1、1,第1章 緒論,1、概念： 信號(hào)的區(qū)別、通信系統(tǒng)的組成和分類、數(shù)字通信的特點(diǎn)、通信方式、主要性能指標(biāo)等。 2、計(jì)算： 信息量、信源熵、總信息量的計(jì)算； 信息速率、碼元速率、頻帶利用率、誤碼率、誤信率的計(jì)算。,2,模擬信號(hào)：代表消息的信號(hào)參量取值連續(xù)(不可數(shù)、無窮多) 數(shù)字信號(hào)：信號(hào)的參量取值離散（可數(shù)的、有限個(gè)）。 區(qū)別模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的關(guān)鍵是看攜帶消息的信號(hào)參量（如幅值、頻率、相位）的取值是連續(xù)的還是離散的，而不是看時(shí)間。,1）模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的區(qū)別,3,2）比特率和波特率的區(qū)別,比特率，即信息速率每秒傳送的平均信息量或比特?cái)?shù)，用符號(hào)Rb表示，它與碼元的進(jìn)制數(shù)有關(guān)，單位為bit/s,

2、簡記為b/s 波特率，即碼元速率每秒傳送的碼元的個(gè)數(shù)，用符號(hào)RB表示，它與碼元的進(jìn)制數(shù)無關(guān)，僅與碼元的寬度有關(guān)，單位為波特（Baud），簡記為B。 如在運(yùn)輸中，波特類似轎車，比特類似乘客，一輛轎車可載運(yùn)一個(gè)或多個(gè)乘客。轎車的輛數(shù)（而不是乘客的人數(shù)）確定了交通情況，類似的，波特?cái)?shù)（而不是比特?cái)?shù)）確定了所地求的傳帶寬。所以波特率比特率。,4,Rb=RBlog2M， RB Rb，當(dāng)二進(jìn)制（M=2）時(shí)，Rb=RB Rb一定時(shí)，增加進(jìn)制數(shù)M?？梢越档蚏B，從而減小信號(hào)帶寬，節(jié)約頻帶資源，提高系統(tǒng)頻帶利用率。 RB一定時(shí)（即帶寬一定時(shí)），增加進(jìn)制數(shù)M，可增大Rb，從而在相同的帶寬中傳輸更多的信息量。 從傳

3、輸?shù)挠行钥紤]，多進(jìn)制比二進(jìn)制好，但從傳輸?shù)目煽啃钥紤]，二進(jìn)制比多進(jìn)制好,5,第2章 確知信號(hào),1、概念 信號(hào)的分類與特征；頻譜的概率；周期信號(hào)的頻譜Cn的特點(diǎn)和意義；相關(guān)函數(shù)的定義和性質(zhì)；(t)函數(shù) 2、計(jì)算 常用信號(hào)（，方波、三角波、沖激函數(shù)序列）的傅里葉變換；卷積定理；能量和功率的計(jì)算；相關(guān)函數(shù)與譜密度的互求。,6,1、信號(hào)類型的區(qū)別與關(guān)系： 所有周期信號(hào)（除s(t)0外）都是功率信號(hào)，而功率信號(hào)不一定都是周期信號(hào)； 非周期信號(hào)可以是能量信號(hào)，或功率信號(hào)，或既不是能量信號(hào)也不是功率信號(hào)（ 如tu(t)）； 能量信號(hào)是持續(xù)時(shí)間有限的非周期信號(hào)，而非周期信號(hào)不一定就是能量信號(hào)； 一個(gè)信號(hào)不可

4、能既是能量信號(hào)也是功率信號(hào)。,第2章 確知信號(hào),7,傅里葉級數(shù)的物理意義頻譜,在信號(hào)分析中，傅里葉級數(shù)可以將一個(gè)周期信號(hào)表示為各種頻率分量的復(fù)指數(shù)或三角函數(shù)的組合。 把一個(gè)時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域表述，從而引出頻譜的概念； 揭示了周期信號(hào)的實(shí)質(zhì)，即一個(gè)周期信號(hào)由不同頻率的諧波分量所組成，當(dāng)信號(hào)被分解成各次諧波后，就可以從頻域來分析問題，因此，傅里葉分析實(shí)質(zhì)上是一種頻域分析方法，信號(hào)的頻域特性是信號(hào)的內(nèi)在本質(zhì)，而信號(hào)的時(shí)域波形只是信號(hào)的外在形式。顯然從本質(zhì)上分析處理總是將會(huì)更深入，更全面，也更直觀方便。,第2章 確知信號(hào),8,周期信號(hào)頻譜的特點(diǎn)： 離散性：周期信號(hào)的頻譜是以f0為間隔的一系列譜線，其包

5、絡(luò)形狀取決于一個(gè)周期內(nèi)波形的頻譜形狀。 諧波性：譜線只在信號(hào)基頻的整數(shù)倍（nf0）上出現(xiàn)，稱為n次諧波； 收斂性：各次諧波的振幅盡管不一定隨諧波次數(shù)n 增大作單調(diào)減?。赡苡衅鸱?，但總的趨勢是下降的。,第2章 確知信號(hào),9,周期信號(hào)頻譜Cn的意義: 若已知信號(hào)的頻譜(指數(shù)傅里葉級數(shù)的系數(shù))Cn,則可以重建周期信號(hào); 由頻譜Cn可確定信號(hào)的有效帶寬B(單位Hz)，信號(hào)的有效帶寬B是指包含主要諧波分量的頻率范圍。如周期矩形脈沖信號(hào)的有效帶寬等于單個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間的倒數(shù)，即B=1/ ； 由頻譜Cn可確定周期信號(hào)s(t)的平均功率，即 該式稱為周期信號(hào)的巴塞伐爾定理。它表明周期信號(hào)的平均功率完全可以在

6、頻域中用傅里葉系數(shù)Cn確定。,第2章 確知信號(hào),10,對于實(shí)信號(hào)，有 ，則有 該式表明：周期信號(hào)的平均功率等于信號(hào)所包含的直流、基波以及各次諧波的平均功率之和。 引入沖激函數(shù)后，周期信號(hào)的功率譜密度也能用Cn表示：,周期信號(hào)頻譜Cn的意義:,第2章 確知信號(hào),11,單邊譜和雙邊譜的概念： 雙邊譜(分布在正負(fù)頻率范圍)具有數(shù)學(xué)上的意義；單邊譜是指實(shí)際物理信號(hào)可測量的頻譜。前者便于數(shù)學(xué)分析，后者便于實(shí)驗(yàn)測量。 實(shí)能量信號(hào)和實(shí)功率信號(hào)的頻譜有一個(gè)共同的特性：即其負(fù)頻譜和正頻譜的模是偶對稱的，相位是奇對稱的； 注意：雙邊譜中負(fù)頻譜僅在數(shù)學(xué)上有意義，在物理上并不存在負(fù)頻率。 信號(hào)的有效帶寬是振幅頻譜中正

7、頻率部分的寬度，描述的是實(shí)信號(hào)的帶寬。,第2章 確知信號(hào),12,能量信號(hào)的頻譜密度s(f)和周期性功率信號(hào)的頻譜Cn的區(qū)別,S(f)是連續(xù)頻譜，Cn是離散頻譜。 S(f)的單位是伏/赫(V/Hz)，Cn的單位是伏(V). 式 的物理意義是：能量信號(hào)可以分解為無數(shù)個(gè)頻率為f，復(fù)振幅為s(f)df的指數(shù)信號(hào) 的線性組合。 式 的物理意義是周期信號(hào)可以分解為諧波頻率為nf0，復(fù)振幅為Cn的指數(shù)信號(hào) 的線性組合。,第2章 確知信號(hào),13,第3章 隨機(jī)過程,1、概念 隨機(jī)過程的定義；狹義平穩(wěn)和廣義平穩(wěn)；各態(tài)歷經(jīng)的含義與意義；高斯過程的性質(zhì)；窄帶過程的兩個(gè)結(jié)論；正弦波加窄帶高斯過程的統(tǒng)計(jì)特性；功率譜密度的

8、意義； 2、計(jì)算 數(shù)字特征（均值、方差、相關(guān)函數(shù)）；一維概率密度函數(shù)和分布函數(shù)；平穩(wěn)過程自相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)；維納辛欽定理;隨機(jī)過程的總（平均）功率；平穩(wěn)過程、高斯過程、白噪聲通過線性系統(tǒng)。,14,第3章 隨機(jī)過程,1、平穩(wěn)過程和各態(tài)歷經(jīng)性 （1）如何判定一個(gè)隨機(jī)過程(t)是否廣義平穩(wěn)？ 答：只需驗(yàn)證下式成立與否： 含義：均值與t無關(guān)，相關(guān)函數(shù)僅與時(shí)間間隔有關(guān)。,15,（2）如何判定一個(gè)隨機(jī)過程(t)是否各態(tài)歷經(jīng)？ 答：只需驗(yàn)證下式成立與否： 含義：集平均（統(tǒng)計(jì)平均）=時(shí)間平均,第3章 隨機(jī)過程,16,2、平穩(wěn)過程的幾個(gè)關(guān)系,第3章 隨機(jī)過程,17,3、各態(tài)歷經(jīng)性的意義 一般情況下，當(dāng)求解平穩(wěn)隨機(jī)

9、過程(t）的統(tǒng)計(jì)特性(均值、自相關(guān)函數(shù)等數(shù)字特征)時(shí)，不僅要知道(t)的一維和二維概率密度函數(shù)，而且預(yù)先要得到(t)的全體樣本函數(shù)，這實(shí)際上是很難辦到的。 如果一個(gè)平穩(wěn)過程具有各態(tài)歷經(jīng)性，就可用一個(gè)樣本的“時(shí)間平均”來取代過程的“統(tǒng)計(jì)平均”，即通過一個(gè)樣本函數(shù)主可求得平穩(wěn)過程的各數(shù)字特征量，從而使測量和計(jì)算的問題大大簡化。,第3章 隨機(jī)過程,18,4、自相關(guān)函數(shù)的意義 自相關(guān)函數(shù)可用來判定一個(gè)隨機(jī)過程是否廣義平穩(wěn)； 自相關(guān)函數(shù)的傅里葉變換是功率譜密度，這一對變換溝通了隨機(jī)過程時(shí)域和頻域的關(guān)系，使我們更深入、更方便和更全面了解隨機(jī)過程； 由自相關(guān)函數(shù)可求得平穩(wěn)過程的平均功率、直流功率和交流功率；

10、 由自相關(guān)函數(shù)可確定平穩(wěn)過程的均值、方差等數(shù)字特征； 此外，自相關(guān)函數(shù)的意義還可在數(shù)字信號(hào)的最佳接收、群同步等系統(tǒng)中體現(xiàn)出來。,第3章 隨機(jī)過程,19,5、隨機(jī)過程(t) 是否存在傅里葉變換？ 答：不存在。因任何隨機(jī)過程或隨機(jī)信號(hào)其時(shí)間波形沒有確定的規(guī)律，即信號(hào)的有關(guān)參量（振幅、極性、出現(xiàn)時(shí)間等）都是不可預(yù)測的，所以無法求其傅里葉變換，也就是說隨機(jī)過程沒有確定的頻譜密度。 那么如何描述隨機(jī)過程的頻譜特性呢？ 答：可用功率譜密度來描述隨機(jī)過程的頻譜特性，這是因?yàn)椋?）隨機(jī)過程屬于功率信號(hào)而不屬于能量信號(hào)；2）任何平穩(wěn)隨機(jī)過程都存在自相關(guān)函數(shù)及其傅里葉變換功率譜密度。 可見，自相關(guān)函數(shù)和功率譜密度

11、是描述平穩(wěn)隨機(jī)過程的兩個(gè)重要數(shù)字特征。,第3章 隨機(jī)過程,20,6、功率譜密度（PSD）的意義 可用來描述隨機(jī)過程的頻域特性； 可用來描述通信系統(tǒng)中的濾波器及其它器件對信號(hào)與噪聲的影響； PSD的積分面積等于平穩(wěn)過程的總功率； 與相關(guān)函數(shù)構(gòu)成一對傅里葉變換，從而建立頻域與時(shí)域之間的聯(lián)系。,第3章 隨機(jī)過程,21,7、功率譜密度（PSD）的求法 1）直接法：由PSD的定義式求： 式中：E表示統(tǒng)計(jì)平均，F(xiàn)T(f)是fT(t)頻譜函數(shù)，fT(t)是f(t)的截短函數(shù)，f(t)是隨機(jī)過程(t)的任一樣本(屬于功率型確定信號(hào))。 2）間接法：先求自相關(guān)函數(shù)R()，再求對應(yīng)傅里葉變換：,第3章 隨機(jī)過程,

12、22,8、隨機(jī)過程(t) （歸一化）平均功率的幾種求法,第3章 隨機(jī)過程,23,9、獨(dú)立、相關(guān)和正交和關(guān)系：,第3章 隨機(jī)過程,24,通信原理,第4章 信 道,25,1、概念 信道的分類和特征；恒參和隨參信道舉例；調(diào)制信道和編碼信道的定義范圍和關(guān)系；恒參信道的無失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件，兩種線性失真及其影響；隨參信道的3個(gè)特點(diǎn)，多徑傳播及其影響；信道噪聲及其通過帶通濾波器的結(jié)果；香農(nóng)公式的含義和結(jié)論 2、計(jì)算 信道容量的計(jì)算,26,通信原理,第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng),27,1、概念： 調(diào)制信號(hào)、載波和已調(diào)信號(hào)；門限效應(yīng)。 AM、DSB、SSB、VSB和PM、FM的基本概念、特點(diǎn)和應(yīng)用；產(chǎn)生與解調(diào)方法；AM、

13、DSB波形和頻譜；VSB邊帶濾波特性；各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較；門限的概念；頻分復(fù)用的概念； 2、計(jì)算： AM、DSB、SSB、FM、PM的表達(dá)式、功率和帶寬的計(jì)算；單音調(diào)頻的調(diào)頻指數(shù)、相偏和頻偏；卡森公式；,第5章 模擬調(diào)制系統(tǒng),28,調(diào)制信號(hào) 指來自信源的基帶信號(hào) 載波 未受調(diào)制的周期性振蕩信號(hào)，它可以是正弦波，也可以是非正弦波。 已調(diào)信號(hào) 載波受調(diào)制后稱為已調(diào)信號(hào)。,29,相干解調(diào)是否存在門限效應(yīng) 相干解調(diào)不存在門限效應(yīng)，原因是相干解調(diào)器由相乘器和低通濾波器組成，信號(hào)與噪聲分開處理，故不存在門限效應(yīng) 包絡(luò)檢波器由整流器和低通濾波器組成，信號(hào)與噪聲無法分開處理，當(dāng)（Si/Ni）低于一定數(shù)值時(shí)

14、，解調(diào)器的輸出信噪比（s0/N0）急劇惡化門限效應(yīng)，這種門限效應(yīng)是由包絡(luò)檢波器的非線性解調(diào)作用所引起的。,30,通信原理,第6章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng),31,1、概念 數(shù)字基帶系統(tǒng)原理框圖；單/雙、單歸零/雙歸零、差分、多電平的波形（會(huì)畫）和主要特點(diǎn)；選碼原則；AMI碼、HBD3碼、CMI碼的編/譯、對應(yīng)基帶波形和主要特點(diǎn)；碼間干擾及其產(chǎn)生原因；觀察眼圖的方法，眼圖模型的6個(gè)指標(biāo)；部分響應(yīng)技術(shù)解決的問題。 2、計(jì)算 無ISI的時(shí)/頻域條件，理想低通傳輸系統(tǒng)的奈奎斯特帶寬和頻帶利用率；余弦滾降系統(tǒng)的滾降系數(shù)、傳碼率、帶寬和頻帶利用率；有無ISI驗(yàn)證；二進(jìn)制/雙極性系統(tǒng)的最佳判決門限；第I類部分響應(yīng)系

15、統(tǒng)的預(yù)編碼、相關(guān)編碼和模L判決；均衡前后峰值失真；均衡效果的評價(jià)準(zhǔn)則。,第6章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng),32,無ISI的最高傳碼率的求法： 方法1、由給定的基帶傳輸特性H()等效成最寬的矩形門（理想LPF）系統(tǒng)無碼串的最高傳碼率Rmax=雙邊譜的門寬值。 方法2、由H()找出滾降段的中心頻率，即奈奎斯特帶寬fN系統(tǒng)無碼串的最高傳碼率Rmax=2fN。與方法1實(shí)質(zhì)一樣。,第6章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng),33,驗(yàn)證能否實(shí)現(xiàn)無ISI傳輸?shù)姆椒?方法1、當(dāng)實(shí)際傳輸速率RB小于(必須是整數(shù)倍)或等于RBmax（基帶系統(tǒng)無ISI的最高傳碼率）時(shí)，即滿足 RBmax=nRB n=1,2,3 時(shí)表示以實(shí)際速率RB進(jìn)行數(shù)據(jù)

16、傳輸，將滿足抽樣點(diǎn)上無碼間串?dāng)_的條件 方法2、用無ISI的時(shí)域條件來驗(yàn)證。麻煩。,第6章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng),34,方法3、將實(shí)際傳輸速率RB代入奈奎斯特第一準(zhǔn)則（無ISI的頻域條件），若仍能使H()等效成一個(gè)理想(矩形)低通濾波器，則可實(shí)現(xiàn)無ISI傳輸。 注意：奈奎斯特第一準(zhǔn)則，即 所對應(yīng)的無ISI的最高傳碼率RBmax=1/Ts波特，若實(shí)際傳輸速率為RB=2/Ts，則基帶系統(tǒng)的總特性H()應(yīng)滿足：,第6章 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng),35,通信原理,第7章數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng),36,1、概念 調(diào)制類型與特點(diǎn)、多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的特點(diǎn)和目的，數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制的區(qū)別； 2、計(jì)算 二進(jìn)制調(diào)制信號(hào)的表示式、時(shí)域波形

17、和調(diào)制器(會(huì)畫),各種解調(diào)器(接收機(jī))原理框圖及各點(diǎn)波形(會(huì)畫)；二進(jìn)制調(diào)制信號(hào)的傳輸帶寬和頻帶利用率；最佳判決門限；差分編碼和差分譯碼；二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的性能(帶寬、頻帶利用率等)比較；4PSK、4DPSK信號(hào)的相位關(guān)系、矢量圖和時(shí)間波形；4PSK、4DPSK信號(hào)的調(diào)制解調(diào)器。,第7章數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng),37,通信原理,第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸,38,1、概念 低通信號(hào)和帶通信號(hào)的抽樣定理；理想抽樣、自然抽樣和平頂抽樣的波形和頻譜特點(diǎn)；均勻量化和非均勻量化的概念；逐次比較型編碼器原理；PCM與增量編碼的比較,DPCM的基本原理；TDM原理和特點(diǎn)； 2、計(jì)算 A律13折線編碼、譯碼；編碼信號(hào)和

18、數(shù)碼率和傳輸帶寬PCM30/32路系統(tǒng)的數(shù)碼率和幀結(jié)構(gòu),39,通信原理,第10章 數(shù)字信號(hào)最佳接收,40,第10章 數(shù)字信號(hào)最佳接收,概念： 最大似然準(zhǔn)則的含義；匹配濾波器和相關(guān)器的關(guān)系；相關(guān)系數(shù)與誤碼率及最佳信號(hào)形式的關(guān)系；基帶系統(tǒng)最佳化的兩個(gè)條件。 計(jì)算： 各種最佳接收機(jī)原理框圖、工作原理和各點(diǎn)波形；匹配濾波器的傳輸函數(shù)、單位沖激響應(yīng)、輸出信號(hào)、t0的選擇和最大輸出信噪比；最佳基帶系統(tǒng)中的濾波器特性的設(shè)計(jì)；,41,通信原理,第13 同步原理,42,第13章 同步原理,13.6 小結(jié) 載波同步、碼元同步、幀同步和網(wǎng)同步的目的和實(shí)現(xiàn)方法；,43,第13章 同步原理,數(shù)字通信系統(tǒng)中的同步種類：載波同步、碼元同步、群同步和網(wǎng)同步。 載波同步：又稱載波恢復(fù)。 目的：在接收設(shè)備中產(chǎn)生一個(gè)和接收信號(hào)的載波同頻、同相的本地振蕩，用于相干解調(diào)。 方法： 接收信號(hào)中有載頻分量時(shí)：需要調(diào)整其相位。 接收信號(hào)中無載頻分量時(shí)：需從信號(hào)中提取載波，或插入輔助同步信息。,44,第13章 同步原理,碼元同步：又稱時(shí)鐘同步或時(shí)鐘恢復(fù)。 對于二進(jìn)制信號(hào)，又稱位同步。 目的：使每個(gè)碼元得到最佳的解調(diào)和接收，即得知每個(gè)接收碼元準(zhǔn)確的起止時(shí)刻，以便決定積分和判決時(shí)刻，以及對接收碼元能量正確積分。 碼元