通信原理》課件本書的封面第7章數(shù)字調(diào)制第8章差錯(cuò)控制編碼第9章同步原理《課程名稱》課件第1章通信系統(tǒng)概述第2章信號(hào)分析第3章信道與噪聲第4章模擬調(diào)制第5章模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸?shù)?章數(shù)字基帶傳輸《通信原理》課件本書的封面第7章數(shù)字調(diào)制第8章差錯(cuò)控制編碼第9章同步原理

2.1

信號(hào)概述2.2

確知信號(hào)分析2.3

隨機(jī)信號(hào)分析信號(hào)概述2.12.1.1

信號(hào)的概念2.1.2

信號(hào)的分類2.1.3

幾種常見信號(hào)2.1.4

信號(hào)的時(shí)域分析和頻域分析信號(hào)的概念2.1.1“信號(hào)”來源于拉丁文“signum(記號(hào))”一詞，其含意甚廣?！靶盘?hào)”這一術(shù)語(yǔ)不僅出現(xiàn)于科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域之中，而且在日常生活之中每時(shí)每刻幾乎都與信號(hào)打交道，人們對(duì)信號(hào)并不陌生。上課的鈴聲就是一種信號(hào)，火車、船舶的汽笛聲，汽車的喇叭聲也都是一種信號(hào)，這些都是聲信號(hào)。

道路交叉路口和鐵路軌道旁設(shè)置的紅綠燈光是一種信號(hào)，發(fā)射信號(hào)彈的閃爍亮光也是一種信號(hào)，這些都是光信號(hào)。收音機(jī)和電視機(jī)天線從天空中接收到的電磁波是信號(hào)，它們每一級(jí)電路的輸入、輸出電壓(voltage)或電流(current)也是信號(hào)，這都是電信號(hào)。

除此之外，還有電視機(jī)和計(jì)算機(jī)顯示器屏幕上的圖像文字信號(hào)，交警指揮的手勢(shì)信號(hào)，軍艦使用的旗語(yǔ)信號(hào)等等。所有這些五花八門的信號(hào)，雖然它們的物理表現(xiàn)形式各不相同，但是它們卻存在兩個(gè)共同特點(diǎn)：（1）無論是聲信號(hào)、光信號(hào)、電信號(hào)，還是其它形式的信號(hào)，其本身都是一種變化著的物理量；（2）另一個(gè)特點(diǎn)則表現(xiàn)為，信號(hào)都包含有一定意義。

信號(hào)就是用于描述、記錄或傳輸?shù)南?或者說信息)的任何對(duì)象的物理狀態(tài)隨時(shí)間的變化過程。簡(jiǎn)單而言，信號(hào)就是載有一定信息(或消息)的一種變化著的物理量。也可說，信號(hào)就是載有一定信息的一種物理體現(xiàn)。

人們用來傳遞信息的信號(hào)主要是電信號(hào)。電信號(hào)傳播速度快，日常許多非電的物理量如壓力、流速、聲音、圖像等都可以利用轉(zhuǎn)換器變換為電信號(hào)進(jìn)行處理、傳輸。上課電鈴聲的這種聲信號(hào)和指揮交通的紅綠燈這種光信號(hào)，都是由電信號(hào)控制和推動(dòng)而得到的。作為聲信號(hào)的語(yǔ)言通過話筒變換成電信號(hào)，放大之后推動(dòng)揚(yáng)聲器又將其復(fù)原成語(yǔ)言信號(hào)，使之在較遠(yuǎn)處也能聽到。

景物圖像的光信號(hào)通過電視攝像機(jī)變成電信號(hào)，電視發(fā)射臺(tái)加工處理之后以電磁波形式輻射到空間，遠(yuǎn)處的電視接收機(jī)收到輻射的電磁波后再一次加工處理使之在電視機(jī)屏幕上顯示原景物的圖像信號(hào)。所謂電信號(hào)(以后簡(jiǎn)稱為信號(hào))，一般指載有信息的隨時(shí)間而變化的電壓或電流，也可以是電容上電荷、線圈中的磁通及空間中的電磁波等電量。1．確知信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)確知信號(hào)是指能夠表示為確定的時(shí)間函數(shù)的信號(hào)，也稱確定性信號(hào)。確知信號(hào)分為周期信號(hào)和非周期信號(hào)。隨機(jī)信號(hào)不是時(shí)間t的確定函數(shù)，它在每一個(gè)確定時(shí)刻的分布值是不確定的，只能通過大量試驗(yàn)測(cè)出它在某些確定時(shí)刻上取某些值的可能性的分布(概率分布)，也稱不確定性信號(hào)。信號(hào)的分類2.1.2信號(hào)的分類確知信號(hào)的分析是隨機(jī)信號(hào)分析的基礎(chǔ)，本書重點(diǎn)分析確知信號(hào)的特性。（1）周期信號(hào)周期信號(hào)是指經(jīng)過一定時(shí)間間隔周而復(fù)始重復(fù)出現(xiàn)，無始無終的信號(hào)，可表達(dá)為（2）非周期信號(hào)非周期信號(hào)是指時(shí)域上不周期重復(fù)，但仍能用數(shù)學(xué)表達(dá)式表達(dá)的確定性信號(hào)。2．連續(xù)（時(shí)間）信號(hào)和離散（時(shí)間）信號(hào)連續(xù)信號(hào)是指對(duì)每個(gè)實(shí)數(shù)t（有限個(gè)間斷點(diǎn)除外）都有定義的函數(shù)，連續(xù)信號(hào)的幅值可以是連續(xù)的，也可以是離散的。離散信號(hào)是指僅在某些不連續(xù)的時(shí)刻有定義的信號(hào)，其幅值可以是連續(xù)的也可以是離散的。離散時(shí)間信號(hào)數(shù)字信號(hào)抽樣信號(hào)3．能量信號(hào)和功率信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)，R消耗的能量

平均功率可表示為設(shè)i(t)為流過電阻R的電流，v(t)為R上的電壓瞬時(shí)功率為討論上述兩個(gè)式子，只可能出現(xiàn)兩種情況：

(有限值)

(有限值) 滿足式的稱為能量信號(hào)，滿足

式稱功率信號(hào)。定義：一般說來，能量總是與某一物理量的平方成正比。令R=1，則在整個(gè)時(shí)間域內(nèi)，實(shí)信號(hào)f(t)的平均功率能量一般持續(xù)時(shí)間有限的瞬態(tài)信號(hào)是能量信號(hào)。一般持續(xù)時(shí)間無限的信號(hào)都屬于功率信號(hào):1．正弦信號(hào)幾種常見信號(hào)2.1.3正弦信號(hào)的三要素：A

為振幅，ω為角頻率（弧度/秒），為初始相角（弧度）2．矩形脈沖信號(hào)3．抽樣信號(hào)Sa（t）4．單位階躍信號(hào)例1：Et所以，矩形脈沖G(t)可表示為因?yàn)镋ttE5．單位沖激信號(hào)用極限定義單位沖激信號(hào)δ(t)t(1)t例如：用矩形脈沖取極限定義單位沖激信號(hào)的性質(zhì)①篩選特性是偶函數(shù)③與單位階躍信號(hào)的關(guān)系

沖激函數(shù)可以把沖激所在位置處的函數(shù)值抽取（篩選）出來。（3）（1）t01t0u(t)計(jì)算

(1)costδ(t)；(2)(t-1)δ(t)；

解

(1)costδ(t)=δ(t)，因?yàn)閏os0=1。

(2)(t-1)δ(t)=-δ(t)，因?yàn)?t-1)|t=0=-1。練習(xí)信號(hào)的時(shí)域分析和頻域分析2.1.4表2-1信號(hào)的時(shí)域描述與頻域描述定義：

時(shí)域分析：描述信號(hào)的幅值隨時(shí)間的變化規(guī)律，可直接檢測(cè)或記錄到的信號(hào)。頻域分析：以頻率作為獨(dú)立變量的方式，也就是信號(hào)的頻譜分析。

特點(diǎn)：直觀、可以反映信號(hào)隨時(shí)間變化過程，但不能揭示信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)特征?？梢苑从承盘?hào)的各頻率成分的幅值和相位特征。確知信號(hào)分析2.22.2.2

非周期信號(hào)及其頻譜2.2.1

周期信號(hào)及其頻譜1．信號(hào)分解為正交函數(shù)

周期信號(hào)及其頻譜2.2.1正交函數(shù)和正交函數(shù)集若滿足

則稱和在區(qū)間（t1,t2）內(nèi)正交。正交函數(shù)集

如有n個(gè)函數(shù)構(gòu)成一個(gè)函數(shù)集，當(dāng)這些函數(shù)在區(qū)間（t1,t2）內(nèi)滿足三角函數(shù)集在區(qū)間（t0，t0+T）組成正交函數(shù)集。傅里葉1768年生于法國(guó)1807年提出“任何周期信號(hào)都可用正弦函數(shù)級(jí)數(shù)表示”1829年狄里赫利第一個(gè)給出收斂條件拉格朗日反對(duì)發(fā)表1822年首次發(fā)表在“熱的分析理論”一書中1830年去世傅立葉的兩個(gè)最主要的貢獻(xiàn)——“周期信號(hào)都可表示為諧波關(guān)系的正弦信號(hào)的加權(quán)和”——傅里葉的第一個(gè)主要論點(diǎn)“非周期信號(hào)都可用正弦信號(hào)的加權(quán)積分表示”——傅里葉的第二個(gè)主要論點(diǎn)2．傅里葉級(jí)數(shù)（1）傅里葉級(jí)數(shù)的三角函數(shù)展開式基波角頻率n次諧波角頻率

直流分量幅度

余弦分量幅度

正弦分量幅度

－－－－－－－－－－－－－－－令

則

稱為n次諧波，是n次諧波的振幅，是其初相角。周期信號(hào)可以分解為各次諧波分量?！纠?.2.1】將圖2-12所示的正弦周期的方波信號(hào)展開為傅里葉級(jí)數(shù)。解：（2）傅里葉級(jí)數(shù)的指數(shù)形式3．周期信號(hào)的頻譜（1）周期信號(hào)的頻譜為了直觀地表示出信號(hào)所含分量的振幅，以頻率（或角頻率）為橫坐標(biāo)，以各諧波的振幅或虛指數(shù)函數(shù)的幅度為縱坐標(biāo)，可畫出如圖2-14所示的線圖，稱為幅度（或振幅）頻譜，簡(jiǎn)稱幅度譜。圖中每條豎線代表該頻率分量的幅度，稱為譜線。

類似地，也可畫出各諧波初相角與頻率（或角頻率）的線圖，如圖2-14（c）、（d）所示，稱為相位頻譜，簡(jiǎn)稱相位譜。幅度頻譜：以頻率f（或角頻率w）為橫坐標(biāo)，An或｜Fn｜為縱坐標(biāo)。相位頻譜：以頻率f（或角頻率w）為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)。（2）周期矩形脈沖的頻譜單邊和雙邊幅度頻譜和相位頻譜脈沖寬度與頻譜的關(guān)系

當(dāng)周期T不變，脈寬減小時(shí)，譜線間隔不變，零點(diǎn)位置右移，頻寬B增大，頻譜幅度相應(yīng)減小信號(hào)的頻寬與脈寬成反比。周期與頻譜的關(guān)系

當(dāng)脈寬不變，周期T增大時(shí)，譜線間隔減小，譜線變密，零點(diǎn)位置不變，諧波分量增加，諧波幅度相應(yīng)減小。當(dāng)T=2,5,10時(shí)周期矩形波的頻譜周期信號(hào)頻譜具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

第一為離散性，此頻譜由不連續(xù)的譜線組成，每一條譜線代表一個(gè)正弦分量，所以此頻譜稱為不連續(xù)譜或離散譜。第二為諧波性，此頻譜的每一條譜線只能出現(xiàn)在基波頻率Ω的整數(shù)倍頻率上，即含有Ω的各次諧波分量，而決不含有非Ω的諧波分量。第三為收斂性，此頻譜的各次諧波分量的振幅雖然隨nΩ的變化有起伏變化，但總的趨勢(shì)是隨著nΩ的增大而逐漸減小。當(dāng)nΩ→∞時(shí)，|Fn|→0。

非周期信號(hào)及其頻譜2.2.2

非周期信號(hào)是指在時(shí)域上不按周期重復(fù)出現(xiàn)，但仍可用準(zhǔn)確的解析數(shù)學(xué)關(guān)系表達(dá)的信號(hào)。非周期信號(hào)包括準(zhǔn)周期信號(hào)和瞬變非周期信號(hào)兩類。

（1）準(zhǔn)周期信號(hào)若各正(余)弦信號(hào)的頻率比不是有理數(shù)，正(余)弦信號(hào)間找不到公共的周期，它們?cè)诤铣珊蟛豢赡芙?jīng)過某一周期重復(fù)，所以合成后不可能是一個(gè)周期信號(hào)，但是這樣的一種信號(hào)在頻域表達(dá)上卻是離散頻譜，這種信號(hào)稱之為準(zhǔn)周期信號(hào)。（2）瞬變非周期信號(hào)瞬變非周期信號(hào)是指除準(zhǔn)周期信號(hào)以外的非周期信號(hào)。圖2-19瞬變非周期信號(hào)1．傅里葉變換從傅里葉級(jí)數(shù)到傅里葉變換

若將非周期信號(hào)看作是周期信號(hào)T→∞的極限情況，非周期信號(hào)就可以表示為

以周期矩形脈沖為例，當(dāng)T→∞時(shí)，周期信號(hào)就變成單脈沖信號(hào)的非周期信號(hào)。隨著T的增大，離散譜線間隔

就變窄；當(dāng)T→∞，→0時(shí)，離散譜就變成了連續(xù)譜。2．傅里葉變換與非周期信號(hào)的頻譜非周期信號(hào)的頻譜具有兩大特點(diǎn)：連續(xù)性密度性

圖2-20非周期信號(hào)的幅值譜密度【例2.2.1】求圖2-21（a）所示的單個(gè)矩形脈沖的頻譜，其中(a)門函數(shù)；(b)門函數(shù)的頻譜；(c)幅度譜；(d)相位譜F(jw)wt2pt4pt2pt－4pt－(b)ogt(t)t|ó2|ó2￡-1(a)F(w)wt2pt4pt(c)2pt－4pt－o(w)wp2pt4pt(d)2pt－4pt－o￡-pjo3．傅里葉變換的性質(zhì)

3．傅里葉變換的性質(zhì)

（1）線性疊加

（2）對(duì)稱性

（3）脈沖展縮與頻帶變化（尺度變換）時(shí)域壓縮，頻域展寬；時(shí)域展寬，頻域壓縮。

（4）信號(hào)的延時(shí)與相位移動(dòng)（時(shí)移特性）即信號(hào)時(shí)延后，其幅度譜不變，各分量相位變化。

（5）信號(hào)的調(diào)制與頻譜搬移（調(diào)制定理）

（6）時(shí)域卷積定理

（7）頻域卷積定理例如則應(yīng)用：系統(tǒng)響應(yīng)的頻譜

即系統(tǒng)響應(yīng)的頻譜等于輸入信號(hào)頻譜F(

)與系統(tǒng)頻率特性H(

)的乘積。時(shí)域內(nèi)的卷積對(duì)應(yīng)為頻譜的相乘???h(t)H(

)f(t)y(t)=f(t)

h(t)F(

)Y(

)=F(

)H(

)4．幾種典型信號(hào)的頻譜（1）單位階躍信號(hào)的頻譜（2）單位沖激信號(hào)的頻譜（3）正（余）弦函數(shù)的頻譜（4）矩形脈沖的頻譜函數(shù)（a）矩形脈沖波形（b）矩形脈沖的頻譜（5）門函數(shù)頻譜函數(shù)的傅氏反變換（a）矩形脈沖波形（b）矩形脈沖的頻譜5．傅里葉變換應(yīng)用于通信系統(tǒng)（1）濾波①無失真?zhèn)鬏敓o失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)的幅頻特性及相頻特性圖2-26無失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)的幅頻特性及相頻特性②濾波器改變信號(hào)中各個(gè)頻率分量的相對(duì)大小，或者抑制，甚至全部濾除某些頻率分量的過程稱為濾波，完成濾波功能的系統(tǒng)稱為濾波器。根據(jù)濾波器通、阻帶所處的不同位置，可分為低通濾波器、高通濾波器和帶通濾波器等基本濾波器。③理想低通濾波器理想低通濾波器的沖激響應(yīng)（2）調(diào)制所謂調(diào)制，就是用一個(gè)信號(hào)（基帶信號(hào)也稱調(diào)制信號(hào)）去控制另一個(gè)信號(hào)（載波信號(hào)）的某個(gè)參量，從而產(chǎn)生已調(diào)制信號(hào)。①調(diào)幅，使載波的幅度隨著調(diào)制信號(hào)的大小變化而變化的調(diào)制方式。②調(diào)頻，使載波的瞬時(shí)頻率隨著調(diào)制信號(hào)的大小變化而變化的調(diào)制方式。③調(diào)相，使載波的相位隨著調(diào)制信號(hào)的大小變化而變化的調(diào)制方式。以模擬調(diào)幅中的抑制載波的雙邊帶調(diào)制為例（3）抽樣通常稱為抽樣角頻率。

隨機(jī)信號(hào)分析2.32.3.2

隨機(jī)過程的統(tǒng)計(jì)參數(shù)2.3.1

基本概念2.3.4

功率譜分析2.3.3

相關(guān)分析1．隨機(jī)過程基本概念2.3.1

隨機(jī)過程的基本特性可以從幅值域、時(shí)差域和頻率域進(jìn)行數(shù)學(xué)描述。主要的統(tǒng)計(jì)參數(shù)有均值、方差、均方值、概率密度函數(shù)、自相關(guān)函數(shù)、互相關(guān)函數(shù)、功率譜密度函數(shù)和互譜密度函數(shù)等。2．平穩(wěn)隨機(jī)過程平穩(wěn)隨機(jī)過程就是統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)不隨時(shí)間變化而改變的隨機(jī)過程。

3．各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程若從平穩(wěn)隨機(jī)過程中任取一樣本函數(shù)，如果該單一樣本在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的平均統(tǒng)計(jì)參數(shù)(時(shí)間平均)和所有樣本函數(shù)在某一時(shí)刻的平均統(tǒng)計(jì)參數(shù)(幾何平均)是一致的，則稱這樣的平穩(wěn)隨機(jī)過程為各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過程。1．均值、方差、均方值隨機(jī)過程的統(tǒng)計(jì)參數(shù)2.3.22．概率密度函數(shù)1．相關(guān)相關(guān)分析2.3.3相關(guān)系數(shù)2．自相關(guān)函數(shù)3．互相關(guān)函數(shù)1．功率譜密度函數(shù)功率譜分析2.3.42．互譜密度函數(shù)《課程名稱》課件第1章通信系統(tǒng)概述第2章信號(hào)分析第3章信道與噪聲第4章模擬調(diào)制第5章模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸?shù)?章數(shù)字基帶傳輸《通信原理》課件第7章數(shù)字調(diào)制第8章差錯(cuò)控制編碼第9章同步原理

3.1

信道概念及分類3.2

信道容量3.3

信道中的噪聲信道概念及分類3.13.1.2

信道分類3.1.1

信道概念信道概念3.1.1通俗地說，信道指以傳輸介質(zhì)為基礎(chǔ)的信號(hào)通路。具體地說，信道一般指由有線或無線電線路提供的信號(hào)通路。抽象地說，信道實(shí)質(zhì)是一段頻帶，允許信號(hào)通過，同時(shí)又給信號(hào)以限制和損害。信道特性的好壞直接影響通信系統(tǒng)的總特性信道特點(diǎn)信道的特點(diǎn)包括以下兩個(gè)方面：（1）通信系統(tǒng)重要的傳輸環(huán)節(jié)；（2）通信系統(tǒng)中噪聲的主要來源。信道分類3.1.2

根據(jù)信道的定義，如果信道僅是指信號(hào)的傳輸媒質(zhì)，這種信道稱為狹義信道；如果信道不僅是傳輸媒質(zhì)，而且包括通信系統(tǒng)中的一些轉(zhuǎn)換裝置，這種信道稱為廣義信道。信道的分類信道分類狹義信道1廣義信道23.1.2狹義信道

有線信道包括架空明線、對(duì)稱電纜、同軸電纜及光纖等。無線信道包括短波、地面微波接力、衛(wèi)星通信等。狹義信道是廣義信道十分重要的組成部分，通信效果的好壞，在很大程度上將依賴于狹義信道的特性。

有線信道明線雙絞線（對(duì)稱電纜）同軸電纜光導(dǎo)纖維明線概念：架空明線是指平行而相互絕緣的架空裸線線路。優(yōu)點(diǎn)：傳輸損耗低缺點(diǎn)：易受氣候和天氣的影響，并且對(duì)外界噪聲干擾較敏感。明線現(xiàn)已逐步淘汰。雙絞線概念：雙絞線由兩根彼此絕緣的銅線組成，這兩根線按照規(guī)則的螺線狀絞合在一起（也稱為對(duì)稱電纜）。絞合目的：將線對(duì)絞合起來是為了減輕同一根電纜內(nèi)的相鄰線對(duì)之間的串?dāng)_，且相鄰線對(duì)通常具有不同的絞合長(zhǎng)度。雙絞線實(shí)物及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

雙絞線雙絞線又分為非屏蔽雙絞線UTP和屏蔽雙絞線STP。除某些特殊場(chǎng)合(如受電磁輻射嚴(yán)重、對(duì)傳輸質(zhì)量要求較高等)在布線中使用STP外，一般情況下我們都采用UTP。

UTP與STPUTPSTPUTP分類3類：3類UTP用于傳統(tǒng)電話線，另外還用于10Mbps以太網(wǎng)，是早期網(wǎng)絡(luò)中重要的傳輸介質(zhì)4類：4類UTP因標(biāo)準(zhǔn)的推出比3類晚，而傳輸性能與3類UTP相比并沒有提高多少，所以一般較少使用5類：五類UTP因價(jià)廉質(zhì)優(yōu)而成為快速以太網(wǎng)(100Mbps)的首選介質(zhì)超5類：超五類UTP的用武之地是千兆位以太網(wǎng)(1000Mbps)。各類非屏蔽雙絞線電氣特性電纜類型數(shù)據(jù)速率（Mbit/s）用途1類UTP2.4模擬電話線/數(shù)字電話線2類UTP4數(shù)字電話線/ISDN和T1線路3類UTP164Mbit/s令牌環(huán)網(wǎng)、10BAST-T以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸、ISDN數(shù)字話音線路4類UTP2016Mbit/s令牌環(huán)網(wǎng)和10BAST-T以太網(wǎng)5類UTP10016Mbit/s以上令牌環(huán)網(wǎng)、10～100Mbit/s以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸6類UTP55016Mbit/s以上令牌環(huán)網(wǎng)、100Mbit/s以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸、600Mbit/s以上的全息圖像7類UTP1000吉比特以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸8類UTP1000吉比特以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸9類UTP1000010吉比特以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸雙絞線優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：由于其結(jié)構(gòu)上的雙絞特點(diǎn)，與外界間相互干擾小（抗電磁干擾）；帶寬較寬，傳輸特性比較穩(wěn)定。缺點(diǎn)：雙絞線的傳輸損耗比明線大得多。同軸電纜概念：同軸電纜由同軸的兩個(gè)導(dǎo)體構(gòu)成，外導(dǎo)體是一個(gè)圓柱形的空管（在可彎曲的同軸電纜中，它可以由金屬絲編織而成），內(nèi)導(dǎo)體是金屬線（芯線）。同軸電纜分類50歐姆的細(xì)纜：細(xì)纜（基帶同軸電纜）用于基帶信號(hào)傳輸，主要用于數(shù)字信號(hào)傳輸系統(tǒng)。

75歐姆的粗纜：粗纜（寬帶同軸電纜）用于寬帶信號(hào)傳輸，可以用于數(shù)字/模擬信號(hào)傳輸系統(tǒng)，如CATV有線電視信號(hào)傳輸，能夠同時(shí)傳輸幾百套電視節(jié)目。

同軸電纜實(shí)物同軸電纜優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：與外界間相互干擾?。ㄍ鈱?dǎo)體接地，屏蔽作用）；帶寬大。缺點(diǎn)：成本較高（與雙絞線比較）。光纖概念：光導(dǎo)纖維(簡(jiǎn)稱光纖)是光纖通信系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)。是一種纖細(xì)（2~125μm）柔韌能夠傳導(dǎo)光線的介質(zhì)（光導(dǎo)纖維），以光波作為載波的信道。結(jié)構(gòu)：光纖呈圓柱形，由纖芯、包層和護(hù)套三部分組成。光纖實(shí)物內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖光纖優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：低傳輸損耗（長(zhǎng)距離無中繼），高帶寬（容量大），抗干擾能力強(qiáng)等。缺點(diǎn)：成本較高（完整系統(tǒng)），部分器件技術(shù)問題尚需解決。無線信道無線信道主要由無線電波和光波作為傳輸載體。光波：在光波中，紅外線、激光是常用的信號(hào)載體。短距離：紅外線。如電視機(jī)遙控器。遠(yuǎn)距離：光波?？捎糜诮ㄖ镏g的局域網(wǎng)連接。無線電波：絕大多數(shù)無線通信都采用無線電波作為信號(hào)傳輸?shù)妮d體。無線電波頻率資源劃分表幾種主要無線信道短波地面微波接力衛(wèi)星通信短波短波是指頻率為3～30MHz的無線電波。短波的基本傳播途徑有兩個(gè)：一個(gè)是地波，一個(gè)是天波。短波的主要傳播途徑是天波。

地球大氣層的結(jié)構(gòu)對(duì)流層：地面上0~10km平流層：約10～60km電離層：約60～600km地面對(duì)流層平流層電離層10km60km0km對(duì)流層地球0~10km電離層60~600km平流層電磁波傳播：地波、天波、視距傳播多徑傳播多徑傳播：電波經(jīng)由不同的路徑到達(dá)接收點(diǎn)。多徑傳播有以下幾種形式:(1)電波從電離層的一次反射和多次反射；

(2)電離層反射區(qū)高度所形成的細(xì)多徑；

(3)地球磁場(chǎng)引起的尋常波和非尋常波；

(4)電離層不均勻性引起的散射現(xiàn)象。

圖3-16多徑形式示意圖

(a)一次反射和兩次反射；(b)反射區(qū)高度不同；

(c)尋常波與非尋常波；(d)散射現(xiàn)象

短波優(yōu)缺點(diǎn)、應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：抗毀能力和自主通信能力強(qiáng)；在山區(qū)、戈壁、海洋等地區(qū)，主要依靠短波；運(yùn)行成本低。缺點(diǎn)：穩(wěn)定性較差，噪聲較大。應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于電報(bào)、電話、低速傳真通信和廣播等方面。地面微波接力概念：由于微波是按照近似直線的方式進(jìn)行傳播的，如果兩個(gè)站點(diǎn)間相距太遠(yuǎn)，那么地球本身就會(huì)阻礙電磁的傳輸，因此在中間每隔一段距離就需要安裝一個(gè)中繼器來使電磁波傳輸?shù)酶h(yuǎn)。中繼距離：中繼器間的距離大約與站高的平方根成正比，如果站高為100m，則中繼器之間的距離可以約為80km（距離一般在50～100km之間）。

地面微波接力傳輸?shù)孛嫖⒉ń恿?yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：容量大；質(zhì)量高；投資小。缺點(diǎn)：容易失真。易受環(huán)境因素影響。安全性差。

維護(hù)難度大。應(yīng)用：傳輸電話、電報(bào)、圖像、數(shù)據(jù)等信息。

衛(wèi)星通信人造衛(wèi)星中繼信道可視為無線電中繼信道的一種特殊形式。衛(wèi)星中繼信道由通信衛(wèi)星、地球站、上行線路及下行線路構(gòu)成。同步衛(wèi)星離地面高度為35860km。衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信優(yōu)缺點(diǎn)、應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：傳輸距離遠(yuǎn)；覆蓋地域廣；傳播穩(wěn)定可靠；傳輸容量大。缺點(diǎn)：技術(shù)要求高；一次性投入大。應(yīng)用：目前廣泛用來傳輸多路電話、電報(bào)、數(shù)據(jù)和電視。缺點(diǎn)衛(wèi)星發(fā)射和控制技術(shù)復(fù)雜地球兩極地區(qū)為通信盲區(qū)，地球高緯度地區(qū)通信效果不好存在星蝕和日凌中斷衛(wèi)星使用壽命短，可靠性要求高傳輸延遲大，回波干擾往返傳播延遲約為0.54s

星蝕和日凌中斷地球太陽(yáng)地球太陽(yáng)

當(dāng)?shù)厍蛱幱谛l(wèi)星與太陽(yáng)之間時(shí)，地球把陽(yáng)光遮擋，此時(shí)衛(wèi)星的太陽(yáng)能電池不能正常工作，星載電池只能維持衛(wèi)星自轉(zhuǎn)而不能支持轉(zhuǎn)發(fā)器正常工作，這種現(xiàn)象造成的通訊中斷稱為星蝕。每年春分、秋分時(shí)，地球、衛(wèi)星、太陽(yáng)在同一直線上。當(dāng)衛(wèi)星在地球與太陽(yáng)之間時(shí)，地球上的小站在接收衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，受到太陽(yáng)輻射的影響，使通訊中斷，此現(xiàn)象稱為日凌。常用傳輸介質(zhì)的比較廣義信道通信系統(tǒng)中，凡信號(hào)經(jīng)過的一切通道統(tǒng)稱為廣義信道。

廣義信道不但包括傳輸媒介，還包括饋線、天線、調(diào)制/解調(diào)器、編碼/譯碼器等各種形式的轉(zhuǎn)換、耦合等設(shè)備。廣義信道主要用于通信系統(tǒng)性能分析。

廣義信道從消息傳輸?shù)挠^點(diǎn)分析問題，把信道范圍擴(kuò)大了。其意義在于僅關(guān)注傳輸結(jié)果，不關(guān)心傳輸過程，使通信系統(tǒng)模型及其分析大為簡(jiǎn)化。

廣義信道分類廣義信道通常可分為調(diào)制信道和編碼信道兩大類。調(diào)制信道概念：調(diào)制信道是指從調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入端的所有電路設(shè)備和傳輸介質(zhì)，調(diào)制信道主要用來研究模擬通信系統(tǒng)的調(diào)制、解調(diào)問題，故調(diào)制信道又可稱為連續(xù)（信號(hào)）信道。調(diào)制信道中傳輸?shù)氖且颜{(diào)信號(hào)，為模擬信道。編碼信道概念：編碼信道的范圍是從編碼器輸出端至譯碼器輸入端，編碼器的輸出和譯碼器的輸入都是數(shù)字序列，故編碼信道又稱為離散信道。主要用于研究數(shù)字通信系統(tǒng)。編碼信道中傳輸?shù)氖且丫幮盘?hào)，為數(shù)字信道。信道模型調(diào)制信道模型1編碼信道模型23.1.3調(diào)制信道模型

調(diào)制信道對(duì)信號(hào)的影響是由信道的特性及外界干擾造成的，可以用一個(gè)二對(duì)端（或多對(duì)端）的時(shí)變線性網(wǎng)絡(luò)來表示

。圖3-9調(diào)制信道模型調(diào)制信道模型時(shí)變線性網(wǎng)絡(luò)圖3.2.2調(diào)制信道模型加性干擾乘性干擾調(diào)制信道模型恒參信道：當(dāng)k(t)=常數(shù)時(shí)，稱為恒參信道，例如，同軸電纜。隨參信道：當(dāng)k(t)

常數(shù)，稱為隨參信道，例如，移動(dòng)蜂窩網(wǎng)通信信道。恒參信道恒參信道指信道的乘性干擾k(t)隨時(shí)間緩變或不變，可以等效為線性時(shí)不變網(wǎng)絡(luò)。各種有線信道和部分無線信道，如衛(wèi)星通信鏈路信道，微波中繼鏈路信道、中長(zhǎng)波、地面波傳播信道都屬于恒參信道。若信道特性為h(t)，則輸出信號(hào)可表示為

信號(hào)無失真?zhèn)鞑l件要使任意一個(gè)信號(hào)通過線性網(wǎng)絡(luò)不產(chǎn)生波形失真，網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性應(yīng)該具備以下兩個(gè)理想條件：系統(tǒng)函數(shù)的幅頻特性H(ω)是一個(gè)不隨頻率變化的常數(shù)。系統(tǒng)函數(shù)的相頻特性φ(ω)為一過原點(diǎn)的直線，即群時(shí)延為常數(shù)。網(wǎng)絡(luò)的傳輸系統(tǒng)函數(shù)信號(hào)無失真?zhèn)鞑l件兩種失真及其影響（1）幅頻失真也稱為頻率失真，使信號(hào)的不同頻率分量受到不同衰減，從而導(dǎo)致信號(hào)波形失真。（2）相頻失真也稱群時(shí)延失真，使信號(hào)的不同頻率分量產(chǎn)生不同的時(shí)延，從而導(dǎo)致信號(hào)波形失真。（1）幅頻失真圖3.3.9典型音頻電話信道的衰耗－頻率特性曲線35008002000280030006(a)0300A(f)/dB

3020100120024003600f/Hz(b)A(f)/dBf/Hz（2）相頻失真wt

(w)O理想特性j(w)Ow理想特性圖3.3.11典型音頻電話信道的相頻特性及群時(shí)延－頻率特性隨參信道隨參指信道的乘性干擾k(t)隨時(shí)間快變化，如短波電離反射、超短波流星余跡散射、多徑效應(yīng)和選擇性衰落均屬于變參信道。表達(dá)式頻率選擇性衰落：信號(hào)中不同頻率成分受到不同程度的衰減，結(jié)果是引起信號(hào)波形失真。編碼信道模型編碼信道是包括調(diào)制信道、調(diào)制器以及解調(diào)器的信道，主要研究信道對(duì)所傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)的產(chǎn)生影響。編碼信道所關(guān)心的是：在經(jīng)過信道傳輸之后數(shù)字信號(hào)是否出現(xiàn)差錯(cuò)以及出現(xiàn)差錯(cuò)的可能性有多少。編碼信道對(duì)信號(hào)的影響則是一種數(shù)字序列的變換，因此編碼信道可以用轉(zhuǎn)移概率（條件概率）來描述。

二進(jìn)制編碼信道模型編碼信道模型可以用數(shù)字的轉(zhuǎn)移概率來描述正確轉(zhuǎn)移概率錯(cuò)誤轉(zhuǎn)移概率二進(jìn)制編碼信道模型概率關(guān)系：編碼信道分類編碼信道分為無記憶信道和有記憶信道。在編碼信道中，若數(shù)字信號(hào)的差錯(cuò)是獨(dú)立的，也就是數(shù)字信號(hào)的前一個(gè)碼元差錯(cuò)對(duì)后面的碼元無影響，稱此信道為無記憶信道。如果前一碼元的差錯(cuò)影響到后面碼元，這種信道稱為有記憶信道。信道容量3.23.2.2

離散信道信道容量3.2.1

連續(xù)信道信道容量信道容量概念信道容量是信道的極限傳輸能力，即信道能夠傳送信息的最大傳輸速率。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

C=maxR信道可以分為：連續(xù)信道（調(diào)制信道）離散信道（編碼信道）

連續(xù)信道信道容量3.2.1香農(nóng)公式：假設(shè)連續(xù)信道的加性高斯白噪聲功率為N（W），信道的帶寬為B（Hz），信號(hào)功率為S（W），則該信道的信道容量為:香農(nóng)公式關(guān)于香農(nóng)公式，須注意以下三點(diǎn)：信噪比S/N為實(shí)際比值，而不是dB；信道容量C的單位是b/s，而不是波特（碼元/秒）；信道容量三要素：信道帶寬B、噪聲單邊功率譜密度n0和信號(hào)功率S，信道容量和這三要素有密切關(guān)系。信道容量與三要素的關(guān)系1）給定、，增大信號(hào)功率，則信道容量也增加，若信號(hào)功率趨于無窮大，則信道容量也趨于無窮大。2）給定、，減小噪聲功率譜密度，則信道容量增加，對(duì)于無噪信道即，信道容量趨于無窮大。3）給定、，增加信道帶寬，則信道容量也增加，但當(dāng)帶寬趨于無窮大時(shí)，信道容量存在極限值:信道容量和帶寬的關(guān)系信道容量四個(gè)結(jié)論（1）當(dāng)給定B、S/N時(shí)，信道的極限傳輸能力(信道容量)C即確定。（2）當(dāng)信道容量C一定時(shí)，帶寬B和信噪比S/N之間可以互換。（3）增加信道帶寬B并不能無限制地增大信道容量。（4）信道容量C是信道傳輸?shù)臉O限速率時(shí)，由于，I為信息量，T為傳輸時(shí)間。連續(xù)信道信道容量例題1設(shè)模擬電話信道帶寬為3.4KHZ，信道上只存在加性噪聲；（1）若信道的輸出信噪比為30dB，求該信道的最大信息傳輸速率；（2）若要在該信道中傳輸33.6kb/s的數(shù)據(jù)，試求接收端要求的最小信噪比為多少。連續(xù)信道信道容量例題2

某一待傳輸?shù)膱D片含800×600個(gè)像素，各像素間統(tǒng)計(jì)獨(dú)立，每像素灰度等級(jí)為8級(jí)（等概率出現(xiàn)），要求用3s傳送該圖片，且信道輸出端的信噪比為30dB，試求傳輸系統(tǒng)所要求的最小信道帶寬。練習(xí)

每幀電視圖像可以大致認(rèn)為由30萬(wàn)個(gè)像素組成。對(duì)于一般要求的對(duì)比度，每一像素大約取10個(gè)可辨別的亮度電平（例如對(duì)應(yīng)黑色、深灰色、淺灰色、白色等）?，F(xiàn)假設(shè)對(duì)于任何像素，10個(gè)亮度電平是等概率出現(xiàn)的，每秒發(fā)送30幀圖像，還已知，信道中的干擾為加性高斯白噪聲，并且為了滿意地重現(xiàn)圖像，要求信道中信噪比為30dB。計(jì)算傳輸上述電視圖像信號(hào)所需的信道帶寬。

離散信道信道容量奈奎斯特準(zhǔn)則：頻帶寬度為B（Hz）的無噪聲數(shù)字信道，所能傳輸?shù)男盘?hào)的最高碼元速率為2B波特（Baud），則最大信息速率3.2.2式中N為碼元符號(hào)所能取得離散值個(gè)數(shù)，即N進(jìn)制。離散信道信道容量例題1

設(shè)現(xiàn)有一帶寬為3000Hz的無噪聲數(shù)字信道，用于傳輸16進(jìn)制數(shù)據(jù)信號(hào)，請(qǐng)計(jì)算該信道的信道容量。離散信道信道容量例題2

某一無噪聲數(shù)字信道，系統(tǒng)帶寬為500Hz,信道容量是3000b/s，求該信道傳輸符號(hào)的進(jìn)制數(shù)。練習(xí)1、設(shè)數(shù)字信道的信道帶寬為1000HZ，采用8進(jìn)制傳輸，計(jì)算無噪聲時(shí)信道容量。2、設(shè)數(shù)字信道的信道容量為24kbit/s，采用四進(jìn)制傳輸，則無噪聲時(shí)的數(shù)字信道的帶寬是（）

A.12KHzB.6KHzC.48KHzD.24KHz

練習(xí)1、已知模擬信道的頻帶寬度為3000HZ，信噪比S/N=20dB，求信道容量。2．設(shè)帶寬為4000Hz的模擬信道，只存在加性高斯白噪聲，如果信號(hào)噪聲功率比為100，則該信道的傳輸容量是（）

A.26.6KHzB.8KHzC.4KHzD.53.2KHz信道中的噪聲3.3噪聲分類噪聲來源常見噪聲噪聲來源信道中加性噪聲的來源，一般可以分為三方面：人為噪聲自然噪聲內(nèi)部噪聲

噪聲分類單頻噪聲脈沖噪聲起伏噪聲

常見噪聲

白噪聲：在通信系統(tǒng)中，經(jīng)常碰到的噪聲之一就是白噪聲。所謂白噪聲是指它的功率譜密度函數(shù)在整個(gè)頻域內(nèi)是常數(shù)，即服從均勻分布。圖3-13白噪聲的功率譜密度和自相關(guān)函數(shù)常見噪聲

高斯白噪聲：在實(shí)際信道中，另一種常見噪聲是高斯噪聲。所謂高斯噪聲是指它的概率密度函數(shù)服從高斯分布（即正態(tài)分布）的一類噪聲。其一維概率密度用數(shù)學(xué)式表示如式3-13所示。式中，為噪聲的數(shù)學(xué)期望值，也就是均值；為噪聲的方差。

本章小結(jié)1、信道概念及分類2、信道容量3、噪聲5.0引言5.1脈沖編碼調(diào)制（PCM）5.2增量調(diào)制（）5.3時(shí)分復(fù)用（TDM）

第5章模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸5.0引言模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸系統(tǒng)模擬信源模/數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器模擬信宿A/D轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換器語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)字化叫做語(yǔ)音編碼圖像信號(hào)的數(shù)字化叫做圖像編碼語(yǔ)音編碼的分類波形編碼是直接把時(shí)域波形變換為數(shù)字代碼序列，比特率通常在16kb/s～64kb/s范圍內(nèi)，接收端重建信號(hào)的質(zhì)量好。（PCM、ADPCM、DM）參量編碼是利用信號(hào)處理技術(shù)，提取語(yǔ)音信號(hào)的特征參量，再變換成數(shù)字代碼，其比特率在4.8kb/s以下，但接收端重建(恢復(fù))信號(hào)的質(zhì)量不夠好。（LPC）

混合編碼是介于波形編碼和參量編碼之間的一種編碼，即在參量編碼的基礎(chǔ)上,引入了一定的波形編碼的特征,來達(dá)到改善自然度的目的,其比特率在4.8kb/s～16kb/s。（RPE－LPC）5.1脈沖編碼調(diào)制（PCM）PCM是模擬信號(hào)數(shù)字化的一種具體方法，它包括取樣、量化和編碼三個(gè)步驟。012345678設(shè)置的量化電平0.63.62.80.61.74.67.50.51.52.53.54.55.56.57.5量化值二進(jìn)制代碼PCM碼元波形0.53.52.50.51.54.57.5000011010000010100111圖5.2取樣、量化、編碼過程示意圖5.1.1取樣取樣:將時(shí)間上連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為時(shí)間離散而幅度上連續(xù)的樣值序列（PAM）。1．低通信號(hào)的取樣定理

一個(gè)頻帶限制在內(nèi)的連續(xù)信號(hào)m(t)，如果取樣速率大于或等于，則可以由樣值序列無失真地重建原始信號(hào)m(t)。

（1）m(t)是低通信號(hào)，最高頻率為；（2）取樣速率，的單位為次/秒，有時(shí)也被稱為取樣頻率，其單位為Hz；（3）本書討論的是等間隔取樣，也稱為均勻取樣。

注意奈奎斯特取樣間隔

奈奎斯特取樣速率2．實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意的問題(1)是理想周期性沖激脈沖序列，實(shí)際不可能實(shí)現(xiàn)，一般用幅度有限、寬帶很窄的脈沖代替(2)實(shí)際中重建濾波器非理想LPF，應(yīng)有，一般取(3)實(shí)際信號(hào)波形時(shí)間受限而不是頻帶受限，應(yīng)對(duì)預(yù)濾波，濾除以上的少量頻率成份，稱為抗混疊濾波器。一般語(yǔ)音信號(hào)的頻率在300－3400Hz的范圍，實(shí)際中，一般取抽樣頻率8000Hz。5.1.2量化1．量化及量化噪聲

量化：用預(yù)先規(guī)定的有限個(gè)電平來表示取樣值量化電平：預(yù)先規(guī)定的電平

量化臺(tái)階：相鄰兩個(gè)量化電平之間的間隔

（1）量化將模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)。（2）量化電平與取樣值之間的差稱為量化誤差，稱為量化噪聲

均勻量化信噪比隨信號(hào)電平的減小而下降。小功率信號(hào)的信噪比非常小，達(dá)不到要求。而且小功率信號(hào)的出現(xiàn)的概率大，應(yīng)照顧小信號(hào)。為了提高小信號(hào)的量化信噪比，必須減小小功率信號(hào)的量化間隔。而要保證編碼位數(shù)不變，又必須增大大信號(hào)的量化間隔，減小大信號(hào)的量化信噪比（但仍滿足要求）。這就是非均勻量化的基本思想。非均勻量化的實(shí)現(xiàn)方法：（1）壓縮+均勻量化（壓擴(kuò)特性）（2）直接進(jìn)行非均勻量化（A律13折線）壓縮與擴(kuò)張的示意圖（1）壓縮+均勻量化

μ律(北美、日本）A律（中國(guó)、歐洲）（2）直接進(jìn)行非均勻量化A律13折線輸入x輸出y11/82/83/84/85/86/87/815.1.3編碼量化電平編號(hào)自然二進(jìn)制碼折疊二進(jìn)制碼格雷碼0000001110000100010110000120010010100113001101000010401000011011050101001001116011000010101701110000010081000100011009100110011101101010101011111110111011111012110011001010131101110110111411101110100115111111111000PCM8位碼極性碼段落碼段內(nèi)碼C1C2C3C4C5C6C7C813折線編碼Q=256段號(hào)段落碼10002001301040115100610171108111段號(hào)段內(nèi)碼100002000130010400115010060101701108011191000101001111010121011131100141101151110161111段落采用非均勻量化，段內(nèi)采用均勻量化，共8位，即Q=28=256。最小量化臺(tái)階表5-2-113折線量化時(shí)正向八段的起止電平及量化臺(tái)階第1段第2段第3段第4段第5段第6段第7段第8段起電平01632641282565121024止電平16326412825651210242048量化臺(tái)階248163264例5.1.1設(shè)輸入電話信號(hào)抽樣值的歸一化動(dòng)態(tài)范圍在-1至+1之間，將此動(dòng)態(tài)范圍劃分為4096個(gè)量化單位，即將1/2048作為1個(gè)量化單位。當(dāng)輸入抽樣值為+1270時(shí)，試按照A律13折線特性編碼，并求量化誤差。練習(xí)1、輸入的抽樣值為＋635⊿，按照A律13折線PCM編碼，寫出8位編碼并計(jì)算量化誤差。

2、輸入的抽樣值為＋968⊿，按照A律13折線PCM編碼，寫出8位編碼并計(jì)算量化誤差。

3、輸入的抽樣值為＋1060⊿，按照A律13折線PCM編碼，寫出8位編碼并計(jì)算量化誤差。例5.1.2設(shè)某一電平的A律13折PCM編碼為11110011，求該電平的量化數(shù)值（歸一化）。5.2增量調(diào)制（ΔM）增量調(diào)制簡(jiǎn)稱?M或DM，它是繼PCM后出現(xiàn)的又一種模擬信號(hào)數(shù)字傳輸?shù)姆椒?。PCM中，代碼表示樣值本身的大小，所需碼位數(shù)較多，導(dǎo)致編譯碼設(shè)備復(fù)雜；而在?M中，它只用一位編碼表示相鄰樣值的相對(duì)大小，從而反映抽樣時(shí)刻波形的變化趨勢(shì)，而與樣值本身的大小無關(guān)。?M與PCM編碼方式相比具有編譯碼設(shè)備簡(jiǎn)單，低比特率時(shí)的量化信噪比高，抗誤碼特性好等優(yōu)點(diǎn)。5.2.1.簡(jiǎn)單增量調(diào)制

基本思想對(duì)于語(yǔ)音信號(hào)，如果抽樣速率很高，那么相鄰樣點(diǎn)之間的幅度變化不會(huì)很大，相鄰抽樣值的相對(duì)大小（差值）同樣能反映模擬信號(hào)的變化規(guī)律。m(t)代表時(shí)間連續(xù)變化的模擬信號(hào)，我們可以用一個(gè)時(shí)間間隔為?t，相鄰幅度差為+

或-

的階梯波形m

(t)來逼近它。只要?t足夠小，即抽樣速率fs=(1/?t)

足夠高，且

足夠小，則階梯波m

(t)可近似代替m(t)。

量化臺(tái)階圖7-9增量編碼波形示意圖

階梯波近似：“1”表示上升一個(gè)量化臺(tái)階，“0”表示下降一個(gè)量化臺(tái)階

斜變波近似：“1”表示正斜率，“0”

表示負(fù)斜率5.2.2簡(jiǎn)單增量調(diào)制的量化噪聲

(b)過載量化誤差(a)一般量化誤差量化臺(tái)階σ最大跟蹤斜率無過載條件⊿M采樣速率典型值為16kHz，32kHz，通信質(zhì)量不如PCM

5.2.3自適應(yīng)增量調(diào)制量化臺(tái)階

的選擇：采用大，避免過載，但量化噪聲增大采用小，降低量化噪聲功率，但會(huì)出現(xiàn)過載根據(jù)信號(hào)斜率的變化自動(dòng)改變臺(tái)階：當(dāng)信號(hào)變化快時(shí)，用大臺(tái)階；當(dāng)信號(hào)變化慢時(shí)，用小臺(tái)階；既能避免過載的發(fā)生又能減小一般量化噪聲。5.2.4PCM和

M的比較

PCM和?M都是模擬信號(hào)數(shù)字化的基本方法。PCM是對(duì)樣值本身編碼，?M是對(duì)相鄰樣值的差值編碼。這是?M與PCM的本質(zhì)區(qū)別。(1)抽樣速率

PCM系統(tǒng)中的抽樣速率fs

是根據(jù)抽樣定理來確定的。若信號(hào)的最高頻率為fH

，則fs

2fH

。?M系統(tǒng)的抽樣速率不能根據(jù)抽樣定理來確定。在保證不發(fā)生過載，達(dá)到與PCM系統(tǒng)相同的信噪比時(shí)，?M的抽樣速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于奈奎斯特速率。(2)量化信噪比在相同的信道帶寬（即相同的數(shù)碼率fb

）條件下：在低數(shù)碼率時(shí)，?M性能優(yōu)越；在編碼位數(shù)多，碼率較高時(shí)，PCM性能優(yōu)越。(3)

抗誤碼性能增量調(diào)制的抗誤碼性能好，能工作于誤碼率為10-2~10-3的信道中；而PCM要求誤比特率通常為10-4~10-6。(4)

編譯碼設(shè)備增量調(diào)制的編譯碼器比PCM簡(jiǎn)單。5.3時(shí)分復(fù)用及PCM幀結(jié)構(gòu)

圖7–403路時(shí)分復(fù)用波形(a)第1路；(b)第2路；(c)第3路；(d)3路合成的波形圖7-13PCM幀結(jié)構(gòu)16×125us=2ms幀周期:125us幀長(zhǎng)度：路時(shí)隙寬度：每路的數(shù)碼率:復(fù)幀周期：256bit3.9us、8bit幀數(shù)碼率:PCM的高次群

本章小結(jié)掌握脈沖編碼調(diào)制PCM理解?

M的原理掌握時(shí)分復(fù)用及PCM幀結(jié)構(gòu)重點(diǎn)：PCM編碼時(shí)分復(fù)用難點(diǎn)：量化PCM編碼6.1數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)組成6.2數(shù)字基帶傳輸碼型及功率譜特性

6.3無碼間干擾的基帶傳輸系統(tǒng)6.4數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)性能及處理第6章數(shù)字基帶傳輸序言（一）數(shù)字基帶信號(hào)數(shù)字基帶傳輸（二）研究數(shù)字基帶傳輸?shù)囊饬x

（一）數(shù)字基帶信號(hào)數(shù)字基帶傳輸

來自數(shù)據(jù)終端的原始數(shù)據(jù)信號(hào)，如計(jì)算機(jī)輸出的二進(jìn)制序列，或者是來自模擬信號(hào)經(jīng)數(shù)字化處理后的PCM碼組等都是數(shù)字信號(hào)。這些信號(hào)往往包含豐富的低頻分量，甚至直流分量，因而稱之為數(shù)字基帶信號(hào)。

在某些具有低通特性的有線信道中，特別是傳輸距離不太遠(yuǎn)的情況下，數(shù)字基帶信號(hào)可以直接傳輸，我們稱之為數(shù)字基帶傳輸。而大多數(shù)信道，如各種無線信道和光信道，則是帶通型的，數(shù)字基帶信號(hào)必須經(jīng)過載波調(diào)制，把頻譜搬移才能在信道中傳輸，我們把這種傳輸稱為數(shù)字頻帶傳輸（數(shù)字調(diào)制）。

（二）研究數(shù)字基帶傳輸?shù)囊饬x

目前，雖然在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合，數(shù)字基帶傳輸不如頻帶傳輸那樣廣泛，但對(duì)于基帶傳輸系統(tǒng)的研究仍是十分有意義的。一是因?yàn)樵诶脤?duì)稱電纜構(gòu)成的近程數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)廣泛采用了這種傳輸方式；二是因?yàn)閿?shù)字基帶傳輸中包含頻帶傳輸?shù)脑S多基本問題，也就是說，基帶傳輸系統(tǒng)的許多問題也是頻帶傳輸系統(tǒng)必須考慮的問題；三是因?yàn)槿魏我粋€(gè)采用線性調(diào)制的頻帶傳輸系統(tǒng)可等效為基帶傳輸系統(tǒng)來研究。

圖6-1數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)

6.1數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成基帶傳輸系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖6-1所示。它主要由信道信號(hào)形成器、信道、接收濾波器和抽樣判決器組成。為了保證系統(tǒng)可靠有序地工作，還應(yīng)有同步系統(tǒng)。

agedcbf圖4-2基帶系統(tǒng)各點(diǎn)波形示意圖產(chǎn)生誤碼的原因：一是信道加性噪聲；二是基帶系統(tǒng)傳輸總特性（包括收、發(fā)濾波器和信道的特性）不理想引起的波形延遲、展寬、拖尾等畸變，使碼元之間相互串?dāng)_。此時(shí)，實(shí)際抽樣判決值不僅有本碼元的值，還有其他碼元在該碼元抽樣時(shí)刻的串?dāng)_值及噪聲。顯然，接收端能否正確恢復(fù)信息，在于能否有效地抑制噪聲和減小碼間串?dāng)_，無碼間干擾傳輸正是本章討論的重點(diǎn)。

6.2數(shù)字基帶傳輸碼型和功率譜特性

6.2.1數(shù)字基帶信號(hào)的基本碼型

數(shù)字基帶信號(hào)用數(shù)字信息的電脈沖表示。數(shù)字信息的表示形式稱為數(shù)字基帶信號(hào)的碼型，相應(yīng)的電脈沖形狀稱為數(shù)字基帶信號(hào)的波形。數(shù)字基帶信號(hào)的波形有很多，常見的有矩形脈沖、三角波、高斯脈沖和升余弦脈沖等。最常用的是矩形脈沖，因?yàn)榫匦蚊}沖易于形成和變換。數(shù)字基帶信號(hào)常見的碼型

1.單極性不歸零碼(NRZ)2.雙極性不歸零碼(BNRZ)3.單極性歸零碼(RZ)4.雙極性歸零碼(BRZ)5.差分碼

（相對(duì)碼）6.AMI碼（傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼）7.HDB3碼（三階高密度雙極性碼）8.曼徹斯特及差分曼徹斯特碼應(yīng)用：電路內(nèi)部、近距離傳輸時(shí)設(shè)備之間、過渡碼型。01011001+E01.單極性不歸零碼(NRZ)(1)含有低頻和直流成分（一般有線信道低頻傳輸特性比較差）。(2)不能直接提取位定時(shí)信息。2.雙極性不歸零碼（BNRZ)01100101+E-E(1)

不含直流成分，不需要接地的電纜來傳輸。(2)出現(xiàn)連0或連1時(shí)，不能提取位定時(shí)信息。應(yīng)用：

V系列接口和RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)。3.單極性歸零碼（RZ）01011001+E0Tτ占空比可直接提取位定時(shí)信息。帶寬比不歸零碼帶寬要寬。

正向脈沖表示“1”，負(fù)向脈沖表示“0”。正向脈沖和負(fù)向脈沖都在碼元間隔時(shí)間內(nèi)返歸到零。01011001+E-E4.雙極性歸零碼（BRZ）“1”“0”等概時(shí)，無直流分量攜帶豐富的定時(shí)信息

用相鄰脈沖的極性變化與否來表示二進(jìn)制碼元“1”或“0。例如：“1”-相鄰碼元電平發(fā)生改變，“0”-相鄰碼元電平不改變。+E01