通信原理复习课.ppt

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1、第一章 通信概论通信系统模型通信系统分类通信方式信息量与熵通信系统的主要性能指标1.1 通信系统模型模拟 模拟 模拟数字 模拟 数字数字 数字 数字模拟 数字 模拟信源发送设备信道接收设备信宿调制器解调器编码器解码器第四章 模拟调制系统第六章 数字调制系统第五章 数字基带传输系统第七章 模拟信号的数字传输噪声1.2 通信系统分类按消息的物理特征分类按调制方式分类按信号特征分类按传输媒介分类按信号复用方式分类 电话通信系统 图像通信系统 数据通信系统基带传输系统频带传输系统模拟通信系统数字通信系统有线通信系统无限通信系统时分复用系统频分复用系统码分复用系统1.3 通信方式对于点与点之间的通信，按

2、消息传送的方向与时间的关系，通信方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信三种方式。发端收端信道发端信道收端发端收端信道信道发端发端收端收端在数字通信中，按照数字信号码元排列方法不同，有串行传输与并行传输之分。1.4 信息量与熵信息量：熵：含义：信源发出消息 所带来的信息量。含义：信源每发出一个消息平均带来的信息量。单位：a=2，bit；a=e，nat；a=10，hatle。单位：bit/字符1.5 通信系统的主要性能指标 通信系统的性能指标涉及有效性、可靠性、适通信系统的性能指标涉及有效性、可靠性、适应性、标准性、可维性、经济性等等。应性、标准性、可维性、经济性等等。有效性有效性和和可靠性可

3、靠性是两个主要指标，且互相矛盾。是两个主要指标，且互相矛盾。1.5.1 模拟通信系统的主要性能指标（速度）有效传输频带衡量（带宽性能）同样消息不同调制方式占有不同的频带宽度。（质量）接收端输出信噪比衡量（功率性能）一般电话:2040db，电视40db，对讲机：1020db以上1.5.2 数字通信系统的主要性能指标传输速率 传码率RS：每秒钟传送码元的数目。单位：Baud 传信率Rb：每秒钟传送的信息量。单位：bit/s 二者关系：对N进制Rb=RSlog2N；对二进制Rb=RS。差错率 误码率：错误接收的码元数在传送总码元数中所占的比例。误信率：错误接收的信息量在传送信息总量中所占的比例。第二

4、章 信号与系统傅立叶变换定义傅立叶变换的性质常用傅立叶变换系统对信号的作用2.1 傅立叶变换定义傅立叶变换是时域和频域的桥梁，是通信系统分析设计中最基本的工具。2.2 傅立叶变换的性质 设：那么有以下性质成立：线性：时移特性：频移特性：卷积定理：常用性质：2.3 常用傅立叶变换2.4 系统对信号的作用线性系统线性系统输入输出确知信号通过线性系统：第三章 通信信道 信道的概念信道的分类调制信道与编码信道恒参信道随参信道信道噪声信道容量3.1 信道的概念狭义信道：发送设备和接收设备之间用以传输信号的传输媒质。广义信道：除了传输媒质外，还包括有关的部件和电路。3.2 信道的分类信道狭义信道广义信道有

5、线信道无线信道调制信道编码信道恒参信道随参信道有记忆信道无记忆信道3.3 调制信道与编码信道信源编编码码器器调调制制器器发发送送器器媒媒质质接接收收器器解解调调器器译译码码器器信宿调制信道编码信道3.3.1 调制信道模型调制信道模型恒参信道模型随参信道模型+H()n(t)vi(t)vo(t)h(t)+H(,t)n(t)vi(t)vo(t)h(t)+H(,t)n(t)vi(t)vo(t)h(t)3.3.2 编码信道模型编码信道的模型可以用信道的转移概率矩阵来描述。转移概率 P(yj/xi)含义：发送符号为xi而接收符号为yj的条件概率，即：P(yj/xi)=P(y=yj/x=xi)例：无记忆二进

6、制编码信道：P(0/0)P(1/0)P(yj/xi)=P(0/1)P(1/1)虚报概率漏报概率3.4 恒参信道信道特点：信道参数不随时间变化或变化缓慢。传输特性：可以用幅频特性和相频特性来表征。信道对信号传输的影响：幅频畸变和相频畸变。改善措施：采取均衡措施。3.4.1 信号的无失真传输信号无失真传输的概念：信号输入、输出波形无变化，只有信号幅度大小和出现时间先后的不同。信号无失真传输条件：传输函数的模为常数，复角为 的线性函数。3.4.2 幅频畸变|H()|k k0 0-t td do|H()|k0B无失真时的幅频特性 常见恒参信道幅频特性3.4.3 相频畸变o实实际际群延迟特性：当 =常数

7、时，没有相频畸变；当 =的函数时，有相频畸变。3.5 随参信道信道特点：信道参数随时间显著地随机变化。传输特性：可以用幅频特性和相频特性来表征。信道对信号传输的影响：产生多径传播现象，对每条路径的信号而言其衰耗和时延都是随机变化的。改善措施：采用分集接收技术。3.6 信道噪声信道噪声加性噪声乘性噪声按来源按性质人为噪声自然噪声通信系统内部噪声单频噪声脉冲噪声起伏噪声热噪声散弹噪声宇宙噪声外部噪声高斯白噪声3.7 信道容量信道容量定义信道容量定义：在信道条件一定的前提下，信道容量为最大的信息传输速率。3.7.1 有扰连续信道的信道容量 在有扰连续信道中，假设输入信道的噪声是加性高斯白噪声，功率为

8、N(W)，信道带宽为B(Hz)，信号功率为S(W)，该信道的信道容量为：3.7.2 由仙农公式得到的结论信道容量一定时，带宽B与信噪比S/N之间可以彼此互换；提高信号与噪声功率比（简称信噪比）S/N，能增加信道容量，当噪声功率N时，信道容量C，这意味着无干扰信道容量为无限大；增加信道带宽B，并不能无限地使信道容量增大。3.7.3 香农公式的物理意义信道容量C是信道能传输的极限信息速率，通常把实现上述速率的通信系统称为理想通信系统；香农公式只证明了理想系统的“存在性”，却没有给出这种通信系统的实现方法。因此，理想系统只能作为实际系统的理论极限；上述公式都在信道噪声为高斯白噪声下得到的，对于其他类

9、型的噪声，香农公式需要修正。第四章 模拟调制系统AMDSB-SCSSBVSBPMFM4.1 调制分类调制模拟调制数字调制幅度调制角度调制双边带调幅DSB单边带调幅SSB残留边带条幅VSB常规AM抑制载波DSB-SC频率调制FM相位调制PM二进制调制幅移键控ASK频移键控FSK相移键控PSK/DPSK多进制调制4.2 常规双边带调幅AM 从时域看从时域看：载波信号：（通常假设 =0）调制信号：AM调幅信号：从频域看：从频域看：载波信号：调制信号：AM调幅信号：欧拉公式：AM调制的波形及频谱m(t)OtA0m(t)OtOOttcoswc(t)sAM(t)1M(w)p A0wHwHwwcwcp A0

10、SAM(w)021w0AM调制方法调制方法m(t)AM相干解调相干解调高频分量被LPF滤掉AM非相干解调非相干解调包络检波法包络检波法AM的调制指数与带宽调制指数调制指数带宽：带宽：AMAM调制信号调制信号 的带宽是基带信号的带宽是基带信号 的的最高频率最高频率f fH H的二倍，即的二倍，即 B BAMAM=2=2f fH H。4.3 抑制载波双边带调幅DSB-SC 从时域看从时域看：载波信号：（通常假设 =0）调制信号：DSB-SC调幅信号：从频域看：从频域看：载波信号：调制信号：DSB-SC调幅信号：DSB-SC调制的频谱1M(w)p A0wHwwcwcp A0SAM(w)021w01M

11、(w)wHwwcwcSDSBSC(w)021w0AM频谱DSB-SC 频谱DSB-SC调制与解调方法调制调制相干解调相干解调4.4 单边带调幅SSB 从时域看从时域看：载波信号：（通常假设 =0）调制信号：SSB调幅信号：从频域看：从频域看：载波信号：调制信号：SSB调幅信号：SSB调制的频谱1M(w)pA0wHwwcwcpA0SAM(w)021w01M(w)wHwwcwcSDSBSC(w)021w01M(w)wHwwcwcSSSB(w)021w01M(w)wHwwcwcSSSB(w)021w0AMDSB-SCSSB(下)SSB(上)SSB调制与解调方法调制调制相干解调相干解调4.5 残留边带

12、调幅VSB 从时域看从时域看：载波信号：（通常假设 =0）调制信号：VSB调幅信号：从频域看：从频域看：载波信号：调制信号：VSB调幅信号：VSB调制的频谱1M(w)wHwwcwcSDSBSC(w)021w0VSB调制与解调方法使用滤波器，从DSB信号里滤波得到VSB信号。tCwcosLPFsVSB(t)m(t)sVSB(t)m(t)tCwcos)(wVSBHVSB也是先抑制载波调制，需要采用相干解调调制调制相干解调相干解调VSB解调原理及对滤波器的要求乘法器的输出为：乘法器的输出为：高频分量高频分量VSB解调原理及对滤波器的要求（续）低通滤波器输出为：为了恢复信号，发送端滤波器的要求为：要求

13、具有特殊滚降要求的滤波器 残留边带滤波器的截止特性在载频处具有 互补对称特性。VSB解调原理及对滤波器的要求（续）角度调制的基本概念角调波的一般表示：瞬时相位 瞬时相位偏移 瞬时频率 瞬时频率偏移角度调制后信号占据的近似带宽为：B2(+1)fm卡森公式4.6 相位调制PM 载波信号：调制信号：PM调相信号：相位调制指数：4.7 频率调制FM载波信号：调制信号：FM调频信号：频率调制指数：调制信号最高频率第五章 数字基带传输系统基带传输系统构成数字基带信号常用波形基带传输常用码型无码间串扰传输条件5.1 基带传输系统构成5.2 数字基带信号常用波形5.3 基带传输常用码型编码规则AMI：将原信息

14、码的0编成0，原信息码的1交替编成+1和-1。Manchester：将原信息码的0编成01，原信息码的1编成10。Miller：将原信息码的1用跳变沿表示；原信息码的0分两种情况：单个0时，保持0前的末电平不变，连续0时，连续两个0的中间边界处发生电平跳变。CMI：将原信息码的1交替编成11和00，将原信息码的0编成01。基带传输常用码型编码规则(续)HDB ：是AMI码的一种改进型，其编码规则为：当信码的连“0”个数不超过3时，仍按AMI码的规则编，即传号极性交替；当连“0”个数超过3时，则将第4个“0”改为非“0”脉冲，记为+V或-V，称之为破坏脉冲。相邻V码的极性必须交替出现，以确保编好

15、的码中无直流；为了便于识别，V码的极性应与其前一个非“0”脉冲的极性相同，否则，将四连“0”的第一个“0”更改为与该破坏脉冲相同极性的脉冲，并记为+B或-B;破坏脉冲之后的传号码极性也要交替。基带传输常用码型实例5.4 无码间串扰传输条件在实际的传输网络中，无码间串扰的传输条件：含义：抽样的间隔时间。提供检验一个给定的系统特性H()是否产生码间串 扰 的 一 种 方 法。将 H()在 轴 上 移 位2i/Ts(i=0,1,2,)，然后把各项移至在(-/TS，/TS)区间内叠加。如果能叠加出一根水平线(为常数，并要求一定为TS)，则系统在抽样时刻没有码间串扰。无码间串扰传输网络特性实例1系统传递

16、函数为理想低通滤波器：无码间串扰传输网络特性实例2第六章 数字调制系统ASKFSKPSKDPSK6.1 振幅键控ASK振幅键控是正弦载波的幅度随数字基带信号变化而变化的数字调制。载波信号：调制信号：ASK信号：即：6.2 频移键控FSK频移键控是正弦载波的频率随数字基带信号变化而变化的数字调制。载波信号：调制信号：FSK信号：即：6.3 相移键控PSK相移键控是正弦载波的相位随数字基带信号变化而变化的数字调制。载波信号：调制信号：PSK信号：即：6.4 相对相移键控DPSK相对相移键控是用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息.=数字信息“1”，或反之 =0数字信息“0”，或反之ASK FSK PSK DPSK 信号带宽调制方式近似带宽ASKFSKPSKDPSKASK FSK PSK DPSK 实例